Министерство угольной промышленности СССР ВОСТОЧНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ В ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ВостНИИ

МЕТОДИКА прогноза метанообилыюсти тупиковых выработок при бесцеликовой отработке угольных пластов

Ке мерово- Ка ра га нда 1990

10

hB*^hi^,ll2’^h3 - депрессия (компрессия) соответственно в устье дри-сечной выработки и в первом, втором и третьем ув-лвх сопряжения вентиляциотшх выработок с выработанным пространством (рис.З), гПа; принимается на основании результатов депрессионных съемок или расчёта вентиляционной сети, выполненного на ЭВМ по специальной программе;

- расстояние соответственно между устьем присечной выработки и первым, вторым и третьим узлами сопряжения вентиляционных выработок с выработанным пространством (рис.З), м;

1^ - расстояние мевду устьем присечной выработки и узлом сопряжения с наибольшим значением 1 ( Ь_в - Ь_± )/1_{1 м;} дР - перепад атмосферного давления, гПа; для Кузнецкого и Карвгандинокого бассейнов принимается по тебл.4; для о.Сахалина принимается равным 10 гПа; а для остальных бассейнов - по данным метеослужб.

Таблица 4

Перепады атмосферного давления в восточных бассейнах страны

1 Перепады атмосферного давления в бассейнах, !-к^знепксм-!    Кэрагаодинскч _!    г.Кемепово    1    г.Новокузнецк I

Январь 9.7 9,3 И.8 Февраль 9.2 9 13,9 Март 9 9,2 20,0 Апрель 12,1 8,4 19,6 Мэй 11,8 8 14,9 Июнь 7.4 7,5 о 2 Июль п 7,2 10,1 Август 7.5 8 10,3 Сентябрь 7.6 8,3 9.7 Октябрь 10 8,5 12,5 Ноябрь 10,1 9.2 19,1 Декабрь 10,1 9,5 14,9

II

Для схемы, приведенной на рисЛ г, расчёт метэновыделения из выработанного пространства в присечкую выработку осуществляется по формуле (12) в зависимости тольчо от певетдя атмосферного давления; при этом перепад давления гаяхтной атмосферы принимается равным нуля.

13

дующие способы перераспределения давления воздуха:

1.    Увеличение сопротивления выработок участка меаду устьем

дрисечной выработки и узлом, для которох'о величина    Ь_А)/1_А

отрицательна.

2.    Уменьшение сопротивления зыработок, для которых ета величина положительна.

3.    Увеличение сопротивления выработок за устьем присечной выработки по направлению движения воэдуха.

Увеличение сопротивления выработок осуществляют возведением перемычек с окном, а уме1{ьтение сопротивления - расширением поперечного сечения выработок, Указанные меры по распредедению воздуха осуществляют комплексно или самостоятельно в зависимости от конкретных условий проветривания пахты. При втоы топологию вентиляционной сети не меняют.

Использование данных рекомендаций позволит исключить поступление метана из выработанного пространства.

15

I_fiT “ ^IBn*^KQ(jT*^KaT = ³-^8V • °>⁵⁹ * ^I«^{I B 2}»⁵¹ **®/*ин.

Метановыделание в призабойное пространство и выработку рэвло 1_ЗП = 0,02 + 0,24 + 2,51 =« 2,75 к³/мин;

1_Д = 0,11 + 0,24 * 2,51 = 2.86 м⁸/и1гн.

Б случае применения секомендаций методики проветривание вырэ-ботки будет осуществляться по схеме с утечкам воздуха нэ выработки в выработанное пространство. В этой случае I_fir *» 0_#

1^=0,26 м³Лин, 1_п с 0,35 ^mVkkh.

3.2. Для шахт восточных бассейнов страны

3.2Л. Шахта проветривается эсесиввщим способом

Исходные данные:

глубине проведения выреботки, м

природная ыетаноносность пласта, м³/т

полная мощность угольных пачек пласта, м

выход летучих веществ, %

природная влажность угля, %

природная зольность угля. ,*

средняя плотность угля, т/м³

врегля, прошедшее с моменте обнажения пласта ранее пройденной выработкой до начала проведения красочной выработки, сут

расстояние от раи.ее обнягенкой стенки до стенки просечной выработки со стороны угольного массива, м

проектная длина вьработки, м

проектная скорость проведения выработки, м/сут

площздь забоя выработки по угле, ь?

подвиг-лие забоя за цикл непрерывной работы комбс^нэ, ы

скорость транспортировки угля конвейером, м'т

в соответствии со схемой, приведенной :ш ркс.З, депрессии, гПа:

у устья ирясечной выработки

в узлах сопрягши вентиляционных выработок с выработанным пространством

ie

h₃= 9,76

расстояние между устьем присечной выработки    1₁ = 100

и узлами сопряжения вентиляционных выработок    1₂ = 510

с выработанным пространством, м    1^= 500

время, прошедшее после отработки выемочного

участка, ыес    t_t «5

метаносбилъпость выпаботатюго пространства перед остановкой работ на выемочном участке,м³/мин    1_вп=1,5

Выработка проводится в условиях Карагандинского бассейна по пласту Кг, впртсечку к выработанное пространству, поэтому метэ-ноносность угольного массива в зоне проведения определяется по формуле (4):

=0,2*1    К_пр    =0,2*12,8-4,5-0,32 =3,7 м³/т.

Остаточная метапоносность угля рассчитывается по формуле

i₀ = х_ог . ¹~*~Ь = 5*^4=22д2_ _п з,66 м³/т. ^{0 ог} IX    IX

Метзновыделение с обнаженной поверхности пласта в призабойное пространство и выработку рассчитывается по формуле (3):

, - 4_|4.10Г.^,₃.^₁.т_п (X -0,6*X_o)-K_T=4,4*IQ-³.1 • 0,43х 3,6*7 • (3,7-0,6-3,66)^ГьЗ = о,1 м⁸/мии;

17

Время пребывания отбитого угля в призабойном пространстве определяется по формуле (3.54) Руководства

= У* У*^-    ₌    12.2    -I    -    1.45

*    J    1,8

Коэффициент, учитывающий метановьделение на отбитого угля з.. пределами призабойного пространства (II),

Кв = ^j I tt_lp‘    I    ₊    10,01    =    1,82,

500-20

60-0,8

Так как устье выработки находится в точке с промежуточным зна-чением узловой депрессии при вентиляционной схеме района провес дения присечнсй выработки, приведенной на рксЛ б, зиетэновыделе-ние из выработанного пространства рассчитывается по формуле (12)

= 1,5-0,78-1,73 =2,02 м⁸/иин.

Коэффициент, учитывавший влияние изменений атмосферного давления, определяется по формуле (14)

К_ат = 0,074 (ДЬ+ДР)= 0,074 (4,28 + 19,1) = 1,73.

Перепад давления шахтной атмосферы, под действием которого происходит выделепие метана из выработанного пространства, определяется по формуле (15)

_д„ <1±1_ .    Л^Д).100.(    „

* ^xi    ¹г    1₃    100    510

+ JLi*h-LiZ§) = (4,95-ICT² - 0,33-ПГ² - 0,34* 10Г²) . 100 =

500

= 100-4,28 • 1СГ² = 4,28 гПа.

Величина перепада атмосферного давления принимается по табл.4 при проведении выработки в октябре-ноябре; к расчёту принимается наибольшее значение перепада давления

др= 19,1 гПа,

Ожидаемое метаяовкдвлвняе в призабойное пространство и наработку рассчитывается по формуле (I)

18

l„_n- ♦ *оу ♦ ^Хьт - °*^{1 +} °-²¹ ♦ 2,02 - ²*³³ "Vmiih; 1„ - 1^_ов ♦ Ц ♦ 1_вт - 0,3 ♦ 0,38 ♦ 2,ОЙ - 2,7 wVmra.

3.2.2. Шахте проветривается нагнетательным способом

Исходные дапные:

глубине проведения выработки, м    И = 2G0

природная метенонооность пласта, м⁹/т    X = 10,4

полная мощность угольных пачек пласта, г    т_п-2,6

выход летучих веществ, %    V^r= 41

природная влажность угля, %    * = 6

природная зольность угля, %    II

средняя плотность угля, т/м³    1,45

время, прследаее с момента обнажения пласта га нее

пройденной выработкой до начала проведения

прясечной выработки, сут    Т = 936

расстояние от ранее обнаженной стенки до стенки

прясечной выработки со стороны угольного массивам 1ст=4,5

проектная длина выработки, м    L_np *600

проектная скорость проведения выработки, м/су?    Vn= II

площадь забоя выработки по углю,    ^Зуг⁼ £0»?

подвиг&ние забоя за цикл непрерывной работы

комбайна,ы    1ц= I

скорость транспортировки угля    конвейером, м/с    ^vk= 0,8

в соответствии со схемой, приведенной на рис.З, компрессии, rib:

у устья прясечной выработки    hg-4,34

в узлах сопряжения вентиляционных выработок с выработанным пространством

расстояния между устьем присечной выработки и узлами соппяхекия вентиляционных выработок с выработанным пространством, м

время, прощедлее после отработки выемочного участке, мос

метежообилъность выработанного пространства перед остановкой ребот на выемочном учэстге.гг/пнн

Метянопосчость угольного массива в зоне проведения присечной выработки определяется по ^орг.уло (4)

Х_О(Г0,2 • Х*1_ст- К^гЗ‘10,4-4,5-0,32'* 3 м^э/т.

19

Остаточная метаноя хзность угля рассчитывается по формуле

100 * V "A    т 1    л

-i.    *    2,5    _а    2,OS и^э/т.

100 100

Мето нови деление с обнокенной поверхности пласта в ириаабойеое пространство и выработку счисляется по формуле (3)

С ⁼ 4,4.1СГ^.в₃._Ип.У_п • (Х_ос-0,6.Х_о).К_т - 4.4-ИГ». 1.0,311

х 2,6 - II (3-0,6-2 08)    ^

!“_ов = 4.4.I0^-9-1-0,31-2,6*11 (3-0,6-2,08) с 0,26 м⁸Дшн.

Метановыделешш кз отбитого угля в призабойное пространство и выработку определяется по фотуле (9)

= 0,78 *|⁸/ыпи.

Коэффициент, учитывающий дата метана, виделишзегося из отбитого угля за время пребывания его в призабойном гтространстпо,находится по формуле (10)

,62 - 0,13.

Б ре мл пребивншм отбитого угля в призабойном пространстве

‘У'М—    =    J&llJ-LL&l-    =    8.62    мин.

1    1,Я

Коэффициент, учитывающий метановыделсние из отбитого угля зь пределами призабойного пространства, определяется по формуле (II)

А    ’

Кд = \J 1т 12,08 = 1,9 ;

t ,_п = .^ПР -²-— = Ш? Z..2H -* 12,08 мин.

^ТР СО • ^VK    60    •    0,8

Так к к устье выработки находится в точке с минимальным значением компрессии, г.о. вентиляционп»я схемз района проведения ппчсечной выработки соответствует схеме, приведенной на рис.1 г.

УДК [622.411.332:533.17]    313 »622.016

"Методика прогнозе метанообильности тупиковых выработок при бесцеликовой отработке угольных плас:ов" разработана ВостНИИ и МакНИИ по заданию Мянуглепрома СССР на основе комплекса научно-исследовательских работ, выполненных в 1986-1988 гг„ и её опытно-промышленной проверки на 13 шахтах семи объединений отрасли в 1969-1990 гг. в Кузнецком, Карагандинском и Донецком бассейнах. Она является допол ением к "Руково ству но проектированию вентиляции угольных шахт" (Макеевкэ-Донбасс, 1989).

Необходимость разработки Методики возникла в связи с отсутствием в действующих нормативных документах рекомендаций по прогнозу метоновыделения в тупиковые выработки при бесцеликовой технологии отработки угольных пластов, позволяющих на стадии проектирования учесть специфику газовой динамики выработок, заключающуюся в поступлении метана не только из угольного массива, но и из вьработашюго пространства за счёт снижения атмосферно. го давления и перепада давлений шахтной атмосферы.

Методика базируется на исходных датпшх, известных на стадии проектирования проветривания подготовительных выработок, и позволяет прогнозировать выделение метана в тупиковые выработки для действующих и проектируемых шахт. В ней также приведены рекомендации по предотвращению поступления метана из выработанного пространства в тупиковые выработки, лроводише внрисечку.

Методика предназначена для работников угольных шахт и проектных организаций, осуществляющих проектирование вентиляции тупиковых выработок, проводимых кот.байковым способом при бесцеликовой отработке пластов.

В разработке Методики принимали участие: от ВостНИИ -Кизряков А.Д., Абдрахманов Б.А., Сызпиков Ф.Т., До A. CL, Цехин Л.В.; от МэкН'ЛИ - Клишкэнь А.Ф., Печук С.Э.

20

рассчитывается метз новь* деление из выработанного пространства по формуле (ЬЭ)

hr ^с hi ^Кост V ⁼ 4.11-0,41-1,6 = 2,67 м³/нин.

Коэф ициент, учитывеший влияние изменений атмосферного давления в соответствии о формулой (14),

К_ат = 0,074(4fa +ЛР) * 0,074 (9,48 + 12,1) * 1,6.

Перепад давления шахтной атмосферы, под действием которого 1/псисходнт выделение метана из выработанного пространства, определяется по феруле (15)

боо • 1,53 • ю-²- 9,48 _гПа ,

где

_<    ₊    V h) _в _( 4.34-4,81 ₊ 4^34^9 ,, ₄

¹1 ¹2 ^х3 120 612

+ 1*55=2.22) гг 3,92 ■ ПГ³ +5,82‘ИГ³ +6,05-ПГ³=1,58-10”² гПе/м! 600

1_М ■ 1у= 600 м*

Величина перепада атмосферного давленпя находится для района г.Кемеровч но табл.4 для периода проведения выработки в апреле-гае; припишется к расчёту наибольшее значение перепада давления

Д* = 12,1 гПа.

Ожидаемое метлновыделение в призабойное пространство и выработку определяется по формуле (I)

^{+ Т}оу ⁺ hr = °-⁰⁸ ♦ °*^{41 + 2}*^{67 = 3}-^{16 м3}/»’И!1;

^ i"_nP * loy *■ ^Хвт = °.²⁶ + О.⁷⁸ + 2,67 = 3,71 к³Д'нн.

3

I. РАСЧЁТ (ЩДАВЮГО №СТАНШШ11Ш£Ш

I.I. Ожидаемое метеновыделение в тупиковую выработку определяется по источникам кэк сумма га зовы делений с обнаженной поверхности пласта 1_пов. отбитого угля 1_оуп и выработанного прост-ранства 1_вт

1.2. Метановыделение с обнаженной поверхности пласта рассчитывается по формулам:

для условий Донецкого и Львовско-Волшгского бассейнов

^ов =2J-^Icr4-Vy<* -V’V    ⁽²⁾

для условий восточных бассейнов страны

¹пов⁼⁴*^4,10г3^*^вп-^тп^,*¹з<*ое- °.^{6 х}0^)кт.    ⁽³⁾

где    природная метаноноспость пласта, м³/т;

остаточная метаноноспость угля, м³/т; определяется в соответствии о п.3.1.1 "Руководства по проектированию вентиляции угольных шахт", в дальнейшем Руководства (Макеевка-Донбасс, 1989);

х_ос - ыетаноносность угольного массива в зоне проведения выработок, м³/т;

для выработок, проводимых вприсечку к выработанному пространству при отработке пластов без разделения на слои,

^хос- °*²‘ ^х-¹с'т^кпр »    ⁽⁴⁾

для выработок, проводимых вприсечку к выработанному пространству при отработке пластов с выемкой слоев длинными столбами, определяется по формуле (3.19) Руководств;

1_СТ - расстояние от ранее обнаженной стенки до стенки просечной выработки со стороны угольного массива, м;

К_пр - коэффициент, учитывающий снижение природной мета понос нос тн пласта во времени; принимается по табл.I.

4

Таблице I

Упоение коэффициента^^ в зависимости от времени, прошедшего с мрмента * обнажения пласта ранее пройденной выработкой по начала проведения при-сечной выработки

5

1.3. Метановыделение из отбитого угля в призабойное пространство и выработку находится по формулам:

для Донецкого и Лъвовско-Волынского бассейнов

^xoyn* ^(Х "    ^

для восточных бассейнов страны

^уп ⁼ ос" °'^б*^хо⁾ ,;,'^к ту^к В •

где j - техническая производительность комбайна, т/мин;

к_Ту- коэффициент, учитывающий долю метана, выделившегося из отбитого угля за время пребывания его в призабойном пространстве; для шахт Донецкого и Львовско-Велн*-ского бассейнов при Т_у ^ 6 мин следует принимать 0,1 К , определенного б соответствии с п.3.1.4 Руководства. В остальных случаях определяется в зависимости от времени пребывания отбитого угля в призабойном пространстве по формуле

^Кту“ ^a2^/v    ^а0)

Т_у - время пребывания отбитого угля в призабойном пространстве, мин; определяется по формуле (3.54) Руководства;

а_? - коэффициент, характеризующий газостдачу из отбытого угля; для шахт Донецкого и Львовско-Болынского бассейнов принимается равным 0,0115; для остальных бассейнов определяется по табл.3.3 Руководства;

к - коэффициент, учитывающий метановыделение из отбитоуо

В

угля 38 пределами призабойного пространства; для Карагандинского и Кузнецкого бассейнов

для остальных бассейнов и призабойного пространства принимается равным I;

t_Trr вретлт нахождения отбитого угля в выработке, мин, ^р    ^лр    -    20

*тр" —бзттй— ;

^Lnp“ ^пР^{оектнэя} длина выработки, м;

6

У_к - скорость транспортирования угля конвейером, м/э.

1,4. Метэновыделение из выработанного пространстве рассчитывается после анализа распределения давления воздуха в вентиляционной сети района проведения присечной выработки и оценки возможности поступления метена из выработанного пространства в соответствии с типовыми лентиляциошшми схемами,приведенными на рис.1 и 2. Анализ делается на основании результатов депрессиои-ной съемки района проведения выработки или расчёта вентиляционной сети, выполненного на ЭВМ по специальной программе,например в соответствии с "Автоматизированной системой обработки и анализа на ЭбМ результатов воздушно-депрессионных сырок" (Донецк: ВНИИГПЭ, 1979).

Для вентиляциошшх схем, приведенных на рисЛэ и 2я, метано-выделение из выработанного пространство не рассчитывается и принимается равным пулю.

Для вентиляционных схем, приведентшх на рисЛб, в, г и 26, в, метэновыделение из выработанного пространства для шахт западных и восточных бассейнов страгш рассчитывается по формуле

*вт ⁼ *вп * ^ост’ ^ат*

где 1_вп - метанообильность выработанного пространства

остановкой работ на выемочном участке, включая отсасываемый дегазационной установкой, м³/мин; проектируемых шахт

W ⁷-^ю"¹ •*,»    ['с.*'    по»    *    ».n^(3t-V]    i

Ау_Ч - суточная добыча выемочного участка, т;

значения ч_СП, д_пор, K^U-X^ определяют по формулам, приведенным в разделе 3 Руководства.

Для действугщгос 1чахт 1_БП определяется по формуле (5G) "Руководства по производству депрессионных и газовых съемок в угольных шахтах" (М.,1975); при отсутствии фактических дэнзшх - как для проектируемых шихт;

^ост" ^к°эфФициент, учитывающий изменение метановыделения из выработанного пространства во времени; для Донецкого и Львовеко-Волынекого бассейнов птжшп/нется по табл.2, в зависимости от времени, прошедшего попе отработки выемочного участка; для остальных боссе Янов опзеделя-

Рис Л. Типовые вентшотциотше схем, районов проведения присечннх выработок:

Условные обозначения:

-*- направление двкт.отчн вентиляционной струн;

---► направление утечек воздуха через выработанное птюст-

ронстзо.

Цкпры на схемах соответствуют условны:.' з начетам депрессий в узлах сопряжения вентиляционных выработок с выработанным пространством