Стационарные машины и установки

1.3.6. Вентиляция. Дегазация

Шахта им. С.М. Кирова, согласно совместному приказу Управления по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Кемеровской области № 69 от 20.01.2009 г. и филиала ОАО «СУЭК» в г. Ленинске-Кузнецком № 1 от 13.01.2009 г., на 2009 год отнесена к сверхкатегорной по газу метану. Среднее суммарное абсолютное газовыделение составило 177,9 м³/мин, относительная газообильность шахты 27,01 м³/т. В соответствии с анализом проб угольной пыли на взрываемость, проведенным лабораторией ВостНИИ, шахта отнесена к опасным по взрываемости угольной пыли. Максимальное содержание летучих веществ составляет 42,8%.

Проветривание очистных забоев производится по возвратноточной и комбинированной схемам проветривания. В целях снижения газообильности выемочных участков в шахте применяется отвод метановоздушной смеси из выработанного пространства через вертикальные скважины большого диаметра с помощью газоотсасывающих вентиляторов УВЦГ-9 и ВЦГ-7М, предварительная дегазация разрабатываемых пластов и дегазация выработанного пространства через скважины с помощью передвижных дегазационных установок (ПДУ), оборудованных вакуум-насосами ВВН-50, ВВН2-50Н, ВВН2-150Н. Подготовительные забои проветриваются вентиляторами местного проветривания ВМЭ-6 и ВМЭ-8 по гибким вентиляционным трубам.

Отрабатываемые пласты Поленовский  и Болдыревский в соответствии с  заключением РосНИИГД от 31.01.2001 г. отнесены к несклонным к самовозгоранию. По горным ударам разрабатываемые пласты отнесены к угрожаемым с глубины 150 м, а с глубины 500 м - угрожаемым по внезапным выбросам угля и газа. Максимальная глубина ведения горных работ в блоке № 3 составит 485 м.

Метанообильность подготовительных выработок, пройденных для подготовки пластов угля в блоке 3 для последующей  их отработки, приведена в Табл. 1.3.6

Таблица 1.3.6.1

Метанообильность тупиковых подготовительных выработок

Наименование выработки	Расход  воздуха,  м3/мин		Метано-обильность, м3/мин	Среднее содер-жание метана в исходящем  пото-ке воздуха, %
	в забое	в выработке
1	2	3	4	5
Вентиляционная  печь 25-93	200	300	0,6	0,2
Конвейерная печь 25-93	205	250	0,5	0,2
Конвейерная печь 25-94	200	250	0,5	0,2
Конвейерная печь 24-53	610	860	1,72	0,2
Конвейерная печь 24-54	290	420	0,84	0,2
Конвейерная печь 24-55	280	330	2,81*) 1,5	0,85*) 0,45
Примечание – *) Числитель – при работе комбайна, знаменатель – во время крепления выработки

Метанообильность очистных выработок, их производительность и  газовый баланс на примере лав 24-53 и 25-92 приведены в Табл. 1.3.6.1. В ней показаны объемы выделения метана в вентиляционную сеть очистного забоя и участка. Анализ этих данных свидетельствует о том, что при комбинированной схеме проветривания выемочного участка доля утечек воздуха в выработанное пространство выемочного участка составляет 26% на пласте «Поленовский» и 32% на пласте «Болдыревский».

Таблица 1.3.6.2

Объемы  выделения метана в вентиляционную сеть очистного забоя и участка

Выемочный участок	qпл, м3/т	qвп, м3/т	qyч, м3/т	Асут, т/сут	Iпл, м3/мин	Iвп м3/мин	Iуч,  м3/мин
1	2	3	4	5	6	7	8
Лава 24-56	без учета  дегазации
	2,4	19,8	22,2	12026	20,2	165,4	185,6
	с учетом дегазации
	1,3	4,1 5,4		12026 11,1 34,3 45,4
Лава 25-97	без учета  дегазации
	2,7	5,2	7,8	9034	16,8	32,3 49,1
	с учетом дегазации
	1,4	2,7	4,1	9034	8,9	16,9	25,8

 

Взаимосвязь среднесуточной добычи угля в лаве (А_л, т/сут) и метановыделения очистной выработки (I_оч, м³/мин) на примере лав 24-52, 24-53 и 25-92 обозначена линейной зависимостью I_оч=f(A_л), что подтверждает ранее выявленную линейную связь (2005 г.) между интенсивностью метановыделения в очистной выработке и объемами добытого угля.

 

Таблица 1.3.6.3

Метанообильность  выемочных участков (без учета  метана, извлеченного средствами дегазации  и газоотсоса)

Наименование показателей	Размер-ность	Значение показателей в лавах
		24-53	25-92
1	2	3	4
Среднесуточная  добыча угля	тонн	11000	4500
Расход  воздуха:	м3/мин
в очистном забое		1080	870
на выемочном участке		1580	1180
Содержание  метана:	%
в исходящей очистного забоя		0,9	0,5
в исходящей участка		0,8	0,5
Метановыделение абсолютное:	м3/мин
в очистном забое		9,74	6,3
на выемочном участке*)		115*)	18,1*)
Примечание  – *) С учетом вентиляционного и дегазационного метана и метана газоотсасывающих вентиляторных установок

 

1.3.6.2 Управление газовыделением на  выемочных участках

В связи с высокой метанообильностью  горных выработок все выемочные  участки в последнее время  проветриваются по комбинированной  схеме, включающей применение возвратноточной  схемы проветривания выработок  участка за счет общешахтной депрессии  и использование газоотсасывающих вентиляторных установок, с помощью  которых объемы выделяющегося из сближенных пластов метана отводятся  по выработанному пространству, минуя  действующие выработки выемочного участка, и через вертикальную газоотсасывающую скважину на поверхность. Однако, при комбинированной схеме проветривания значительные объемы шахтного метана выбрасываются в атмосферу и, зачастую, в выработанном пространстве находятся взрывоопасные метановоздушные смеси.

Согласно действующему «Руководству по проектированию вентиляции угольных шахт», 1989 г.[5] способ управления газовыделением на выемочных участках с применением газоотсасывающих вентиляторных установок должен использоваться дополнительно к вентиляции и дегазации, если с их помощью не удается обеспечить нормативную газовую обстановку на выемочных участках и полях. Поэтому на шахте находит широкое применение дегазация. На 4 выемочных участках шахты применяются способы предварительной пластовой дегазации путем бурения параллельно-одиночных и веерных скважин, способы дегазации сближенных пластов и выработанного пространства преимущественно с использованием вертикальных скважин, пробуренных с земной поверхности.

Информация о среднесуточной добыче угля  А_ш (т/сут) на шахте и абсолютной метанообильности I_ш (м³/мин) свидетельствует о пропорциональной связи между этими величинами, а зависимость I_ш = φ(А_ш) может быть представлена формулой [4]

Iш = 0,011 Аш , (1.1)

по которой на ближайшие  годы при отработке пластов «Болдыревский» и «Поленовский» можно прогнозировать метанообильность шахты в зависимости  от объемов планируемой среднесуточной добычи угля.

Анализ шахтных данных, приведенных в таблицах 1.3.6.1, 1.3.6.2 и 1.3.6.3 позволяет сделать выводы о том, что, во-первых, при существующих темпах проведения подготовительных выработок  по пластам «Болдыревский» и «Поленовский»  и нормативном их проветривании  не отмечено превышений содержания метана в исходящих из выработок воздушных  потоках и, во-вторых, при среднесуточной очистной добыче угля на упомянутых пластах, превышающей соответственно 11000 и 4500 тонн угля, при отклонении параметров дегазации от рекомендованных РД-05-09-2006 [6] отмечено превышение нормативного содержания метана в исходящем из очистной выработки потоке воздуха даже при применении газоотсасывающей вентиляторной установки.

Второй вывод свидетельствует  о необходимости совершенствования  методов и параметров управления газовыделением на выемочных участках, причем, прежде всего, путем научного обоснования способов и параметров дегазации угольных пластов и  выработанного пространства с применением  методов и средств дегазации  разрабатываемых и сближенных угольных пластов скважинами.

В табл. 1.3.6.4 приведены объемы воздуха для проветривания шахты

Таблица 1.3.6.4

Объемы воздуха для проветривания шахты

№ п/п	Объекты проветривания	Расчетное количество воздуха, м3/с	% от Qhi/1,1
1	2	3	4
	- Выемочные участки	59,2	16,2
	в том числе:
1	Выемочный участок 24-56	32,2	8,8
	Входящая по вентиляционной печи 24-56	32,2	8,8
2	Выемочный участок 25-97	27,0	7,4
	Входящая по вентиляционной печи 25-97	27,0	7,4
	- Подготовительные забои	62,3	17,1
	в том числе:
1,2	Фланговый уклон 24-03 и конвейерная печь 24-57 (с фланга)	18,7	5,1
3,4	Фланговый уклон 24-03 и конвейерная печь 24-57 (с центра)	18,7	5,1
5, 6	Вентиляционная  печь 25-99 и конвейерная печь 25-98 (с  фланга)	12,5	3,4
7,8	Вентиляционная  печь 25-99 и конвейерная печь 25-98 (с  центра)	12,5	3,4
	- Поддерживаемые выработки и  камеры	150,2	41,2
	- Внутришахтные утечки	92,8	25,4
	ВСЕГО с учетом резерва 1,1	400,9	100,0

 

1.3.7 Водоотлив

Фактический водоприток в водоотливный комплекс по пласту Поленовскому, с учетом водопритока блока №3, составил:

Q_норм=458 м³/час; 
Q_max =593 м³/час.

Общая емкость пройденных водосборников №1 и №2 составляет 13800 м³ (по 6900 м³ каждый). Выдача шахтной воды осуществляется по трем скважинам диаметром 250 мм (1 в резерве) на поверхность, далее по трубопроводу диаметром 500 мм, проложенному по поверхности, на центральные очистные сооружения шахты. К установке приняты пять насосов ЦНС 300x480 с электродвигателями мощностью 630 кВт, 1500 об/мин, 6 кВ. Водоотливный комплекс на путевом уклоне 25-01 пласта Поленовского используется при отработке блока №3.

Учитывая гипсометрию  пласта, при отработке блока №3 построен осевой водоотлив №1 по пласту Поленовскому в оси Ленинской  синклинали на вентиляционном уклоне 25-03 (осевой водоотлив №1). По пласту Болдыревскому построен промежуточный  водоотлив также в оси Ленинской  синклинали, вода из которого перепускается  в осевой водоотлив №1 пласта Поленовского. Водопритоки в осевой водоотлив  составляют:

Q_норм=225 м³/час 
Q_max =250 м³/час.

Из осевого водоотлива №1 пласта Поленовского вода перекачивается насосами по напорному трубопроводу диаметром 200 мм в водоотливной комплекс на путевом уклоне №25-01. Проветривание  водоотливов осуществляется свежей струей воздуха.

Для перепуска воды при  отработке блока №3 предусматривается  проведение водоспускных штреков в  контуре лав по пластам Болдыревскому  и Поленовскому в оси Ленинской  синклинали.

Настоящим дополнением к  проекту для принятных водопритоков при отработке рассматриваемых  лав блока №3 предусматривается  сооружения промежуточных водоотливов  на вентиляционных печах выемочных  столбов в оси Ленинской синклинали.

После проведения флангового уклона 24-03 пласта Болдыревского, в  нижней его точке (гор. -235 м) предусматривается  строительство блокового водоотлива, который будет принимать водопритоки  с отработанных лав 24-53 - 24-57 до того момента, пока не будет построен водоотлив  на фланговом заслоне 25-03 (гор. -285 м) пласта Поленовского, на который будет  осуществляться дальнейший перепуск воды с вышележащего пласта..

1.4 Технико  - экономические показатели работы  предприятия

Производственная мощность шахты 5000 тыс. т угля в год с одновременной работой двух очистных и 8 подготовительных забоев. Фактические показатели 2008г. добыча угля – 4700,8 тыс.тонн.

Календарным планом отработка  участка пласта «Болдыревский» на выемочном  поле лавы 24-52 планируется за 10 месяцев. Динамика отработки участка пласта и плановые показатели добычного  участка лавы 24-52 приведены в Табл. 1.4-1, из которой видно, что среднесуточная добыча угля будет достигать 9000-9643 тонн.