Сущность способа заблаговременной дегазации с использованием гидравлического расчленения пласта заключается в гидравлической или физико-химической обработке угленосной толщи за 2—5 лет до начала ведения горных работ и последующего извлечения метана на поверхность. Для этого с поверхности до дегазируемых разрабатываемых и сближенных пластов бурят скважины, их обсаживают стальными цельнотянутыми трубами, внутренним диаметром 100 или 125 мм и толщиной стенки не менее 7—9 мм. Расстояние между скважинами выбирается исходя из направления основной трещиноватости пласта и программы развития горных работ, и составляет в среднем 250—300 м.

Через скважину под давлением 10—35 МПа и с темпом подачи          50—100 л/с для воды и 10—50 л/м для растворов химически-активных и поверхностно-активных веществ нагнетают эти рабочие жидкости в угольный пласт. Объем подачи жидкости за одну пластооперацию в зависимости от горно-геологических условий составляет 500—5000 м³ и более. По окончании процесса гидравлического расчленения рабочая жидкость проникает в пористую структуру угольного пласта под действием физико-химических сил, а остаточная жидкость удаляется на поверхность. В раскрытые и объединенные в единую гидравлическую систему трещины фильтруется метан, затем через скважину он поступает на поверхность.

Для интенсификации дегазации применяют физико-химическую обработку пласта растворами соляной кислоты и поверхностно-активных веществ в порционном режиме.

Гидравлическое расчленение пластов можно использовать для интенсификации дегазации как разрабатываемых пластов, так и всей угленосной толщи, включая сближенные пласты и газоносные слои пород.

Коэффициент эффективности заблаговременной дегазации в зависимости от степени освоенности скважин расчленения изменяется в пределах 0,3—0,8.

Дегазация разрабатываемых пластов с применением их гидроразрыва из подземных горных выработок является вариантом заблаговременной дегазации и используется при низкой газоотдаче пластов, на пластах с невыдержанной гипсометрией, при полевой подготовке и проведении горных выработок на сближенных пластах. При гидроразрыве на разрабатываемый пласт бурят скважины, которые обсаживают трубами, цементируют и подключают к насосам типа 9МГР-61. В пласт нагнетают 100—120 м³ воды с расходом 8—11 л/с. Объем нагнетаемой в пласт воды определяют по формуле (в м³)

где m _п — полная мощность пласта, м.

Радиус дегазации скважины R = 40÷50 м.

Коэффициент эффективности дегазации угольных пластов при использовании гидроразрыва из подземных горных выработок с одновременным бурением пластовых скважин может достигать 0,4—0,6.

Сущность способа микробиологического окисления метана заключается в обработке пласта или выработанного пространства микробиологической суспензией, которая содержит микроорганизмы, способные к биохимическому окислению метана, и питательную среду для их жизнедеятельности. Одновременно в пласт подается воздух. Коэффициент эффективности дегазации при опытном использовании микробиологической обработки пласта достигал 0,6—0,8.

Снижения газовыделения в горные выработки можно достичь путем закачки в пласт твердеющих полимерных растворов, которые связывают метан в порах пласта и снижают его газовыделение в горные выработки.

Комплексные схемы дегазации применяют при невозможности обеспечить допустимые нормы содержания метана в рудничной атмосфере при использовании одного способа дегазации.

При разработке мощных пластов или свиты пластов, когда из выработанного пространства в очистные выработки выделяется значительное количество метана, применяют пластовые скважины и вертикальные скважины, буримые с поверхности для дегазации выработанного пространства и сближенных подрабатываемых пластов.

В случае значительного газовыделения из разрабатываемого пласта используют пластовую дегазацию и скважины гидроразрыва.

При наличии сближенных пластов бурят скважины над куполами обрушения и применяют дегазацию выработанного пространства путем изолированного вывода из него метана.

2. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ

Общие сведения

Газодинамическим явлением в угольной шахте называется внезапное, происходя­щее с большой скоростью движение угля, пород, газов или жидкостей вблизи горных выработок, сопровождающееся значительным силовым эффектом. При этом в кинетическую энергию переходит энергия упругих деформаций среды и энергия сжатого газа.

Наиболее опасные динамические явления — горные удары и внезапные выб­росы угля, породы и газа — происходят на многих отечественных угольных месторождениях и за рубежом.

Горный удар — динамическое явление, возникающее вследствие мгновенного превращения потенциальной энергии, накопленной в массиве горных пород, в кинетическую, сопровождающегося выдавливанием или выносом угля (иногда вместе с породой) в горные выработки и резким сильным звуком.

Внезапный выброс угля и газа — сложное газодинамическое явление, пред­ставляющее собой быстро протекающее разрушение призабойной части газонос­ного угольного массива под воздействием горного давления, давления газа, а на крутых пластах и собственного веса угля, сопровождающееся отбросом угля в гор­ную выработку и повышенным газовыделением, превышающим обычное.

К газодинамическим явлениям также относятся внезапные выдавливания угля с повышенным газовыделением, внезапные обрушения (высыпания) угля с повы­шенным газовыделением, выбросы угля и газа при взрывных работах, выбросы породы (песчаников) и газа при взрывных работах.

Основные отличительные признаки газодинамических явлений:

а) при внезапных выбросах угля и газа:

1) отброс угля от забоя на расстояние, превышающее протяженность  

возможного размещения угля под углом естественного откоса;

2) повышенное газовыделение в выработку по сравнению с обычным;

3) образование в угольном массиве характерной полости;

б) при внезапных выдавливаниях угля с повышенным газовыделением:

1) смещение угля в выработку на сравнительно небольшое расстояние;

2) образование в угольном массиве полости, заполненной углем, глубина  

которой меньше ее длины;

3) наличие во многих случаях щели между кровлей и пластом угля,

частично заполненной тонкой угольной пылью, зияющих трещин в отжатом массиве угля;

4) повышенное выделение газа в выработку;

в)при внезапных обрушениях (высыпаниях) угля с повышенным    газовы-

делением:

1) образование в угольном массиве полости, ось которой обычно

 ориентиро­вана по восстанию пласта, а ее максимальная ширина  

находится у устья по­лости;

2) расположение обрушившегося угля под углом естественного откоса;

3) повышенное газовыделение в выработку;

 г) при выбросах угля и газа во время взрывных работ — те же признаки,

что и у внезапных выбросов угля и газа;

 д) при выбросах породы и газа во время взрывных работ:

1) разрушение породы за пределами проектного сечения выработки;

2) образование в массиве полости, оконтуренной породой,

3) пластинки, расслоившейся на тонкие чешуеобразные;

4) отброс породы от забоя и дробление значительной части ее до

размеров крупнозернистого песка;

   5) повышенное газовыделение в выработку