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

Таблица 6.4 – Изменение величины коэффициента естественной дегазации пласта и остаточной его газоносности от ско-

рости подвигания лавы

 

 

 

 

 

 

 

Средняя остаточная газоносность пла-

 

 

 

 

Остаточная газо-

 

Коэффициент ес-

ста в зоне влияния очистного

 

Скорость

Коэффициент

Величина

Нагрузка

забоя, м3/т с.б.м

 

подвигания

машинного

Кпл∙(Х-Х1),

носность отбито-

на лаву,

тественной дега-

 

 

 

с учетом

с учетом выделив-

 

го в лаве угля,

зации пласта, до-

 

 

 

3

 

 

 

 

лавы, м/сут

времени

м /т с.б.м

м3/т с.б.м

т/сут

ли ед.

коэффициента

шегося метана в

 

 

 

 

 

 

 

естественной

призабойное про-

 

 

 

 

 

 

 

дегазации

странство

 

2,10

0,2

10,5

8,2

1080

0.88

2,4

18,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

3,15

0,3

8,5

10,4

1630

0,78

4,4

18,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,15

0,4

7,5

11,5

2160

0,77

4,6

19,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5,20

0,5

6,6

12,5

2700

0,76

4,8

19,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,25

0,6

5,8

13,4

3240

0,75

5,0

19,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х1

Кпл Х qпл

.

(6.7)

 

 

Кпл

 

Остаточная газоносность угля в массиве 3/т с.б.м) определяется по формуле

Х qпл Х1 .

(6.8)

Значения , рассчитанные с учетом коэффициента естественной дега-

зации Ке и с учетом величины qпл (см. таблицу 6.4), существенно отличаются,

что свидетельствует о необходимости разработки метода определения остаточ-

ной газоносности угля в массиве, а также в зоне выемки угля комбайном.

На шахтах Западной Европы для расчета среднего уровня естественной дегазации Кур (%) пласта в зоне влияния очистного забоя используется эмпири-

ческая формула

Кур = 1,07 (mв /m1)∙29,9 (Vоч /V1) -0,5 + 6,4 + 0,51∙Vdaf – 12,2 ,

(6.9)

где mв – вынимаемая мощность пласта, м;

m1 – эталонная мощность пласта, равная 1 м;

Vоч – скорость подвигания лавы, м/сут;

V1 – эталонная скорость подвигания лавы, (V1 =1 м/сут);

Vdaf – содержание летучих веществ в угле разрабатываемого пласта, %.

Из формулы (6.9) видно, что влияние скорости подвигания лавы на сред-

ний уровень естественной дегазации пласта описывается степенной зависимо-

стью с отрицательным показателем степени. При вынимаемой мощности, на-

пример, пласта «Болдыревский», равной 2,15 м, его газоносности – 16 м3

с.б.м, выходе летучих веществ – 41,2 % и скорости подвигания лавы – 9,6 м/сут величина коэффициента Кур составила 37,4 % (или ке = 0,37), а численное зна-

чение Х″ = 10,1 м3/т с.б.м. Однако, в формуле (6.9) не учитывается фактор вре-

мени и ширина заходки выемочной машины.

Необходимо совершенствовать нормативный метод определения метано-

выделения из разрабатываемого пласта в призабойное пространство лавы с уче-

том возможностей предварительной и естественной дегазации массива угля.

6.3 Нижний предел метаноносности подвергаемого искусственной

дегазации угольного пласта

Рыночные отношения предопределили стремление шахт эксплуатировать до технически возможного предела угледобывающую технику, в том числе и на высокометанообильных очистных участках, где метановыделение в добычные смены порой достигает 50-70 м3/мин.

Способы, схемы и параметры дегазации угольных пластов, а также тех-

нология ведения дегазационных работ, изложенные в «Методических рекомен-

дациях о порядке дегазации угольных шахт» (РД-15-09-2006), позволяют вы-

бирать мероприятия по снижению метанообильности выемочных участков средствами дегазации. Однако, в них значение нижнего предела метаноносно-

сти пласта, равное 13 м3/т с.б.м, дано исходя из имеющегося опыта предвари-

тельной дегазации неразгруженных пластов угля подземными скважинами, т.е.

при величине метаноносности угольных пластов 13 м3/т с.б.м отмечалось про-

должительное (до 150-180 суток) газовыделение в пластовые скважины, функ-

ционировавшие в массиве угля с природной газопроницаемостью. В то же вре-

мя в разнообразных горнотехнических условиях отработки угольных пластов с различными газодинамическими и физико-механическими свойствами, петро-

графическим составом углей и нагрузками на очистные забои уровень нижнего предела метаноносности подвергаемого дегазации неразгруженного пласта угля может быть иным и, естественно, должен быть научно обоснован.

Основными исходными данными для обоснования нижнего предела ме-

таноносности разрабатываемых пластов, при котором необходимо проводить предварительную их дегазацию, являются 1) природная метаноносность пласта,

его газопроницаемость и газоотдача в дегазационные скважины, 2) сечение призабойного пространства комплексно-механизированного забоя для прохода воздуха, 3) допустимая скорость движения воздушного потока в очистной вы-

работке, 4) допустимая концентрация метана в исходящем из лавы потоке воз-

духа, 5) необходимая производительность очистного комбайна, 6) метанонос-

ность массива угля в зоне выемки и 7) остаточная метаноносность угля, выда-

ваемого из лавы.

С учетом заданных или имеющихся исходных данных, методические ос-

новы определения нижнего предела метаноносности подвергаемого дегазации разрабатываемого угольного пласта заключаются в следующем.

По данным газового опробования угольных пластов, выполненного гео-

логоразведочными организациями, устанавливается величина газоносности разрабатываемого угольного пласта х 3/т с.б.м) на глубине выемочного участ-

ка, обосновывается производительность очистного комбайна j (т/мин) с учетом горнотехнических факторов и планируемой суточной нагрузки на лаву.

Определяется допустимое метановыделение в очистном забое Iочдоп

3/мин) по формуле

I очдоп 0,6 S v (c - co ) ,

(6.10)

в которой S – площадь поперечного сечения призабойного пространства очи-

стной выработки для прохода воздуха, м2;

v – cкорость движения воздуха в очистной выработке, м/с;

со, с – концентрация метана соответственно в поступающем и исходя-

щем из лавы потоках воздуха, %.

Рассчитывается метановыделение из разрабатываемого пласта в приза-

бойное пространство с учетом особенностей схем проветривания по формуле

I плдоп nпл Iочдоп ,

(6.11)

где nпл – доля метановыделения из разрабатываемого пласта в призабойное пространство лавы в конкретных условиях его залегания и разработ-

ки, доли ед.

Определяется метаноносность угольного пласта в зоне выемки очистным комбайном xв 3/т с.б.м) из выражения

 

I плдоп

 

xв

 

x1 ,

(6.12)

 

 

j

 

где x1 остаточная метаноносность угля, выдаваемого из лавы, м3/т с.б.м.

Определяется нижний предел метаноносности разрабатываемого пласта xн.п 3/т с.б.м), при котором необходима дегазация угольного массива

x

 

xв

 

,

(6.13)

н.п

1- к

 

 

 

е

 

где ке коэффициент естественной дегазации пласта при его отработке лавой,

доли ед. (см. раздел 6.1), либо по формуле

ке = 1 – к е-n,

(6.14)

к и n – коэффициенты уравнения устанавливаются экспериментально.

Величина хн.п определяет уровень метаноносности пласта, при котором или выше которого дегазация разрабатываемого пласта является необходимой,

а ее способы, схемы и параметры устанавливаются по рекомендациям РД-15- 09-2006.

Результаты определения нижнего предела метаноносности подвергаемых скважинной дегазации отдельных разрабатываемых пластов сведены в таблице 6.5.

На примере отдельных угольных пластов Кузбасса и Воркуты при их ме-

таноносности 15,2-21,2 м3/т с.б.м, вынимаемой мощности 1,5-4,5 м, сечении призабойного пространства для прохода воздуха 3,1-12,7 м2, минутной произ-

водительности очистных комбайнов 4,8-10,6 т/мин, доле разрабатываемого пла-

ста в газовом балансе призабойного пространства лавы 0,5-1 и допустимом по условиям вентиляции метановыделении в призабойное пространство 7,4-30,5

м3/мин установлено, что численные значения нижнего предела метаноносности дегазируемого пласта составили 10,5-16,7 м3/т с.б.м при средней его величине

13,2 м3/т с.б.м.

1.1.1.

1.1.2. Таблица 6.5 – Исходные данные и результаты определения нижнего предела метаноносности подвер-

гаемых дегазации разрабатываемых угольных пластов

 

 

 

 

 

 

Исходные данные

 

 

 

Коэф-

 

Нижний

 

 

 

 

 

 

 

 

Допустимое мета-

Произ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фици-

Метано-

предел ме-

 

 

 

 

 

 

Доля пла-

 

новыделение,

води-

 

 

 

Выни-

 

 

Сечение

ент ес-

таноносно-

 

 

 

 

 

ста в га-

м3/мин

тель-

носность

 

 

 

маемая

Метано-

зовом ба-

призабой-

 

 

ность

тест-

пласта в

сти подвер-

 

 

 

в при-

 

 

 

Пласт

мощ-

ного про-

 

венной

гаемого

 

 

 

зоне вы-

 

Шахта

носность

лансе

забой-

 

очист-

 

угля

ность

странства

из раз-

дегаза-

скважинной

 

емки уг-

 

 

3

приза-

ное

ного

 

 

 

пласта,

пласта, м

для прохо-

рабаты-

ции

ля,

дегазации

 

 

 

с.б.м

 

бойного

про-

комбай-

 

 

 

м

 

да воздуха,

ваемого

пласта,

угольного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

простран-

стран-

на,

м3/т с.б.м

 

 

 

 

 

 

2

пласта

доли

пласта,

 

 

 

 

 

 

ства лавы

м

ство

т/мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ед.

 

м3/т с.б.м

 

 

 

 

 

 

 

 

лавы

 

 

 

 

 

86

 

24

2,1

15,2

 

1

5,2

12,5

12,5

7,4

0,69

4,2

13,6

 

Им. С.М. Кирова

 

0,8

10,0

3,9

12,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

1,7

16,5

 

1

3,7

8,9

8,9

5,85

0,71

4,0

13,8

 

 

 

0,9

8,0

3,9

13,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5,5

 

5,9

15,5

 

Алардинская

3-3а

4,0

16,8

 

0,75

10,25

24,6

18,5

7,9

0,62

4,8

12,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10,6

 

4,2

11,1

 

Абашевская

14

1,5

15,9

 

1

3,1

7,4

7,4

4,8

0,62

4,0

10,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

30,5

 

 

6,0

16,7

 

Распадская

6-6а

4,5

20,9

 

0,75

12,7

30,5

22,9

8,7

0,64

5,1

14,2

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

15,3

 

 

4,3

11,9

 

Северная

n11

1,5

21,2

 

0,8

3,6

7,4

6,0

5,1

0,61

4,7

12,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.4 Допустимая нагрузка на очистной забой по газовому фактору

В основу метода положены требования ПБ по допустимой скорости дви-

жения потока воздуха в призабойном пространстве лавы, равной Vоч=4 м/с, и

предельному содержанию метана в исходящей из лавы струе воздуха, которое не должно превышать С=1%, а также проектные или фактические исходные данные, в числе которых сечение призабойного пространства лавы S 2) для прохода воздуха, природная Х 3/т с.б.м) и остаточная Х/ 3/т с.б.м) метано-

носность угля в массиве после его искусственной дегазации, метаноносность Хв

3/т с.б.м) в зоне выемки угля, остаточная метаноносность Х/1 3/т с.б.м) отби-

того в лаве угля, скорости движения цепи конвейера в лаве Vк (м/с) и ленточно-

го конвейера Vл.к (м/с) в выработке, по которой доставляется отбитый уголь от лавы до бункера или другого пункта пересыпа угля за пределами выработок выемочного участка.

Метод определения допустимой j (т/мин) нагрузки на лаву по газовому фактору базируется на соблюдении равенства

0,6 Vоч S C j Х / Х1 КWA,

(6.15)

где КWA – коэффициент, учитывающий содержание в угле природной влаги W

(%) и золы Ас (%), доли ед.

 

 

100 W

Ac

 

К

W A

 

 

.

(6.16)

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При таком условии допустимая по газовому фактору величина j равна

j

0,6 Vоч

S C

(6.17)

Х/ Х К

WA

 

 

 

1

 

 

В соответствии с ПБ Vоч=4 м/с, С=1%. Сечение призабойного пространст-

ва S для прохода воздуха принимается по фактическому сечению механизиро-

ванной крепи применяемого в лаве комплекса.

Метаноносность угольного массива в зоне выемки угля Хв 3/т с.б.м) вы-

емочной машиной определяется экспериментально или рассчитывается по формуле

Х в 1 ке Х / ,

(6.18)

где ке – коэффициент естественной дегазации массива угля в полосе заходки вы-

емочной машины, доли ед. Определяется в зависимости от ширины захва-

та угледобывающей машины, продолжительности цикла заходки и степени естественной дегазации пласта вблизи очистного забоя (рисунок 6.5), либо по формуле (6.4);

XII/ XI

1 2 3 4 5

6

7

8

 

1,0

 

 

 

 

 

0,8

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

0

 

 

 

1,6

bк , м

 

0,4

0,8

1,2

1…8 – время после обнажения пласта соответственно 15, 30, 60, 90, 180, 360, 720 и 1440 мин

Рисунок 6.5 – Изменение метаноносности угольного массива (Х//) перед очистным забоем с учетом влияния естественной дегазации

Х/ – метаноносность угольного пласта после его предварительной дегаза-

ции, м3/т с.б.м; принимается с учетом положений, изложенных в РД- 15-09-2006.

Если предварительная дегазация пласта не применяется, то вместо Х/ в

формуле (6.18) вводится природная метаноносность пласта Х.

В неизученных условиях величина коэффициента ке может быть принята по таблице 6.6.

Численное значение остаточной метаноносности отбитого в лаве угля Х/1 3/т с.б.м) определяется с учетом крупности кусков и марки угля, времени пребывания угля в призабойном пространстве лавы и в выработке выемочного участка, схемы его проветривания и схемы доставки угля от лавы до бункера (или пересыпа угля) за пределами участка; определяется экспериментально путем измерений расхода воздуха и концентрации метана на выходах воздуха из лавы и выемочного участка при известной минутной производительности выемочной машины. Степень дегазации отбитого угля устанавливается с учетом выхода летучих веществ по графикам рисунка 6.6 либо по фактическим данным (рисунок 6.7).

Таблица 6.6 – Значения коэффициента естественной дегазации угольного массива в зоне выемки пласта очистным забоем

Скорость подвигания очистного

Величина коэффициента ке

 

 

 

забоя, м/сут

Каменные угли

Тощие угли

Антрациты

 

 

 

 

1,5

0,50

0,40

0,30

2

0,44

0,35

0,26

2,5

0,39

0,31

0,23

3

0,33

0,27

0,20

3,5

0,28

0,22

0,17

4

0,23

0,18

0,13

4,5

0,17

0,13

0,10

5

0,11

0,10

0,06

5,5

0,05

0,05

0,03

X1/ XВ

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

0,9

 

 

 

 

 

0,8

 

 

1

 

23

 

 

 

 

0,7

 

 

 

 

4

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

6

0,6

 

 

 

 

7

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

0

10

20

30

40

t, мин

 

1…8 – содержание в угле выхода летучих веществ

 

соответственно 5, 10, 15, 20, 30 и 40 %

 

 

Рисунок 6.6 – Зависимость отношения Х1в от времени t c момента отбойки

 

угля и выхода летучих веществ

 

 

КД.ОУ

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

20

25

 

 

 

0

5

10

15

tоу ,

ì

èí

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6.7 – Динамика степени дегазации отбитого в лаве угля (антрацитовый пласт)

При экспериментальном определении остаточной метаноносности отби-

того угля величина Х1 3/т с.б.м) находится из выражения

Х1

Iэу

Xог ,

(6.19)

jKWA

 

 

 

где Iэу – экспериментально измеренное метановыделение на выходе воздушного потока, м3/мин

Iэу 0,6 V S C C0 Iф

(6.20)

V – скорость воздушного потока в пункте измерения расхода метано-

воздушной смеси, м/с;

S – сечение выработки в пункте замера расхода метановоздушной смеси, м2;

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

емочной машины по отбойке угля, м3/мин; определяется экспери-

ментально или расчетом с учетом зависимости Iоч=f(A);

С0 – концентрация метана в поступающем в лаву потоке воздуха, %;

Хог – остаточная метаноносность отбитого угля за пределами выемочного участка, м3/т с.б.м; определяется экспериментально путем проведе-

ния метановоздушной съемки; в условиях Кузбасса и Воркуты при-

нимается по таблице 6.7 в зависимости от содержания летучих ве-

ществ в угле (марки угля).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]