Прямоточные схемы проветривания 3-В-Н-н-пт (рис. 6.1 е, б) могут также применяться при отработке пластов угля, склонного к самовозгоранию, при надежной герметизации выработанного пространства со стороны выработки с исходящей струей на всем ее протяжении за исключением примыкающею к лаве участка длиной не более 40 м. При метановыделении из выработанного пространства в газовом балансе выемочного участка менее 40% длина участка не должна превышать 20 м. На участке длиной 20-40 м при ширине изолирующей полосы (бутовой полосы) более 5 м должны устраиваться специальные окна шириной 1,5-2,0 м с интервалом 10 м. Одновременно в работе должно быть не менее двух окон. При метановыделении из выработанного пространства более 4 м3/мин в сыпучих, легкообрушаемых породах кровли расстояния между окнами для конкретных горно-геологических условий могут уточняться в процессе эксплуатации.
Герметизация выработанного пространства осуществляется путем торкретирования и тампонирования бутовой полосы и должна быть выполнена до последнего незакрытого окна в бутовой полосе. Толщина слоя должна быть не менее 5-7 см.
Проведение горных выработок вприсечку к выработанному пространству или вкрест простирания следует осуществлять после полного слеживания пород в последнем. При этом у выработанного пространства должна создаваться изоляционная полоса.
Выбор схемы проветривания выемочного участка должен производиться в следующей последовательности.
На первом этапе по планируемой нагрузке в соответствии с подразделом 3.3 определяется ожидаемая метанообильность выемочного участка. Затем по данным метанообильности горных выработок с учетом изложенных выше требований к схемам проветривания при отработке выбросоопасных угольных пластов, пластов, опасных по прорывам метана, а также склонных к самовозгоранию, выбирается схема проветривания выемочного участка, обеспечивающая планируемую нагрузку на очистной забой.
На втором этапе выбранная с учетом нагрузки, выбросоопасности и пожароопасности схема проветривания выемочного участка оценивается по опасности местных скоплений метана на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой.
На третьем этапе конструируется схема проветривания вентиляционного участка (крыла, блока, панели), после чего оценивается устойчивость проветривания выемочного участка и других объектов, и при необходимости принимаются меры по повышению устойчивости с учетом рекомендаций, приведенных в разделе 11.
Условия, облегчающие спасение людей при пожарах, взрывах, внезапных выбросах угля и газа, внезапных прорывов метана, наиболее полно обеспечиваются, если на вентиляционном участке (в крыле, блоке, панели) будет организовано Автономное проветривание выемочных участков. Применение таких схем позволяет не только создать условия, обеспечивающие спасение людей при авариях, но и существенно повысить устойчивость проветривания выемочных участков при нормальных технологических процессах.
6.1.3. Проверка схем проветривания по опасности местных скоплений метана
Схемы проветривания выемочных участков должны проверяться по опасности местных скоплений метана на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой (схемы 1-М) и в очистной у выработанного пространства под вентиляционным штреком (схемы 1-В, 2-В, 3-В и 1-К).
При схемах проветривания выемочных участков к выдаче исходящей струи на массив угля и погашении вентиляционных выработок (схемы 1-М) возможность образования местных скоплений метана с концентрацией выше нормы на сопряжении (в тупике погашения) исключается, если
_
Ko = ( 1434 Iвn √S ) / [Qyч1,5 ((kут.в – 1)/ kут.в ) 1,5 ] ≤ 1 (6.1)
где ko — коэффициент, учитывающий опасность местных скоплений метана на сопряжении лавы с вентиляционной выработкой;
Iвn — среднее фактическое (ожидаемое) метановыделение
из выработанного пространства на выемочном участке, м3/мин; определяется при расчете ожидаемой метанообильноети по природной метаноносности по формуле (3.82), а для действующих шахт — по результатам газовой съемки, проводимой в соответствии с Руководством по производству депресионных и газовых съемок в угольных шахтах, или по разности расхода метана в вентиляционной выработке (20-30 м от лавы) и в лаве (10-15 м от вентиляционной выработки);
S — проектная площадь поперечного сечения вентиляционной выработки в свету, м2;
Qyч — расход воздуха на выемочном участке, м3/мин;
kут.в — коэффициент, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство; определяется согласно указаниям пункта 6.2.2.
При изолированном отводе метана из выработанного пространства по жесткому трубопроводу с эффективностью 70% и неподдерживаемой выработке с эффективностью 50% с помощью газоотсасывающих установок проверку %р по формуле
(6.1) производить не следует.
При схемах проветривания выемочных участков с выдачей исходящей струи на выработанное пространство (схемы типа 1-В, 1-К, 2-В, 3-В) возможность образования опасных скоплений метана в очистной выработке у выработанного пространства под вентиляционным штреком (при наличии бутовой полосы, плит БЖБТ, чураковой стенки, бутокостров, костров — у нижней их кромки) исключается, если
_
Ко= (113,2 Iв.п.kв.п.) /((Qуч – Qдоп) ((kут.в – 1)/ kут.в ) kут.л) ) ≤ 1 (6.2)
где kв.n — коэффициент, учитывающий метановыделение из выработанного участка в призабойное, доли ед.; определяется согласно указаниям подраздела 3.3;
kут.в — коэффициент, учитывающий поступление (притечки) воздуха из выработанного пространства в призабойное, доли ед.; принимается согласно указаниям подраздела 3.3;
Qдон — расход воздуха, необходимый для подсвежения исходящей из выемочного участка вентиляционной струи, м3/мин; принимается в соответствии с указаниями пункта 6.2.2.
Если проверка покажет, что у сопряжения лавы с вентиляционной выработкой возможно образование опасных скоплений метана, следует пересмотреть схему дегазации сближенных пластов и вмещающих пород скважинами с целью обеспечения более высокой эффективности дегазации, после чего вновь произвести проверку схемы на опасность скоплений метана. Если при этом не устраняется опасность, то нужно изменить, если это возможно, схему проветривания участка (например, схему с выдачей исходящей струи на массив угля заменить на схему типа 1-В или 3-В). Если же за счет изменения схемы проветривания нельзя устранить опасные скопления метана, то рекомендуется использовать следующие способы управления метановыведением средствами вентиляции:
* изолированный отвод метана из выработанных пространств за пределы выемочных участков по трубопроводам или неподдерживаемым выработкам с помощью газоотсасывающих установок или общешахтной депрессии;
* отвод метана из выработанного пространства по коротким трубопроводам с помощью пневматических вентиляторов или эжекторов с выпуском метановоздушной смеси в исходящую струю участка;
* отвод метана из выработанного пространства с помощью специальных газоотсасывающих установок типа УСМ, УВГ с выпуском МВС в исходящую струю участка;
* отвод метана из выработанного пространства в вентиляционную выработку с помощью каналов, оставляемых в бутовой полосе;
* подачу дополнительного расхода воздуха в погашаемый тупик с помощью вентилятора местного проветривания (ВМП),
установленного на свежей струе в соответствии с требованиями ПБ.
6.1.4. Способы и средства предупреждения образования местных скоплений метана
6.1.4.1. Изолированный отвод метана из выработанных пространств за пределы выемочных участков по трубопроводам и неподдерживаемым выработкам с помощью газоотсасывающих вентиляторов (эжекторов) рекомендуется применять при
метанообильности выработанного пространства 4,0 м3/мин и более, когда вентиляция и дегазация, как правило, не могут обеспечить норму содержания метана в горных выработках.
Метан, отводимый за пределы выемочных участков, выпускается в выработку с исходящей вентиляционной струей после предварительного разбавления его воздухом в смесительной камере до норм ПБ.
Изолированный отвод метана осуществляется по проекту, утвержденному техническим директором производственного объединения, согласованному с МакНИИ и территориальным управлением Госнадзорохрантруда Украины, а при отводе по неподдерживаемым выработкам на пластах, склонных к самовозгоранию, — дополнительно с НИИГД. Проект является неотъемлемой частью паспорта выемочного участка.
В качестве источника тяги могут быть использованы эжекторы и газоотсасывающие вентиляторы, в которых исключена возможность воспламенения метана при ударах и трении вращающихся частей о корпус вентилятора. Электрический привод вентилятора должен омываться свежим воздухом.
На рис. 6.2, 6.3, 6.4 показаны схемы проветривания выемочных участков с отводом метана из выработанного пространства за пределы участка по трубопроводам (рис. 6.2, 6.3) и неподдерживаемой выработке (рис. 6.4) с использованием газоотсасывающих установок, а на рис. 6.5 — схемы проветривания выемочных участков, при которых для изолированного отвода метана могут быть использованы неподдерживаемые горные выработки.
Изолированный отвод метана по трубопроводам или неподдерживаемым выработкам с использованием газоотсасывающих установок допускается предусматривать в проектах новых и реконструируемых шахт, а также в паспортах подготовки выемочных участков на действующих шахтах. Снижение метанообильности
Рис. 6.2. Схемы изолированного отвода метана из погашаемого тупика вентиляционной выработки: 1 — вентилятор; 2 — трубопровод; 3 — смесительная камера; 4 — всасывающий патрубок; 3 — перемычка; б — регулирующее окно
Рис. 6.3. Схема изолированного отвода метана при сплошной системе разработки: 7 — вентилятор; 2 — трубопровод; 3 — смесительная камера
Рис. 6.4. Схема изолированного отвода метана по неподдерживаемой вентиляционной выработке: 7 — вентилятор (или эжектор); 2 — трубопровод; 3 — смесительная камера; 4 — перемычка; 3 — ограждающая перемычка
выемочных участков, достигаемое при изолированном отводе метана по трубопроводам и неподдерживаемым выработкам с использованием газоотсасывающих установок, следует учитывать при расчете необходимого расхода воздуха и максимально допустимой нагрузки на очистной забой.
Отвод метана из выработанного пространства при столбовой системе разработки (рис. 6.2) с помощью газоотсасывающей установки производится по жесткому трубопроводу диаметром 0,5-0,9 м. Погашаемый тупик, длина которого не должна превышать 6 м, отделяется от выработки дощатой перемычкой, обитой материалом для вентиляционных труб. Перемычка переносится через каждые 2-3 м подвигания очистного забоя. К всасывающему концу жесткого трубопровода подсоединяется гибкая гофрированная труба или гибкая труба, армированная металлическими кольцами, длиной 7-10 м и диаметром, равным диаметру жесткого трубопровода. Труба заканчивается патрубком, имеющим приспособление для подвески его в выработке. Выходное отверстие патрубка закрывается металлической решеткой с размером ячеек 20x20 мм. Всасывающий патрубок размещается в верхней части погашаемого штрека у стенки, противоположной выходу из лавы. Если крепь сопряжения (или крепь выемочного комплекса) не позволяет завести в погашаемую часть выработки трубопровод принятого диаметра, то газосборная часть его может быть выполнена из нескольких гибких труб диаметром 0,2-0,3 м со всасывающими патрубками. Общая площадь сечения этих труб должна быть равна площади поперечного сечения газоотводящего трубопровода. Метан, отсасываемый из выработанного пространства, транспортируется по трубопроводу к смесительной камере, через которую выпускается в общую исходящую струю.
Трубопровод должен быть собран из жестких труб, изготовленных из материалов с поверхностным электрическим
Рис. 6.5. Схемы проветривания выемочных участков с отводом метана из выработанных пространств по неподдерживаемым выработкам: а — с использованием участковой выработки; б, е — с использованием выработок ранее отработанных лав; ск — смесительная камера
сопротивлением не более 3 -108 Ом. Стыки должны быть тщательно уплотнены. Повороты трубопровода выполняются плавно, радиусом не менее 1,5 dmp.
На жесткой части трубопровода против окна лавы должно
быть устроено окно площадью 0,2x0,15 м2, закрываемое задвижкой. Окно с задвижкой служит для регулирования концентрации метана в трубопроводе путем подачи в него дополнительного воздуха из выработки. Концентрация метана в трубопроводе не должна превышать 3,5%.
Перед окном на расстоянии 1,0-1,5 м в сторону тупика устанавливается заслонка, предназначенная для перекрытия трубопровода при остановках газоотсасывающего вентилятора. Проветривание трубопровода после его перекрытия обеспечивается за счет общешахтной депрессии.
Для контроля содержания метана в трубопроводе в 3-5 м от окна по ходу движения смеси и у вентилятора на нагнетательной части трубопровода устанавливаются штуцера.
Конец трубопровода, через который выпускается МВС, заводится в смесительную камеру и снабжается коленом, обеспечивающим выход метана из трубопровода под углом 45° к направлению основного вентиляционного потока. Смесительная камера представляет собой часть выработки, отшитую сплошной продольной перегородкой из негорючего материала. Длина смесительной камеры 5-6 м, ширина не менее 1,5 м. Вход в камеру и выход из нее ограждается металлическими решетками. Выработка в месте сооружения камеры и на расстоянии 5 м в обе стороны от нее должна быть закреплена негорючей крепью. Вентилятор газоотсасывающей установки должен размещаться в камере, проветриваемой свежей струей воздуха и удовлетворяющей требованиям ПБ, предъявляемым к электромашинным камерам.
При сплошной системе разработки (рис. 6.3) метан с помощью газоотсасывающей установки и отростков труб улавливается в просеке шириной 1,5 м, оставляемой в выработанном пространстве у бутовой полосы. Крепь должна предохранять просек от завала на протяжении 150 м от лавы. Для уменьшения подсосов воздуха в печах выкладываются две чураковые перемычки, пространство между ними заполняется глиной, вдоль бутовой полосы со стороны вентиляционной выработки выкладывается чураковая стенка или производится герметизация синтетическим материалом. Отростки трубопровода, закладываемые через каждые 50 м, включаются в работу на расстоянии
