2. Неравномерность обыкновенного метановыделения

Метановыделение весьма неравномерно во времени. Степень неравномерности зависит от чередования производственных процессов в забоях, от применяемых способов выемки, проходки и управления кровлей, от свойств угля и вмещающих пород, колебаний барометрического давления и др.

Одним из основных условий безопасной разработки угольных месторождений подземным способом является обеспечение допустимого уровня содержания метана в вентиляционных струях горных выработок. К числу важнейших показателей, определяющих возможность достижения указанных результатов, является знание неравномерности метановыделения в горные выработки. Колебания газовыделений учитывают при расчетах необходимого количества воздуха для проветривания выработок, как на стадии проектирования, так и в процессе работы угольных предприятий.

Эти колебания обычно оцениваются с помощью коэффициента неравномерности, отражающего возможные отклонения газовыделений от среднего уровня за определенный промежуток времени, чаще всего за сутки или технологический цикл. У исследователей нет единого подхода к определению этого коэффициента.

Вобщем случае коэффициент неравномерности газовыделения (К_н) определяется как отношение максимального значения газовыделения (I_max) к его среднему значению ().

. (4.1)

Главным предметом разногласий исследователей является способ определенияI_maxи.

4.3 Меры борьбы с выделениями метана

Весь комплекс мер борьбы с метаном в шахтах преследует следующие цели:

• недопущение опасных скоплений метана в выработках;

• предупреждение воспламенения метана;

• ограничение последствий взрывов;

• борьба с суфлярными и внезапными выбросами.

Основной мерой предотвращения опасных скоплений метана является вентиляция, которая считается эффективной, если по всей сети действующих выработок шахты поддерживаются допустимые концентрации газа.

Поступление необходимого количества воздуха в газовую шахту и на отдельные ее участки достигается уменьшением аэродинамического сопротивления шахты и распределением воздуха по выработкам в соответствии с их газовым балансом.

Реализация мероприятий по сокращению утечек воздуха в шахте приводит к увеличению поступления его к местам основного потребления (очистным и подготовительным забоям).

Однако, наряду с обеспечением выработок достаточным количеством воздуха, необходимо выполнять и ряд дополнительных требований.

Так, при слоевых скоплениях метана часто средняя концентрация его на выходе из выработки находится в допустимых пределах, в то время как в слое на некотором участке выработки содержание газа может превышать безопасные нормы. Чтобы избежать такую ситуацию, применяют меры по усилению перемешивания воздушного потока в пределах слоя.

При проветривании тупиковых выработок возможны случаи, когда вентилятор будет засасывать загрязненный метаном воздух и вновь подавать его в забой (рециркуляция воздуха). При этом в забое будет накапливаться метан, и содержание его может превышать допустимые концентрации. Чтобы не допустить рециркуляцию воздуха, необходимо надежно отделять свежую струю от исходящей, в частности – располагать вентилятор (или конец всасывающего трубопровода) только на свежей струе. Это же требование распространяется и на сквозные выработки: движущийся по ним загрязненный воздух не должен попадать в свежие струи, поступающие к местам ведения работ.

В большинстве случаев метан имеет тенденцию скапливаться в верхних частях выработок, особенно при недостаточно интенсивном перемешивании воздушного потока.

Интенсивное перемешивание метана в вентиляционном потоке возможно лишь при скоростях движения воздуха в выработке не ниже 1 м/сек.

Даже кратковременная остановка вентиляторов в газовой шахте недопустима.

При высокой газообильности пластов часто только средствами вентиляции невозможно обеспечить допустимые концентрации метана в горных выработках. Это требует проведения специальных мероприятий по борьбе с метаном. Основным из них является применение дегазации, которая предусматривает изолированный отвод газовоздушной смеси с высоким содержанием метана на поверхность или в выработки, в которых возможно разбавление газовой смеси воздухом до безопасных норм.

Опасные по газу шахты переводятся на, так называемый газовый режим. Этот режим предусматривает проведение комплекса мероприятий по предупреждению воспламенения метана, в частности – применения взрыво- и искробезопасного электрооборудования, предохранительных ВВ и определенных правил ведения взрывных работ, запрещения пользования открытым огнем.

Откатка контактными электровозами разрешается только в шахтах IиIIкатегорий по метану лишь в главных откаточных выработках со свежей струей воздуха.

Для ограничения возможных последствий взрыва метана вентиляционная сеть шахты должна состоять из возможно большего числа независимых участков, а свежие и исходящие струи должны быть надежно разделены. Необходимо также выполнять ряд организационных мер, связанных со своевременным отключением электроэнергии и выводом людей при загазировании выработок, соблюдая выполнения требований плана ликвидации аварий. План ликвидации аварий составляется заблаговременно и с ним ознакамливают всех работающих.

Борьба с суфлярами ведется либо увеличением подачи воздуха в выработки (при небольших суфлярах), либо каптированием газа.

Для каптажа суфляра сооружают герметичную камеру у его устья и из нее отводят газ по трубопроводу.

Мероприятия по предупреждению внезапных выбросов угля и газа в основном сводятся к мерам по дегазации пласта, снижению концентрации напряжений в пласте, укреплению забоя и к специальным организационно-техническим мероприятиям.

Снижение концентрации напряжений достигается устранением острых углов в забоях, применением управления кровлей полным обрушением, сотрясательного взрывания, торпедирования пласта.

Организационно-технические мероприятия по борьбе с внезапными выбросами связаны с механизацией добычи на опасных пластах, дистанционным управлением машинами, применением выемки без постоянного присутствия людей в забое, обеспечением рабочих изолирующими самоспасателями, оборудование пунктов с респираторами и др.