CC BY
23
© Е.Л. Варфоломеев, О.В. Кассина, 2013
УДК 622.333:622.45
Е.Л. Варфоломеев, О.В. Кассина
БЕЗОПАСНАЯ ДОБЫЧА УГЛЯ ЗА СЧЕТ ОБОСОБЛЕННОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ И ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ОТВОДА ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ИЗ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА
При отработке пологих угольных пластов за счет обособленного проветривания очистных и подготовительных забоев, а так же принудительного отвода газовоздушной смеси из выработанного пространства очистного забоя повышается безопасность и эффективность ведения горных работ. Ключевые слова: добыча угля, схема проветривания, обособленное проветривание, подготовительный и очистной забой, безопасность.
В настоящее время на угольных шахтах Кузбасса и России в целом, в основном применяются традиционные способы и схемы проветривания, а именно свежая струя воздуха подается по одну или двум стволам и далее расходится по горным выработкам, затем исходящая струя из очистных и подготовительных выработок соединяется и выдается на поверхность. Таким образом, в случае возникновения аварий в очистном и подготовительном забоях или в уклонах (стволах), людям, не зависимо от их места нахождения, приходится двигаться в направлении свежей струи в каком бы месте она не находилась. Так же, когда по границе шахтного поля проводится один воздухоподающий уклон, то возникает сложность в обеспечении надежного проветривания длинных выемочных полей. При возникновении аварийной ситуации в воздухоподающей выработке, а это может быть пожар, вывал угля или горной породы и др., во все очистные и подготовительные забои шахты поступит воздух, не соответствующий правилам безопасности. Это недопустимо, поскольку может привести к отравлению людей, например, угарным газом.
В случае если каждый участок (подготовительный, добычной) проветривается самостоятельно, т.е. системное разделе-
ние входящих и исходящих струй воздуха, то значительно возрастает безопасность работающих, снижается производственный травматизм, улучшаются условия труда.
В пределах выемочного участка при разработки «длинными столбами» проветривание осуществляется за счет общешахтной депрессии чаще всего по возвратноточной или прямоточной схемах [1]. Общим недостатком указанных схем является опасная концентрация метана в месте сопряжения лавы с вентиляционным штреком. При высокой интенсивности работ из разрушаемого угля и свежеобнаженной плоскости забоя выделяется большое количество метана, особенно на газообильных пластах, в этих условиях применяют схемы проветривания с подсвежением исходящей струи, но вероятность повышения содержания метана сверх допустимых концентраций в исходящей струе из очистного забоя остается.
В случае принудительного отвода газовоздушной смеси из выработанного пространства очистного забоя возрастет безопасность и эффективность разработки.
Далее предлагаются схемы вентиляции для всей шахты, на примере модульного шахтоучастка [2] и непосредственно для выемочного участка.
Обособленное проветривание подготовительных и очистного забоев. Для организации обособленного проветривания выемочное поле модульного шахтоучастка вскрывается главными и фланговыми уклонами [3,4]. Главные уклоны в нижней точке соединяют между собой сбойкой для организации бремсберговой схемы проветривания. Для проветривания горных выработок на промплощадках устанавливаются нагнетающие вентиляторы. Между главными и фланговыми уклонами подготавливают выемочные столбы, отрабатываемые обратным ходом в нисходящем порядке (рис. 1).
Обособленное проветривания подготовительных забоев. Для проветривания подготовительных забоев свежий воздух подают по уклону фланговому путевому уклону, вентиляционному штреку и сбойке. Отработанный воздух выдают по конвейерному штреку и вентиляционному уклону. При этом непосредственно в призабойное пространство проводимых подготовительных выработок свежий воздух подается вентиляторами местного проветривания с использованием вентиляционных труб.
Обособленное проветривания забоев уклонов. Перед уг-лубкой уклонов ниже подготовительных выработок по линии падения пласта пробуривают вертикальные вентиляционные скважины для организации обособленного проветривания подготовительных забоев главных уклонов и забоев фланговых уклонов. В скважинах устанавливают нагнетающие вентиляторы местного проветривания, подающие свежий воздух в шахту, который далее по вентиляционным трубам поступает в подготовительные забои уклонов. В углубляемых уклонах устраивают шлюзовые камеры. Главные и фланговые уклоны сбивают сбойками ниже уровня скважин по падению пласта.
Обособленное проветривание очистного забоя осуществляется следующим образом. Главный вентилятор нагнетает воздух в шахту по главному воздухоподаюшему уклону до самой нижней точки, далее воздух по горизонтальной сбойке поступает в главный конвейерный уклон, по которому за счет общешахтной депрессии движется вверх. По конвейерному штрекусвежая воздушная струя поступает в очистной забой отрабатываемого выемочного столба. После очистного забоя уже отработанная воздушная струя по вентиляционному штреку поступает в вентиляционный уклон, по которому выдается на поверхность.
Таким образом, очистной забой проветривается обособленно от подготовительных, воздушной струей, поступающей в шахту по главной воздухоподающей наклонной выработке. Подготовительные выработки проводятся спаренными забоями, которые проветриваются также обособленно воздушной струей, поступающей в шахту по фланговой воздухоподающей наклонной выработке. Забои вскрывающих выработок проветриваются воздушной струей, поступающей в шахту по воздухо-дающей скважине. Это означает, что аварийная ситуация с вентиляцией в любом из забоев носит локальный характер и снижает опасность отравления персонала всего предприятия. При отказах с вентиляторами местного проветривания в подготовительных забоях уклонов, рядом существует выход на свежую вентиляционную струю через шлюзовые камеры. В случае возникновения пожара в одном из забоев в других забоях не появятся продукты сгорания, что исключит отравление рабочих.
сёежая струя исходящая струя
одосщрлеетоЩ*ирйдшриёание очистйб'зо забоя обособленное проёетридаиие забоёд уХлонод Шбосоёленное прШетри&аМие подгоЫвёительнш за5оёд
Рис. 1. Схема вскрытия и подготовки модульного шахтоучастка при обособленном проветривании: 1, 2, 3 -главные воздухопо-дающий, конвейерный, вентиляционный уклоны соответственно; 4, 5 фланговые вентиляционный, путевой уклоны соответственно; б, 19, 35, 36 - сбойки; 7, 8 -нагнетающие вентиляторы; 9, 10, 17 - конвейерные штреки; 11, 12, 13, 18 - вентиляционные штреки; 14, 15, 16 - выемочные столбы; 20, 21, 27, 28 - вентиляторы местного проветривания; 22, 29, 30 - вентиляционные трубы; 23, 24, 25, 26 -вертикальные вентиляционные скважины; 31, 32 - всасывающие вентиляторы; 33, 34 -шлюзовые камеры
Проветривания выемочного участка за счет принудительного отвода газовоздушной смеси.
Для принудительного отвода газовоздушной смеси из выработанного пространства очистного забоя организуют бремсберговую схему проветривания. Выемочное поле отрабатывают в восходящем порядке длинными столбами по простиранию. Выемочный столб профилируют в плоскости пласта для обеспечения самотечного отвода шахтных вод в одну сторону - нижнюю, а выделившегося метана в другую -верхнюю часть выемочного столба. Перед ведением очистных работ на конвейерном штреке возводят первую газоводонепроницаемую перемычку в зоне охранного целика фланговых уклонов (рис. 2).
Проветривание очистного забоя осуществляют по прямоточной схеме: воздухоподающий уклон - сбойка - конвейерный уклон - конвейерный штрек - рабочее пространство очистного забоя, далее вентиляционный штрек и фланговый вентиляционный уклон. Подсвежение исходящей из очистного забоя струи осуществляют следующим образом: воздухоподающий уклон - вентиляционный штрек и далее фланговый вентиляционный уклон. После обрушения основной кровли в выработанном пространстве выемочного столба в вентиляционном штреке возводят вторую газоводонепроницаемую перемычку, а в целике из параллельного вышележащего штрека пробуривают скважины в зону выработанного пространства. Скважины посредством трубы соединяют с вытяжным вентилятором, установленным в устье вентиляционного уклона. Теперь отработанный в очистном забое воздух попадает в выработанное пространство, а оттуда, через скважины, отсасывается вытяжным вентилятором. По мере подвигания линии очистного забоя пробуривают дополнительные скважины, обеспечивая тем самым удаление газовоздушной смеси из выработанного пространства.
За счет меньшей по сравнению с воздухом плотности газовоздушной смеси и давления свежего воздуха, подаваемого по обоим штрекам, газо воздушная смесь скапливается в верхней части выработанного пространства выемочного столба, а за счет разрежения, создаваемого вытяжным вентилятором, газовоздушная смесь по трубам удаляется из шахты.
Рис. 2. Схема отвода газовоздушной смеси из выработанного пространства очистного забоя: 1, 2, 3, 4 - главные воздухоподающий, конвейерный, фланговый воздухоподающий, вентиляционный уклоны; 5, 6 -сбойки; 7 - выемочный столб; 8, 9, 14 - конвейерный, вентиляционный и параллельный штрек; 10 - очистное оборудование; 11, 12 - газоводонепроницаемые перемычки; 13 - целик; 15 - скважина; 16 - труба; 17 - вытяжной вентилятор.
За счет профилирования выемочных столбов в выемочном поле стало возможным сконцентрировать газ в строго определенном и безлюдном месте, откуда его можно извлечь существующими средствами механизации. Газовоздушная смесь не сможет проникнуть в рабочее пространство очистного забоя и подготовительные выработки, что ведет к повышению уровня безопасности; не будет остановок очистного оборудования из-за повышения концентрации метана; следовательно, повысится эффективность ведения очистных работ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Бурчаков A.C., Гринько Н.К., Черняк Л.И. Процессы подземных горных работ. / Учебник для вузов, 3-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1982. -
2. Ялевский В.Д., Федорин В.А. «Модульные горнотехнологические структуры вскрытия и подготовки шахтных полей Кузбасса» (Теория. Опыт. Проекты.) - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2000. - 224 с.
3. Патент РФ №2278262. Способ вскрытия и подготовки шахтного поля пологого угольного пласта / В.Д. Ялевский, В.А. Федорин, Б.А. Анфе-ров, Е.Л. Варфоломеев. Опубл. 20.06.2006 БИ □ 17.
4. Варфоломеев Е.Л. Безопасная добыча угля за счет обособленного проветривания очистного и подготовительных забоев // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды: Материалы конференции : сб. науч. Новосибирск, 2008. - 240-244 с.
5. Патент РФ №2301892. Способ разработки газообильного пологого угольного пласта / В.Д. Ялевский, В.А. Федорин, Б.А. Анферов, Е.Л.Варфоломеев, О.В. Кассина, П.В. Гречишкин. Опубл. 27.06.2007 БИ □ 18. ШЪ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Варфоломеев Евгений Леонидович - младший научный сотрудник лаборатории эффективных технологий разработки угольный месторождений, kku@icc.kemsc.ru
Кассина Ольга Владимировна - ведущий технолог лаборатории эффективных технологий разработки угольный месторождений, olga-kassina@mail.ru Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук.
423 с.
