Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

f7c5bdfbe0c3aff8df20ce3ee693687b

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
7.18 Mб
Скачать

ния из обособленно проветриваемых тупиковых выработок; метановыделения из погашаемых выемочных участков; метановыделения из монтажных вырабо-

ток; коэффициента, учитывающего способ подготовки выемочного участка, для условий Кузбасса принимается по таблице 3.1, а для остальных бассейнов и месторождений Kпод=1.

Таблица 3.1 – Значения коэффициента, учитывающего способ подготовки выемочного участка на шахтах Кузбасса

Способ подготовки выемочного

Система разработки

Падение

Kпод

 

участка

пласта

 

 

 

Параллельными выработками на

Без разделения пласта на слои,

Крутое

0,7

откаточном

и

вентиляционном

а также слоевая с большим

 

 

горизонтах

 

 

опережением работ одного

 

 

 

 

 

слоя по отношению к другому

 

 

Параллельными выработками на

То же

То же

0,8

откаточном

и

одиночными на

 

 

 

вентиляционном горизонтах

 

 

 

 

 

 

 

Слоевыми выработками

Слоевая и комбинированная с

-"-

0,6

 

 

 

одновременной выемкой слоев

Пологое

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

Одиночными выработками

 

Пологое

1,0

 

 

 

 

 

 

Значение коэффициента, учитывающего метановыделение из выработан-

ных пространств ранее отработанных этажей (горизонтов), для условий шахт Донецкого бассейна принимается равным 0,25, а для других бассейнов - 0,15. В

случае, когда вентиляционная выработка пройдена по антрацитовому пласту,

имеющему сближенные пласты, и примыкает к выработанному пространству ранее отработанных этажей (горизонтов), этот коэффициент принимается рав-

ным 0,35.

Относительная метанообильность выемочного участка в горногеологиче-

ских условиях залегания пластов угля определяется как суммарное метановы-

деление из разрабатываемого пласта (qпл, м3/т), сближенных угольных пластов и пропластков (qсп, м3/т) и вмещающих пород (qпор, м3/т), т.е.

. qу ч qпл qсп qпор

(3.1)

2

3.1.1 Метановыделение в выработки выемочного участка при суточной добыче угля до 2000-2500 тонн

3.1.1.1 Метановыделение из разрабатываемого пласта

При разработке пласта без разделения на слои и схемах проветривания выемочных участков без подсвежения (кроме щитовой системы разработки при отработке мощных крутых пластов) относительное метановыделение из разра-

батываемого пласта рассчитывается по формуле

qпл kпл х х1 kэ.п х х0 ,

(3.2)

где kпл - коэффициент, учитывающий влияние системы разработки на метано-

выделение из пласта;

х – природная метаноносность пласта, м3/т;

х1 – остаточная метаноносность угля, выдаваемого за пределы выемочного участка, м3/т;

kэ.п – коэффициент, учитывающий метановыделение из эксплуатационных потерь угля в пределах выемочного участка, доли единиц, принимает-

ся по проекту; при отсутствии данных о величине потерь – как част-

ное от деления разности между подготовленными к отработке и из-

влеченными запасами угля к подготовленным;

х0 – остаточная метаноносность угля, оставляемого в выработанном про-

странстве в целиках, невынимаемых пачках и т.д., м3/т.

Пересчет природной метаноносности пласта хг, м3/т с.б.м, и остаточной

хо.г , м3/т с.б.м на уголь величин х и х0 осуществляется умножением хг, хо.г соот-

ветственно на коэффициент kW,A = 0,01(100 - W – A3 ), где W - пластовая влаж-

ность угля,%, A3 - зольность угля, %.

При разработке пласта (или слоя) длинными столбами по восстанию (па-

дению) или полосами по простиранию за величину х принимается максималь-

ная, а при других системах разработки – средняя природная метаноносность в пределах этажа (подэтажа, яруса). При разработке подработанных или надрабо-

3

танных угольных пластов в расчетные формулы вместо х подставляется х/0, зна-

чения которого определяются по формуле (3.39).

Значение хг принимается по данным геологической разведки, а хо.г опре-

деляется в зависимости от выхода летучих веществ из угля по таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Остаточная метаноносность отбитого угля

Бассейн

Значение остаточной метаноносности отбитого угля, м3/т с.б.м, при

 

 

 

выходе летучих веществ (%)

 

 

 

2-8

8-12

12-18

18-26

26-35

35-42

42-50

 

 

 

 

 

 

 

 

Донецкий

12,1-5,3

5,3-4,1

4,1-3,2

3,2-2,6

2,6-2,2

2,2-1,9

1,9-1,7

 

 

 

 

 

 

 

 

Печорский

-

-

7-6

6-5

5-4

4-3

3-2

 

 

 

 

 

 

 

 

Партизанский и Уг-

1,5

1,5

1,5

1,3

1,0

1,0

-

ловский

 

 

 

 

 

 

 

Кузнецкий

3,5

3,0

2,5

2,0

2,5

2,5

-

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина остаточной метаноносности угля, выдаваемого за пределы вы-

емочного участка х1, определяется по формулам:

при разработке каменных углей и антрацитов с объемным выходом лету-

чих веществ больше 165 мл/г с.б.м

 

 

Х1 Х 1

k exp

n k1 ;

(3.3)

при разработке высокометаморфизованных антрацитов с объемным вы-

ходом летучих веществ от 100 до 165 мл/г с.б.м

 

Х

 

0,15V daf

13,6

100

W A3

,

(3.4)

1

 

 

 

об

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где k - коэффициент, равный для условий Донецкого бассейна 0,85, для Пе-

чорского 0,6, а для остальных бассейнов и месторождений – 1;

n - показатель степени, зависящий от скорости подвигания очистного за-

боя, степени метаморфизма угля, глубины разработки;

k1 - коэффициент, учитывающий долю газа, оставшегося в отбитом угле; Vdafоб - объемный выход летучих веществ, мл/г с.б.м.

Значения n для Донецкого бассейна определяются по формуле (3.5), а для других бассейнов и месторождений - по формуле (3.6)

4

n

a v

exp 0,001H

bV daf

;

(3.5)

 

1 оч

 

1

 

 

 

n

a v

0,002 27 V daf

2

1 ,

 

(3.6)

 

1 оч

 

 

 

 

 

где a1, b1 - коэффициенты, значения которых для Донецкого бассейна прини-

маются: для углей с выходом летучих веществ Vdaf ≤ 22% а1 = 1,435, b1 = - 0,051;

при Vdaf > 22% a1 = 0,152, b1 =0,051.

Примечание. При глубине горных работ более 1000 м расчетное значение Н в

формуле (3.5) принимается равным 1000 м.

Значение а1 для Печорского бассейна принимается равным 0,1, а для дру-

гих бассейнов и месторождений - 0,21.

 

 

Коэффициент k1 определяется по формуле

 

k

1 a T b2

,

(3.7)

1

2 Т

 

 

где a2, b2 - коэффициенты, характеризующие газоотдачу из отбитого угля; при-

нимаются для условий Донецкого бассейна при времени дегазации отбитого угля (времени транспортирования угля) до 6 мин соответственно равными 0,051

и 0,7, а при Тт- 6 мин а2 - 0,115, b2 - 0,25. В остальных случаях значение коэф-

фициента а2 определяются по таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Значения коэффициента, характеризующего газоотдачу из отби-

того угля

Бассейны, месторождения, пласты

Значения коэффициента

 

 

a2

1.

Кузнецкий бассейн, пласты угля с выходом летучих веществ, %

 

 

до 16

0,075

 

от 16 до 36

0,115

 

от 36 и более

0,075

2.

Воркутское месторождение:

 

Пласты «Мощный», «Тройной»

0,115

Пласты «Четвертый», «Пятый» и «Тройной» после подработки

0,033

(надработки)

 

3.

Для других месторождений

0,115

Время транспортирования угля с момента отторжения его от массива до

выдачи его за пределы участка Тт определяется но формуле

5

ТТ

n l

,

(3.8)

 

Тi

 

 

 

 

i 1 60VТi

где nl - число участков длиной lТi с различной скоростью движения угля; lТi - протяженность выработок с i-м видом транспорта, м;

vТi - скорость транспортирования угля на участке lТi , м/с.

Для других условий величина Х1 рассчитывается по рекомендациям на-

учно-исследовательских институтов, а при отсутствии таких рекомендаций Х1

принимается равной Х0.

Коэффициент, учитывающий влияние системы разработки на метановы-

деление из пласта, вычисляется для каждого выемочного столба или подэтажа по формуле

kпл

lоч 2bз.д

.

(3.9)

 

 

lоч

 

В формуле (3.9) знак "плюс" принимается при сплошной системе разра-

ботки (коренная лава), а также при системе разработки парными штреками

(прямой ход), а "минус" при столбовой системе разработки.

При сплошной системе разработки, когда вышележащая лава отработана,

а также при комбинированной, когда один штрек пройден, а другой проходится вслед за лавой, kпл = 1.

Ширина условного пояса газового дренирования угольного массива bз.д

определяется по таблице 3.4 в зависимости от времени с момента окончания проведения подготовительных выработок до начала очистной выемки.

Таблица 3.4 - Значения ширины условного пояса газового дренирования пласта bз.д

Время, с момента окончания проведения

Значения bз.д

для углей с выходом летучих

подготовительных выработок до начала

веществ, %

 

 

 

 

очистной выемки, сут.

до 8

8-12

12-18

18-26

26-35

более 35

50

5,5

7,5

10,0

12,5

10,0

7,5

100

7,0

10,0

12,5

16,0

12,5

10,0

150

7,5

10,5

13,5

17,5

13,5

10,5

200 и более

8,0

11,0

14,0

18,0

14,0

11,0

Примечание. Для условий Кузнецкого бассейна при газоносности пластов ме-

нее 15 м3/т значение bз.д уменьшается в два раза.

6

Для пластов Партизанского угольного бассейна значение bз.д принимается равным 10 м, а для Угловского бассейна - 15 м.

Если по формуле (3.9) получим kпл<0,5, то к расчету принимается kпл = 0,5.

При щитовой системе разработки относительное метановыделение из пласта определяется:

при выемке тонких и средней мощности крутых пластов щитовыми агре-

гатами типа АЩ, АНЩ полосами по падению по формуле (3.2);

при выемке мощных крутых пластов

1440

Iоч.плkу.м

 

 

(3.10)

qпл

 

 

kз.п

х х0 ,

 

Ауч

 

 

 

 

 

где Iоч.пл – абсолютное метановыделение в очистной выработке из обнаженных поверхностей пласта, м3/мин; рассчитывается по формуле

I

 

а 10 4

х

х

2 S

 

1 0,15Р

 

Vу.п

l

 

,

(3.11)

оч.пл

щ

 

у.п

 

3

 

0

 

 

у.п V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щ

 

 

 

а3 – коэффициент, значения которого приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Значения коэффициента а3 в зависимости от выхода летучих веществ

Vdaf, %

до 8

8-12

12-18

18-26

26-35

35-42

более 42

а3

0.14

0,14-0,18

0,18-0,28

0,28-0,43

0,43-0,38

0,38-0,30

0,28

kу.м – коэффициент, учитывающий увеличение метанообильности выра-

ботки в зависимости от применяемой технологии; определяется по формулам;

при буровзрывной выемке с выпуском угля из печей

 

8А

Aуч

 

 

k у.м 1

в.з

exp 0,4

 

 

;

(3.12)

 

 

 

 

Sщ

n

у.п

 

 

при буровзрывной выемке с выгрузкой угля из забоя с помощью скрепер-

ных лебедок

 

3 10

4 l

j

I

оч.пл

 

 

 

kу.м 1,5

 

щ

ск

 

;

(3.13)

 

Vp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при механизированной выемке угля

k у.м

1

0,35 10 2

j

аг

1 10

 

I

оч.пл

 

;

(3.14)

I оч.пл

 

 

 

 

Sщ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Ав.з - масса угля, отбиваемого за один или несколько приемов взрывания без выгрузки, т;

Sщ - площадь щитового перекрытия, м2; lщ - длина щитового перекрытия, м;

Vp - скорость рабочего хода скрепера, м/с; nу.п - количество углеспускных печей;

jск, jаг - производительность скреперной установки и агрегата соответствен-

но, т/ч;

Ру.п - периметр углеспускной печи, м;

lу.п - расстояние между углеспускными печами, м;

Vу.п - скорость проведения углеспускной печи, м/сут;

Vщ - скорость подвигания щита, м/сут.

При выемке мощных пластов с разделением на слои относительная мета-

нообильность выемочного участка, обусловленная метановыделением из разра-

батываемого пласта в призабойное пространство, определяется:

для первого слоя (в порядке очередности выемки)

q

 

k

 

х

х

k

 

х

х

mп2

х

х

;

(3.15)

пл1

пл2

э.п

 

 

 

щ.с

1

 

 

0

mb

 

о.с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

для второго слоя (кроме комбинированной системы с гибким перекрытием)

qпл2

kпл2

хо.с

х1

kэ.п

хос

х0

,

 

 

 

(3.16)

где kпл1, kпл2 - коэффициенты, учитывающие метановыделение из угольного массива, примыкающего к штрекам, до начала выемки соответственно первого и второго слоев;

mn2 , mb1 - полная и вынимаемая мощность угольных пачек соответственно второго и первого слоев с учетом 50% мощности прослоек углистосланцевых пород с зольностью свыше 60%, м;

хо.с – остаточная метаноносность временно невынимаемого угольного массива, м3/т.

Коэффициент, учитывающий выделение метана в прилегающие к уголь-

ному массиву подготовительные выработки первого и второго слоев до начала

8

очистных работ в зависимости от принятой системы разработки, определяется по формуле (3.9). При выемке второго слоя после отработки первого принима-

ется kпл2 = 0,95. При выемке второго слоя остаточная метаноносность пласта рассчитывается по формулам:

для системы разработки с закладкой выработанного пространства

 

0,564 m3

1

0,086Т

н

х

х

0

 

 

xо.с

н

 

 

 

 

х0

(3.17)

 

 

Тн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для пологих и наклонных пластов с выемкой слоев длинными столбами по простиранию с обрушением кровли

 

 

 

(3.18)

хо.с 0,42 mн 1 exp 0,03Тн 1 0,02xг х

где mн - мощность временно невынимаемого нижнего слоя (слоев), м;

Тн - время, прошедшее с момента надработки нижнего слоя или подраба-

тываемого пласта до начала ведения очистных работ, сут.

При комбинированных системах разработки с гибким перекрытием (КГП)

относительная метанообильность выработок первого монтажного слоя рассчи-

тывается так же, как и для других слоевых систем. Относительное метановыде-

ление из разрабатываемого пласта под гибким перекрытием второго слоя qпл2

определяется по формуле (3.10), а Iоч.пл и kу.м, входящие в формулу (3.10), рас-

считываются соответственно по формулам:

I

оч.пл

k k a

10

4 x x

2 S

(3.19)

 

 

д 1 3

 

0

обн

 

k у. м

1

 

а4

Авз

 

 

(3.20)

 

 

 

 

 

 

 

Sобн

где kд - коэффициент, учитывающий дренирование угольного массива в зави-

симости от метаноносности и мощности пласта; определяется по графику, при-

веденному на рисунке 3.1.

- коэффициент, учитывающий дренирование угольного массива в тече-

ние времени Тн.п, прошедшего с момента начала подготовки отрабатываемого столба (начало проведения "минусового" штрека) до начала очистной выемки;

принимается в зависимости от Тн.п следующим:

9

Тн.п, сут

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

 

 

1

0,82

0,67

0,55

0,45

0,37

0,30

0,025

0,20

0,16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sобн. – площадь обнажения пласта очистным забоем по второму слою, м2;

- масса угля, отбиваемого за одно взрывание, т;

а4 - коэффициент, зависящий от технологической схемы выемки угля,

принимается равным 79,2 при выемке по простиранию и 188,6 - по падению.

mсл=9м

 

0.9

8

 

0.8

7

6

0.7

5

0.6

4

0.5

3

0.4

mсл=2м

 

0.3

 

0.2

0 4 8 12 16 Х, м3

 

Рисунок 3.1 – Графики для определения коэффициента дренирования угольного массива kд в зависимости от метаноносности и мощности пласта (слоя)

При схемах проветривания выемочных участков с обособленным разбав-

лением метана по источникам его выделения относительное метановыделение

из пласта определяется по формуле

 

qmi = qо.пл + qо.у+ kэ.п(х-х0),

(3.21)

где qо.пл - относительное метановыделение из очистного забоя м3/т;

 

qо.у – относительное метановыделение из отбитого угля, м3/т.

 

Значения qо.пл и qо.у определяются по формулам:

 

qо.пл = xkплk exp(-n);

(3.22)

qо.у qо.у qо.у ;

(3.23)

10

 

Vт.л

qо.у

xk пл

1

k exp(

n) в3kту в4 kту ;

(3.24)

qо.у

xk пл

1

k exp(

n) в3kту ,

(3.25)

где в3, в4 – коэффициенты, учитывающие долю отбитого угля, соответственно находящегося на конвейере и оставляемого в лаве, доли ед.; значения в3 = 0,6,

в4 = 0,4 при односторонней выемке угля; в3 = 1, в4 = 0 при двухсторонней выем-

ке угля;

kту, kту , kту - коэффициенты, учитывающие степень дегазации отбитого

угля соответственно в очистной выработке на конвейере (kту), на почве в лаве

( kту ) и на конвейере в выработке участка ( kту ); определяются по формулам:

 

 

k

ту

а

2

Тв2

;

 

 

(3.26)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т.л

 

 

 

 

 

 

k

ту

а

2

Тв2

 

;

(3.27)

 

 

 

 

 

 

 

 

т.п.л

 

 

 

k

ту

а

2

Тв2

 

а

2

Тв2

 

;

(3.28)

 

 

 

т

 

 

 

 

 

т.л

 

 

Тт.п.л – время нахождения отбитого угля на почве в лаве при односторонней выемке угля, мин; принимается ориентировочно равным времени работы комбайна по выемке полоски угля на ширину захвата с учетом времени на концевые операции;

Тт.л – время транспортирования угля в лаве, мин;

Tт.л

lоч

;

(3.29)

60Vт.л

 

 

 

– скорость транспортирования угля в лаве, м/с.

Значения а2 и в2 приведены в формуле (3.7).

3.1.1.2. Метановыделение из сближенных угольных пластов

Относительное метановыделение из сближенных пластов определяется

по формуле

 

 

 

 

qс.п

qсп.пi

q

cn.нi

(3.30)

 

 

 

 

 

11

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]