CC BY
59
УДК 622.86
Ю.Н. Бобнев
ПРОБЛЕМЫ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ ОТРАБОТКИ ЛАВ В УСЛОВИЯХ ШАХТЫ «САРАНСКАЯ»
Существующая технология разработки мощных и средней мощности пластов опасных по внезапным выбросам угля и газа, опасным по пыли и склонным к самовозгоранию на шахтах Карагандинского бассейна до 1999 года была обусловлена традиционно сложившимися и утвержденными типовыми технологическими схемами их подготовки и разработки.
Подготовка пластов производилась на шахтах системой разработки длинными столбами по падению и простиранию с предварительным проведением конвейерной и вентиляционной выработок для каждого столба. Для предотвращения газодинамических явлений на шахтах применялись региональные противовыбросные мероприятия - подработка особовыбросоопасного пласта, предварительная дегазация угольного массива, полевая подготовка в подготовительных выработках, в опасных по выбросам зонах - локальные способы борьбы с внезапными выбросами угля и газа. Однако, утвержденные технологические схемы имели целый ряд ограничений для высокопроизводительной работы очистных забоев, а именно:
- ограничение длины выемочного столба до 2000 м, что приводит к дополнительным монтажно-демонтажным работам;
- ограничение нагрузки на очистной забой до 3000 т/сутки по фактору газовыделения;
- ограничение газообильности выемочного участка до 40 м3/мин и другие.
С этими недостатками типовых технологических схем приходилось сталкиваться практически всем шахтам Карагандинского бассейна.
В 1997 году шахта "Саранская" была объединена с шахтой "Сокурская", а в 1998 году с шахтой "Актасская" на базе шахты "Саранская". Эти меры позволили увеличить запасы действующих горизонтов, сократить протяженность горных выработок, количество стволов, вспомогательных служб и коммуникаций, улучшить использование основных фондов, обеспечить концентрацию горных работ и создать условия для подготовки и отработки высокопроизводительных очистных забоев с оптимальными параметрами.
Объединение шахт горными работами произведено на отметках 0,0 и -100 м. Рабочими пластами на объединенном поле шахты являются пласты К18; К13; К14; К12; К10; К7.
С целью повышения эффективности производства предусматривалась концентрация очистных и подготовительных работ на мощных пластах К12; К10; К7. Порядок отработки пластов К10^К12^К7 принят с учетом регионального управления выбросоопасным состоянием пластов с использованием подработки пласта К12 пластом К10 и надработки пласта К7, таким образом, опасные по внезапным выбросам пласты К12 и К7 приобретают наиболее эффективную защиту.
Промышленные запасы угля по принятым к отработке пластам К12; К10; К7 составляли 178 млн т.
Углы падения пластов составляют 10-15°. Вынимаемая мощность пласта К10 - 4,2 м; К12 - 5,0 м; К7 - 3,5 м.
Гидрогеологические условия шахты сложные. Общий во-доприток составлял 653 м3/час.
В результате объединения трех шахт и принятой стратегии развития по схеме "шахта - лава", шахта "Саранская" получила возможность подготовки и отработки очистных забоев с запасами угля 2,5-3,5 млн т по пластам К10, К12, К7 и нагрузкой до 10000 т/сутки.
С 1998 года шахта начала подготовку лавы 62К10-В по новой технологии. Ее запасы составляли 2,5 млн т, длина очистного забоя 180 м, длина выемочного столба 2600 м, вынимаемая мощность 4,2 м. Непосредственно над угольными пачками залегает пачка углистых аргиллитов, мощностью 0,3-0,5 м, очень слабая по прочности, постоянно образующая ложную кровлю. В непосредственной кровле залегает пачка аргиллитов мощностью 1,0-2,5 м, коэффициент крепости f = 0,8 - 2,5. Аргиллиты трещиноватые, трещины покрыты каолинитом, при обнажении происходит хаотическое обрушение с вывалами основной кровли - крепкие монолитные песчаники мощностью 25-32 м, крепостью f = 6.
Лава была оснащена механизированной крепью М144СК, конвейером СПЦ-291, перегружателем ПС-291 и комбайном БЬ500 фирмы "Айкхофф".
Подготовка лавы производилась с использованием трех подготовительных выработок - вентиляционного штрека и двух спаренных выработок - конвейерного и парного штреков с оставлением между ними целика размером 65-80 м и сбойками между ними через 200-250 м. С 1 ноября по 1 декабря 2000 года за 31 рабочий день добыча из лавы 62 К10-В составила 160079 т или 5164 т в сутки. Максимальная суточная добыча составила 8093 т, а максимальная сменная нагрузка
- 2571 тонны. В тот период, при глубине разработки более 600 м и газообильности 119,9 м3/мин, такие нагрузки на лаву достигнуты впервые, как в республике Казахстан, так и в странах СНГ.
Однако, необходимо отметить, что лава работала неравномерно, как видно из графика (рис.к 1) это обусловлено прежде всего периодически повторяющимся отжимом груди забоя, обрушением непосредственной кровли при первичном шаге - 26-30 м, при вторичном шаге через каждые 16-18 м на протяжении 650 м.
Наблюдения за работой лавы 62К10-В позволили выявить средние (через 54 м), сильные (через 108 м) и очень сильные (через 216 м интервалы обрушения основной кровли, когда угольный забой раздавливался вперед до 8,1 м, а высота куполов превышала 4 м. В зонах первичного и вторичного обру-шения основной кровли, происходило разруше-
ние средней части (по высоте) призабойной части угольного пласта, вывалы из груди забоя и интенсивное куполообразо-вание. Для предотвращения завалов и уменьшения отжима угля (как вынужденная мера) предпринималось занижение вынимаемой мощности до 3,5 м, что позволило значительно улучшать работу лавы.
На рис. 1 видно совпадение циклов обрушения основной кровли с минимальными нагрузками в очистном забое.
Из анализа работы лавы 62К10-В с высокой производительностью выясняется, что с увеличением нагрузки на лаву увеличивается газовыделение на отработанном участке пласта. Так, если проектная газообильность участка, согласно выпол-
Рич. 2. Зависимость газообильности от нагрузки на лаву
ненному расчету составляет 66,3 м3/мин (из них в призабойное пространство - 18,5 м3/мин, в выработанное пространство - 47,8 м3/мин), то фактическое газовыделение составило 97,9 м3/мин, а максимальное - 119,9 м3/мин, что в 1,5-1,8 раза больше проектного.
Высокая газообильность участка обусловлена тем, что шахта ведет подработку пласта К12 пластом К10 в качестве защитного, для предотвращения внезапных выбросов на наиболее опасном по внезапным выбросам пласте К12.
Газообильность участка повышалась по мере отхода линии очистного забоя от монтажной камеры.
На рис. 2 приведена зависимость увеличения газообильности очистного забоя от добычи участка. Как видно из графика, газообильность участка резко возрастает с увеличением нагрузки на лаву свыше 5000 т/сутки
В этих условиях особую актуальность приобретают вопросы устойчивости забоя, пород кровли и эффективного управления газовыделением, в том числе непосредственно из разрабатываемого пласта.
і— Коротко об авторах--------------------------------------
Бобнев Ю.Н. - кандидат технических наук, УД АО «Миттал Стил Темиртау».
-------Ф
^-------
-------------------------- © Н.О. Каледина, В.А. Малашкина,
2006
УДК 622.817
Н.О. Каледина, В.А. Малашкина
ПРОМЫШЛЕННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕТАНА НА ДЕЙСТВУЮЩИХ УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМОЙ «ВЕНТИЛЯЦИЯ-ДЕГАЗАЦИЯ»
Разработанная в МГГУ концепция промышленного извлечения метана из угольных пластов отдает приоритет попутной добыче метана на полях действующих шахт, т.к. только при этом условии затраты на добычу метана как энергетического ресурса окупаются повышением производительности и безопасности угледобычи и могут быть сопоставимы с затратами на добычу природного газа (из газовых месторождений). На действующих шахтах предлагается поста-дийная добыча метана по мере освоения месторождения,
