Дегазация и управление газовыделением на выемочном участке. Анализ существующих способов дегазации угольных пластов

шахтах Воркутского месторождения основным источником выделения метана являются подрабатываемые смежные пласты. Газовыделение из них составляет 60-65% общего газового баланса. Около 25-30 % приходится на газовыделение из надрабатываемых пластов и 10-15 % - на метановыделение из самого угольного пласта и вмещающих его пород. Такое распределение метановыделения по источникам обуславливает применяемые схемы дегазации в условиях Воркутского месторождения. От начала дегазации на шахтах Воркуты с 1956 г. до настоящего времени пройдено несколько периодов ее совершенствования и развития.

На первом этапе, когда отработка угольных пластов велась длинными столбами, разделенными целиками угля, развитие получили схемы дегазации с заложением скважин из откаточных и вентиляционных штреков в пределах одной лавы. Из этих выработок скважины закладывались в разрабатываемые и подрабатываемые пласты с ориентировкой их забоя навстречу лаве. При такой схеме эффективность дегазации подрабатываемых пластов составляла 20-35%. Скважины с подходом лавы прекращали свою работу, поэтому приходилось бурить значительное их количество. Предварительная дегазация отрабатываемых пластов применялась в основном как мера борьбы с внезапными выбросами угля и газа в очистных забоях и при проведении подготовительных выработок. Для этих целей в забое бурились опережающие забой на 80-120 м дегазационные скважины. По мере погружения горных работ на глубины более 500 м эффективность дегазации падала из-за снижения газоотдачи угольных пластов. Это вызвало увеличение внезапных выбросов угля и газа. Поэтому в 1964 г. региональной мерой защиты против внезапных выбросов по пласту “Тройной” была принята первоочередная отработка нижележащего пласта “Четвертый” и необходимость в проведении его предварительной дегазации отпала. При переходе на бесцеликовую технологию отработки угольных пластов с поддержанием выработок на границе “массив - выработанное пространство” наличие фланговых вентиляционных выработок позволило закладывать дегазационные скважины из них в сторону выработанного пространства и тем самым обеспечивать их продуктивную работу на весь период отработки выемочного столба. Такому расположению скважин было дано название способ “фланговой дегазации”. Это способ и до настоящего времени применяется на шахтах Воркуты на выемочных участках по пласту “Тройной”.

Наличие поддерживаемой выработки с исходящей вентиляционной струей воздуха на всем протяжении отработки выемочного столба и значительный приток метана в нее из выработанного пространства поставили в свое время задачу изыскания способов заложения дегазационных скважин непосредственно из поддерживаемой выработки на границе “массив - выработанное пространство”. Заложение дегазационных скважин по мере отработки выемочного столба стало технологической необходимостью с ростом длины выемочного столба, и нагрузки на очистной забой. Эта задача наиболее актуальна при отработке лав по пласту “Четвертый”, относительная газообильность которого самая высокая. Данная задача осложнена необходимостью выполнения надежной герметизации устья скважины. Было найдено инженерное решение, которое используется и до настоящего времени. Это - заложение и бурение скважин для дегазации подрабатываемых пластов в зоне смещения обрушившихся пород и герметизация затрубного пространства заполнением буровой мелочью, образующейся в процессе бурения. Данный способ герметизации получил название – способ зашламования. В результате на шахтах Воркуты устья скважин не охраняются ни целиками, ни бутовыми полосами. Некоторые шахты для бурения дегазационных скважин проходят из выработки специальные ниши в столбе следующей лавы. Устья скважин находится вне зоны разгрузки пород, что снижает подсосы воздуха.

Бурение скважин для дегазации подрабатываемых пластов – спутников производится из сохраняемой выработки в 150-300 м после прохода лавы. Обсадка скважины от устья производится металлическими трубами на 20-30 м из расчета перекрытия зоны повышенной трещинноватости до ближайшего пласта – спутника, каким для пласта “Четвертый” является пласт “Тройной”.

Принятые параметры заложения дегазационных скважин, качественная герметизация их устья позволяют каптировать из ближайших к очистному забою скважин до 10 м³/мин метана, при его концентрации 90 - 100%. Суммарный дебит каптируемого метана на выемочном участке достигает 40 м³/мин. Концентрация метана в метановоздушной смеси в участковом