Метанообильность шахт Карагандинского бассейна

30.03.2020

Шахты Карагандинского бассейна в целом отличаются высокой газообильностью, которая систематически увеличивается с течением времени по мере углубления горных работ. Из табл. 126 видно, что в 1968 г. по сравнению с 1940 г. добыча угля подземным способом увеличилась в 8,5 раз. За этот же период выделение газа с ничтожных объемов возросло до 1,6 млн. м3/сут.

Распределение шахт бассейна по категориям метанообильности по годам приведено в табл. 127. Уже с начала 60-х годов основная часть шахт бассейна относится к сверхкатегорным, причем довольно много шахт характеризуется исключительно высокой метанообильностью.
Метанообильность шахт Карагандинского бассейна

Интенсивный рост газообильности шахт частично связан с быстрыми темпами углубления в Карагандинском бассейне горных работ, значительно превышающими скорость углубки шахт в других бассейнах. Однако и при одинаковой глубине ведения горных работ относительная метанообильность угольных шахт Карагандинского бассейна значительно выше, чем в других бассейнах бывш. Советского Союза и некоторых зарубежных (табл. 128).

Средняя ступень метанообильности шахт Карагандинского бассейна колеблется (до глубины 400 м) от 6 до 10 м/м3/т (в Карагандинском районе на Промышленном участке 8—10 м/м3/т, на Саранском участке 6—9, в Шерубайнуринском районе 6—10, в Тентекском 8 м/м3/т), но с глубиной (глубже 400 м) она увеличивается до 13—16 м/м3/т.

По основным пластам карагандинской свиты ступень метанообильности колеблется в следующих пределах (в м/м3/т): K6 — 5—7; к10 и к13-к14 — 6; к2 и к18 — 7,5; K53 и к7 — 8; K12 — 8—9.

Из табл. 129 видно, что метанообильность угольных пластов, разрабатываемых в настоящее время, в Карагандинском районе значительно выше, чем в Шерубайнуринском и Тентекском. Связано это с тем, что в Карагандинском районе глубина их отработки значительно больше. Низкие значения метанообильности шахтопластов в Шерубайнуринском и Тентекском районах отвечают пластам долинской свиты. В соответствии с этим и шахты в различных районах бассейна характеризуются разной метанообильностью (табл. 130).

Так, в Карагандинском районе основная часть шахт является сверхкатегорными по газу, при этом на Промышленном участке больший процент шахт, чем на Саранском, отличается весьма высокой метанообильностью. Связано это как с большей их глубиной, так и с наиболее высоким положением здесь верхней границы метановой зоны. В Шерубайнуринском районе основная часть шахт относится к I, II и III категориям по газу; одна из шахт, отрабатывающих пласты долинской свиты, является негазовой и две, эксплуатирующие пласты карагандинской свиты, — сверхкатегорными. Такая степень метанообильности шахт района находится в соответствии с меньшей глубиной их, чем в Карагандинском районе, и вместе с тем с более низким положением границы газового выветривания. В то же время, как видно из табл. 131, в Шерубайнуринском районе также наблюдается систематическое повышение газообильности шахт с глубиной отработки. Отдельные колебания относительной метанообильности шахт, вероятно, объясняются влиянием разрывных нарушений на дренаж метана из разрабатываемых участков.


Самым благоприятным для эксплуатации (по выделению метана в горные выработки на вскрытых горизонтах) является Тентекский участок. Это объясняется наибольшей глубиной зоны газового выветривания, достигающей 300 м. Работающие в районе шахты являются пока негазовыми. Однако и здесь при углублении их ниже границы метановой зоны газоносность начнет резко возрастать.

Снижение средней метанообильности шахт бассейна в 1968 г. против 1965 г. (см. табл. 127) объясняется закрытием ряда высокометанообильных шахт Карагандинского района и вводом в строй негазовых шахт Шерубайнуринского и Тентекского районов.

При сплошной системе отработки доля газовыделения в подготовительные выработки колеблется в пределах 6—20%. При отработке тонких и средних по мощности пластов длинными столбами газовыде-ление в подготовительные выработки возрастает до 20—40%, а при эксплуатации мощных пластов — даже до 30—50%. Газовыделение из выработанных пространств, которое связано с неполной выемкой пластов и подработкой спутников, составляет 10—30%.

В целом высокий уровень метанообильности шахт Карагандинского бассейна обусловливается следующими особенностями его горнотехнических условий:

1) малой глубиной зоны газового выветривания в Карагандинском и Шерубайнуринском районах;

2) высоким начальным градиентом нарастания метаноносности (до 10—12 м3/т) ниже верхней границы зоны метановых газов;

3) высоким коэффициентом угленосности продуктивных осадков;

4) наличием большого количества невынимаемых пластов-спутников, метан из которых попадает в эксплуатационные выработки, проходимые для отработки основных пластов;

5) значительными потерями угля (в недрах остается не только много углистых пород, но и угля).

Высокая газоносность угольных пластов и сравнительно небольшая глубина зоны газового выветривания создают серьезные затруднения как в период строительства, так и при эксплуатации шахт. В частности, необходимость подачи в шахты большого количества воздуха ограничивает наращивание угледобычи и осложняет проведение подготовительных выработок. В связи с этим в бассейне применяется комплексная дегазация угольных пластов и их спутников с помощью скважин и вакуум-насосов, а также методом направленного гидрорасчленения пластов. На примере наиболее метанообильных шахт Карагандинского района можно видеть, что эффективность дегазации довольно высока (табл. 132).

Среднее снижение метанообильности шахт в 1968 г. в результате дегазации составило 14,9%. При этом изменилась градация по метанообильности 22 шахт из 31 (см. табл. 127) и 5 шахт перешли из более высокой категории по газу в более низкую. В результате дегазации три шахтопласта перешли из группы сверхкатегорных по метанообильности в III категорию.

Практикой установлена техническая необходимость и экономическая целесообразность применения различных методов дегазации угольных пластов при достижении значений относительной метанообильности шахт 20 м3/т среднесуточной добычи. Исходя из этого при проектировании крупных глубоких шахт, которые будут вскрывать весьма газообильные горизонты, в обязательном порядке предусматривается и при строительстве осуществляется предварительная дегазация угольных пластов, с учетом которой и рассчитывается вся схема вентиляции шахт. Естественно, что при этом большое значение приобретает правильность прогноза метанообильности шахт. В настоящее время ВосНИИ удается с большой долей вероятности прогнозировать газообильность выработок, вскрывающих одиночные пласты, имеющие не более четырех спутников. Прогнозирование метанообильности выработок, отрабатывающих сближенные пласты или пласты, имеющие много спутников, представляется значительно более сложной задачей. В табл. 133 приведен ряд примеров по сравнению прогнозной и фактической метанообильности, из которых видно, что ошибка при прогнозировании газообильности шахт, разрабатывающих карагандинские угли, колеблется от 1 до 13%, а погрешность в определении метанообильности шахты 12, эксплуатирующей пласты ашлярикской свиты, составила 20%.

В табл. 127 исходя из имеющихся проектных проработок дан прогноз ВосНИИ метанообильности шахт бассейна. Учитывая предполагаемое увеличение средней глубины отработки до 385 м и намечаемый рост средней суточной добычи до 115—118 тыс. т, суммарная метанообильность шахт на 1975 г. определена в 3,4 млн. м3/сут Исходя из повышения эффективности дегазации доля извлекаемого при ней газа принята на конец данного периода в 34,5%. Это дает основание полагать, что, несмотря на значительное увеличение глубины горных выработок, их метанообильность в среднем удается удержать на уровне 20—23 м3/т суточной добычи. При этом максимальные значения газообильности по отдельным шахтам будут снижены до 35—45 м3/т.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна