f7c5bdfbe0c3aff8df20ce3ee693687b

3.3.1 Общие положения определения фактической газообильности гор-

ных выработок

Значения ожидаемого абсолютного газовыделения, входящего в формулы для расчета расхода воздуха, должны определяться по фактической газообиль-

ности выработок данного шахтопласта. В тех случаях, когда сведения о факти-

ческой газообильности отсутствуют или не могут быть использованы (при вскрытии новых пластов, при изменении систем разработки), допускается рас-

чет ожидаемого метановыделения по природной метаноносности угольных пластов.

Фактическое газовыделение рассчитывается на основании измерений рас-

хода воздуха и лабораторных анализов проб воздуха; измерений концентрации га-

зов, выполняемых участком ВТБ при помощи переносных приборов, и телеин-

формации о концентрации метана, выдаваемой аппаратурой контроля метана.1

Природная метаноносность пласта принимается по данным геологоразве-

дочных или научно-исследовательских организаций, а при отсутствии таких данных допускается ее определение по результатам газовых съемок в тупико-

вых выработках.

В условиях Кузбасса, когда метаноносность определяется по газовым съемкам, в зонах дизъюнктивных нарушений, на расстояние не более 20 м по нормали от плоскости смещения, должно учитываться возможное увеличение метаноносности пласта. В этих условиях X заменяется на ХР= k0Х, где X - ме-

таноносность, определенная по результатам съемки.

Коэффициент k0 принимается по фактическим данным, если представля-

ется возможным установить его на этой же шахте при встрече с тем же самым нарушением. При отсутствии таких данных:

для висячих крыльев нарушений, не выходящих под наносы (кроме по-

перечных согласных взбросов), k0 = 1,8;

1 Телеинформация, выдаваемая аппаратурой АКМ, используется при определении фактической метанообильности выемочных участков, тупиковых выработок, крыла и шахты в целом.

23

для лежачих крыльев нарушений, не выходящих под наносы (кроме по-

перечных согласных взбросов), k0 = 1,4;

для крыльев нарушений, имеющих выход под наносы и срезанных плос-

костью смещения на глубинах 200-250 м от поверхности, а также для зон влия-

ния поперечных согласных взбросов k0 = I.

Частота и пункты измерений концентрации газов и расхода воздуха вы-

бираются согласно требованиям ПБ. Фактическое газовыделение определяется в соответствии с «Инструкцией по проверке состава рудничного воздуха, опре-

делению газообильности и установлению категорий шахт по метану».

3.3.2 Метанообильность пластовых тупиковых выработкок

Расчет ожидаемого метановыделения на участке тупиковой выработки осуществляется на основании данных о метановыделении с обнаженных по-

верхностей пласта в действующей выработке, проводимой по тому же пласту.

Интенсивность метановыделения определяется с учетом показателей га-

зоотдачи пласта, то есть интенсивности начального удельного метановыделе-

ния (G0, м3/(м2сут)) и темпа его снижения во времени (А, сут-1).

Показатели газоотдачи пласта в подготовительные выработки определя-

ются: 1) экспериментально путем проведения газовоздушных съемок в прово-

димой выработке после выгрузки из нее отбитого угля; 2) прогнозом с учетом основных природных факторов, а именно метаноносности пласта (Х, м3/т), его мощности (m, м) и содержания летучих веществ в угле (Vdaf, %).

Газовоздушная съемка для определения интенсивности метановыделения с обнаженных поверхностей пласта в подготовительную выработку определяется по специальной методике. В действующей тупиковой части выработки выделяется не менее 5-6 пунктов для измерения расхода воздуха и концентрации в нем метана не менее 3 раз. Одновременно измеряется концентрация метана в воздухе перед ВМП, проветривающим данную выработку. В каждом пункте устанавливается се-

чение выработки, а концентрацию метана измеряют не менее чем в 8-10 местах сечения выработки и находят ее среднюю по сечению величину.

24

Газовоздушная съемка может быть маршрутной или выполняться одно-

временно в пунктах измерения аэрогазодинамических параметров. Данные из-

мерений обрабатываются с привлечением методов математической статистики,

где G – интенсивность удельного метановыделения из пласта угля в тупиковую выработку, м3/(м2∙сут);

k и B – эмпирические коэффициенты;

t – время в сутках, отсчитываемое с начала проходки выработки.

По данным измерений метановыделение в пункте наблюдения определя-

ется по формуле

где Qп - расход воздуха в пункте тупиковой выработки, м3/мин;

С м - средняя концентрация метана в воздушном потоке, протекающем в пункте наблюдения, %;

С0 - концентрация метана перед ВМП, %.

Наблюдения для определения интенсивности метановыделения должны проводиться при длине тупиковой части выработки на менее 150 м. При этом участок выработки, для которого определяется метановыделение, должен про-

водиться без остановок (перерывы в выходные и праздничные дни не считают-

ся остановками).

Для выполнения газовоздушных съемок в тупиковых выработках и каче-

ственной обработки результатов съемки целесообразно привлекать сотрудни-

ков научно-исследовательских институтов, специализирующихся по вопросам аэрогазодинамики шахт.

Исходя из установленной зависимости (3.66) интенсивность начального удельного метановыделения из пласта в подготовительную выработку опреде-

ляется по формуле

пласта в подготовительную выработку, рассматриваемую как выработка-

аналог, использовать для выработок, пройденных по тому же пласту в пределах той же панели, блока. При этом разность вертикальных отметок от ее устья до устья проектируемой выработки не должна превышать 20 м на глубинах до 300

м ниже верхней границы метановой зоны; а на больших глубинах - не превы-

шать 50 м. В окрестности выемочного участка, подготовленного к отработке, не должно быть ранее пройденных выработок, то есть тупиковая выработка долж-

на быть одиночной.

Для проектируемых угольных шахт или более глубоких горизонтов пока-

затели газоотдачи пластов угля в подготовительные выработки из обнаженных поверхностей пласта определяются прогнозом с использованием следующих

где Х – природная метаноносность угольного пласта, м3/т с.б.м; принимается по данным геологической разведки месторождения и опробования его на газонос-

ность, либо расчетом;

H' – глубина залегания пласта угля от верхней границы метановых газов, м.

Метанообильность остановленных выработок определяется на основании данных о показателях газоотдачи пласта, параметров выработки, продолжи-

тельности ее проведения и времени, отсчитываемого с момента остановки вы-

работки. Целесообразно в этом случае использовать сотрудников НИИ.

3.3.3. Определение газообильности очистных выработок и выемочных участков

26

схемах проветривания с подсвежением) в 15-20 м до очистного забоя, м3/мин;

- средний расход газа, поступающего на выемочный участок, м3/мин.

При последовательном проветривании очистных выработок Iоч.ф рассчи-

тывается по формуле

ной и подсвежающими струями, проходящими через данную очистную выра-

ботку, м3/мин.

Средний расход углекислого газа, поступающего на выемочный участок с

атмосферным воздухом, рассчитывается по формуле

где Са - концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты, %

nв - число измерений расхода воздуха за месяц;

Qуч.i - расход воздуха, поступающего на выемочный участок, при отдель-

ных измерениях, м3/мин.

Среднее газовыделение в выработки выемочного участка рассчитывается по формуле

27

м3/мин) и отводимого с помощью газоотсасывающей вентиляторной установки по трубопроводу, скважине или по дренажной (неподдерживаемой) выработке за пределы участка ( Iиз.отв , м3/мин), рассчитывается по формуле

женной в Инструкции по проверке состава рудничного воздуха, определению га-

где Iк.см1 , Iк.см2 - средний расход газа в 15-20 м за и перед камерой смешения, м3/мин;

Iот.скв - средний расход газа в газоотводящей скважине, м3/мин.

Средний расход газа в пункте измерения определяется по формуле

nкв

где Ii - расход газа в i -м пункте при отдельных измерениях, м3/мин; nкв - число определений за три месяца.

Расход газа2 , проходящего в пункте при каждом измерении, при исполь-

зовании данных лабораторных анализов

2Здесь и далее по тексту под газом подразумеваемся как метан, так и углекислый газ

28

где Qi - расход газа в i -м пункте измерений, м3/мин;

Слi - концентрация газа в воздухе в i-м пункте измерений, %.

При использовании данных лабораторных анализов и измерений концен-

трации переносными приборами средний расход газа, проходившего в пункте измерений в течение месяца,

где Qк - расход воздуха в пункте измерения, м3/мин;

Слi - концентрация газа по данным лабораторных анализов, % nл - число лабораторных анализов за месяц;

Сnj - концентрация газа по измерениям переносными приборами, %;

nп - число определений концентрации переносными приборами за месяц.

При использовании данных лабораторных анализов и телеинформации средний расход газа, проходившего в пункте измерений в течение месяца,

где CТj - среднесуточная концентрация метана по данным телеинформации, вы-

даваемой аппаратурой АГК, %;

nт - число определений среднесуточной концентрации по данным аппара-

туры АГК за месяц.

Значения Qк и Слi выбираются из формы 2 "Вентиляционного журнала";

значение Сnj берется из ―Книги замеров метана ...‖ по одному за сутки, а Стj и

Qк - из "Журнала оператора АГК". Значения Сnj отбираются следующим обра-

зом: в первые сутки - за первую смену, во вторые сутки - за вторую и т.д.

При отработке крутых пластов щитовыми агрегатами типа АЩ, АНЩ при определении фактической метанообильности полосы Iоч Iпол и выемочного участка в формулы (3.80) и (3.81) подставляются значения концентрации газа,

29

начиная с положения, когда щитовой забой находится от вентиляционного штрека на расстоянии не менее 0,5 Нэт при проведении откаточного штрека по пласту и 0,6 Нэт - по породе, где Нэт - наклонная высота этажа, м.

Влияние системы разработки на метановыделение выемочных участков учитывается формулами, приведенным и в таблице 3.10.

Учет влияния на метанообильность выработок глубины разработки осу-

ществляется введением в формулу (3.75) коэффициента, величина которого при ведении работ на глубинах до 300 м ниже верхней границы зоны метановых га-

зов принимается равным 1 при разности глубин разработки до 20 м, а при большей разности глубин определяется экспериментально.

При отработке тонких и средней мощности крутых пластов щитовыми

агрегатами типа АЩ, АНЩ принимается, что l оч l 2bз . д

оч

Таблица 3.10 – Формулы для расчета kс.р

Примечание –*)В приведенных формулах bз.д – ширина условного пояса дренирования пласта, м; определяется по таблице 3.4

30

При определении ожидаемой метанообильности по природной мета-

ноносности угольных пластов среднее абсолютное метановыделение из очист-

где qcр – ожидаемая по прогнозу относительная метанообильность очистной выработки (qоч.р) или выемочного участка (qуч.р), м3/т.

3.3.4 Прогноз метанообильности высокопроизводительных очистных

выработок по фактической метанообильности выработок-аналогов

Зависимость метановыделения в очистном забое Iоч (м3/мин) от объемов

где i – удельное метановыделение, характеризующее прирост объемов метана с каждой добытой тонны угля, м3сут/(тмин);

Iф – фоновое метановыделение в очистном забое до начала работы комбай-

на по добыче угля, м3/мин.

Составляющие уравнения (3.83) коэффициенты определяются путем обработки фактических данных о добыче угля и метанообильности очистного забоя как в течение суток, так и в рабочие смены. Во втором случае численные значения коэффициента i в 1,1-1,7 раз выше, чем в первом, что обусловлено бо-

лее высокой метаноносностью пластов в зоне выемки угля, эффективностью искусственной и естественной дегазации угольного массива, шириной захвата комбайна, фракционным составом отбитого в лаве угля. Влияние этих и других факторов учтено в разделе 6.

В случаях изменения длины очистного забоя в сравнении с лавой-

аналогом вводится поправочный коэффициент к величине Iоч, значение которо-

го устанавливается опытным путем или по рекомендациям НИИ.

3.3.5. Определение метанообильности шахты

31