Исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках
Для достижения эффективности дегазации выполнена оценка влияния смещения пород на аэродинамическое сопротивление путей движения метана к скважине в зависимости от способов ee охраны для условий пласта d4 блока №3 ШУ «Покровское». В результате исследований установленная реальность обеспечения эффекти...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2018
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/174451 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках / С.П. Минеев, В.Н. Кочерга, Ю.А. Корнеев, А.С. Янжула, А.А. Гулай, П.М. Самопаленко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2018. — Вип. 141. — С. 107-123. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-174451 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1744512021-01-19T01:26:23Z Исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках Минеев, С.П. Кочерга, В.Н. Корнеев, Ю.А. Янжула, А.С. Гулай, А.А. Самопаленко, П.М. Для достижения эффективности дегазации выполнена оценка влияния смещения пород на аэродинамическое сопротивление путей движения метана к скважине в зависимости от способов ee охраны для условий пласта d4 блока №3 ШУ «Покровское». В результате исследований установленная реальность обеспечения эффективности дегазации кровли скважинами, пробуренными навстречу очистному забою на уровне 60-75% при условии обеспечения их охраны от разрушения. Для досягнення ефективності дегазації виконано оцінку впливу зміщення порід на аеродинамічний опір шляхів руху метану до свердловини в залежності від способів її охорони для умов пласта d4 блоку №3 ШУ «Покровське». В результаті досліджень встановлена реальність забезпечення ефективності дегазації покрівлі свердловинами, пробурених назустріч очисному забою на рівні 60- 75% за умови забезпечення їх охорони від зруйновання. To increase the efficiency of degassing, wells are left that are connected to the gas pipeline in the uncontrolled part of the ventilation preparation after the cleaning face. In some cases, the use of this event made it possible to increase the efficiency of wells by 1.5-2.0 times and reach 75%. In some cases, the wells and pipelines were destroyed, the methane content in the gas being captured fell and the desired effect was not achieved. 2018 Article Исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках / С.П. Минеев, В.Н. Кочерга, Ю.А. Корнеев, А.С. Янжула, А.А. Гулай, П.М. Самопаленко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2018. — Вип. 141. — С. 107-123. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1607-4556 DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2018.141.107 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/174451 622.411.33 ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Для достижения эффективности дегазации выполнена оценка влияния смещения пород на аэродинамическое сопротивление путей движения метана к скважине в зависимости от способов ee охраны для условий пласта d4 блока №3 ШУ «Покровское». В результате исследований установленная реальность обеспечения эффективности дегазации кровли скважинами, пробуренными навстречу очистному забою на уровне 60-75% при условии обеспечения их охраны от разрушения. |
| format |
Article |
| author |
Минеев, С.П. Кочерга, В.Н. Корнеев, Ю.А. Янжула, А.С. Гулай, А.А. Самопаленко, П.М. |
| spellingShingle |
Минеев, С.П. Кочерга, В.Н. Корнеев, Ю.А. Янжула, А.С. Гулай, А.А. Самопаленко, П.М. Исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Минеев, С.П. Кочерга, В.Н. Корнеев, Ю.А. Янжула, А.С. Гулай, А.А. Самопаленко, П.М. |
| author_sort |
Минеев, С.П. |
| title |
Исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках |
| title_short |
Исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках |
| title_full |
Исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках |
| title_fullStr |
Исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках |
| title_full_unstemmed |
Исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках |
| title_sort |
исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2018 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/174451 |
| citation_txt |
Исследование влияния метанообильности выемочного участка на эффективность дегазации при оставлении дегазационных скважин в неконтролируемых выработках / С.П. Минеев, В.Н. Кочерга, Ю.А. Корнеев, А.С. Янжула, А.А. Гулай, П.М. Самопаленко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2018. — Вип. 141. — С. 107-123. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT mineevsp issledovanievliâniâmetanoobilʹnostivyemočnogoučastkanaéffektivnostʹdegazaciipriostavleniidegazacionnyhskvažinvnekontroliruemyhvyrabotkah AT kočergavn issledovanievliâniâmetanoobilʹnostivyemočnogoučastkanaéffektivnostʹdegazaciipriostavleniidegazacionnyhskvažinvnekontroliruemyhvyrabotkah AT korneevûa issledovanievliâniâmetanoobilʹnostivyemočnogoučastkanaéffektivnostʹdegazaciipriostavleniidegazacionnyhskvažinvnekontroliruemyhvyrabotkah AT ânžulaas issledovanievliâniâmetanoobilʹnostivyemočnogoučastkanaéffektivnostʹdegazaciipriostavleniidegazacionnyhskvažinvnekontroliruemyhvyrabotkah AT gulajaa issledovanievliâniâmetanoobilʹnostivyemočnogoučastkanaéffektivnostʹdegazaciipriostavleniidegazacionnyhskvažinvnekontroliruemyhvyrabotkah AT samopalenkopm issledovanievliâniâmetanoobilʹnostivyemočnogoučastkanaéffektivnostʹdegazaciipriostavleniidegazacionnyhskvažinvnekontroliruemyhvyrabotkah |
| first_indexed |
2025-07-15T11:24:58Z |
| last_indexed |
2025-07-15T11:24:58Z |
| _version_ |
1837711966447075328 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
107
УДК 622.411.33 DOI: https://doi.org/10.15407/geotm2018.141.107
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕТАНООБИЛЬНОСТИ ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА НА
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЕГАЗАЦИИ ПРИ ОСТАВЛЕНИИ ДЕГАЗАЦИОННЫХ СКВАЖИН В
НЕКОНТРОЛИРУЕМЫХ ВЫРАБОТКАХ
1Минеев С.П., 1Кочерга В.Н., 2Корнеев Ю.А., 3Янжула А.С., 3Гулай А.А.,
4Самопаленко П.М.
1
Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины,
2
ГП «Мирноградуголь»,
3
Шахтоуправление «Покровское»,
4
10 отряд ГВГСС (г. Мирноград)
ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ МЕТАНООБІЛЬНОСТІ ВИЇМКОВОЇ ДІЛЬНИЦІ НА
ЕФЕКТИВНІСТЬ ДЕГАЗАЦІЇ ПРИ ЗАЛИШЕННІ ДЕГАЗАЦІЙНИХ СВЕРДЛОВИН У
НЕКОНТРОЛЬОВАНИХ ВИРОБКАХ
1Мінєєв С.П., 1Кочерга В.М., 2Корнєєв Ю.О., 3Янжула О.С., 3Гулай О.О.,
4Самопаленко П.М.
1
Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України,
2
ДП «Мирноградвугілля»,
3
Шахтоуправління «Покровське»,
4
10 загін ДВГРС (м. Мирноград)
RESEARCH OF THE METHAN CONTENT EFFECTING ON GAS-DRAINE EFFICIENCY IN
THE STOPE WHEN BOREHOLES ARE LEFT IN UNCONTROLLABLE WORKINGS
1Minieiev S.P., 1Kocherha V.M., 2Kornieiev Yu.A., 3Yanzhula O. S., 3Hulai O.O.,
4Samopalenko P.M.
1
Institute of Geotechnical Mechanics named by N. Poljakov of National Academy of Sciences of
Ukraine,
2
SE «Myrnogradvugillya»,
3
MM «Pokrovskoye»,
4
10 detachment of SMMRS (Mirnograd)
Аннотация. Большинство высокопродуктивных лав в угольных шахтах на Украине отрабатывается по
столбовой системе разработки, причем основные из них проветривается по схемам типа 1-М, когда исходящая
вентиляционная струя направляется в сторону угольного массива и вентиляционная выработка за очистным
забоем не поддерживается и не контролируется. Поэтому дегазационные скважины бурятся впереди очистного
забоя навстречу его движению. Количество скважин, работающих одновременно до подработки их устьев,
обычно не превышает три. Такие скважины сообщаются с породами кровли, разгруженными от горного
давления, в непосредственной близости от забоя, где метановыделение из подработанных угольных пластов и
пород не достигает максимума. Это ограничивает дебит скважин и их эффективность, как правило, не
превышает 30%. Для повышения эффективности дегазации оставляются скважины, соединенные с
газопроводом в неконтролируемой части вентиляционной выработки за очистным забоем. В некоторых случаях
применение этого мероприятия дало возможность повысить эффективность скважин в 1,5-2,0 раза и достичь
75%. В ряде случаев скважины и трубопроводы разрушались, содержание метана в каптируемом газе падало и
нужный эффект не достигался. Для достижения эффективности дегазации выполнена оценка влияния смещения
пород на аэродинамическое сопротивление путей движения метана к скважине в зависимости от способов еѐ
охраны для условий пласта d4 блока №3 ШУ «Покровское». В результате исследований установленная
реальность обеспечения эффективности дегазации кровли скважинами, пробуренными навстречу очистному
забою на уровне 60-75% при условии обеспечения их охраны от разрушения. Надежная охрана скважин и
неконтролируемой части вентиляционной выработки, а также снижение утечек воздуха через выработанное
пространство за счет периодической укладки сплошных чураковых перемычек дополнительно увеличивает
эффективность дегазации. Таким образом, охрана скважин в неконтролируемой части вентиляционной
выработки позволяет существенно увеличить эффективность дегазации не только скважинами, но и «свечами».
Повышение эффективности дегазации кровли скважинами приводит к увеличению перетока метана из
разрабатываемого пласта, минуя очистную выработку, в выработанное пространство за счет разрежения,
создаваемого вакуум-насосом в скважинах.
Ключевые слова: угольный пласт, очистной забой., дегазационные скважины, дегазация, выработка.
________________________________________________________________________________________________
© С.П. Минеев, В.Н. Кочерга, Ю.А. Корнеев, А.С. Янжула, А.А. Гулай, П.М. Самопаленко, 2018
https://doi.org/10.15407/geotm2018.141.107
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
108
Основная часть высокопродуктивных лав в Донбассе отрабатывается по
столбовой системе разработки, причем большинство из них проветривается по
схемам типа 1-М, когда исходящая вентиляционная струя направляется в
сторону угольного массива и вентиляционная выработка за очистным забоем не
поддерживается и не контролируется.В этих условиях дегазационные скважины
можно бурить только впереди очистного забоя навстречу его движению.
Количество скважин, работающих одновременно до подработки их устьев,
обычно не превышает три. Такие скважины сообщаются с породами кровли,
разгруженными от горного давления, в непосредственной близости от забоя,
где метановыделение из подработанных угольных пластов и пород не достигает
максимума. Это, в конечном счете, ограничивает дебит скважин и их
эффективность, как правило, не превышает 30% [1 -3], что не позволяет в
полной мере использовать технические возможности современной техники
выемки.
Для повышения эффективности дегазации по специальным рекомендациям
ИГТМ НАН Украины оставляют скважины, соединенные с газопроводом в
неконтролируемой части вентиляционной выработки за очистным забоем. В
некоторых случаях это мероприятие дало возможность повысить
эффективность скважин в 1,5-2,0 раза и достичь 75%. В ряде случаев скважины
и трубопроводы разрушались, содержание метана в каптируемом газе падало и
нужный эффект не достигался. Таким образом, для достижения эффективности
дегазации кровли скважинами, пробуренными навстречу очистному забою,
уровня 60-75%, необходимо обеспечить их охрану от разрушения в
неконтролируемой части вентиляционной выработки на расстоянии не менее,
чем 200 м от лавы.
Кроме дегазации пород кровли скважинами на шахтах применяется
дегазация выработанного пространства отростками («свечами») от газопровода,
оставляемого в неконтролируемой части вентиляционного штрека.
Эффективность дегазации в этом случае зависит от расхода каптируемой
газовой смеси, сохранения «свечей» и трубопровода в выработанном
пространстве. В случае одновременного применения дегазации скважинами и
«свечами» (комплексная дегазация) эффективность дегазации выработанного
пространства может достигать 95,0%. Однако нормативной базы для
проектирования настолько эффективной дегазации нет, поскольку
отсутствовали рекомендации по обеспечению сохранения газопроводов и
скважин в выработанном пространстве.
Цель данной статьи изучить связь между деформациями пород вблизи
ствола дегазационной скважины, оставленной в неконтролируемой выработке,
за счет способа ее охраны и ее аэродинамического сопротивления в
углепородном массиве.
Состояние скважин и трубопроводов неразрывно связано с состоянием
выработки, из которой они пробурены. Необходимо выбрать такие способы и
средства охраны, при которых деформации поперечного сечения выработки
будут минимальны на расстоянии не менее 200 м от забоя лав, а скважины и
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
109
трубопроводы на этом участке будут не нарушены.
Опыт ведения горных работ на шахтах Донбасса [1- 5] показал, что в тех
случаях, когда дегазационные скважины бурятся позади очистного забоя, из
выработки, поддерживаемой за лавой, эффективность дегазации кровли при
соблюдении технологии ведения дегазационных работ может достигать 75%.
Такая эффективность достигается при работе 8-12 скважин, находящихся на
расстоянии до 200 м от очистного забоя. На расстоянии более 200 м такие
скважины, как правило, прекращают работать и их отключают от
дегазационного газопровода. Высокая эффективность дегазации в этом случае
обусловлена тем, что в результате охраны скважины от разрушения ее ствол
над выработанным пространством остается целостным. Это подтверждено
неоднократным зондированием скважин и исследованием притоков метана по
ее длине [4. Среднее расчетное аэродинамическое сопротивление путей
движения метана к охраняемой скважине не нарушается ( рсR . , мм
рт.ст.мин
2
/м
6
), рассчитывается в этом случае по формуле [6, 7]:
с
в
ср
скррс dехр
m
h
nIR
30100,5
1,1
82,05,14
. , (1)
где крI - метановыделение из подрабатываемых пластов и пород, м
3
/мин; сп -
количество одновременно работающих скважин; срh - расстояние от кровли
разрабатываемого пласта до конца ненарушенной части скважин, м; сd -
диаметр скважины, м
sinгср lh , (2)
где гl - глубина обсадки скважины, м; - угол залегания пласта град.; -
проекция угла наклона скважины на вертикальную плоскость, проходящую
перпендикулярно выработке, из которой она пробурена, град.
90cos
tq
arctq , (3)
где - угол наклона скважины к горизонту град.; - угол поворота скважины
от оси выработки, град.
От аэродинамического сопротивления путей движения метана к скважинам
и разрежение в их устьях в основном и зависит дебит каптируемого метана, а,
следовательно, и эффективность дегазации. Расход метана, который может
быть каптирован ненарушенными скважинами ( общсI . , м
3
/мин), определяется
по эмпирической формуле:
рс
сурc
общс
R
пВR
I
.
.
.
, (4)
где уВ - разрежение в скважинах, мм рт.ст.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
110
Как известно [2, 3], если скважины бурятся впереди очистного забоя, то
после прохода лавы под их устьями они разрушаются в выработанном
пространстве. При этом аэродинамическое сопротивление путей движения
метана к скважинам увеличивается, что приводит к снижению эффективности
дегазации, которая в таких случаях составляет 5-30%. В неконтролируемой
части вентиляционного штрека нет доступа к скважинам, потому нет
возможности определить количество работающих скважин, измерять дебит
метана по каждой отдельной скважине и провести еѐ зондирование. В связи с
этим в настоящей работе исследовалась связь между деформацией пород
вокруг ствола дегазационной скважины в зависимости от способа ее охраны и
еѐ аэродинамическим сопротивлением. Эта связь оценивалась по суммарному
дебиту скважин и фактической эффективности дегазации. Среднее
сопротивление одной скважины будем рассчитывать из условия, что в работе
находится десять скважин. Общее фактическое аэродинамическое
сопротивление путей движения метана к скважине ( фобщсR .. ) определяется по
формуле:
2
..
.
..
фобщс
фу
фобщс
I
В
R , (5)
где фобщсI .. - фактический суммарный дебит скважин, м
3
/хв.; фуВ . -
фактическое разрежение, мм рт.ст.
Среднее фактическое сопротивление ( фсR . ) определяется по формуле:
2
..
2
.
.
фобщс
сфу
фс
I
пВ
R
. (6)
Объектом для проведения исследований была выбрана 1-я северная лава
блока №3 угольного пласта d4 ПАО «ШУ «Покровское». Выемочный участок 1-
й северной лавы блока №3 пласта d4 (лава коренная) расположен в северо-
западной части шахтного поля. Конвейерный штрек пройден на глубине 580 м,
вентиляционный – на глубине 550 м. Угол падения пласта 3-5°. Свойства
угольного пласта d4 в 1-й северной лаве приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Сведения о разрабатываемом угольном пласте d4 в условиях ШУ «Покровское»
Средняя
вынимаемая
мощность, м
Плотность
угля, т/м
3
Зольность
угля, %
Влажность
угля, %
Выход
летучих, %
Природная
метаноносность,
м
3
/т с.б.м.
1,45 1,34 5,4-34,6 3,0-3,5 29,1-31,0 16,0
Система разработки – столбовая. Лава отрабатывается по простиранию
угольного пласта d4. Управление кровлей – полное обрушение. Длина
выемочного поля 910 м. Длина лавы – 256 м. Выемка угля производится
комбайном РКУ-13 с механизированным комплексом 3КД-90. Минимальная
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
111
площадь поперечного сечения призабойного пространства лавы в свету - 3,1 м
2
.
Схема проветривания выемочного участка возвратноточная с выдачей
исходящей струи на массив угля – типа 1-М-Н-в-вт. Анализ расположения
сближенных угольных пластов относительно разрабатываемого угольного
пласта d4 приведен табл. 2.
Таблица 2 - Расположение сближенных пластов относительно пласта d4
Символ
Скважина №2864
мощность, м расстояние от пласта d4, м
б/с 0,3 196,8
б/с 0,3 186,8
б/с
0,35 127,6
б/с 0,3 49,0
d4
2
0,3 39,6
d4
1
0,35 17,3
d4 1,5 0,0
Непосредственная кровля пласта представлена газоносным песчаником
d4sd4
1
мощностью 13,8-15,1 м. На части выемочного поля между угольным
пластом d4 и песчаником залегает глинистый сланец мощностью до 2,2 м. В
почве пласта залегает глинистый сланец мощностью 1,4-1,7 м и песчаник d31sd4
мощностью 3,0-6,3 м.
Для обеспечения газовой безопасности на выемочном участке применялась
дегазация пород кровли скважинами, пробуренными из вентиляционного
штрека навстречу очистному забою, и выработанного пространства отростками
газопровода, оставляемыми в неконтролируемой части вентиляционного
штрека («свечами»). После прохода лавы под устьями скважин их было
рекомендовано не отключать, как предусмотрено, а оставлять работать в
неконтролируемой части штрека [5]. Отсасывание газа из скважин
осуществляется по газопроводу диаметром 325 мм на поверхностную вакуум-
насосную станцию, а из выработанного пространства газ каптируется
подземной дегазационной установкой по трубопроводу диаметром 325 мм.
Дополнительно к дегазации, для ликвидации местных скоплений метана на
сопряжении лавы с вентиляционным штреком осуществляется изолированный
отвод его за пределы выемочного участка газоотсасывающей установкой с
вентилятором ВМЦГ-7М.
Метанообильность выемочного участка 1-й северной лавы блока №3
угольного пласта d4 и достигнутая фактическая эффективность дегазации
оценивались по результатам наблюдений шахты и газовых съемок [7].
Измерениями определялись: средний расход газовой смеси, дебит и содержание
метана в горных выработках и газопроводах. В очистной выработке
поперечные газовые съемки проводились при работе комбайна. Наблюдения
выполнялись по методике [8]: скорость движения воздуха в выработках
измерялась анемометрами АПР-2, содержание метана - шахтными
интерферометрами ШИ-11, автоматическими газоанализаторами «Сигнал-7»,
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
112
стационарными датчиками АКМ и лабораторным анализом проб газа на
хроматографах «Газохром 3101» и ЛХМ-85. Кроме того, в дегазационных
трубопроводах измеряли: скорость движения газовой смеси прибором LUGA,
содержание метана шахтным интерферометром ШИ-12 и разрежение U-
образным ртутным манометром.
В газоотсасывающем трубопроводе измеряли: скорость движения газовой
смеси анемометром АПР-2, содержание метана шахтным интерферометром
ШИ-11 и отбирали контрольные пробы газа для лабораторного анализа.
Эффективность дегазации кровли скважинами ( сдk . ) рассчитывались по
формуле:
кр
скв
сд
I
I
k
. , (7)
где сквI - сумма дебитов метана, каптируемого скважинами, м
3
/мин; крI -
метановыделение из кровли, м
3
/мин.
крочучкрпвкр dIIdII . , (8)
где пвI . - метановыделение из пластов-спутников и пород в выработанное
пространство, м
3
/мин; учI - общий дебит метана на участке, м
3
/мин; очI -
метановыделение в очистной выработке, м
3
/мин; крd = 0,852 - доля дебита
метана из кровли в общем метановыделении из пластов-спутников и пород,
доли ед.
Эффективность дегазации выработанного пространства ( свk ) по отросткам
газопровода («свечах») определялась как отношение дебита каптируемого
метана ( свI ) к метановыделению в выработанное пространство после
дегазации кровли скважинами ( пвI . ):
сквочуч
св
пв
св
св
III
I
I
I
k
.
. (9)
Эффективность изолированного отвода метана ( огk . ) из выработанного
пространства за пределы выемочного участка по жесткому трубопроводу при
помощи вентилятора ВМЦГ-7М рассчитывалась по формуле:
свсквочуч
ог
пв
ог
ог
IIII
I
I
I
k
.
.
.
.
, (10)
где огI . - дебит метана на всасе газоотводящего трубопровода, м
3
/мин; пвI . -
метановыделение в выработанное пространство после дегазации кровли
скважинами и выработанного пространства «свечами».
Общую метанообильность выемочного участка определяли, как сумму
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
113
дебитов метана в исходящей струе ( исхI ) и в газопроводах:
огсвсквисхуч IIIII . . (11)
Общая эффективность дегазации участка ( учдегk . ) рассчитывалась по
формуле:
уч
огсвскв
учдег
I
III
k .
.
. (12)
Далее были проведены исследования метанообильности выемочного
участка и оценка аэродинамического сопротивления путей движения метана в
углепородном массиве к скважине. Исследования были начаты, когда лава
отошла от монтажной камеры на расстояние 185 м. В выработанном
пространстве в это время находилось 20 скважин (10 кустов по две скважины),
пробуренных в кровлю до пересечения с пластом-спутником d4
2
(см. табл. 3).
Неконтролируемая часть вентиляционного штрека охранялась деревянными
кострами размером 1,4×1,4 м, установленными всплошную. Стояки под
верхняки рам не устанавливались.
Таблица 3 – Параметры бурения скважин
Параметры
Единица
измерения
Скв. №1
Скв. №2
Наклон к горизонту, град. 49 45
Разворот от оси штрека, град. 35 0
Длина скважин, сl м 48 45
Конечный диаметр, сd мм 93 93
Диаметр обсадной трубы мм 76 76
Глубина герметизации, гl м 10 10
Интервал между скважинами м 15
Расположение пунктов наблюдений в выработках 1-й северной лавы
показано на рис. 1. Результаты наблюдений за дебитом метана в этой лаве
представлены в табл. 4, а распределение дебитов метана по источникам
выделения и способам дегазации - в табл. 5.
Первая газовая съемка, выполненная при отходе лавы на расстояние 185 м
от монтажной камеры, показала, что при разрежении в трубопроводе Ву.ф =
= 26 мм рт.ст. дебит каптируемого метана составлял всего 1,1 м
3
/мин, а
эффективность дегазации кровли скважинами - 4,4% (табл. 6). Содержание
метана в каптируемом газе составляло всего 13,0%.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
114
Рисунок 1 – Схема расположения пунктов наблюдений в 1-й северной лаве
блока №3 пласта d4 ШУ «Покровское»
Таблица 4 – Результаты наблюдений за дебитом метана на участке 1-й северной лавы пласта
d4 блока №3
Отход
лавы от
монтажно
й камеры
м
Средняя
добыча,
фА , т/сут
Дебит метана, м
3
/мин
в
очистной
выработк
е, очI
в
исходящ
ей струе,
исхI
в
скважи
нах,
сквI
в
«свеча
х», свI
в
газоотсо
се, огI .
общий на
участке,
учI
185 4180 8,14 25,0 1,1 3,2 8,4 37,7
250 4156 6,42 18,8 7,8 4,5 6,5 37,6
460 3880 2,95 8,4 16,8 4,3 5,4 34,6
560 3000 2,4 4,0 23,4 6,3 5,1 38,8
Таблица 5 – Распределение дебитов метана по источникам выделения и способам дегазации
Отход
лавы от
монтажной
камеры, м
Дебит метана, м
3
/мин
учI очI пвI . крI сквI пвI . свI пвI . огI .
185 37,7 8,14 29,56 25,2 1,1 28,5 3,2 25,3 8,4
250 37,6 6,42 31,18 26,6 7,8 23,4 4,5 18,9 6,5
460 34,6 2,95 31,65 27,0 16,8 14,8 4,3 10,5 5,4
560 38,8 2,4 36,4 31,0 23,4 13,0 6,3 6,7 5,1
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
115
Таблица 6 – Эффективность скважин, «свечей» и газоотсоса с помощью
Вентилятора ВМЦГ-7М
Отход
лавы от
монтажно
й камеры,
м
Эффективность дегазации, %
кровл
и
скваж
инам
и,
сдk .
выработанного
пространства
выемочного участка
«свечам
и»,
свk
ВМЦ
Г
огk .
обща
я
скважин
ами,
сдk .
«свеча
ми»,
свk
ВМЦГ,
огk .
общая
185 4,4 11,3 33,2 43,0 2,9 8,5 22,3 33,7
250 29,3 19,2 34,4 60,3 20,7 12,0 17,3 50,0
460 62,2 29,1 51,4 83,7 48,0 12,0 15,6 76,6
560 75,5 48,5 76,1 95,6 60,3 16,2 13,1 89,7
Расчетное среднее аэродинамическое сопротивление скважин, рассчитанное
по формуле (1), составляет:
91,20093,030
45,1
24,9
102,25105
1,1
82,05,14
ехрRср ,
мм. рт.ст.мин
2
/м
6
,
24,945,63sin10 срh
м,
5,63
3590cos
49tq
arctq .
Фактическое общее сопротивление скважин равняется:
49,21
1,1
26
2.. фобщсR мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое среднее сопротивление одной скважины равняется:
8,2148
1,1
1046
2
2
.
фсR мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое среднее аэродинамическое сопротивление скважин превышает
расчетное в 102,7 раза в результате их разрушения в выработанном
пространстве. Этим и обусловлена низкая эффективность дегазации.
В неконтролируемой части вентиляционного штрека «свечи» также как и
скважины разрушались, содержание метана в каптируемом газе было низким –
5,0%. Поэтому, соответственно, эффективность дегазации выработанного
пространства составляла 11,3% (см. табл. 6).
Для повышения эффективности работы дегазационных скважин шахте было
рекомендовано усилить охрану их устьев от разрушения, путем оборудования
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
116
двух рядов органной крепи дополнительно к деревянным кострам (рис. 2, а). А
для повышения эффективности «свечей» рекомендовано усилить охрану
неконтролируемой части вентиляционного штрека путем установки стояков
под верхняки рам (рис. 2, б) [4 - 6].
Рисунок 2 – Схема охраны скважин и неконтролируемой части вентиляционного штрека
ШУ «Покровское»
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
117
Влияние охраны скважин на их эффективность оценивалось, когда лава
подвинулась еще на 65 м. В выработанном пространстве работали 8
защищенных от разрушения скважин (четыре куста). Дополнительная защита
скважин и неконтролируемой части вентиляционного штрека двумя рядами
органной крепи и стояками под верхняки рам позволила при разрежении в
трубопроводе 34 мм рт.ст. поднять содержание метана в скважинах до 20,0% и
увеличить его дебит до 7,8 м
3
/мин. Дебит каптируемого метана по «свечам»
возрос до 4,5 м
3
/мин (см. табл. 4).
Эффективность дегазации скважинами и «свечами» при этом увеличилась
до 29,3% и 19,2% соответственно (см. табл. 6).
Расчетное среднее аэродинамическое сопротивление скважин, рассчитанное
по формуле (1), составляет:
06,16093,030
45,1
24,9
86,26105
1,1
82,05,14
ехрRср
мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое общее сопротивление скважин равняется:
2
2.. 109,55
8,7
34 фобщсR мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое среднее сопротивление одной скважины равняется:
8,35
8,7
834
2
2
.
фсR мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое среднее аэродинамическое сопротивление скважин превышает
расчетное в 2,2 раза. Следовательно, это существенный резерв для увеличения
эффективности дегазации.
Для дальнейшего повышения эффективности дегазации углепородного
массива в лаве было рекомендовано перейти на бурение скважин диаметром
114 мм, а под их устьями не менее трѐх деревянных костров заполнять
быстротвердеющим материалом, типа «Би-крепь» (рис. 2, в).
Эффективность этих мероприятий (по изменению диаметра дегазационных
скважин) оценивалась, когда лава подвинулась еще на 210 м. В выработанном
пространстве уже находились 24 скважины (12 кустов). Каждый куст скважин
был защищен тремя деревянными кострами, заполненными быстротвердеющим
материалом «Би-крепь» и двумя рядами органной крепи. Наблюдения показали,
что при разряжении в трубопроводе 41 мм рт.ст. дебит метана в скважинах
вырос к 16,8 м
3
/мин (табл. 4), а его содержание в каптируемом газе увеличилось
до 42,0%. Это позволило начать утилизацию каптируемого метана в шахтной
котельной. Эффективность дегазации кровли составила 62,2% (табл. 5). При
схеме проветривания типа 1-М такая эффективность дегазации кровли
скважинами была достигнута на шахте впервые.
За счет снижения деформаций неконтролируемой части вентиляционного
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
118
штрека существенно (на 10,1%) поднялась и эффективность «свечей» (табл. 5).
Расчетное среднее аэродинамическое сопротивление скважин, рассчитанное по
формуле (1), составляет:
04,10114,030
45,1
24,9
100,27105
1,1
82,05,14
ехрRср мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое общее сопротивление скважин равняется:
2
2.. 105,14
8,16
41 фобщсR мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое среднее сопротивление одной скважины равняется:
5,14
8,16
1041
2
2
.
фсR мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
За счет снижения деформаций неконтролируемой части вентиляционного
штрека существенно (на 10,1%) поднялась и эффективность «свечей» (табл. 5).
Расчетное среднее аэродинамическое сопротивление скважин, рассчитанное по
формуле (1), составляет:
04,10114,030
45,1
24,9
100,27105
1,1
82,05,14
ехрRср мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое общее сопротивление скважин равняется:
2
2.. 105,14
8,16
41 фобщсR мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое среднее сопротивление одной скважины равняется:
5,14
8,16
1041
2
2
.
фсR мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое среднее аэродинамическое сопротивление скважин больше
расчетного в 1,44 раза. Поэтому на последующий период работы лавы для
снижения утечек воздуха через выработанное пространство и повышения
эффективности охраны скважин и неконтролируемой части вентиляционного
штрека, шахте было рекомендовано через каждые 30 м подвигания лавы перед
кустами скважин на сопряжении лавы с вентиляционным штреком
выкладывать чураковые перемычки и заводить за них «свечи» (см. рис. 2, г).
Эффективность всего комплекса мер была оценена, когда лава отработала еще
100 м выемочного столба. За это время было пробурено семь кустов скважин
(14 скважин). Перед четырьмя кустами были выложены чураковые перемычки.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
119
Наблюдения показали, что при разрежении в трубопроводе 44 мм рт.ст.
суммарный дебит метана в скважинах увеличился до 23,4 м
3
/мин, что составило
75,5% метановыделения из кровли. Дебит метана, каптируемого «свечами»,
увеличился до 6,3 м
3
/мин, а их эффективность поднялась до 48,5% (см. таблицы
4 и 6).
Расчетное среднее аэродинамическое сопротивление скважин, рассчитанное
по формуле (1), составляет:
16,8114,030
45,1
24,9
100,31105
1,1
82,05,14
ехрRср мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое общее сопротивление скважин равняется:
2
2.. 108
4,23
44 фобщсR мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Фактическое среднее сопротивление одной скважины равняется:
0,8
4,23
1044
2
2
.
фсR мм рт.ст.мин
2
/м
6
.
Анализ выполненных исследований показывает, что качественная охрана
устьев скважин и неконтролируемой части вентиляционной выработки от
разрушения позволяет существенно снизить аэродинамическое сопротивление
путей движения метана в массиве к скважинам и за счет этого повысить
эффективность дегазации кровли до уровня 60-75%. При этом увеличивается и
эффективность дегазации выработанного пространства «свечами».
По мере повышения эффективности дегазации скважинами и «свечами»
дебит метана в изолированном отводе снижался с 8,4 до 5,1 м
3
/мин (см. табл. 4).
При этом его эффективность увеличилась с 32,2 до 76,1 %, а значимость в
обеспечении газовой безопасности выемочного участка уменьшилась с 22,3 до
13,1 % (см. табл. 6).
Обращает на себя внимание тот факт, что с ростом эффективности
дегазации скважинами выделение метана в очистную выработку при работе
комбайна снизилось с 8,14 до 2,4 м
3
/мин, а метановыделение в выработанное
пространство увеличилось с 29,56 м
3
/мин до 36,4 м
3
/мин. Общий дебит метана
на участке оставался, практически, неизменным (см. таблицы 4 и 5). Такой
газовый баланс свидетельствует о перетоке метана из разрабатываемого
угольного пласта, минуя очистную выработку, в выработанное пространство за
счет разрежения, создаваемого вакуум-насосом в скважинах. Зависимость
величины такого перетока от горно-геологических условий требует
дополнительных специальных исследований.
В условиях 1-й северной лавы пласта d4 сравнение фактического
метановыделения в очистную выработку с рассчитанным по нормативному
документу [7] показало существенное его отличие (табл. 7), особенно при
эффективности дегазации более 60% (рис. 3).
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
120
Таблица 7 – Фактический дебит метана в очистную выработку и эффективность дегазации
кровли скважинами
Среднесут
очная
добыча, т
Скорость
подвигания
очистного
забоя, м/сут
Дебит метана в очистной
выработке, м
3
/мин
Отношение
фактического
дебита к
расчетному,
фочI . / рочI .
Эффективно
сть
дегазации
кровли
скважинами,
сдk .
фактически
й,
фочI .
расчетный,
рочI .
4180 8,6 8,14 9,82 0,83 4,4
4156 8,5 6,42 9,77 0,66 29,3
3880 8,0 2,95 9,29 0,32 62,2
3000 6,2 2,4 7,84 0,31 75,5
y = -0,0079x + 0,869
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 20 40 60 80
Iоч.ф/Iоч.р
Эффективность дегазации кровли скважинами, %
Рисунок 3 – Отношение фактического дебита метана в очистной выработке ( фочI . ) к
расчетному ( рочI . ) от эффективности дегазации кровли скважинами
Далее лава отрабатывалась с охраной скважин в неконтролируемой части
вентиляционного штрека путем возведения двух рядов органной крепи,
деревянных костров (под кустами скважин не менее трѐх деревянных костров
заполнялись быстротвердеющим материалом «Би-крепь») и чураковых
перемычек, возводимых через каждые 30 м перед кустами скважин (см. рис. 2, г).
При этом, эффективность дегазации кровли скважинами составляла 70-75%,
выработанного пространства «свечами» - от 45 до 50%, а изолированного
отвода метана с помощью газоотсасывающего вентилятора ВМЦГ-7М – от 70
до 78%. Общая эффективность дегазации выемочного участка составляла 87 -
90% [3, 9].
Таким образом, выполненные исследования показали реальность
обеспечения эффективности дегазации кровли скважинами, пробуренными
навстречу очистному забою на уровне 60-75% при условии обеспечения их
охраны от разрушения (см. рис. 2, в и г). Надежная охрана скважин в
неконтролируемой части вентиляционной выработки, а также снижение утечек
воздуха через выработанное пространство за счет периодического обустройства
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
121
сплошных чураковых перемычек (см. рис. 2, г), позволяет существенно
увеличить эффективность дегазации не только скважинами, но и «свечами».
Повышение эффективности дегазации кровли скважинами приводит к
увеличению перетока метана из разрабатываемого пласта, минуя очистную
выработку, в выработанное пространство за счет разрежения, создаваемого
вакуум-насосом в скважинах.
Таким образом, выполненные исследования позволили сделать следующие
выводы:
1. Скорректированная зависимость для расчета аэродинамического
сопротивления газоотводящей неконтролируемой выработки и выбора
источника тяги при проектировании дегазации и изолированного отвода метана
может быть в дальнейшем корректно использована. Кроме этого, используя
расчетные значения аэродинамического сопротивления неконтролируемой
выработки, можно будет рассчитать среднюю площадь поперечного сечения
неконтролируемой выработки на разном расстоянии от очистного забоя, где
остаются подключенными к газопроводу дегазационные скважины и
установленные отростки газопровода («свечи»).
2. Оценка влияния смещения пород на аэродинамическое сопротивление
путей движения метана к скважине в зависимости от способов еѐ охраны и
поддержки исследовалась в условиях 1-й северной лавы пласта d4 блока №3
ШУ «Покровское». В результате исследований установленная реальность
обеспечения эффективности дегазации кровли скважинами, пробуренными
навстречу очистному забою на уровне 60-75% при условии обеспечения их
охраны от разрушения (см. рис. 2, в, г).
3. Надежная охрана скважин и неконтролируемой части вентиляционной
выработки, а также снижение утечек воздуха через выработанное пространство
за счет периодической сводки сплошных чураковых перемычек (см. рис. 2, г),
позволяет существенно увеличить эффективность дегазации не только
скважинами, но и «свечами». Повышение эффективности дегазации кровли
скважинами приводит к увеличению перетока метана из разрабатываемого
пласта, минуя очистную выработку, в выработанное пространство за счет
разрежения, создаваемого вакуум-насосом в скважинах.
_____________________________________________
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Ильяшов М.А., Агафонов А.В., Кочерга В.Н., Бондарь А.А. Особенности метановыделения в высоконагруженных
очистных забоях. // Уголь. 2010. №7. С. 24.
2. Минеев С.П., Кочерга В.Н., Янжула А.С. Закономерности метановыделения при высоких скоростях подвигания
очистного забоя // Уголь Украины. 2015. №7,8. С. 26- 31.
3. Mineev S.P., Kocherga V.N., Narivskiy R.N., Yanzhula A.S. Questions of the analysis of the applicable schemes of
conveying the moving sites on Ukrainian mines and effectiveness of degasation // The International Scientific Periodical Journal
"Modern Scientific Researches". Minsk, Belarus, 2018. Issue №3, Vol. 1. Pр. 35-43.
4. Ильяшов М.А., Агафонов А.В., Бондарь А.А., Кочерга В.Н. О корректировке учета метанообильности выработок при
интенсивной разработке тонких пологих угольных пластов. Материалы IV Международной научно-практической
конференции 12-18 сентября 2010 года, Днепропетровск, НГУ. С.25.
5. Минеев С.П., Кочерга В.Н., Лыжков М.В. Вопросы комплексной дегазации добычных участков на примере шахты
«Краснолиманская» // Вісті Донецького гірничого інституту. 2015. №1 (36) №2 (37). С. 58-63.
6. СОУ 10.1.00174088.001-2004. Дегазация угольных шахт. Требования к способам и схемы дегазации. Введ.
2005.01.08. Киев, 2005. 163 с.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
122
7. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Киев: Основа, 1994. 307 с.
8. ДНАОП 10.1.30-5.19-96 Руководстве по производству депрессионных и газовых съемок в угольных шахтах. Том 1.
Київ: Основа, 1996. С. 272-315.
9. Минеев С.П. Прогноз и способы борьбы с газодинамическими явлениями на шахтах Украины. Днепропетровск:
Восточный издательский дом, 2016. 258 с.
REFERENCES
1. Iliashov М., Ahafonov А., Kocherha V., Bondar А. (2010), «Peculiarities of methane release in high-loaded working faces»,
Coal, no. 7, p. 24.
2. Мineev S., Kocherha V. and Yanzhula A. (2015), «Regularities of methane release at high speeds of moving stope face»,
Coal of Ukraine, no. 7,8, pp. 26- 31.
3. Mineev S., Kocherga V, Narivskiy R. and Yanzhula. A. (2018), «Questions of the analysis of the applicable schemes of
conveying the moving sites on Ukrainian mines and effectiveness of degasation», The International Scientific Periodical Journal
"Modern Scientific Researches", Minsk, Belarus, Issue 3, Vol. 1, pр. 35-43.
4. Iliashov М., Ahafonov А., Bondar А. and Kocherga V. (2010), «On the adjustment of accounting methane abundance
workings with the intensive development of thin flat coal seams», Materialy IV Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii
[Proceedings of the IV International Scientific and Practical Conference], Dnipropetrovsk, UA, September 12-18. 2010,. P. 25.
5. Mineev S., Kocherga V. and Lyzhkov М. (2015), «Issues of complex degassing of extractive plots on the example of the
Krasnolimanskaya mine», Visti Donetskoho hirnychoho instytutu, no. 1(36) no. 2(37), pp. 58-63.
6. Ministry of Coal Industry of Ukraine (2005), SOU 10.1.00174088.001-2004: Degazatsiya ugolnykh shakht. Yrebovaniya k
sposobam i skhemy degazatsii [SOU 10.1.00174088.001-2004Degassing of coal mines. Requirements for methods and degassing
schemes], Кiev, UA.
7. Rukovodstvo po proektirovaniyu ventilyatsii ugolnykh shakht [Guidelines for the design of the ventilation of coal mines]
(1994), Оsnova, Kiev, UA.
8. Register of Government Regulations on Labor Protection (1996), DNAOP 10.1.30-5.19-96 Rukovodstvo po proizvodstvu
depressionnykh i gazovykh syemok v ugolnykh shakhtakh [DNAOP 10.1.30-5.19-96 Guidelines for the production of depression and
gas surveys in coal mines.], Vol. 1, Osnova, Кyiv, UA.
9. Мineev S. (2016), Prognoz i sposoby borby s gazodynamicheskimi yavleniyamy [Forecast and ways to combat gas-dynamic
phenomena in the mines of Ukraine], Skhidnyi vidavnychyi dim, Dnipropetrovsk, UA.
___________________________________________
Об авторах
Минеев Сергей Павлович, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом управления динамическими
проявлениями горного давления, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины (ИГТМ НАН Украины),
Днепр, Украина, sergmineev@gmail.com,
Кочерга Виктор Николаевич, кандидат технических наук, главный технолог отдела управления динамическими
проявлениями горного давления, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины (ИГТМ НАН Украины),
Днепр, Украина
Корнеев Юрий Геннадьевич, магистр, генеральний директор ГП «Мирноградуголь», Покровск, Украина
Янжула Алексей Сергеевич, магистр, главный инженер ШУ «Покровское», Покровск, Украина
Гулай Алексей Александрович, магистр, ведущий инженер участка вентиляции и техники безопасности
шахтоуправления «Покровское», Покровск, Украина
Самопаленко Петр Михайлович, магистр, заместитель начальника 10 отряда ГВГСС, Мирноград, Украина
About the authors:
Minieiev Serhii Pavlovych, Doctor of Technical Sciences (D.Sc.), Professor, Head of the Department of Pressure Dynamics
Control in Rocks of the Institute of Geotechnical Mechanics by N. Poljakov of National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM NAS
of Ukraine), Dnipro, Ukraine, sergmineev@gmail.com,
Kocherha Viktor Mykolaiovych, Candidate of Technical Sciences (Ph.D.), Chief Technologist sn the Department of Pressure
Dynamics Control in Rocks of the Institute of Geotechnical Mechanics by N. Poljakov of National Academy of Sciences of Ukraine
(IGTM NAS of Ukraine), Dnipro, Ukraine
Kornieiev Yurii Hennadiiovych, Master of Science, General Director of the State Enterprise ―Mirnogradugol‖, Pokrovsk,
Ukraine
Yanzhula Oleksii Serhiiovych, Master of Science, Chief Engineer of MM ―Pokrovskoye‖, Pokrovsk, Ukraine
Hulay Oleksii Oleksandrovych, Master of Science, Principal Engineer in VTB Department of MM "Pokrovskoye", Pokrovsk,
Ukraine
Samopalenko Petro Mykhailovych, Master of Science, Deputy Head of the 10th detachment of the State Militarized Mine
Resque Parts, Mirnograd, Ukraine
_________________________________________________
Анотація. Більшість високопродуктивних лав у вугільних шахтах на Україні відпрацьовуєся по стовпової
системі розробки, причому основні з них провітрюється за схемами ти-па 1-М, коли виходить вентиляційна
струмінь направляється в сторону вугільного масиву і вентиляційна вироблення за очисним забоєм не підтримує і
не контролюється. Тому дегазаційні свердловини буряться попереду очисного вибою назустріч його руху.
mailto:sergmineev@gmail.com
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 141
123
Кількість свердловин, що працюють одночасно до підробітку їх усть, зазвичай не перевищує три. Такі
свердловини повідомляються з породами покрівлі, розвантаженими від гірського тиску, в безпосередній
близькості від забою, де метановиділення з підроблених вугільних пластів і порід не досягає максимуму. Це
обмежує дебіт свердловин і їх ефективність, як правило, не перевищує 30%. Для підвищення ефективності
дегазації залишаються свердловини, з'єднані з газопроводом в неконтрольованої частини вентиляційної виробки
за очисним забоєм. У деяких випадках застосування цього заходу дало можливість підвищити ефективність
свердловин в 1,5-2,0 рази і досягти 75%. У ряді випадків свердловини і трубопроводи руйнувалися, вміст метану
в каптованого газі падало і потрібний ефект не досягався. Для досягнення ефективності дегазації виконано оцінку
впливу зміщення порід на аеродинамічний опір шляхів руху метану до свердловини в залежності від способів її
охорони для умов пласта d4 блоку №3 ШУ «Покровське». В результаті досліджень встановлена реальність
забезпечення ефективності дегазації покрівлі свердловинами, пробурених назустріч очисному забою на рівні 60-
75% за умови забезпечення їх охорони від зруйновання. Надійна охорона свердловин у неконтрольованої
частини вентиляційної виробки, а також зниження витоків повітря через вироблений простор за рахунок
періодичної укладання чуракових перемичок збільшує ефективність дегазації. Таким чином, охорона свердловин
в неконтрольованої частини вентиляційної виробки дозволяє істотно збільшити ефективність дегазації не тільки
свердловинами, а й «свічками». Підвищення ефективності дегазації покрівлі свердловинами призводить до
збільшення перетоку метану з пласта, минаючи очисну виробку, в вироблений простір за рахунок розрідження,
створюваного вакуумом в свердловинах.
Ключові слова: вугільний пласт, очисний вибій, дегазаційні свердловини, дегазація, виробка.
Abstract. Most of the highly productive lavas in coal mines in Ukraine are processed by a pillar-based development
system, and most of them are ventilated according to the 1-M schemes, when the outgoing ventilation stream is directed
towards the coal massif and the ventilation output is not maintained and is not controlled . Therefore, degassing wells
are drilled ahead of the stope to meet its movement. The number of wells operating simultaneously until their mouths are
completed, usually does not exceed three. Such wells communicate with the roof rocks unloaded from the rock pressure
in the immediate vicinity of the face where the methane release from undermined coal beds and rocks does not reach a
maximum. This limits the flow rate of wells and their efficiency, as a rule, does not exceed 30%. To increase the
efficiency of degassing, wells are left that are connected to the gas pipeline in the uncontrolled part of the ventilation
preparation after the cleaning face. In some cases, the use of this event made it possible to increase the efficiency of
wells by 1.5-2.0 times and reach 75%. In some cases, the wells and pipelines were destroyed, the methane content in
the gas being captured fell and the desired effect was not achieved. To achieve the efficiency of degassing, an
assessment was made of the effect of rock displacement on the aerodynamic resistance of methane paths to the well,
depending on the methods of its protection for reservoir conditions d4 of unit No. 3 of the Shuv Pokrovskoe. As a result of
the studies, the established reality of ensuring the effectiveness of roof degassing by wells drilled towards the face at a
level of 60-75%, provided that they are protected from destruction. Reliable protection of the wells and the uncontrolled
part of the ventilation output, as well as the reduction of air leaks through the worked out space due to the laying of solid
churakov jumpers, additionally increases the degassing efficiency. Thus, the protection of wells in the uncontrolled part
of the ventilation output can significantly increase the efficiency of degassing, not only wells, but also "candles".
Improving the efficiency of roof drainage by wells leads to an increase in the flow of methane from the reservoir under
development, bypassing the clearing generation into the developed space due to the vacuum created by the vacuum
pump in the wells.
Keywords: coal seam, degassing wells, degassing, production, working out.
Стаття надійшла до редакції 26.07. 2018
Рекомендовано до друку д-ром техн. наук С.А. Курносовим
|