f7c5bdfbe0c3aff8df20ce3ee693687b

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

рости подвигания лавы

Остаточная газоносность угля в массиве (м3/т с.б.м) определяется по формуле

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

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/т

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 (м3/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

(м3/мин) по формуле

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

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 (м3/т с.б.м) из выражения

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

Определяется нижний предел метаноносности разрабатываемого пласта xн.п (м3/т с.б.м), при котором необходима дегазация угольного массива

где ке – коэффициент естественной дегазации пласта при его отработке лавой,

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

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

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 (м2) для прохода воздуха, природная Х (м3/т с.б.м) и остаточная Х/ (м3/т с.б.м) метано-

носность угля в массиве после его искусственной дегазации, метаноносность Хв

(м3/т с.б.м) в зоне выемки угля, остаточная метаноносность Х/1 (м3/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

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

(%) и золы Ас (%), доли ед.

При таком условии допустимая по газовому фактору величина j равна

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 (м3/т с.б.м) вы-

емочной машиной определяется экспериментально или рассчитывается по формуле

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);

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 (м3/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

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

При экспериментальном определении остаточной метаноносности отби-

того угля величина Х1 (м3/т с.б.м) находится из выражения

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

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).