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

Рисунок 5.1 – Метановыделение из угольного пласта в подготовительную выработку

На численное значение интенсивности начального метановыдаления в подготовительную выработку влияет природная метаноносность пласта Х (м3

с.б.м), а на динамику снижения метановыделения – выход летучих веществ Vdaf

(%), которые рассчитываются соответственно по формулам

 

Gо = βв Х

(5.3)

 

и

 

 

А = В – СVdaf ,

(5.4)

где βв

– коэффициент, величина которого зависит от мощности пласта;

В и С – эмпирические коэффициенты.

 

Если пласт предварительно дегазирован с эффективностью kд (доли ед.),

то вместо Х принимается величина Х′, равная (1 – kд)Х.

При экспериментальном определении показателей газоотдачи угольных пластов Gо и А в подготовительные выработки из стенок обнажения пласта, на-

пример, путем проведения газовоздушных съемок в тупиках проводимых выра-

боток, используется зависимость 1/G = υ (τ), которая после математической об-

работки данных измерений представляется в виде

 

1/G = К τ + D ,

(5.5)

где К – коэффициент, характеризующий газодинамические и фильтраци-

онные свойства угольного пласта (К-фактор), м23;

D – коэффициент, обратная величина которого дает численное значе-

ние Gо, то есть

Gо = 1/D.

(5.6)

Величина коэффициента А в этом случае (при проведении газовоздушной съемки) находится из выражения

А = КGо .

(5.7)

42

 

Многообразие горно-геологических факторов, влияющих на зависимость

1/G= υ (τ), учитывается для каждого пласта значениями коэффициентов Gо, К и А.

Метановыделение из угольного пласта через обнаженные выработкой поверхности Iпов 3/мин) на момент времени τ (сут) с начала ее проведения находится по формуле

 

 

L m

Gо

n( A

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

A

 

 

 

 

 

 

 

I

пов

 

 

,

 

 

 

 

(5.8)

 

1440

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где m – мощность угольных пачек пласта, м.

 

 

 

 

 

Скорость проведения подготовительной выработки

Vв

 

1440 Iпов

. (м/сут) с учетом

m

Go

n(A 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

фактора газоотдачи угольного пласта через обнаженные выработкой поверхно-

сти на полную мощность пласта рассчитывается по формуле

Vв

 

1440 Iпов

 

.

(5.9)

m

 

Go

n( A

1)

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Во время работы проходческого комбайна по выемке угля метановыделе-

ние из отбитого угля Iк 3/мин) находится из выражения

Iк jп.к ( Х в Х1 ) ,

(5.10)

где jп.к – производительность комбайна по выемке угля, т/мин;

Хв – метаноносность массива угля в зоне выемки, м3/т с.б.м;

Х1 – метаноносность отбитого в забое угля, выданного за пределы прово-

димой выработки, м3/т с.б.м.

Численные значения Х1 и Х в при комбайновой выемке угля устанавли-

ваются экспериментально или по рекомендациям НИИ. Ширина полосы заход-

ки комбайна принимается по паспорту проводимой выработки с учетом техни-

ческих возможностей исполнительного органа комбайна. Коэффициент естест-

43

венной дегазации массива угля в забое проводимой выработки при расчете ве-

личины Х1 определяется экспериментально по рекомендациям НИИ.

При буровзрывном способе проведения подготовительной выработки максимальное метановыделение из отбитого угля устанавливается с учетом массы отбитого угля за цикл в соответствии с паспортом проводимой выработ-

ки по формуле (5.10), в которой вместо jп.к подставляется масса отбитого взры-

вом угля, поделенная на время движения потока воздуха от забоя выработки до ее устья, а метановыделение Iп.к соответствует времени подхода воздуха с по-

вышенной концентрацией метана к устью тупиковой части проводимой выра-

ботки. При этом учитывается скорость воздушного потока по выработке и ее длина. Скорость проведения подготовительной выработки в этом случае при-

нимается равной Vв, поскольку время проветривания выработки после отпала угля кратковременно по сравнению со временем проходки выработки от пре-

дыдущей до очередной сбоечной печи при спаренном проведении подготови-

тельных выработок.

При комбайновой проходке подготовительной выработки скорость ее проведения с учетом метановыделения через обнаженные поверхности пласта и отбитого угля находится из выражения

Vв

1440 Iпов

(1 n о.у )

,

(5.11)

m

G o

 

n(A 1)

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

где Тп.к – время работы комбайна по отбойке угля в течение суток, мин;

вп.к – подвигание выработки за сутки, м.

Формулу (5.11) можно представить в упрощенном виде

Vв

1440 Iпов

(1 nо. у )

,

 

m

Go

 

n( A 1)

(5.12)

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

44

где nо.у – доля метановыделения из отбитого угля в выработке во время работы комбайна, доли ед.; определяется экспериментально или расчетом с

учетом величин Х1 ,

 

 

1440 Iпов

 

Iо.у Тп.к

,

, показателей газоотдачи Go

и А, протяженности тупи-

 

m

A n(A 1)

 

п.к

 

Vв

Go

 

mв 1440

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ковой части выработки и скорости движения цепи забойного конвейера и/или ленты ленточного конвейера.

Экспериментальное определение величины nо.у возможно путем выпол-

нения газовоздушных съемок в выработке-аналоге 1) при работе комбайна по отбойке угля и 2) во время крепления выработки, когда отбитый уголь удален

из нее (численное значение nо.у определяется расчетом).

Для неизученных условий величина nо.у может быть принята в зависимо-

сти от скорости проходки по таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Доля метановыделения из отбитого в подготовительном забое уг-

ля при различных скоростях проходки

Скорость проходки, м/сут

3

6

9

12

24

48

 

 

 

 

 

 

 

Величина коэффициента nо.у ,

0,20

0,26

0,30

0,34

0,41

0,50

доли ед.

 

 

 

 

 

 

45

5.2 Допустимая скорость проведения подготовительных выработок

по газовому фактору

Метод определения допустимой скорости проведения подготовительной выработки по газовому фактору базируется на соблюдении равенства допусти-

мого метановыделения в выработку I вдоп 3/мин) при V = 4 м/c и С = 1 % и

фактического Iв 3/мин), то есть

Iвдоп Iв

(5.13)

или

0,6 V S C = Iв ,

(5.14)

где V – допустимая скорость движения воздуха по выработке, равная 4 м/с;

S – сечение подготовительной выработки на ее устье (на замерном пункте), м2;

С – допустимая концентрация метана на исходящей тупиковой части выра-

ботки, по ПБ равная С = 1% (по объему).

Поскольку во время работы проходческого комбайна по отбойке угля ме-

тановыделение в выработку Iв 3/мин) слагается из выделений метана с обна-

женных поверхностей пласта и отбитого угля, то согласно формулам (5.8) и

(5.12) допустимая по газовому фактору скорость проведения Vв (м/сут) подго-

товительной выработки определится по формуле

 

Iпов (1

n о.у ) 1440

 

Vв

 

 

,

(5.15)

 

 

 

m

G o

n (A 1)

 

 

A

 

 

 

 

 

 

где τ – время проведения подготовительной выработки при заданной ее длине

Lв по технологическим факторам, сут.

46

5.3 Параметры и технологические характеристики проходческих ра-

бот по газовому фактору

Технологические схемы подготовки и отработки угольных пластов и гор-

но-геологические условия (прочность и устойчивость боковых пород, глубина,

угол падения пласта) определяют схемы, технологию и параметры проведения подготовительных выработок (выемочных, панельных, главных):

-одинарные или спаренные выработки;

-выработки арочной формы или прямоугольной (трапециевидной);

-анкерная или рамная металлическая крепь;

-комбайновая или буровзрывная технология отбойки угля и породы;

-площадь сечения выработки в свету при проходке от 10-12 м2 до 17-20 м2;

-длина выработки от 500 до 4000 м.

На основании анализа передового опыта применения различных способов проведения подготовительных выработок можно выделить десять модулей

(таблица 5.2) для пластов пологого падения.

В таблице 5.2 приведены показатели по средней скорости проведения под-

готовительных выработок с применением комбайнов и буровзрывных работ. В

основном они обеспечивают производство очистного фронта при длине лавы от

200 до 250 м и нагрузок на лаву от 0,5 до 3,0 млн. т/год.

Представленные в таблице 5.2 модули отражают технологии проведения подготовительных выработок на шахтах РФ: широкое применение нашли ста-

леполимерные анкеры типа АСП-20 в выемочных выработках (до 80% в южном Кузбассе). Параметры и условия применения анкерной крепи определяются по Инструкции ВНИМИ.

Известны следующие технологии проведения выработок с анкерной крепью:

- одновременная установка анкеров с выемкой угля и горной породы в за-

бое; применяется на шахтах за рубежом в единичных случаях; - установка анкеров впереди остановленного комбайна, с помощью 4-х

манипуляторов со сверлами (комбайны LH 1300 и 12 СМ 30 в Кузбассе);

47

Таблица 5.2 – Модули, условия и способы проведения подготовительных выработок

 

 

Наименование под-

Мощность

Угол па-

% присечки

Форма и пло-

 

 

Скорость

 

№№

боковых

 

Способ

 

готовительных вы-

пласта

дения,

щадь сечения в

Тип крепи

проведения,

 

модулей

пород

проведения

 

работок

(слоя), м

град.

свету, м2

 

м/мес

 

( пр, МПа)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

 

 

 

 

 

Прямоугольная,

Сталеполимерные

Комбайновый

 

 

Пр-1

Спаренные штреки

3,5-5,0

5

-

(12СМ30;

400-600

 

17-20

анкеры

 

 

 

 

 

 

МК-2В)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прямоугольная,

 

Комбайновый

 

 

Пр-2

Спаренные штреки

1,8-3,5

10

30 ( 60)

То же

(КП 21,

300-350

 

15-17

 

 

 

 

 

 

 

П-110-01)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прямоугольная,

 

Комбайновый

 

 

Пр-3

Одинарный штрек

1,5-2,5

10

до 75 ( 60)

– ― –

(КП 21,

250-300

 

12-15

 

 

 

 

 

 

 

МК-2В)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Арочная,

Арка металличе-

Комбайновый

 

 

Пр-4

Одинарный штрек

1,5-2,5

10

до 75 ( 60)

(КП 21,

200

 

12-15

ская

 

 

 

 

 

 

П-110-01)

 

48

 

 

 

 

 

 

 

 

Пр-5

Одинарный уклон

1,5-3,5

11-18

до 75 ( 60)

Арочная,

То же

Комбайновый

150-200

 

 

15-20

(1 ГПКС-03)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пр-6

Одинарный

1,5-3,5

11-20

до 75 ( 60)

Арочная,

– ― –

Комбайновый

150-200

 

бремсберг

15-20

(1 ГПКС-02)

 

 

 

 

 

 

 

 

Пр-7

Одинарный штрек

0,9-2,0

10

до 75

Трапеция, арка,

Металлические

БВР

120-150

 

(80-150)

12-15

рамы, анкеры

 

 

 

 

 

 

 

 

Пр-8

Одинарный уклон

0,9-2,0

11-25

до 75

Арка, 13,7

Металлические

БВР

100-120

 

(80-150)

арки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одинарный штрек с

 

 

 

 

 

 

 

 

Пр-9

раздельной выем-

1,0-1,5

10

до 50

Арка, 12,0

То же

КН-78, БВР

200

 

кой угля

(60-80)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и породы

 

 

 

 

 

 

 

 

Пр-10

Нарезная выработ-

1,0-1,8

18

-

Прямоугольная,

Рамы из стоек

КН-78

300

 

ка

6-9

 

 

 

 

 

 

 

 

- установка 60-70% анкеров впереди остановленного комбайна с 1-2 ма-

нипуляторами со сверлами; остальные анкеры в кровлю и бока выработки уста-

навливают за комбайном (комбайны П-110 и КП-21 с манипуляторами); - установка анкеров впереди комбайна с помощью переносных буровых

станков типа УБ-1350 и др.

Характеристики проходческих комбайнов приведены в таблице 5.3.

Проветривание подготовительных выработок осуществляется в соответ-

ствии с паспортом на их проведение.

Поскольку природная газоносность пласта ограничивает скорость прове-

дения пластовой подготовительной выработки, то, например, при скорости проведения пластового штрека одним забоем 300 м/мес и природной газонос-

ности пласта 20 м3/т с.б.м в забой штрека необходимо подавать воздух в объеме не менее 450 м3/мин. При этом учитывается метан, выделяющийся из отбитого угля и стенок выработки на длине в 300м от забоя штрека. Указанное количест-

во воздуха можно подать в забой вентиляторами типа ВМЭВО по трубопроводу диаметром 1,0 м при коэффициенте утечек воздуха 1,2 (таблица 5.4).

Контроль состояния шахтной атмосферы в горных выработках проводит-

ся по методическим рекомендациям о порядке аэрогазового контроля в уголь-

ных шахтах.

Система АГК в угольных шахтах предназначена для непрерывного авто-

матического контроля параметров рудничной атмосферы, передачи информа-

ции на диспетчерский пункт для ее отображения, хранения и анализа в целях обеспечения безопасности горных работ и управления установками и оборудо-

ванием для поддержания безопасного аэорогазового режима в горных выработ-

ках.

Основными функциями системы АГК являются:

-автоматический контроль метана и других газов в шахтной атмосфере;

-автоматическая газовая защита (АГЗ);

-автоматический контроль расхода воздуха (АКВ);

Таблица 5.3 – Характеристика проходческих комбайнов

 

 

 

 

 

 

Тип комбайна

 

 

 

 

 

Наименование показателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1ГПКС-

1ГПКС-

1ГПКС-

КП-21

П-110-04

АМ-75

АМ-105

КСП-32

КПА

КПД

 

 

 

 

01

02

03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размеры выработки, м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

высота

2,1-4,05

2,1-4,05

2,1-4,05

4,6

4,5

4,62

5,8

4,0

>2,6

>2,9

 

ширина

2,6-4,7

2,6-4,7

2,6-4,7

6,7

5,5

7,0

9,0

6,5

6,5

6,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угол падения, град.

12

+20

-25

12

12

12

12

12

12

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производительность, м3/мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по углю

1,4

1,4

1,4

1,8

1,8

2,4

5,4

1,8

6,0

-

50

по породе (при прочности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на сжатие 60 МПа)

0,23

0,23

0,23

0,25

0,45

0,9

1,2

0,3

1,5

-

 

Суммарная мощность, кВт

100,5

100,5

100,5

216

190

342

425

190

540

335

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность исполнительного

55/75

55/75

55/75

110

2х55

200

300

130

2х160

2х110

 

органа, кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Масса, т

25

27

28

40

41

45

80

45

75

70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.4 – Техническая характеристика вентиляторов местного проветрива-

ния

Наименование показателей

 

Тип вентилятора

 

 

 

 

 

 

ВМЭВО-6,7А

ВМЭВО-7,1А

ВМЭВО-8А

 

 

 

 

Диаметр рабочего колеса, мм

670

710

800

 

 

 

 

Номинальная подача, м3

8,5

11,0

15,0

 

 

 

 

Номинальное полное давление, Па

4000

3900

4700

 

 

 

 

Подача в рабочей области, м3/с:

 

 

 

- минимальная

4

5

6

- максимальная

11

14,5

21

Полное давление в рабочей облас-

 

 

 

ти, Па

 

 

 

- минимальное

600

70

800

- максимальное

4400

4400

5200

Мощность электропривода, кВт

45

55

90

 

 

 

 

Уровень взрывозащиты двигателя

РВ-ЗВ

РВ-ЗВ

РВ-ЗВ

 

 

 

 

Габаритные размеры, мм

 

 

 

- высота

1095

1120

1180

- ширина

880

980

1100

- длина

1135

1280

1390

Масса вентилятора, кг

620

750

1050

 

 

 

 

Диаметр трубопровода, м

0,8

1,0

1,2

 

 

 

 

Длина трубопровода, м

до 2000

до 2500

до 2500

 

 

 

 

-автоматический контроль и управление работой главных вентиляторных установок (ВГП);

-автоматический контроль и управление работой вентиляторов местного проветривания (ВМП);

-автоматический контроль положения дверей вентиляционных шлюзов

(КВШ);

- телесигнализация (ТС) и телеизмерение (ТИ) контролируемых парамет-

ров рудничной атмосферы;

- телеуправление (ТУ) оборудованием поддержания безопасного аэрога-

зового режима в горных выработках.

Системой АГК в обязательном порядке осуществляется контроль концен-

трации метана в рудничной атмосфере газовых и опасных по внезапным выбро-

сам угля (породы) и газа шахт.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]