книги / Рудничная вентиляция
..pdfДля условий Печорского бассейна значение Ьг ~ принимается равным 23 м, Партизанского бассейна — 10 м и Угловского бас сейна — 15 м.
Коэффициент, учитывающий влияние системы разработки на метановыделение из пласта, вычисляется для каждого выемочного
столба или подэтажа по формуле |
|
КПл = (^оч ± 2 Ь3.д)//оч. |
(23.22) |
Знак «+» принимается при сплошной системе разработки (ко ренная лава), а также при системе разработки парными штреками (прямой ход), а знак «—» — при столбовой системе разработки. При сплошной системе разработки, когда вышерасположенная лава отработана, а также при комбинированной системе разра ботки, когда один штрек пройден, а другой проводится вслед за
лавой, /(пл = 1 .
При выемке мощных пластов с разделением на слои относи тельная метанообильность выемочного участка, обусловленная метановыделением из разрабатываемого пласта в призабойное
пространство, определяется: |
выемки) |
|
|
для первого слоя (в порядке очередности |
|
||
<7пл , = |
Кпл (х - х ,) + Кр. у (х —х0)-\ ~т- Кпл (X - *с); |
(23.23) |
|
|
тв |
|
|
для второго слоя (кроме комбинированной системы разра |
|||
ботки с гибким перекрытием) |
|
|
|
|
*7пл н = Кпл (Хс, *i) H- /Ср. у (Хс — Хо)> |
(23.24) |
|
где Кпл, |
Кпл — коэффициенты, учитывающие |
метановыделение |
|
из угольного массива, примыкающего к штрекам, соответственно до начала выемки первого и второго слоев; хс — средняя оста точная метаноносность угля временно невынимаемой толщи раз рабатываемого пласта, м3/т; т н — полная мощность временно невынимаемой толщи разрабатываемого пласта, м; т'ъ — выни маемая мощность разрабатываемого пласта, м.
Остаточная метаноносность пласта хс при выемке второго слоя рассчитывается по формулам:
для системы разработки с закладкой выработанного про
странства |
|
хс = 0,55 (х - Хо) V m i [(1 + О.ОЗбТобУГоб]. |
(23.25) |
Для |
пологих и наклонных пластов с выемкой слоев длинными |
||
столбами по простиранию с обрушением кровли |
|
||
|
хс = 0 ,4 х /т Л 1 + |
е~2,в’10“ггоб) (1 _ 0,02*), |
(23.26) |
где 7*06 |
— время обнажения, |
сут. |
|
При схемах проветривания выемочных участков с обособлен ным разбавлением метана по источникам его выделения относи-
Метановыделение из вмещающих пород при наличии данных по газоносности пород определяется по формулам:
П
|
?пор == Яnopj "Ь £ Qnopt\ |
|
(23.40) |
||||
|
<7пор, — |
ТРпор*пор^1 . |
|
(23.41) |
|||
|
|
угПя |
♦ |
|
|||
|
|
|
«II |
|
|
Я*СЛ| |
|
|
Vnopi^nopj |
1 |
{ hp |
|
(23.42) |
||
|
^“°Р|= |
ÿ in l |
|
\Ар— А? |
“V |
||
|
|
|
|||||
где |
9 оор, — метановыделение |
из |
вмещающих пород, попадаю |
||||
щих |
в зону интенсивного |
дробления, |
м3/т; |
q'nop, — метановыде |
|||
ление из вмещающих пород, попадающих в зону трещинообразования, м*/т; h* — высота зоны интенсивного дробления по
род, м (Л? = Зт,.пр); ЛР — предельное расстояние по нормали между разрабатываемым пластом и слоем газоносной породы, при котором газовыделение из данного слоя равно нулю, м (&р = = 30т в. пр); ЛЯ| — расстояние по нормали между разрабатывае
мым пластом и слоем газоносной породы, м; mCJIf — мощность *-го слоя вмещающих пород, м; упор — средняя плотность пород в зоне h", т/м3; у — средняя плотность угля, т/м3; уПОР( — плот ность t-го слоя вмещающих пород в зоне трещинообразования, т/м3; ^пор — средняя метаноносность пород в зоне Л", м3/т; х„ОР| —
метаноносность пород i-ro слоя, м3/т.
При отсутствии данных по метаноносности вмещающих пород
для условий Донбасса |
|
9 поР = 1,14оГ,м (х - Хо) Кс. п (Я - Но), |
(23.43) |
где Кс. п — коэффициент, учитывающий влияние способа управ ления кровлей и литологический состав пород; принимается равным 0,00106 при полном обрушении, 0,0084 — при частичной закладке и 0,0043 — при полной закладке.
Для других бассейнов относительное метановыделение из пород
<7пор = Я п < 7 п л . |
(23.44) |
где Кп — коэффициент, учитывающий |
выделение метана из по |
род; принимается равным 0,15 при полном обрушении кровли и 0,06 — при полной закладке.
Относительное метановыделение из выработанного простран ства обусловлено суммарным дебитом газа из пластов-спутни ков, вмещающих пород, из угля, оставляемого в целиках и не-
вынимаемых пачках; |
|
Яв. п = Яс. п Япор Ч" Кр. у (х *о)* |
(23.45) |
Значение коэффициента Ктв зависимости от времени проведения выработки Гпр
7*пр» СУТ |
*т |
гпр. СУТ |
к-т |
|| Гпр. сут |
*т |
^*пр' СУТ |
/Ст |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1,2 |
10 |
3 |
45 |
7,3 |
105 |
10 |
2 |
1,4 |
15 |
3,8 |
60 |
8,4 |
120 |
10,3 |
3 |
1,6 |
20 |
4,5 |
75 |
9,1 |
150 |
10,7 |
4 |
1’Э |
25 |
5 |
90 |
9,6 |
>150 |
11 |
5 |
2,1 |
30 |
5,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Абсолютная метанообильность подготовительной выработки / п слагается из метановыделения с неподвижных обнаженных по верхностей угольного массива /ст и из отбиваемого угля /оу:
/ п = / о т + / о г |
(2 3 .4 6 ) |
Метановыделение с неподвижных обнаженных поверхностей рассчитывается по формуле
/ ст = 4-10“ 4mupyna (х — х0)п/Ст, |
(23.47) |
где пги — полная мощность угольных пачек пласта, м; р — коэф фициент, учитывающий условия фильтрации; определяется в за висимости от площади сечения выработки по углю Syr, м2, и пол ной мощности угольных пачек пласта /лц, м; vn — скорость подвигания забоя подготовительной выработки, м/сут; а — коэф фициент, учитывающий степень метаморфизма угля; для шахт Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов принимается рав ным 5,2; для остальных бассейнов значения а приведены ниже; п — показатель степени; принимается равным 1 для шахт Донец кого и Львовско-Волынского бассейнов, а для остальных бассей нов п = 2 ; /Ст — коэффициент, учитывающий время проведения выработки Тпр, сут; для шахт Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов принимается по табл. 23.6; для остальных бассейнов
принимается численно равным Y Тар.
|
|
|
Значения |
коэффициента Р |
|
|
|
|
||||
У Syr/ma |
1 и |
|
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
|
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
Р |
более |
|
|
|
|
|
|
|
0,54 |
0,43 |
0,34 |
0,26 |
1 |
0,95 |
0,91 |
0,85 |
0,76 |
0,65 |
|||||||
|
Значения |
коэффициента а, учитывающего степень |
|
|
||||||||
|
|
|
|
метаморфизма угля |
|
|
|
|
||||
Vr, % |
До 10 |
11—15 |
16—20 |
21—30 |
31—35 |
36—40 |
40 |
|||||
а . |
0,14 |
|
|
0,24 |
0,31 |
|
|
0,45 |
0,38 |
|
0,31 |
0,28 |
Метановыделение из отбитого угля зависит от способа прове дения выработки.
При комбайновом способе проведения |
|
|
101 = Н х - х 0)К т1, |
(23.48) |
|
где / — техническая производительность комбайна, т/мин; |
Кту — |
|
коэффициент, учитывающий время пребывания |
отбитого |
угля |
в призабойном пространстве Ту, мин; |
|
|
Кту = В У т ;, |
|
(23.49) |
где В — коэффициент, характеризующий |
газоотдачу из отбитого |
угля; принимается по табл. 23.2; |
|
Ту = 5уг/цу//, |
(23.50) |
/ц — подвигание забоя за цикл непрерывной работы комбайна, м; принимается равным расстоянию между арками (рамами) крепи,
но не менее 1 м. |
|
|
|
|
|
|
||
При Ту |
6 мин для шахт Донецкого и Львовско-Волынского |
|||||||
бассейнов значения |
Кту приведены |
ниже. |
|
|
||||
|
|
|
Значения коэффициента Кт7 |
|
|
|||
T-,, |
мин |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
КТу |
|
|
0,052 |
0,088 |
0,116 |
0,138 |
0,157 |
0,173 |
При |
проведении |
выработок |
буровзрывным |
способом |
||||
|
|
/ оу = 3 -10-* (х - |
х0) SyrYVn- |
|
(23.51) |
|||
Максимальное метановыделение |
в призабойное пространство |
|||||||
|
|
|
^пих = 0,07Syr/B (х — х0), |
|
(23.52) |
|||
где /вз — подвигание угольного забоя за взрывание, м. Метановыделение в призабойное пространство тупиковой вы
работки при проведении комбайном определяется по формуле (23.46). В этом случае при определении / ст по формуле (23.47) длина призабойного участка выработки принимается равной 2 0 м при нагнетательном способе проветривания и 50 м — при нагне- тательно-всасывающем с применением пылеулавливающих уста новок.
Метановыделение в призабойное пространство выработки, про водимой буровзрывным способом, принимается равным / „,,, в соответствии с формулой (23.52).
Если до начала проведения тупиковой выработки пласт был подработан, надработан или дегазирован, то при расчете ожи даемого метановыделения в расчетные формулы вместо х под ставляется х'о. Значение х'о определяется по формуле (23.39).
Относительная метанообильность шахты находится по фор муле (23.8).
23.3.3. Прогноз углекислотообильности шахт
Предварительный расчет углекислотообильности шахт восточ ной части Донбасса (м3/мин) производится по формуле
|
/ ш = 0 , |
4 5 ( |
2 3 . |
5 3 ) |
где /ш — углекислотообильность |
шахты, |
м3/сут; |
х — газонос |
|
ность угольного пласта по С02, |
м3/т; Аш — суточная добыча |
|||
шахты, |
т. |
|
|
|
Для |
шахт Подмосковного бассейна |
|
|
|
|
Ап = 1,1 + 1,98-10 -М и . |
|
(23.54) |
|
При дифференцированном прогнозе углекислотообильности шахт средняя углекислотообильность выемочного участка /уч (м3/мин) определяется как сумма газовыделений из разрабатывае мого пласта /пл и выработанного пространства /„. п (а для Под московного бассейна еще и выемочных штреков /„. ш) с учетом газовыделения из подземных вод k0:
/у, = М /пл + |
Л,п + Л,ш). |
(23.55) |
|
Коэффициент k0 принимается равным 1,22 для шахт восточной |
|||
части Донбасса и |
1 — для шахт остальных районов |
Донбасса |
|
и других бассейнов |
страны. |
из разрабатываемого |
пласта и |
Выделение углекислого газа |
|||
из выработанного пространства в пределах выемочного участка
(для |
Подмосковного |
бассейна лавы) при столбовой, |
сплошной |
и щитовой системах разработки определяется по формулам: |
|||
|
InЛ = |
6,1. l(T 3Z725*T„Acoc/o,mBV°0? 5; |
(23.56) |
|
/». „ = 15,6 • 1 0 -6Z725ftT«*Cocknnmbkn„V l?bV 76, |
(23.57) |
|
где |
£ / a6 — константа, |
характеризующая химическую |
активность |
угля при данном горизонте по отношению к кислороду воздуха, см3/(г*ч); kTM, &сос, kUH — коэффициенты, учитывающие влияние на выделение углекислого газа соответственно температуры мас
сива угля на данной глубине, петрографического |
состава угля |
и интенсивности проветривания выработанного |
пространства; |
kпот — потери угля с учетом пачек, оставляемых в кровле и почве
пласта, |
%; |
Ь9 — ширина |
проветриваемой |
зоны в |
прилегающем |
|
к забою выработанном пространстве, |
м; |
10Ч — длина очистного |
||||
забоя, |
м; |
V04 — скорость |
подвигания |
очистного |
забоя, м/сут; |
|
тв — вынимаемая полезная мощность пласта, м.
При выемке пласта на полную мощность значение т ъ заме няется периметром призабойного пространства по углю.
Константа U2ь принимается |
по каталогам |
склонности угля |
|||
к самовозгоранию. |
углей |
от |
Ш а |
до |
IV3 (каменные |
При стадиях метаморфизма |
|||||
угли средней стадии метаморфизма) |
при |
степени |
окисленности |
||
менее 9 % значение константы может быть определено по данным петрографического анализа угля:
ÏÏ25 = (6,3 + F 1 + 0,053F|) 10~8. |
(23.58) |
а при большей степени окисленности
Ü25 = (21,6 4- 1,2/ч + 0,079F\) 1(Г6. |
(23.59) |
где Fx — содержание в угле компонентов группы фюзенита, %.
Средние значения константы £/2б» см8/(г-ч), для отдельных бассейнов и месторождений
|
|
Кузбасс |
|
|
Прокопьевско-Киселевский район: |
0,04—0,05 |
|||
верхние горизонты |
. . |
|||
нижние горизонты |
|
0,025 |
||
Кемеровский район |
(пласт «Волковский») |
|
0,07 |
|
Челябинский бассейн |
|
|
0.09—0,11 |
|
Еманжелинский район |
|
|||
Район Каркинского разреза |
|
0,08—0,11 |
||
Копейский район |
|
|
0,1—0,14 |
|
Месторождения: |
|
Подмосковный бассейн |
|
|
|
|
0,09—0,18 |
||
Ломинцевское |
|
|
||
Зубовское |
|
|
0,135—0,23 |
|
Гранковское |
|
|
|
0.1 |
Глубоковское . . |
|
0,09—0,1 |
||
Западно-Щекинское . |
|
0,12—0,19 |
||
Ширино-Сокольническое |
|
0,11—0,12 |
||
Выглядовское |
|
|
0,08—0,09 |
|
Грызловское |
|
|
|
0,12 |
Смородинекое |
|
|
0,11 — 0,185 |
|
Люторическое |
|
|
0,18—0,19 |
|
Каменецкое |
|
|
|
0,235 |
Любовское |
|
|
|
0,12 |
Узловское |
|
|
0,11—0,125 |
|
Комсомольское |
|
|
|
0,06 |
Киреевское |
|
|
0,08—0,095 |
|
Бибиковское |
|
|
0,08—0,13 |
|
Пронское |
............................................ |
|
0,095 |
|
Львовское |
|
0,145 |
||
|
Месторождения Средней Азии |
0,06—0,11 |
||
Ташкумырское и Кок-Яигарское . . |
||||
Кзыл-Кийское, Сулюктинское и Ангренское |
|
0,1-0,15 |
||
Константа 1/2в может быть также определена по формуле |
||||
17» = |
/„/[0.58-10- 2krukcocmBVn(71;75 - |
7’с'75)], |
(23.60) |
|
где /„ — выделение углекислого газа в равномерно подвигаю щиеся и остановленные тупиковые подготовительные выработки, м3/мин, определяемое по результатам газовых съемок или пла новых замеров; Vn — скорость проведения выработки, м/сут; Tcв и Тс — соответственно время существования выработки и время, прошедшее с момента остановки выработки (для проводи мых выработок Тс = 0), сут.
Система разработки |
|
|
Порядок |
отработки выемочного |
|
*утв |
|
|
|
поля, схема проветривания, |
|
|
|||
|
|
|
способ управления кровлей |
|
|
|
|
Длинные столбы по простираОбратный, возвратноточная, полное |
1.4 |
||||||
нию с одновременной отработ- |
обрушение |
|
|
|
|
||
кой двумя-тремя подэтажами |
Полное обрушение |
|
|
2 |
|||
Длинные столбы по восстанию |
|
|
|||||
с выемкой заходками по паде |
|
|
|
|
|
|
|
нию при гидромеханизации |
|
Прямой, полное обрушение |
|
|
1.4 |
||
Парные штреки |
|
|
|
||||
Щитовая (жесткие и эластич |
Обратный, |
полное обрушение |
|
1.2 |
|||
При мощности пласта до 3,5 м |
|
1.7 |
|||||
ные щиты) |
|
При мощности пласта более 3,5 м |
2 |
||||
Камерная при гидромеханиза |
|
|
— |
|
|
1.5 |
|
ции |
|
Монтажный слой, обратный, полное |
|
||||
Комбинированная с перекры |
|
||||||
тием |
|
обрушение: |
|
|
3,8 |
||
|
|
|
при отработке по простиранию |
||||
|
|
|
с двумя лавами в слое |
|
|
4 |
|
|
|
|
то же, с тремя лавами при отра |
||||
|
|
|
ботке по падению |
|
|
4 4,5 |
|
|
|
|
с двумя лавами в слое |
|
|
||
|
|
|
то же, с тремя лавами |
|
|
4.8 |
|
Коэффициенты £тм, Асос, k^B |
определяются |
по |
следующим |
||||
формулам: |
|
|
|
|
|
|
|
&тм = ехр 0,025 (ta - |
0,25); |
Асос = 0.54 + 6,47/(^ + |
1); |
(23.61) |
|||
где ta — температуры |
= |
1 + |
120У* exp ( - 5Уср), |
|
|
(23.62) |
|
пород, °С; |
Уср — средняя |
скорость дви |
|||||
жения воздуха в выработанном пространстве, м*/мин. |
|
||||||
Средняя скорость движения воздуха в пределах проветри |
|||||||
ваемой зоны (м/мин) для расчета коэффициента |
при сплошной |
||||||
и столбовой системах разработки определяется по формуле |
|||||||
Уср = |
ОоУтах5оч (&утв — 1)/^утв^з^в> |
|
(23.63) |
||||
где G0 — начальное углекислотовыделение, м3/мин (определяется экспериментальным путем); У ,^ — максимально допустимая ПБ скорость движения воздуха в очистной выработке, м/с; S04 — площадь поперечного сечения призабойного пространства очист ной выработки в свету, ма; й,тв — коэффициент, учитывающий утечку воздуха через выработанное пространство. £ухв может быть принят по данным табл. 23.7.
При щитовой системе разработки средняя скорость движения воздуха через выработанное пространство разрабатываемого столба (м/мин) определяется по формуле
Уср = 8,72 • 10“ * / Â ^ , |
(23.64) |
где Ау, — депрессия выемочного штрека, Па; значение А,, — принимается по ее пожаробезопасному пределу.