1.Обыкновенное; 2. Суфлярное; 3. Внезапное выделение с выбросом угля, а иногда и породы.
Обыкновенное выделение метана происходит из мелких пор и трещин по всей поверхности пласта, из отбитого угля и боковых пород. Выделение происходит медленно, но непрерывно, оно сопровождается шорохом, легким потрескиванием и шипением. Метановыделение из обнаженной поверхности пласта и из отбитого угля описывается равенством
I(t)=I0*е-кt , м3/мин (1.2)
где I(t) – метановыделение из отбитого угля или свежеобнаженной поверхности пласта через t минут после обнажения;
I0 – метановыделение в начальный момент после обнажения пласта или отбойки угля;
е – основание натурального логарифма;
к – экспериментальный коэффициент, характеризующий физико-механические свойства пласта;
t- время, прошедшее с момента обнажения пласта или отбойки угля, мин.
Однако, динамика выделения метана из отбитого угля и обнаженной поверхности пласта различны. Дегазация отбитого угля практически заканчивается через 2-3 часа после отбойки, а обнаженной поверхности пласта через 2-3 месяца после обнажения. Характер затухания метановыделения представлен на графиках (рис.1.2)
Обыкновенное метановыделение неравномерно во времени и зависит от многих факторов: работы выемочных механизмов, ведения взрывных работ, посадки пород кровли, ведения работ по дегазации, режима проветривания участков и т. д.
Неравномерность метановыделения характеризуется коэффициентом неравномерности, который равен отношению максимального метановыделения к среднему т.е.
KН
=
(1.4)
Исследованиями МакНИИ доказано, что метановыделение в исходящей струе очистного забоя и выемочного участка является случайной во времени величиной.
График
зависимости выделения метана из
обнаженной поверхности пласта во
времени
Рис.1.2 Графики зависимости выделения метана из отбитого угля и обнаженной поверхности пласта во времени I(t)
В этом случае, с достаточной для практики точностью, максимальное и среднее метановыделение можно определить на основе использования нормального закона распределения случайной величины, согласно которому
Imax=
(1.5)
(1,6)
где
-
среднеквадратичное отклонение измеренных
величин метановыделения. Для определения
величин Imax
и
в исходящей струе участка и очистного
забоя необходимо провести 3-х суточные
наблюдения с интервалом замеров
концентрации метана и расхода воздуха
30 мин.
Для условий Донбасса Кн=1.43-2.14
2. Суфлярные выделения метана - это выделение метана в больших количествах с характерным шумом из видимых на глаз трещин и пустот в боковых породах и угольных пластах. Действие суфляров может быть кратковременным, но обычно длительно, даже до нескольких лет. Различают суфляры первого и второго рода. К суфлярам первого рода относятся суфляры геологического происхождения, которые, как правило, приурочены к зонам тектонических нарушений.
К суфлярам второго рода относят суфляры горно-производственного характера. Эти суфляры происходят в результате частичной разгрузки пластов и пропластков угля, залегающих в почве и кровле рабочих пластов в зоне влияния горных работ.
Опасность суфляров заключается в том, что они проявляются внезапно, при этом в короткий промежуток времени, возможно, образование взрывоопасных концентраций метано - воздушной смеси в большом объеме. Для борьбы с суфлярами осуществляется предварительная дегазация массива путем применения передового бурения, опережающей отработки защитных пластов, соответствующего способа управления кровлей, увеличивается количество воздуха, подаваемое в опасные по суфлярам выработки, производится каптирование газа. При каптировании газа у устья суфляра сооружается герметичный киоск (из кирпича или шлакоблока), из которого газ по трубопроводу отводится либо в общую исходящую струю крыла, шахта или на поверхность.
3.Внезапные выделения метана происходят при различных газодинамических явлениях, к которым относят:
Внезапные выбросы угля и газа;
Внезапные высыпания, переходящие во внезапные выбросы на крутых пластах;
Внезапные прорывы газа с небольшим количеством угольной мелочи;
Горные удары с отжимом угля и попутным газовыделением;
Высыпание и обрушение угля с попутным газовыделением;
Обрушение основной кровли с интенсивным выделением газа в выработанном пространстве;
Возникающие при сотрясательном взрывании на крутых пластах высыпания угля, переходящие во внезапные выбросы угля и газа;
Возникающие при взрывании горного массива выбросы породы с попутным газовыделением.
Из перечисленных выше газодинамических явлений наиболее опасным является внезапные выбросы угля и газа. При внезапном выбросе из угольного пласта в выработку за короткий промежуток времени (несколько секунд) выделяется большое количество газа и выбрасывается значительное количество угольной, а иногда и породной мелочи. В 1973 году на шахте им Гагарина в г. Горловке при выбросе выделилось до 180 тыс. м3 метана и было вынесено в выработку до 14 тыс. тонн угля.
Природа и механизм внезапных выбросов до настоящего времени досконально не изучены. В настоящее время наиболее признанной является гипотеза, согласно которой внезапный выброс происходит под комплексным действием горного давления напряженного состояния угольного массива и давления газа.