ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ........................................................................................ 6
Введение .............................................................................................. 7
1. Подготовка выемочных участков угольных шахт ........................ 8
1.1. Газовые барьеры темпов проходки пластовых выработок и нагрузки на очистные забои ................................ 8
1.2. Технологические схемы подготовки выемочных участков угольных шахт ....................................... 10
1.3. Модули проведения подготовительных выработок ......... 17
2. Управление газовыделением выемочных участков угольных шахт.................................................................................... 23
2.1. Схемы проветривания выемочных участков шахт с отводом метановоздушной смеси из выработанного пространства .............................................................................. 23
2.1.1. Схемы проветривания с изолированным отводом метана из выработанного пространства с помощью газоотсасывающих установок (ГОУ) .............. 23
2.2. Способы и параметры дегазации сближенных пластов и выработанных пространств скважинами, пробуренными с поверхности .................................................. 34
2.2.1. Молниезащиты поверхностной ГОУ ........................ 37
2.3. Модульные дегазационные установки (МДУ) ................. 44
2.3.1. Механические вакуумные насосы и агрегаты .......... 47
2.4. Выбор способов и определение параметров дегазации разрабатываемых угольных пластов скважинами, пробуренными из горных выработок ................ 52
2.4.1. Выбор анкероустановщиков для крепления буровых и смесительных камер .......................................... 58
2.5. Управление газовыделением при подготовке выемочного участка .................................................................. 63
2.6. Управление метановыделением при разработке мощных угольных пластов Кузбасса ....................................... 68
2.6.1. Требования к оборудованию, эксплуатации и контролю работы подземных газоотсасывающих установок (ГОУ) .................................. 75
2.7. Определение показателей газоотдачи разрабатываемых угольных пластов в дегазационные скважины........................ 83
3. Буровые станки для проведения дегазационных скважин .......... 87
4
3.1. Механизмы взаимодействия бурового инструмента с горной породой при бурении дегазационных скважин ....... 87
3.1.1. Классификация свойств горных пород ..................... 91
3.2. Буровая скважина и ее элементы ...................................... 95
3.3. Буровые станки для бурения дегазационных скважин .... 98
3.3.1. Буровой станок БГ-45 ........................................... 98
3.3.2. Буровой станок длинноходовой БСД-55 ............. 99
3.3.3. Буровой станок БЖ45-100Э ............................... 100
3.3.4. Буровая установка «Старт» ................................ 101
3.3.5. Буровой станок Б15-50Э .................................... 102
3.3.6. Станок буровой дегазационный СБН-02 .......... 103
3.3.7. Станок буровой СБГ1М ..................................... 104
3.3.8. Станок буровой СБУ 200М ................................ 105
3.3.9. Станок буровой БГА-2М .................................... 106
4. Буровые инструменты для проведения дегазационных скважин .................................................................. 108
4.1. Твердосплавный буровой инструмент .......................... 108
4.1.1. Режущий долотчатый буровой инструмент ...... 114
4.1.2. Режущие буровые коронки ................................ 116
4.2. Буровой инструмент установок БГА-2М ...................... 119
4.3. Резцово-тангенциальный расширитель прямого хода РТР-500 .................................................................................. 130
4.4. Анализ конструкций и результаты исследований тангенциальных поворотных резцов ................................... 133
4.5. Результаты исследований на полноразмерном стенде и испытаний в шахтных условиях двухступенчатых резцово-дисковых расширителей РДР-500 ......................... 142
4.6. Разработка и патентование конструкций двухступенчатых резцово-дисковых расширителей РДР-500 .................................................................................. 149
4.7. Исследование и выбор рациональных параметров конструкций рабочих органов буровых машин с увлажнением продуктов разрушения ................................ 153
4.8. Резцовые буры прямого хода для ГНБ ......................... 165
4.8.1. Шнековые штанги буров .................................... 173
4.9. Шарошечный буровой инструмент (долота) ................ 177
4.9.1. Режуще-шарошечные долота ............................. 195
4.9.2. Буровые штанги для долот ................................. 197
4.10. Долота PDC с поликристаллическими резцами ......... 206
5
4.10.1. Поликристаллические алмазные резцы долот PDC ..................................................................... 210
5. Опыт дегазации угольных пластов на шахтах Кузбасса ........... 214
5.1. Дегазация угольных пластов на шахтах ОАО «Распадская угольная компания» ............................... 214
5.1.1. Исследование и выбор рациональных параметров резцовых буро-шнековых расширителей РБШ-300 бурового станка DL15 на шахте «Распадская» ................................................. 214
5.1.2. Дегазация угольных пластов параллельно восстающими скважинами на шахте «Распадская» .... 220
5.1.3. Технология дегазации угольных пластов скважинами длиной до 1000 м .................................... 222
5.1.4. Буровой станок VLD-1000 ................................. 224
5.1.5. Винтовые забойные двигатели .......................... 231
5.1.6. Классификация винтовых забойных двигателей ..................................................................... 240
5.1.7. Особенности процесса бурения винтовыми забойными двигателями ............................................... 245
5.2. Дегазация угольных пластов на шахте ОАО «Первомайская» ........................................................... 250
5.2.1. Технологический проект отработки запасов пласта XXVI .................................................................. 250
5.2.2. Внедрение на шахте «Первомайская» нового бурового оборудования ................................... 255
5.2.3. Буровые инструменты для бурения вертикальных нисходящих дегазационных скважин диаметром до 215,9 мм ................................. 259
5.2.4. Буровые инструменты для бурения вертикальных нисходящих дегазационных скважин диаметром 500 мм ......................................... 263
5.2.5. Очистка забоя скважины от разбуренной породы ........................................................................... 270
Заключение ....................................................................................... 276
Литература и источники .................................................................. 277
Сведения об авторах ........................................................................ 282
Сведения о рецензентах ................................................................... 282
Издание настоящей монографии обусловлено недостаточным объемом информации по современным машинам и инструменту, используемым для бурения скважин различного назначения в горном деле и подземном строительстве. Приведены перспективные технологические схемы отработки газоносных угольных пластов, рациональные схемы проветривания выемочных участков с высокой производительностью очистных забоев, методы определения газообильности выработок и допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору. Даны рекомендации по выбору способов и определению параметров дегазации разрабатываемых пластов угля подземными скважинами, сближенных пластов и выработанных пространств подземными и наземными скважинами, а также указания по выбору комплекса мер по дегазации источников метановыделения и управлению метановыделением на выемочных участках средствами вентиляции. Изложены технология бурения и герметизации подземных скважин для извлечения кондиционного метана и контроль качества герметизации скважин. Монография рекомендуется для производственников и научных сотрудников, занимающихся эксплуатацией и конструированием буровой техники, а также для аспирантов и студентов вузов, обучающихся по направлению «Горное дело».