Доклад на форуме горное дело и металлургия

6.04.2005

Доклад на форуме горное дело и металлургия: состояние, тенденции, преспективы развития в рамках 9-ой международной выставки по горному делу, добыче и горному оборудованию MININGWORLD ROSSIA 2005 г. г.Москва 06.04.2005   06.04.2005 г.  

 

В.Н.Плотников, зам. генерального директора ЗАО "ННПП "Сибгормаш",

А.А. Добриян, к.т.н., ведущий специалист ЗАО "ННПП "Сибгормаш"
     

 

Вследствие широкого применения высокопроизводительного очистного  и проходческого оборудования, увеличения глубины горных работ, взрывы и выбросы метана на угольных шахтах России становятся всё  более частыми. По данным ОВГСО, с 1999 по 2003 г. включительно  на 113 действующих шахтах произошло 93 аварии по причинам,  связанным с выделением метана и самовозгоранием угля,  из них 70 – в Кузнецком угольном бассейне.
       Для снижения отрицательного влияния газового фактора при подземной 
разработке угольных пластов применяют следующие технологические схемы
 дегазации метаноносных пластов:
- с использованием вертикальных скважин, пробуренных с поверхности;
- с использованием скважин, пройденных по пласту.
     Однако, как показал анализ причин возникновения взрывов метана  и пожаров в шахтах России за период 1999-2003 г., в 3 случаях виновниками взрывов стали скважины, пробуренные с поверхности с целью газоотсоса метановоздушной смеси из выработанного пространства лав  [1].
     Поэтому более продуктивным способом предварительной дегазации является метод обуривания выемочного участка сеткой подземных дегазационных скважин из подготовительных выработок.
      В ЗАО ННПП «Сибгормаш» уже более 30 лет ведутся работы по созданию
оборудования для дегазации и увлажнения угольных пластов, использующего подземные дегазационные скважины,  пробуренные из подготови-тельных выработок (рис. 1).

 

1. Технологические схемы увлажнения и дегазации угольных пластов.

1-станок буровой; 
2-штанговый став; 3-забурник; 4-герметизатор; 5-насос вакуумный; 
6-герметизатор ГАС; 7-установка насосная

За это время были разработаны и доведены до серийного уровня целый ряд 
изделий, в том числе:
буровые станки для бурения дегазационных скважин;
насосные установки для нагнетания воды в угольные пласты;
автоматические герметизаторы устья скважин.
 

Станок буровой СБУ200М

В настоящее время отсутствие малогабаритных, высокопроизводительных и транспортабельных буровых станков, позволяющих производить подземное бурение дегазационных скважин глубиной 200 и более метров, 
диаметром до 100 мм, ограничивает возможности шахт в более широком применении эффективных схем дегазации и увлажнения угольных пластов, опасных по газу и пыли. Поэтому начало выпуска в 2001 г. станка для бурения дегазационных и технических скважин не осталось незамеченным на шахтах Кузбасса.
Буровой станок СБУ200М конструкции ЗАО ННПП «Сибгормаш» (рис.1) представляет собой комплекс оборудования, в который входят: станок, распорные стойки, маслостанция, буровой инструмент, приспособления, комплекты запасных частей и  инструментов.

 

Рисунок 2 – станок буровой СБУ200М

Станок устанавливается на винтовых распорных стойках. Его можно перемещать по ним вверх-вниз при помощи ручной тали, крепить на нужной высоте и разворачивать в вертикальной плоскости на 360˚.
Подача бурового инструмента и штанги на забой и передача им вращения осуществляется при помощи двух патронов, присоединяющихся к приводному редуктору станка при помощи гидродомкратов подачи и шлицевого вала.
В большинстве случаев применения станков на шахтах Кузбасса были получены положительные отзывы. Вот как писала газета «Шахтер» г. Прокопьевск о станке СБУ200М, используемого на шахте «Комсомолец» [2]:
«Все у нас остались довольными работой станка СБУ200М, - рассказывает начальник участка ПР по ТБ Сергей Васильевич Попов, - при обуривании лавы №1832 наши машинисты испытали его на всех режимах и он показал себя наилучшим образом и со стороны производительности и в части управления. Если с помощью станка СБГ1М на бурение скважины диаметром 100 мм на стометровую глубину по углю уходило 6-7 смен, то станком СБУ200М достаточно было и трех. Понравилось машинистам то, что этот станок имеет автоматическую подачу и изменяющуюся скорость вращения снаряда, а также возможность изменять мощность подающейся в скважину струи воды для удаления образующегося при бурении штыба. Машинисты даже шутят: «поставил штангу, включился…и можно читать газету до следующей штанги -  станок сам работает».

Рисунок 3. Маслостанция СБУ200М.07.000

В ЗАО «ННПП «Сибгормаш» не останавливаются на достигнутом. 
В 2003 г. были разработаны и доведены до серийного выпуска
 маслостанции двух типов (рис. 3), имеющие в сравнении с базовой
 моделью более высокие показатели надежности, что нашло отражение
 и на объемах продаж в 2004 г.

Установка для нагнетания воды в угольные пласты

Бурение в пласте глубоких скважин – это всего лишь подготовка для проведения профилактических мероприятий по предотвращению взрывов газа и пожаров. Следующим шагом является подача в скважину воды под давлением. Данный процесс позволяет снизить пылевыделение при последующей выемке угля комбайном, заполнить трещины водой, тем самым «связать» газообразный метан. Кроме того, при насыщении угля водой снижается опасность его самовозгорания.
Для подачи воды в пласт применяется установка для нагнетания воды в 
угольный пласт УНВ-2М производства ЗАО «ННПП «Сибгормаш» (рис.5).

Рисунок 5. Установка для нагнетания воды в угольный пласт УНВ-2М


Однако нагнетание воды в скважину нельзя осуществить без специальных уплотнительных устройств, получивших название герметизаторы устья скважин.

Герметизатор для уплотнения устья скважин

Герметизаторы предназначены для уплотнения скважин в угольном массиве при нагнетании в них жидкости под давлением. Принцип работы устройства следующий.
Герметизатор помещается в скважину, пробуренную в угольном пласте. Через подводящие рукава высокого давления нагнетается вода. В начале поступления нагнетаемой жидкости подпорный клапан 1 закрыт. В результате действия давления воды происходит расширение упругорасширяющегося рукава 2. После достижения заданного значения давления подпорный клапан открывается и вода начинает проникать в трещины угольного массива, расширяя их. При этом происходит увлажнение угольного массива.

 

Рис. 6. Схема расположения герметизатора в скважине


ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕРМЕТИЗАТОРОВ

После нагнетания воды в угольные пласты по тем же скважинам производят газоотсос метана. При этом герметизатор устья скважины соединяют с трубопроводом, в котором создают пониженное давление. В результате ме-тан интенсивно выделяется, и затем по трубам коллектора поступает на по-верхность. Достоинством такого способа является то, что в процессе выделе-ния из пласта метан не смешивается с воздухом и не образует в подземных выработках газо-воздушную смесь опасной концентрации.
В последнее время продукция предприятия для дегазации и увлажнения были модернизированы и дополнены новыми образцами.

Заключение
1. Наиболее продуктивным способом снижения опасности взрывов газа и пыли является увлажнение пласта и газоотсос метана с использованием сетки подземных скважин, пробуренных в уголь-ном пласте.
2. В настоящее время наиболее эффективным средством для бурения дегазационных и увлажнительных скважин глубиной 200 м и диаметром 100 мм остается станок СБУ200М производства ЗАО «ННПП «Сибгормаш».
3. Использование установок для нагнетания воды в угольные пласты УНВ-2М с автоматическими герметизаторами устья скважин типа ГАС позволяет эффективно бороться со взрывами метана на шахтах.

Литература
1. Е.А.Колесниченко, И.Е.Колесниченко. «Причины и возможные методы предотвращения взрывов метана и пожаров в шахтах России». Журнал «Горная промышленность» №1 2004 г. С.5-11.
2. В. Авласевич «Новая техника и кадры решают все», газета «ШАХТЕР» № 45 (525) Четверг, 6 декабря 2001 г., г. Прокопьевск