Дегазация

ДЕГАЗАЦИЯ месторождения (а. degassing, outgassing, deсоntamination; н. Entgasung, Entgasen, Gasabscheidung; ф. degazage; и. desgasificacion) — естественные или искусственные процессы удаления газов из их источников (угольные пласты, вмещающие породы, рудные залежи, скопления свободных газов в зонах тектонических нарушений). Цель дегазации — снижение поступления газа в горные выработки, предотвращение его внезапных выделений.

В зависимости от формы и генезиса газового скопления, величин природной газопроницаемости и газоносности пластов, интенсивности изменения природной системы "уголь (порода, руда) — газ — природная влага" под воздействием горных работ, характера воздействий на источник газа, сроков ведения горных работ и дегазации, от схемы бурения дегазационных (газосборных) скважин применяются: заблаговременная дегазация в пределах шахтных полей, ограждающая дегазация, предварительная дегазация, передовая дегазация, дегазация смежных угольных пластов-спутников, дегазация выработанных пространств отработанных и действующих выемочных участков, дегазация зон трещиноватых пород вблизи геологических нарушений закрытого типа и комплексная дегазация.

Дегазация бывает: пассивной, при которой источник интенсивного выделения газа в горные выработки изолируется от шахтной атмосферы и каптированный газ выводится либо за пределы опасного участка в струю воздуха для разжижения до допустимых норм, либо на дневную поверхность; активной, когда процессы сбора и изолированного от горных выработок вывода газа на поверхность производятся под вакуумом, создаваемым специальными искробезопасными водокольцевыми вакуум-насосами. С начала 40-х гг. применяется активная дегазация; в СССР — с 1951 в Кузбассе, а к 1983 — более чем в 218 шахтах Донецкого, Кузнецкого, Карагандинского, Печорского и Львовско-Волынского угольных бассейнов, на шахтах месторождений Урала, Дальнего Востока и острова Сахалин с суммарным дебитом отсасываемого метана свыше 5 млн. м³/сутки.

Заблаговременная дегазация осуществляется через вертикальные скважины, пробуренные с поверхности до угольных пластов за 3-8 лет до начала горных работ. Для повышения газопроницаемости и интенсивности газоотдачи пласты обрабатываются с поверхности через скважины гидропескоструйными и гидрорасчленяющими способами. Ограждающая дегазация применяется при проведении выработок по газоносным пластам и породам при дебите метана в одиночную выработку свыше 3 м³/мин. При этом виде дегазации в обе стороны от проводимой выработки через 20-60 м по её длине бурят длинные (до 100 м) дегазационные скважины диаметром 80- 150 мм, которые служат барьером газу, движущемуся в выработку. Отсос газа из скважины под вакуумом до 20,6 кПа снижает на 50-70% метанообильность проводимой выработки.

Предварительная дегазация разрабатываемых пластов скважинами диаметром 80- 150 мм осуществляется для снижения природной газоносности пласта и давления метана в пласте до начала очистных работ в шахтном поле; уменьшает также опасность внезапных выбросов газа и угля. Дегазационные скважины бурят из пластовых или полевых выработок по восстанию, падению и простиранию пласта. Наиболее эффективны восстающие скважины, пробуренные через 10-20 м друг от друга на всю высоту этажа. Схема расположения скважин и частота бурения (расстояние между соседними скважинами) зависят от способа подготовки участка, применяемой системы разработки, интервала между окончанием бурения скважин и началом очистной выемки, величины газопроницаемости пласта и скорости подвигания лавы. Максимальная эффективность предварительной дегазации 50-60%. Для повышения газопроницаемости применяется подземный гидроразрыв и физико-химическая обработка пласта слабыми растворами кислот, способствующая растворению части составляющих пласт компонентов.

Передовая дегазация разрабатываемого пласта скважинами применяется в комплексе с предварительной дегазацией для повышения эффекта дегазации на 15-30%. При передовой дегазации используется эффект влияния подвигающегося очистного забоя на напряжённо-деформируемое состояние разрабатываемого пласта впереди линии забоя. Дегазация смежных подрабатываемых и надрабатываемых пластов скважинами предназначается для существенного снижения метанообильности выработок выемочного участка пласта, вынимаемого с опережением по отношению к остальным пластам свиты. При дегазации смежных пластов используется эффект их разгрузки от подработки или надработки, активизирующий процесс десорбции газа из смежного пласта. При под- и надработке смежных пластов повышается их газоотдача в зонах разгрузки и расслоения. Выделяющийся газ улавливается через скважины и поступает в дегазационную систему шахты. Выемка защитных пластов (наиболее действенное противовыбросное региональное мероприятие) в комплексе с дегазацией смежных (подзащитных выбросоопасных) пластов способствует более эффективной опережающей отработке защитных пластов.

Дегазация смежных пластов даёт максимальный эффект снижения газообильности шахт за счёт отсоса газа из наиболее крупного источника газа — выработанных пространств. Дегазация смежных пластов фланговыми скважинами позволяет отсасывать до 90% всего газа в пределах шахтного поля. Дегазация выработанных пространств — процесс удаления концентрированных метано-воздушных смесей из выработанных пространств при выемке пластов с большими потерями угля (по мощности или в целиках угля) и смежных пластов, залегающих на близком расстоянии от разрабатываемого (в пределах зоны беспорядочного обрушения боковых пород). Дегазация выработанных пространств осуществляется при помощи отводов газопровода, введённых в изолированное от воздухопроводящих выработок выработанное пространство, или коротких скважин, пробуренных в купола обрушения боковых пород. Комплексная дегазация — сочетание различных способов и схем дегазации для максимально возможного искусственного снижения метанообильности шахт. Эффективность комплексной дегазации достигает 80-90%.