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

нами

со

сл

Рис. 32. Распределение концентраций метана на сопряжении ла­

щегося из выработанного пространства. Местные скоп­ ления наблюдались на участке длиной 30—40 м от лавы в вентиляционной выработке. На выходе из лавы рез­ ко нарастало газовыделение (рис. 33, а, кривые 1). Утеч­ ки воздуха через выработанное пространство не превы­ шали 5% от общего количества воздуха, подаваемого в лаву, а газа выносилось ими 20% (рис. 33, б, кривые 1). В этих условиях дополнительный поток свежего воздуха не выполнял основной функции — обособленного разбав­ ления метана, выделяющегося из выработанного прост­ ранства.

Для снижения сопротивления изолятора в бутовой полосе оставляли окна шириной 1,2 м через 10 м (рис. 32, схема 2). Это позволило повысить утечки воздуха в 2 раза, а количество выносимого газа — в 3 раза (рис. 33, б, кривые 2). Концентрация метана в исходя­ щей из лавы струе воздуха снизилась с 1,6 до 0,65%, а со стороны обрушенных пород не превышала 1,5%. Но изза большого расстояния между окнами воздухопроницае­

86

работок особенно в неустойчивых породах является под­ держание их бутовыми полосами. Наиболее просто регу­ лировать воздухопроницаемость бутовых полос без за­ метного снижения их несущей способности можно, ос­ тавляя закрепленные окна. При этом аэродинамическое сопротивление полос зависит от расстояния между ок­ нами, с уменьшением которого снижается количество вы­ носимого в лаву метана и одновременно— несущая спо­ собность бутовой полосы, с увеличением — наоборот.

Для определения оптимального расстояния между окнами в 5 лавах проведены наблюдения за изменением их аэродинамических характеристик по мере удаления

87

'противление окна гок

пкоэффициент аэродинамического сопротивления аок

(рис. 34, б). Изменение указанных параметров хорошо описываются следующими эмпирическими зависимо­ стями:

с___ •S 'o k . h

аок = 12,1 + 8,02/ - 0,14 /3 + 0,019/3, кГ. ceK2jMi

г0к = Гок.»/0,234', кГ. сек2/мй,

88

значение коэффициента kc, учитывающего долю поступ­ ления метана из выработанного пространства в рабочее

89

(1-я восточная лава пл. пл ш/у «Бутовское», 14-я запад­ ная лава пл. Z13 maxiTbi им. 50-летия СССР и др.), рас­ ход воздуха и газа через одно окно по абсолютной вели­ чине был значительно ниже (рис. 35,6, кривая 2), что доказывает более рассредоточенный вынос их в выра­ ботку. В обоих случаях метан начинал поступать в ла­ ву при удалении окна более чем на 6 м (рис. 35, в, г, д). На расстоянии 12 м, например, количество его составля­

метана в лаву расстояние между окнами не должно пре­ вышать 4— 6 м. При таком расстоянии не ухудшается состояние вентиляционной выработки. Поэтому его мож­ но считать оптимальным.

Итак, при новых схемах проветривания с выдачей ис­ ходящей струи на массив угля вентиляционные штреки можно охранять только неплотными изоляторами (бутокостры, бутовые полосы с окнами и т. д.). Расстояние между окнами в бутовых полосах принимается 4— 6 м.

Управление газовыделением путем изменения аэродинамического сопротивления выхода из лавы

Аэродинамическое сопротивление выхода определя­ ется его конструкцией и горно-геологическими условия­ ми разработки пласта. Все разнообразие конструкций выходов из лав на действующих шахтах можно свести в две группы: прямой выход, когда он совпадает с про­ дольной осью очистного забоя, и выход через ходки и печи, оставляемые в целиках угля или бутовых по­ лосах.

Сопротивление выхода первого типа в зависимости от мощности пласта и паспорта крепления лавы колеб­ лется от 0,005 до 0,05 кр, составляя в среднем 0,02 кр. Сопротивление выхода второго типа, как правило, гораз­ до больше: 0,03—0,3 кр в среднем 0,16 кр. Влияние со­ противления выхода на вынос метана в очистной забой проверялось на 17 выемочных участках, отрабатываю­ щих пласты по всем встречающимся на шахтах техноло­ гическим схемам. Результаты опытов по 6 наиболее ха­ рактерным из них приведены в табл. 16 и представлены на рис. 36—39.

90

Т а б л и ц а 16. Результаты экспериментального определения аэродинамических параметров выхода из лавы

о

в

Рис. 36. Изменение величины коэффици­ ента k z в зависимости от аэродинамиче­ ского сопротивления выхода R Bых(а), его депрессии Лвых (б) и коэффициента уте­ чек воздуха йуТ (в):

Влияние сопротивления выхода R Bblx и перепада дав­ ления йвьжчерез него на вынос метана в очистной забой хорошо просматривается по функциональной связи их с величиной коэффициента kc. С ростом # выхи /1 ВЬ1хснижается коэффициент kc (рис. 36, а, б), следовательно умень­ шается поступление метана в лаву. Различное положе­ ние кривых говорит о том, что связь между данными параметрами проявляется по-разному и зависит, глав­ ным образом, от воздухопроницаемости изолятора.

Влавах с неплотными изоляторами поступление газа

вочистной забой резко снижается даже при незначи­ тельном увеличении сопротивления выхода (рис. 36, а,

кривые 1,2) и его депрессии (рис. 36,6, кривые 1, 2). Полное его исключение достигается при повышении со­ противления выхода до 0,02—0,04 к\х и росте перепада давления через него на 2,0—3,5 мм вод. ст. Это хорошо видно на примере восточной лавы панели № 9 шахты нм. Бажанова. Особенностью выемочных участков на этой шахте является большой дебит метана в вырабо­ танное пространство лавы (порядка 20 м31мин), создаю­ щий подъемную силу значительной величины (1,2 мм вод. ст.). При движении лав-по падению пласта эта си­ ла препятствовала выносу метана в лаву, а при движе­

92