книги из ГПНТБ / Савенко Л.В. Дегазация спутников угольных пластов

Л. В. САВЕНКО, М. И. 03ЕРКИН

ДЕГАЗАЦИЯ

СПУТНИКОВ

угольных

пластов

Государственное издательство

технической литературы УССР Киев — 1963

так называемые спутники, т. е. пласты или пропластки, питающие рабочий пласт газом. Поступление метана из них вызывает рост газообильности участка в два-три раза, а иног­ да и более.

Невозможность обеспечения безопасности ведения работ старыми методами привела к необходимости изыскания более эффектив­ ных способов борьбы с газом. Таким способом явилась дегазация спутников угольных пла­ стов, проведение которой обеспечило нормаль­ ную эксплуатацию ряда газовых шахт.

Дегазация спутников предусматривает из­ влечение метана из них до того, как он про­ никнет в выработки рабочего пласта. Получен­ ный газ по трубам отводится на поверхность

иможет быть использован для промышленных

ибытовых нужд шахты. Дегазацию спутников необходимо вести с наибольшим абсолютным

иэкономическим эффектом, что невозможно

без знания теории процесса, его внутренней сущности.

Теория дегазации развита еще недостаточ­ но, что приводило к ряду крупных ошибок, снижающих эффективность и экономичность процесса. Только совершенная техника в со­ четании с передовой технологией обеспечат высокопроизводительную и экономичную ра­ боту дегазационных установок на новом этапе развития угольной промышленности.

На основе изучения процесса выделения газа на ряде шахт Донбасса и влияния дега­ зации на их газовый режим приведены реко­

4

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ О ДЕГАЗАЦИИ

ГИПОТЕЗЫ ПРОНИКНОВЕНИЯ ГАЗА В ВЕНТИЛЯЦИОННУЮ СТРУЮ

Вопрос о том, откуда берется газ в выра­ ботках шахты, давно занимал ученых и прак­ тиков. Когда наблюдения показали, что газ проникает в исходящую струю лавы не только из обнаженного угля очистного забоя, но и из выработанного пространства, стали появ­ ляться различные теории, объясняющие пути проникновения газа в выработки.

Первоначально считали, что газ поступает из раздробленных при обрушении пород. По­ сле проведения специальных исследований выяснилось, что скорость отдачи газа порода­ ми чрезвычайно мала и не могла бы обеспе­ чить действительных притоков метана.

Лишь в отдельных районах угольных ме­ сторождений встречаются породы, насыщен­ ные газом и отдающие его при вскрытии в зна­ чительных количествах. Метан накапливается

вэтих породах в течение миллионов лет или

втечение сравнительно небольшого срока, если это было вызвано влиянием горных ра­

бот.

Примером первого типа накопления могут служить огромные естественные вторичные коллекторы Силезии — пористые породы, в ко­ торых собирался метан, выделявшийся из со­

6

седних угольных пластов. В СССР подобные районы имеются в северо-западной части Большого Донбасса.

Иногда подобные явления наблюдаются на небольших участках на одной-двух шахтах. Например, на шахте «Томашевка-Южная», треста Лисичанскуголь, комбината Луганскуголь, в почве разрабатываемого пласта зале­ гает 20-сантиметровый слой плотного глини­ стого сланца, а под ним лежат очень пористые песчаники. Метан, поднимавшийся в течение геологических периодов из нижележащих пластов, не смог преодолеть заградительного слоя сланца и остался в песчаниках. Накопле­ нию его способствовало и то обстоятельство, что район шахты лежит у замка антиклиналь­ ной складки. При вскрытии песчаников метан вырывается в выработки с давлением более 4 ати.

Примеров второго типа накопления метана в породах довольно много. Чаще всего накоп­ лению предшествует уход воды из песчаников, расположенных по соседству с пластом угля. Так, на шахте № 1, треста Первомайскуголь, комбината Луганскуголь, проходился ствол № 1. При пересечении песчаников, залегаю­ щих над пластом К? (мощностью 0,6 м), по­ ступление воды в ствол резко увеличилось и даже пришлось приостановить работы. С те­ чением времени приток уменьшился, и работы были возобновлены. Однако за этот период произошло осушение песчаника, и метан из пласта /О устремился в его освободившиеся поры. Так как песчаник выходит на поверх­ ность, то метан начал течь по нему вверх и

7

примерно через 2 мес. появился в опасных ко­ личествах в погребах строений, а также на одном из склонов реки. Здесь он был зажжен

игорел более 3 лет.

Вдругом случае на шахте им. Ильича, тре­ ста Кадиевуголь, поступление метана в песча­ ник и последующее истечение его на поверх­ ность были вызваны осушением песчаника че­ рез трещины, образовавшиеся при ведении очистных работ на этой шахте. Этот тип выхо­ да газа из пород чрезвычайно опасен и мо­

жет привести к взрывам и жертвам, если свое­ временно не принять мер по отводу газа от жилых строений.

Описанные и подобные им случаи выделе­ ния газа из пород не столь уж редки, но носят местный характер. Когда это было установ­ лено, стали искать пути возможного проник­ новения газа в выработанное пространство из угля, который способен сравнительно быстро выделять большие количества газа.

Наиболее правдоподобной казалась гипо­ теза Шлатмана [14], который считал, что в зо­ не опорного давления происходит десорбция газа из целика угля. Шлатман в своем пред­ положении исходил из данных опытов Одибера и других исследователей, доказавших, что уголь расширяется при поглощении метана и может выделять его при увеличении внеш­ него давления. Считалось, что при сжатии угля в зоне опорного давления некоторая часть содержащегося в нем метана десорби­ руется (выделяется в свободном виде) и через трещины над пластом и трещины свода дав­ ления проникает в выработанное простран-

8

ство, а затем в вентиляционную струю шахты (рис. 1). Однако количественные подсчеты вскрыли ложность этой теории.

Развитие теории сорбции доказало, что уголь не беспредельно увеличивает свою сорб­

ционной способности углей показали, что газо­ емкость углей не превышает 35—40 м3/т при температуре 20°. Проводимые же в шахтах исследования указывали на поступление в вентиляционную струю гораздо больших коли­ честв газа — 100 м3/т и более. Гипотеза Шлатмана не могла объяснить присутствие столь больших количеств газа.

Появилась теория антиклиналей [12], со­ гласно которой большие количества газа ско­ пились в течение геологических периодов в замках антиклинальных складок и при под­ ходе лавы газ выделяется в выработки через тектонические трещины.

Подобные явления действительно случа­ ются довольно часто, Например, на шахте

9