ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 54
Скачиваний: 0
•J»
Л. В. САВЕНКО, М. И. 03ЕРКИН
ДЕГАЗАЦИЯ
СПУТНИКОВ
угольных
пластов
Государственное издательство
технической литературы УССР Киев — 1963
6111.4
C12
J ГОО. ПУБЛИЧНАЯ i
I.•одучн-тнхничіоі-іл ^ *
1ВдалиотекА gcop 5
Я"— _ £ ! —
5 6 м )
В ^Йшюре излагаются современные взгляды на процесс дегазации спутников угольных пластов и описываются применяе мые методы извлечения газа. Освещаются
результаты |
исследований, |
проводившихся |
в последние |
годы. |
характере по |
Уточняется вопрос о |
ступления метана к дегазационным сква жинам, об образовании и-сохранении по лости, заполненной газом на границе спут ника и боковых пород.
На основе изучения распределения давлений по длине полости предложен но вый метод определения расстояний между скважинами, которые ранее принимались ориентировочно.
Брошюра рассчитана на работников угольных шахт, проектных и научно-иссле довательских институтов.
Рецензент инж. П. Я Заставенко
Редакция литературы по горному делу и металлургии Зав. редакцией инж. Н, Т. Кочерга
ПРЕДИСЛОВИЕ
Программой Коммунистической партии Со ветского Союза предусмотрено довести добычу угля в 1980 г. до 1 млн. 200 тыс. г. При этом значительный рост добычи должен сопровож даться резким улучшением технико-экономиче ских показателей работы и прежде всего по вышением производительности труда и сни жением себестоимости добываемого угля.
Горнодобывающие предприятия с каждым годом получают все больше новых высокопро изводительных машин и механизмов, облег чающих труд шахтеров. Внедрение новой со вершенной техники дает возможность значи тельно повысить скорость подвигания очист ных забоев. Однако увеличение скорости по двигания не должно ухудшать условия труда шахтеров и снижать безопасность работ.
Между тем, уже сейчас на рабочих гори зонтах многих шахт выделение метана столь велико, что иногда нет возможности довести его концентрацию до допустимой правилами безопасности обычными методами, т. е. путем разбавления воздухом. В этих случаях прихо дится искусственно сдерживать подвигание лавы, а иногда и вовсе прекращать работы на участке.
з
Особенно осложняются условия |
работы |
в пластах, над или под которыми |
залегают |
так называемые спутники, т. е. пласты или пропластки, питающие рабочий пласт газом. Поступление метана из них вызывает рост газообильности участка в два-три раза, а иног да и более.
Невозможность обеспечения безопасности ведения работ старыми методами привела к необходимости изыскания более эффектив ных способов борьбы с газом. Таким способом явилась дегазация спутников угольных пла стов, проведение которой обеспечило нормаль ную эксплуатацию ряда газовых шахт.
Дегазация спутников предусматривает из влечение метана из них до того, как он про никнет в выработки рабочего пласта. Получен ный газ по трубам отводится на поверхность
иможет быть использован для промышленных
ибытовых нужд шахты. Дегазацию спутников необходимо вести с наибольшим абсолютным
иэкономическим эффектом, что невозможно
без знания теории процесса, его внутренней сущности.
Теория дегазации развита еще недостаточ но, что приводило к ряду крупных ошибок, снижающих эффективность и экономичность процесса. Только совершенная техника в со четании с передовой технологией обеспечат высокопроизводительную и экономичную ра боту дегазационных установок на новом этапе развития угольной промышленности.
На основе изучения процесса выделения газа на ряде шахт Донбасса и влияния дега зации на их газовый режим приведены реко
4
мендации, которые могут быть использованы в шахтах с пологим залеганием пластов, а при небольшом уточнении угла разгрузки у — так же на шахтах с пластами крутого падения.
Главы I и |
II написаны канд. техн. |
наук |
Л. В. Савенко, |
глава III — инж. М. И. |
Озер- |
киным.
Все замечания по книге просим направлять по адресу: Киев, 4, Пушкинская, 28, Гостехиздат УССР.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ О ДЕГАЗАЦИИ
ГИПОТЕЗЫ ПРОНИКНОВЕНИЯ ГАЗА В ВЕНТИЛЯЦИОННУЮ СТРУЮ
Вопрос о том, откуда берется газ в выра ботках шахты, давно занимал ученых и прак тиков. Когда наблюдения показали, что газ проникает в исходящую струю лавы не только из обнаженного угля очистного забоя, но и из выработанного пространства, стали появ ляться различные теории, объясняющие пути проникновения газа в выработки.
Первоначально считали, что газ поступает из раздробленных при обрушении пород. По сле проведения специальных исследований выяснилось, что скорость отдачи газа порода ми чрезвычайно мала и не могла бы обеспе чить действительных притоков метана.
Лишь в отдельных районах угольных ме сторождений встречаются породы, насыщен ные газом и отдающие его при вскрытии в зна чительных количествах. Метан накапливается
вэтих породах в течение миллионов лет или
втечение сравнительно небольшого срока, если это было вызвано влиянием горных ра
бот.
Примером первого типа накопления могут служить огромные естественные вторичные коллекторы Силезии — пористые породы, в ко торых собирался метан, выделявшийся из со
6
седних угольных пластов. В СССР подобные районы имеются в северо-западной части Большого Донбасса.
Иногда подобные явления наблюдаются на небольших участках на одной-двух шахтах. Например, на шахте «Томашевка-Южная», треста Лисичанскуголь, комбината Луганскуголь, в почве разрабатываемого пласта зале гает 20-сантиметровый слой плотного глини стого сланца, а под ним лежат очень пористые песчаники. Метан, поднимавшийся в течение геологических периодов из нижележащих пластов, не смог преодолеть заградительного слоя сланца и остался в песчаниках. Накопле нию его способствовало и то обстоятельство, что район шахты лежит у замка антиклиналь ной складки. При вскрытии песчаников метан вырывается в выработки с давлением более 4 ати.
Примеров второго типа накопления метана в породах довольно много. Чаще всего накоп лению предшествует уход воды из песчаников, расположенных по соседству с пластом угля. Так, на шахте № 1, треста Первомайскуголь, комбината Луганскуголь, проходился ствол № 1. При пересечении песчаников, залегаю щих над пластом К? (мощностью 0,6 м), по ступление воды в ствол резко увеличилось и даже пришлось приостановить работы. С те чением времени приток уменьшился, и работы были возобновлены. Однако за этот период произошло осушение песчаника, и метан из пласта /О устремился в его освободившиеся поры. Так как песчаник выходит на поверх ность, то метан начал течь по нему вверх и
7
примерно через 2 мес. появился в опасных ко личествах в погребах строений, а также на одном из склонов реки. Здесь он был зажжен
игорел более 3 лет.
Вдругом случае на шахте им. Ильича, тре ста Кадиевуголь, поступление метана в песча ник и последующее истечение его на поверх ность были вызваны осушением песчаника че рез трещины, образовавшиеся при ведении очистных работ на этой шахте. Этот тип выхо да газа из пород чрезвычайно опасен и мо
жет привести к взрывам и жертвам, если свое временно не принять мер по отводу газа от жилых строений.
Описанные и подобные им случаи выделе ния газа из пород не столь уж редки, но носят местный характер. Когда это было установ лено, стали искать пути возможного проник новения газа в выработанное пространство из угля, который способен сравнительно быстро выделять большие количества газа.
Наиболее правдоподобной казалась гипо теза Шлатмана [14], который считал, что в зо не опорного давления происходит десорбция газа из целика угля. Шлатман в своем пред положении исходил из данных опытов Одибера и других исследователей, доказавших, что уголь расширяется при поглощении метана и может выделять его при увеличении внеш него давления. Считалось, что при сжатии угля в зоне опорного давления некоторая часть содержащегося в нем метана десорби руется (выделяется в свободном виде) и через трещины над пластом и трещины свода дав ления проникает в выработанное простран-
8
ство, а затем в вентиляционную струю шахты (рис. 1). Однако количественные подсчеты вскрыли ложность этой теории.
Развитие теории сорбции доказало, что уголь не беспредельно увеличивает свою сорб
ционную |
способ |
|
|
|
|
/ |
|
||
ность |
с |
повыше- |
|
|
|
|
|
||
нием |
|
давления, |
|
|
|
|
|
|
|
т. е. с глубиной |
А |
|
л |
-'c |
|
||||
залегания пласта. |
|
|
|||||||
При |
давлении |
|
v - r - v ----- |
|
|||||
более 50 ат газо |
|
|
|
|
|
|
|||
емкость |
|
угля |
|
|
|
|
|
|
|
практически |
оста |
|
|
|
|
|
|
||
ется |
постоянной. |
Рис. |
I. |
Движение |
метана по |
||||
Многочисленные |
|
1 |
|
Шлатману: |
|||||
исследования |
по |
|
трещины |
свода давления; |
|||||
|
2 |
трещины |
над |
пластом; |
|||||
определению мак |
|
3 |
рабочий |
пласт. |
|||||
симальной |
сорб |
|
|
|
|
|
|
ционной способности углей показали, что газо емкость углей не превышает 35—40 м3/т при температуре 20°. Проводимые же в шахтах исследования указывали на поступление в вентиляционную струю гораздо больших коли честв газа — 100 м3/т и более. Гипотеза Шлатмана не могла объяснить присутствие столь больших количеств газа.
Появилась теория антиклиналей [12], со гласно которой большие количества газа ско пились в течение геологических периодов в замках антиклинальных складок и при под ходе лавы газ выделяется в выработки через тектонические трещины.
Подобные явления действительно случа ются довольно часто, Например, на шахте
9