книги из ГПНТБ / Патрушев М.А. Проветривание высокомеханизированных лав

Из формул (28, 29) видно, что с ростом величины аэродинамического сопротивления изолятора воздухо­ проницаемость его уменьшается, и наоборот. Выражая Q = ЯуЛ-1Кз-т, получим

расчета оптимальных параметров, характеризующих аэродинамические свойства изоляторов.-Однако оно тре­ бует проведения обширных лабораторных (на модели) и шахтных экспериментов.

Наша задача ограничена выяснением влияния типа изолятора на распределение газовоздушной смеси по выработкам участка, примыкающим к выработанному пространству, что является первым этапом вышеуказан­ ной проблемы, необходимым для эффективного примене­

единому наиболее рациональному варианту схемы с Двумя подводами свежего; воздуха со стороны массива Угля (см. рис. 14, а). Для сравнения выбрана^коренная западная «бис» лава с возвратноточной схемой провет­ ривания и подводом дополнительного потока свежего воздуха со стороны массива угля при прямом порядке

51

Т а б л и ц а 11. Значения коэффициентов утечек воздуха и размеры участков вентиляционных выработок, на которых происходит вынос воздуха и метана

а

Рис. 21. Изменение дебитов воздуха (а) и метана (б) по длине лавы

ключается вынос метана из выработанного пространст­ ва в рабочее (т. е. коэффициент kc =0). Из всех отрабо­ танных лав с рассматриваемыми схемами проветрива­ ния только в двух газообильность превышала газовыде-

В первый период отработки указанных лав для борь­ бы с самовозгоранием угля в выработанном простран­ стве применялась герметизация бутовых полос шириной 6 м чурановыми стенками, выкладываемыми на глине, (рис. 24, в). Из-за большого аэродинамического сопро­ тивления изолятора часть газовоздушной смеси попада­ ла в лаву, где концентрация метана повышалась до

56

Рис. 24. Распределение концентрации метана на со-

,пряжении лавы с вентиляционной выработкой (пл. т3, шахта нм. Бажанова) при изоляторах с различной воздухопроницаемостью:

а — восточная лава панели № 6; б — восточная лава па­ нели № 14; в — западная лава панели № 8

2—2,5%. В дальнейшем по рекомендациям ДонУГИ в первой лаве воздухопроницаемость бутовой полосы зна­

лав поступление газа в них не наблюдалось ( Ас= 0 ).

При высоких нагрузках на лаву, газоносности плас­ тов и вмещающих пород в вентиляционную выработку выносится большое количество метана. Поэтому для обеспечения необходимой безопасности работ огромное значение . имеет характер поступления газовоздушной смеси в исходящую струю.

Исследования показали, что с увеличением плотно­ сти изолятора растет протяженность участка выработки с исходящей струей, где выносится воздух и метан (см. табл. 11). Если при охране выработки кострами ос­ новное (90% или 0,9 QyT) количество воздуха просачи­ вается на длине /0= 40—80 м, то при охране бутовыми полосами шириной 4 л н чураковой стенкой — уже на длине 170 м (рис. 25, с). Максимальная протяженность /тах участка выработки, на котором наблюдаются утеч­ ки вообще (в пределах точности замеров), составляет соответственно ПО и 280 м.

Существенная разница в протяженности участков /0 (кривые 1 и 2) выработок, охраняемых кострами, объяс­ няется'различным литологическим составом вмещающих

57

пород. Непосредственная кровля пл. k B2в 25-й западной лаве ш/у «Харцызское» представлена песчано-глинисты­ ми сланцами средней крепости, тогда как BOiBcex осталь­ ных лавах— глинистыми сланцами средней крепости. Таким образом, увеличение плотности изолятора при одинаковых боковых породах способствует рассредото­ чению утечек воздуха по длине вентиляционной выра­ ботки. В анализируемых условиях длина участка 10 воз­ росла более чем в 2 раза. При этом на расстоянии пер­ вых 50 м от лавы в выработку выносится от 50 до 90% всего воздуха, проходящего через выработанное прост­ ранство. Такая же картина и при выносе метана в венти­ ляционную выработку (рис. 25,6). Но четкая законо­ мерность, какая проявляется, при изменении характера поступления воздуха, несколько затушевывается влияни­ ем других факторов. Основными из них являются: раз­ личие в эффективности дегазации спутников скважина­ ми и расстоянии между последними, в расположении спутников относительно разрабатываемого пласта, га­ зоносности вмещающих пород и др.

Главное отличие в характере поступления метана в выработку, по сравнению с утечками, заключается в зна­ чительно большем влиянии плотности изолятора на рас­ средоточенность его выноса. Протяженность участков /о и lmtx, на которых выносится метан, почти в 2 раза боль­ ше, чем участков с утечками воздуха см. табл. 1 1 .

1 м2 изолятора по длине выработки (рис. 26). Изменение характера некоторых кривых связано с влиянием допол­ нительных факторов: абсолютного газовыделения и рас­ хода воздуха по участку, аэродинамического сопротив­ ления вентиляционной выработки и др. При неплотных изоляторах (костры, бутокоетры, бутовые полосы с ок­ нами) значения дуд и / уд на расстоянии первых 20—30 м от лавы в несколько раз выше, чем при плотных (буто­ вые полосы без окон, бутовые полосы и чураковая стен­ ка).

Резюмируя изложенное, можно утверждать, что в схемах проветривания выемочных участков с двумя сВежими струями, поступающими к очистной выработке со стороны массива угля, характер распределения утечек

59

а.

Рис. 26. Изменение удельных дебитов утечек воздуха (а) и метана (б) по длине выработки

воздуха и метана по длине вентиляционной выработки при прочих равных условиях определяется аэродинами­ ческим сопротивлением изолятора (способом охраны ее). С увеличением плотности изолятора поступление метана и утечек воздуха рассредоточивается по длине вентиляционной выработки.

60

ГЛ А В А III. УПРАВЛЕНИЕ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕМ

ВСХЕМАХ ПРОВЕТРИВАНИЯ С ВЫДАЧЕЙ ИСХОДЯЩЕЙ СТРУИ ВОЗДУХА НА МАССИВ УГЛЯ

Известно, что схемы проветривания выемочных уча­ стков, в которых исходящая струя направляется по вы­ работке, примыкающей к массиву угля, имеют сущест­ венный недостаток — большое количество газовоздуш­ ной смеси высокой концентрации из выработанного про­ странства. поступает непосредственно в рабочее. Это рез­ ко снижает безопасность ведения горных работ и явля­ ется причиной частых остановок работы лавы, поэтому такие схемы не рекомендуются к применению.

В последнее время, благодаря ряду преимуществ, до­ вольно широкое распространение получает разработка пологих пластов лавами по восстанию (падению). На Украине по такой системе работает свыше 16% всех вы­ емочных участков, к концу 1980 г. удельный вес их*воз­ растет до 20—25%. Свыше 95% отрабатываемых лав со­ средоточены на пластах, залегающих под углом до 8°. Ведутся научно-исследовательские работы по примене­ нию данной системы разработки на пластах с углами па­ дения до 30°. Создание выемочны-х комплексов, способ­ ных работать в горизонтально расположенных очистных забоях при таких углах падения, значительно рас­ ширит область применения указанной системы раз­ работки.

Эффективная отработка обводненных (т. е. большин­ ства) пластов возможна только лавами по восстанию. На газовых шахтах, в связи с необходимостью обеспе­ чения восходящего движения исходящей из лавы струи (§186 Правил безопасности), последняя должна выда­ ваться только в направлении массива угля. Во многих случаях на действующих шахтах при сложившейся пла­ нировке горных работ, ограниченных возможностях вен­ тиляции, особенно по депрессии; необходимости срочно­ го ввода лавы в эксплуатацию единственно! возможным вариантом является схема с обособленным разбавлени­ ем и удалением метана по источникам поступления и выдачей исходящей струи на массив угля. В связи с этим в 1973 г. 50% лав, переведенных по рекомендациям ДонУГИ на новые схемы, работали с выдачей исходя­ щей струи на массив угля.

61