ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАКЕЕВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ по безопасности работ в горной промышленности

МакНИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫБОРУ СХЕМ ПРОВЕТРИВАНИЯ ВЫЕМОЧНЫХ УЧАСТКОВ С ВЫСОКОЙ ГАЗООБИЛЬНОСТЬЮ

Макеевка—Донбасс 1976

Государственный Макеевский ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности

УакНИИ

Утверждены ученым ооветом УакНИИ 8 декабря 1975 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выбору схем проветривания выемочныл участков с высокой газообильностью

Микеевка-Донбасс

197$

Г - ширина условного пояса дренирования сближенного

пласта, у; принимается в зависимости от выхода летучих веществ. Для антрацитов я каменных углей с выходом летучих веществ от 2 до 14% f * 10 м; для углей о выходом летучих от 14 до 27% Г = 14 м; для углей о выходом летучих веществ более 27% Г * м;

Kfttp- коэффициент, учитывающий выделение меташ иа боковых пород, принимается согласно [з];

(71 о - мощность оставляемой пачки угля, м;

Кц - коэффициент, учитывающий метановыделение иэ целиков угля; оставляемых в пределах участка; определяется по

£|- суммарна я ширина по длине лавы угольных целиков в ^ц пределах выемочного участка, м.

Для определения оптимальных по газовому фактору длины лавы и скорости ее подвигания задаются тремя-пятью значениями длины лавы и пятвю-оемью значениями окорооти ее подвигания. Для каждого ла значений определяют по формуле (2.1) ожидаемое гааовыделение в очистной выработке. Затем отроят график еавиоммоотей №еч) при рааличных значениях окорооти подвигания очиотного аабоя (1Гоч)* Далее определяется предельное количество метана (Зар).которое можно равбавмть подаваемым в очиотную выработку воэдухом

3np^e0,6V’*«5(C-C.} _м»/ми, (2.19)

где VfiW макоимальнг допустимая окорооть движения воздуха в очиотной выработке, м/о; принимается ооглаоно ПБ;

$    -    площадь поперечного оечения призабойного пространства

очистной выработки в obotj.m²; определяетоя оогласно

[3J;

С - допустимая концентрация метана в исходящей иа очиотной выработки вентиляционной отруе, %;

Со - концентрация метана в поступающем на участок воздухе,

На графике Зоч ^si (w) проводится прямая Joч⁼^пр , параллельная оси абсцксо, которая пересекает кривые 3oi^xf (Соч). Каждой точке пересечения будут соответствовать определенные

п.

значения £os ИУ_0Ч, удовлетворяющие равенству Jcv ^s Jnp • Из полученных таким образом значений £еч и 1Г_вч следует выбрать такое сочетание, при котором произведение (п ридает максимальное значение. Полученные таким образом аначения длины лавы и скорости подвигания очистного забоя будут оптимальными в данных условиях.

3. ВЫБОР СХК14Ы ПРОВЕТРИВАНИЙ ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА. ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ПЛАНИРУЕМ») НАГРУЗКУ НА ОЧИСТНОЙ ЗАБОИ

3.1. Для выбора схемы проветривания выемочного участка необхо димо иметь данные об ожидаемом газовыдилении в очиотной выработке, в целом на участке, из выработанного пространства, а также из угля, транспортируемого по выработкам со свежей отруей. При налж-чии данных о фактической гаэообильности, определяемых по f <*], значение ожидаемой гаэообильности очистной выработки и участка определяется в соответствии с (з). Ожидаемое газовыделвние из выработанного пространства рассчитывается по формуле

где 3$д.ф- фактическое мотано выделение из выработанного пространства, определяемое ооглосно [О;

е.ч-

£оч.р- длина очистной выработки, для которой рассчитываетон ожидаемое метановыделение из сработанного пространства, м;

t

длина очистной выработки, для которой ощаделено фактическое метановыделение из выработанного пространства, м;

планируемая дооыча угля, т/оу*;

средняя добыча угля, при которой определялось тактическое метановыделение, т/сут;

определяются согласно [з] произведения I*-* t *

v.JitjM _t вхоляхегс ж определено по номограмме, криво детой

Ис.р,Кн ” коэффициенты, учитывающие соответственно измененке системы разработки и изменение ыетанообильностх с глубиной;

значение формулу (3.1), может быть в [3J.

12.

Еоли данные о фактической газообильнооти отсутствуют, расчет лидаеыого ыетановыделения производится по природной ме-танонооности плаотов согласно указаниям, приведенным в разделе Z настоящих Ыетодичооких указаний.

3.2.    По формулам, приведенным в [з]. определяется количество воздуха, которое необходимо подать в очистную выработку (Поц) для разбавления в ней метана, а также максимально возможное количество воздуха, которое можно подать в очистную выработку* (Аннах) ^и проверяется уоловие

Qj4^Qw.n«X.    (3.2)

Если условие (3.2) выполняется, то элемент схемы оо отороны поступающей в очистную выработку вентиляционной струи будет иметь вид, указанный на рис.З (а илг б). Еоли же условие (3.2) не выполняется, то следует применять обособленное проветривание выработки, по которой транспортируется уголь (рио.З в,г,д).После этого вновь проверяется выполнение условия (3.2) и, если оно не выполняется, то очистная выработка делится на две част" (рис.З е, *. 8).

3.3.    Для выбора элемента охемы со отороны исходящей из очистной выработки вентиляционной струи рассчитывается количество воздуха, которое необходимо подать на участок для разбавления всего выделяющегося газа, (&w) я проверяется уоловие

Qw^Qo4-jniX КйТ.1 ,    (3-3)

где коэффициент, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство, принимается соглаоно [3] .

При выполнении условия (3.3) элемент схемы будет иметь вид, указанный на рис.З (и,к).

Еоли уоловие (3.3) не выполняется, то необходимо подсвежить исходящую вентиляционную отрую путем подачи дополнительного количества воздуха по выработке, расположенной в целике угля (рио.З л, м^н). При расположении выработки с подсвежающей отруей в выработанном пространстве (рис.З о_#п) газ из него может поступать в рабочее пространство лавы, что ограничивает нагрузку и может привести к образованию опасных скоплений метана ж месте сопряжения лавы с вентиляционной выработкой. Поэтому такие схемы проветривания допускается применять в исключительных случаях при проектировании вентиляции выемочных участков в условиях действующих шахт,

13.

Рио.З. Элементы охем проветривали выемочных учаотков

н.

когда существующая сеть выработок не позволяет осуществить подсвежение со отороны целика угля. При этом в выработке, используемой для подачи подсвежаадей вентиляционной струи, на протяжении 250 м от лавы нельзя устанавливать регулятор (вентиляционные жвери₃ паруса и др.). В процессе отработки лавы необходимо своевременно принимать меры по перекрепленкю выработки в этом месте, чтобы не допускать существенного изменения ее поперечного сечения. Нельзя оагроиождать выработку, особенно вблизи лавы, оборудованием, материалами.

3.4. Если при столбовой или комбинированной системах разработки (рис.З и) не представляется возможным подсвежать по специальным вырасоткам исходящую из очистной выработки вентиднцион-ную са^ую (неустойчивые боковые породы и др.), необходимо применять изолирований отвод метана ив выработанного пространства по трубопроводам с помощью вентиляторов или эжекторов.Проектирование изолированного отвода иотакя по трубопроводам осуществляется в соответствии с [2,5]. Максимально допустимая по газовому фактору нагрузка на очистной забой при этом может быть определена по формуле

Йтм^явЛ^^О'СгС^]    т/оут, (3.<t)

где йтйк “ максимально допустимая по газовому фактору производительность выемочного участка без отвода метана, т/сут; определяется согласно [з];

Kg - коэффициент, учитывающий долю мотаьовыделения из

выработанного пространства в газовом балансе участка, доли единицы; определяется на основании расчетов как отношение 2^Л или по результатам газовых съемок р*];

-    гавовыделение на участке, м³/мин;

п - коэффициент эффективности отвода метана, доли еди-^ яицы; принимается в диапазоне 0,7-0,Э;

-    допустимая концентрация иетана в газоотводящем трубопроводе; принимается равной 3,5;*.

На действующих вахтах для иэоляроваиного отвода метана мэ выработанного пространства могут использоваться неподдерживаемые горные выработки (рис.З р,с).

15.

Расчет параметров изолированного отвода метана по неподдерживаемым выработкам производится в соответствии с [2,5].

3.5.    При отработке пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа, рекомендуется применять схемы проветривания участков, обеспечивающие выход из очиотной выработки на овежую струю при движении людей как к откаточному, так и к вентилягионному нтрекам (рис.З л,ы,н,о,п).

3.6.    При отработке угольных пластов, склонных к самовозгоранию, подача овежего воздуха к очиотной выработке и отвод исходящей вентиляционной отруи должны производиться по выработкам, расположенным в целике угля (рис.З а,д,и). Если при отработке пласта, склонного к самовозгоранию, применяется подовеженме исходящей из лавы вентиляционной струм, необходимо применять меры по изоляции выработок, расположенных в выработанном пространстве, с отставанием изоляции на 50 м от очистного забоя.

4. ПРОВЕРКА СХЕМЫ ПРОВЕТРИВАНИЯ ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА ПО УСЛОВИЯМ ОБРАЗОВАНИЯ ОПАСНЫХ СКОПЛЕНИЙ МЕТАНА

4.1. Схема проветривания выемочного участка о направлением движения исходящей вентиляционной отруи в сторону целика угля при отсутствии подсвежающей струи (вентиляционная выработка погашается) может быть применена, если максимальная концентрация метана в тупике погашаемой выработки на расстоянии до 10 м от очиотной выработки    не    превышает 4,9£. Величина С тех определяется по

р - ggjfea

а*т

графику (рис.4) в зависимости от средней концентрации метана в утечках воздуха через выработанное пространство ( С»т) и скорости движения воадуха на выходе из тупика погашаемой выработки ( Vr)• Величина Сиг определяется по формуле

%. (*Л)

где

Qyr - утечки воздуха через выработанное проотранотво,м⁸/м*н; определяются по формуле

Q«T=Qw(K«:*->)    ; <*•*>

Q_tH- количество воздуха,необходимое для проветривания очистной выработки, м^а/мин.

ВВЕДЕНИЕ

Одним из главных 'риторов, одерживающие в настоящее время произволстельность очистных забоев, является газовыдоление в горные выработки. С ростом нагрузки, а также глубины разработки гиэовыделение увеличивается. Ь результате этого в действующих выработках, особенно в мостах их сопряжения о выработанным пространством, а также в оамом выработанном пространстве вблизи очистного забоя мо^пут образовываться опасные скопления метана. Обеопечить безопасные уоловия по гааовому фактору на участках при высокой нагрузке воаможно путем правильного выбора для конкретных горногеологичеохих уоловий охем проветривания и применения on зобов управления га8овыделеынем,

Наотоящие Методичеокие указании ооотавлены в развитие Руководства по проектированию вентиляции угольных пахт [l], В них оодержатоя методика выбора охем проветривания выемочных участков, обеспечивающих высокие нагрузки на очиотной аабой и предупреждающих образование опасных скоплений метана,рекомендации ;.о определению оптимальных по гааовому фактору горнотехнических параметров очиотных выработок и предложения по применению некоторых способов управления гааовидолпшем. Методичеокие указания одобрены проектными и научно-исследовательскими организациями и рекомендованы к использованию ученым ооветом МакНИИ.

Методичеокие указания ооотавлены кандидатами технических наук А.И.Бобровым, О.И.Каоимовым, Д.В.Кузьминым, инженерами Б.В.Балиноким, И.Н.Поповым, А.Я.Погребной (МакНИИ), кандидатом технических наук А.Ф.Павловым (ВостНИИ) и предназначены для работников проектных организаций и шахт, занимающихся разработкой проектов подготовки выемочных участков при отработке тонких и средней моинооти (до 2 м) угольных пластов пологого и наклонного падения.

1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СХЕМЕ ПРОВЕТРИВАНИЯ ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА И ОШИЙ ПОРЯДОК ВЫБОРА СХЕМЫ

Схема проветривания выемочного участка должна обеспечивать подачу необходимого количества воздуха в горные выработки в соот-

3.

ветствии о юс газообильноотью и исключать образование опасных окоплений метана в действующих выработках в местах поступления газа из выработанного пространства (на с тряжениях очистных выработок о вентиляционными) и в выработанном пространстве на расстоянии до 10 м от рабочих мест.

Перед выбором схемы проветривания выемочного участка должка быть определена необходимость применения дегазации в соответствии о [2 ].

Общий порядок выбора схемы следующий. Вначале определяют для конкретных горно-геологических условий оптимальные по газовому фактору длину лавы и скорость подвигания очистного забоя, обеспечивающие максимальную нагрузку. Затем поэлементно (частями) приступают к составлению схемы, исходя из условия обеспечения допустимых норм концентрации метана в исходящих струях выработок. В качеотве элементов схемы проветривания рассматриваются различные варианты примыкания очистного вабоя к хыраооткам со свежей и исходящей вентиляционными струями. Вели комбинированием различных злементов не удается обеспечить допустимые нормы концентрации метана, применяют дополнительные способы снижения газообильности (изолированный отвод газа иэ выработанного пространства и др.).

Составленная из элементов схемы проветривания проверяется по уоловию образования опасных скоплений метана у места сопряжения очистного забоя с вентиляционной выработкой, а также в выработанном пространстве вблизи очистной выработки, Сели в .этих местах возможны образования опасных скоплений метана, то схема изменяется, либо прибегают к управлению газовыделением.

2. ОПРБДВЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ НО ГАЗОВСЛ ФАКТОРУ ДЛИНЫ ЛАВЫ И СКОРОСТИ ПОДВИГАНИЯ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ

Оптимальные по газовому фактору длина лавы и скорость поджигания очистного забоя - это такое сочетание данных параметров, при котором добыча угля из счиотной выработки максимальна.

Расчет оптимальных параметров производится по гавовыделению в очистную выработку и выполняется в следующем порядке.

максимальное ожидаемое гозовыдегение в очистной выработке определяется по формуле

м³/мин, (2.1)

Jos ⁼    *    ЗВ-л

- газовыделение о обнаженной поверхности пласта,

м³/мин; определяется по формуле

Г*; (2.2)

m!,

г.

X

X

Ki -

К,- I.

•    полная полезная мощность разрабатываемого пласта, м;

•    ширина захвата выемочной машины, м; принимается согласно технической характеристике выемочной машины;

■    объемная масса угля, т/м³;

■    природная метаноносность разрабатываемого пласта, м³/т; принимается по данным геологоразведочных организаций;

•    коэффициент, учитывающий эффективность дегазации разрабатываемого пласта; принимается согласно [ij

•    длина лавы, м;

■    ширина условной зоны дренирования пласта, м; принимается согласно £ 3J;

■    продолжительнооть снятия одной полосы угля, мин; определяется в соответствии с [21;

- коэффициент, учитывающий влияние ширины захвата выемочной мамины, температуры угольного массива и выхода летучих веществ; определяется по формуле

32 <0,86*0,231.) ^МР--⁵(У^Г.Ч*)²- ♦ I _; (2.3)

⁹    00,012    В

V^r - выход летучих веществ,#; принимается согласно геологическому отчету;

8    -    температура угольного массиве,°С; определяется

по формуле

8 = -^^S +0С.Г >    <2.4)

Ц - глубина разработки, для которой рассчитывается метаноносность, м;

H# - глубина залегания воны постоянной темпиратуры, и;

^ - геотермическая ступень, и/°С;

- среднегодовая температура атмосферного вовдуха для данной местности, °С; принимается по климатологическим справочникам или по данным метеостанций;

1Гщ - скорость подвигания очистного вабоя, м/оут;определяется по формуле

^^=ТЦ'^г'*'^Пеи и/оу*{ (2.5)

TtH~ продолжительность добычной смены, мин;

Й_си- число добычных омеы в сутки;

гааовыдэление из отбитого углр. м^э/мин; определяется по формуле

^О.М.Ш у    (2.6)

газовыделение из отбитого угля аа время движения эго по очистной выработке, м³/мин; определяется по формуле

Зил    м³/мин;    (2.7)

ml - вынимаемая полезная модность разрабатываемого пласта, м;

V_H • скорость подачя выемочной машины, м /млн; находится из выражения    ^

^Vm==:^ “^{/шш! (2}-⁸⁾

К_м - коэффициент машинного времени; определяется в соответствии о [2] ;

Кг * коэффициент, учитывающий влияние времени нахождения угля в выработках и гранулометрического состава угли на гаа о вы деление, доли единицы; определяется по формую

К,=а*6Й! ;    <г.9)

Qj Ь - коэффициенты, величина которых зависят от крупности

отбиваемого угля. При выемке каменного угля комбайнами барового типа и антрацитов комбайнами шнекового типа о предварительным рыхлен ней a«0,OS;S*OjDSS. При выемке каминного угля комбайнами шнекового типа, отбойными молоткам» и при выемке антрацитов комбайнами баросого и шнекового Ti~uOB беа предварительного рыхления01»0,025; Ь*0,Гз9;

6.

Tj - продолжительность движения отбитого угля по выработкам участка (о учетом временя его движения по лаве), мин; определяется п'⁴ формуле

^Т*⁼*игг_т “^{и5 (2Л0)}

l\j - протяженность выработок с одинаковым видом транспорта,

«;

1/у - скорость транспортировки угля, м/о;

гавовыделенив ив отбитого угля ва время движения его по итреку, ы⁸/мин; определяетоя по формуле

*мГfa)] _и8_/ыин. _(2Л1)

Ш§ - вынимаемая мощнооть разрабатываемого плаота, и;

мин; (2.12)

окорооть транспортировки угля по лаве, м/с.

принимается ооглаоно геологическому отчету; ta - длительность нахождения отбитого угля в лаве, мин; определяетоя по формуле

Длл упрощения раочетов значение выражения Kj (1-0,8®"°*²⁵ входящего в формулы (2.2), (2.7) и (2.11), может быть определено по номограмме (pi*o.l)«

JlA " геаовыделение иа выработанного проотранотва в очистную выработку, м⁸/ммн; определяетоя по формуле

3|j^eKlir3|.n П.13)

^ln " ^K0®W^,п:^"^ви,• учитывающий метан о выделение из выработанного проотранотва в очистную выработку; при отсутствии у вентиляционного итрека бутоь.й полооы равен 0, а при наличии бутовой полооы определяется по графику (рис-.?) в еавиоимооти от коэффициента К ут.л, учитывающего поступление утечек вовдуха ив выработанного проотранотва в очиотную выработку, и средневзвешенного расстояния до плаотов-спутников от разрабатываемого пласта Неги ^м*

ьеличина Куг.Л определяется по формуле Кум* 0,057^Ьт i (2.1*)

?.

ъ

tbir ” ширина бутовой полосы, м.

Величина Нел определяется по формуле

hen —

м< (2.15)

пи

Hi

Нр

3|.п

mtlt-flj)

-    мощность I- го сближенного пласта, м;

-    раоотоянив по нормали до 1-го сближенного пласта,м; принимается оогласно геологическому отчету;

-    раоотоянив по нормали от разрабатываемого плаота до обвиненного, при вотором метановыделенив из последнего практически равно 0; определяется в соответствии о [3J;

-    ге«отделение ив выработанного пространства, м⁸/мин; определяется по формуле

⁸/мин; (2.16)

0|Иб|    -    коэффициенты, учлтыващие влияние окорооти по двигания

очистного вабоя на гааовыделекие ив выработанного проот-ранотва; при V** 1,4 м/оут а*- 5* » II приУ_л>1,4м/оут О*» 1*14;    0,6;

Kltr.cn “ коэффициент, учитывающий эффективность дегазации сближенных пластов и выработанных проотранотв; принимается согласно [ IJ;

Xl “ природная метаноноснооть омежного угольного плеота,м⁸/т; принимается ооглаоно геологическому отчету или по данным ,    , научно-исследовгтельских организаций;

Х^ИХ - метаноноснооть ооответотвенно омежного и разрабатываемого плаотов при давлении I атм я температуре пород на глубине их залегания, и⁸/т;

Кс - коэффициент, учитывающий влияние сиотемы разработки ла

¹ га80выделение из выработанного пространства; определяется по формуле

. е»ч±2г.

ЕГ’

(2.17)

9.

Рис.2. Зависииость коэффициента Kg_n от доли

поступаюдих утечеи воздуха при различной расположении спутников