PL224576B1 - Sposób odmetanowania górotworu zwłaszcza w kopalniach węgla - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób odmetanowania górotworu zwłaszcza w kopalniach węgla polegający na wykonaniu chodników startowych odmetanowania oraz otworów odmetanowujących z chodników przyścianowych w rejonie ściany.

W dotychczasowej praktyce odmetanowania pokładów węgla w kopalniach stosowane jest wiercenie otworów w bezpośrednim sąsiedztwie ściany.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP 0 027 678 A1 znana jest metoda, w której m etan odzyskuje się z podziemnego cienkiego pokładu węgla przez odwiert, który sięga od powierzchni ziemi, przez nadkład do utworzonej technikami hydraulicznymi, mechanicznymi lub chemicznymi, na dnie odwiertu wnęki, do której węgiel zapadł się pod wpływem miejscowych naprężeń skalnych. Zawarty metan jest uwalniany przez naturalne kruszenie.

Z międzynarodowego zgłoszenia nr WO 2010-069185 A1 znany jest sposób niszczenia nisko stężonego metanu z kopalni węgla i urządzenie do stosowania tego sposobu. Sposób obejmuje następujące etapy: Elektryfikuje się złoże utleniające, oraz uruchamia się i ogrzewa się złoże utleniające do co najmniej 8000°C, wprowadza się nisko stężony metan z kopalni węgla do złoża utleniającego, prowadząc szybką reakcję metanu i tlenu z uwalnianiem ciepła, dokonuje się magazynowania dla przechowywania ciepła, odprowadza się czysty gaz odlotowy ze złoża utleniającego i po zakończeniu reakcji, przełącza się kierunek i wprowadza się nisko stężony metan z kopalni węgla z powrotem do łoża utleniającego w celu przeprowadzenia szybkiej reakcji utleniania i uwalnia się torf, oraz przechowuje się i odprowadza się nadmiarowe ciepło reakcji, oraz powtarza się kolejne ostatnie etapy. Urządzenie do stosowania tego zawiera mechanizm przełączania zaworu, łoże utleniające, mechanizm zaworowy odzyskiwania, system wlotu gazu, oraz procesowy system wykrywania i sterowania. Mechanizm przełączania zaworu i łoże utleniające są połączone ze sobą i są zintegrowane z mechan izmem odzyskiwania i z systemem wlotu gazu, tworząc jedną całość.

Znane dotychczas sposoby charakteryzują się podwyższonym stopniem zagrożenia od strony górotworu, ponieważ realizowany jest w bezpośrednim sąsiedztwie ściany. Wykazują one istotną niedogodność techniczną, ponieważ jest w strefie podwyższonych wpływów eksploatacyjnych ściany.

W praktyce stosuje się również chodniki odmetanowujące, przy czym sposób ten związany jest ze znaczną pracochłonnością jego wykonania i poniesieniem wysokich nakładów finansowych.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu odmetanowania górotworu umożliwiającego znacznie szybszą realizację, zwiększenie wydajności, a tym samym uzyskanie większego bezpieczeństwa eksploatacji ściany przy znacznie niższych kosztach prowadzenia tego procesu.

Cel ten zrealizowano w sposobie według wynalazku, który charakteryzuje się tym, że z chodników już istniejących lub specjalnie wykonanych drąży się dodatkowy chodnik startowy o długości od 2 do 10 m służący do zabudowy hydrauliczno-płuczkowej napędowej jednostki wiertniczej, a następnie z czoła przodka wykonanego dodatkowego chodnika nawierca się za pomocą tej jednostki przynajmniej jeden otwór w skale płonnej na 300-tu metrowy odcinek frontu ściany w kierunku tej ściany na dowolnym wybiegu, po czym nawiercony otwór poddaje się rurowaniu za pomocą rur lub pozostawia bez rurowania, a następnie kanał utworzony z tych rur lub nawiercony otwór wypełnia się nieściśliwym materiałem przepuszczalnym np. żwirem.

W sposobie według wynalazku dodatkowo nawierca się otwory skierowane do eksploatowanego pokładu węgla.

Dodatkowe otwory poddaje się korzystnie szczelinowaniu.

Rura wprowadzona w otwór jest korzystnie perforowana lub nacinana w odcinkach co 2 m.

Średnica rury wynosi korzystnie od 50 do 300 mm.

Rura jest wypełniona korzystnie materiałem nieściśliwym zapobiegającym iskrzeniu.

W pokładzie węgla wierci się korzystnie dodatkowe nieprzelotowe otwory z wyrobisk przyścianowych i prostopadle do osi tych wyrobisk.

Otwory te prowadzone w pokładzie węgla korzystnie poddaje się szczelinowaniu i korzystnie są prowadzone w dowolnym kierunku.

Wykonane otwory oraz nieprzelotowe otwory wykorzystywane są do podawania mediów lub prowadzenia kabli i przewodów.

Sposób według wynalazku jest uwidoczniony przykładowo na rysunku na którym fig. 1 przedstawia część górotworu wraz wyrobiskami chodnikowym i ścianowym w wykroju perspektywicznym, fig. 2 - schemat usytuowania otworów z wyrobisk przyścianowych.

PL 224 576 B1

Bezpieczeństwo eksploatacji kopalni węgla jest w istotnym stopniu uzależnione od właściwego odmetanowania górotworu zwłaszcza w obszarze ściany wydobywczej. Wykonanie wszelkich przedsięwzięć związanych z odmetanowaniem winno znacząco wyprzedzać uruchomienie eksploatacji ściany wydobywczej. W czasie eksploatacji stężenie metanu w powietrzu wentylacyjnym nie może przekraczać 2% z uwagi na niebezpieczeństwo wybuchu, które może wystąpić już przy stężeniu powyżej 5%. Stosowane dotychczas powszechnie sposoby odmetanowania przy użyciu otworów odm etanowujących bezpośrednio w sąsiedztwie ściany lub wykonaniu chodnika odmetanowującego nie gwarantuje należytego rozwiązania tego problemu i ogranicza uzyskanie wysokiej produktywności ściany i a także związane jest z wysokimi nakładami finansowymi.

Sposób według wynalazku polega na tym, że z istniejącego chodnika (1) drąży się dodatkowy chodnik (2) o długości od 2 do 10 m służący do zabudowy hydrauliczno-płuczkowej napędowej jednostki wiertniczej (3) (Fig. 1). Jednostkę tą dostarcza się na miejsce montażu w chodniku (2) w postaci rozłożonej i całość montuje się. Miejsce eksploatacji maszyny stanowi chodnik (2) i następnie z czoła przodka (4) wykonanego wcześniej dodatkowego chodnika (2) nawierca się za pomocą tej jednostki przynajmniej jeden otwór (5) w skale płonnej (6). Otwory wykonuje się co najmniej jeden na 300-tu metrowy odcinek frontu ściany (7) wydobywczej i w kierunku tej ściany na dowolnym wybiegu (w). Następnie nawiercony otwór (5) poddaje się rurowaniu za pomocą rur (8) lub pozostawia bez rurowania. Utworzony przy tym kanał z rur (8) lub nawiercony otwór (5) wypełnia się nieściśliwym materiałem przepuszczalnym np. żwirem. Wypełnianie to w wielu przypadkach może nie być konieczne.

Sposób ten można również wykorzystać do wyprzedzającego odmetanowania pokładu (Fig. 2) poprzez wykonanie nieprzelotowych otworów (9) prostopadle do wybiegu frontu ściany (7) i do osi wyrobisk (10) gdzie rozpoczyna się ich wiercenie.

Dzięki opisanemu sposobowi uzyskuje się bardzo wysoką efektywność odmetanowania. Zast osowanie niezależnych otworów do strefy odgazowania warstw stropowych oraz otwory skierowane do eksploatowanego pokładu prowadzone w węglu, a następnie poddane szczelinowaniu zapewniają właściwe odprowadzenie metanu. Wykonywanie wierceń jest ułatwione dzięki temu, że są one real izowane z gotowych wyrobisk przyścianowych. Parametry otworów i ich wzajemna odległość można łatwo korygować w oparciu o uzyskane wyniki odprowadzania metanu. Wiercenie otworów w pokładzie węgla z obydwu wyrobisk przyścianowych winno być realizowane prostopadle do osi tych wyrobisk.

Claims (11)

1. Sposób odmetanowania górotworu zwłaszcza w kopalniach węgla polegający na wykonaniu otworów odmetanowujących z chodników przyścianowych w rejonie ściany, znamienny tym, że z tych chodników (1) drąży się dodatkowy chodnik (2) o długości od 2 do 10 m służący do zab udowy hydrauliczno-płuczkowej napędowej jednostki wiertniczej (3), a następnie z czoła przodka (4) wykonanego dodatkowego chodnika (2) nawierca się za pomocą tej jednostki przynajmniej jeden otwór (5) w skale płonnej (6) na 300-tu metrowy odcinek frontu ściany (7) w kierunku tej ściany na dowolnym wybiegu (w), po czym nawiercony otwór (5) poddaje się rurowaniu za pomocą rur (8) lub pozostawia bez rurowania, a następnie kanał utworzony z tych rur (8) lub nawiercony otwór (5) wypełnia się nieściśliwym materiałem przepuszczalnym np. żwirem.

2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że dodatkowo nawierca się otwory (5') skierowane do eksploatowanego pokładu węgla.

3. Sposób według zastrzeżenia 2, znamienny tym, że dodatkowe otwory (5') poddaje się szczelinowaniu.

4. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że rura (8) wprowadzona w otwór (5, 5') jest perforowana.

5. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że rura (8) jest karbowana lub nacinana w odcinkach co 2 m.

6. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że średnica rury (8) wynosi od 50 do 300 mm.

7. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że rura (8) jest wypełniona materiałem nieściśliwym zapobiegającym iskrzeniu.

8. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że w pokładzie węgla wierci się dodatkowe nieprzelotowe otwory (9) z wyrobisk przyścianowych (10) prostopadle do osi tych wyrobisk.

PL 224 576 B1

9. Sposób według zastrzeżenia 8, znamienny tym, że otwory (9) prowadzone w pokładzie węgla poddaje się szczelinowaniu.

10. Sposób według zastrzeżenia 1 i 8, znamienny tym, że otwory (5) oraz nieprzelotowe otwory (9) są prowadzone w dowolnym kierunku.

11. Sposób według zastrzeżenia 10, znamienny tym, że wykonane otwory (5) oraz nieprzelotowe otwory (9) wykorzystywane są do podawania mediów lub prowadzenia kabli i przewodów.