WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |


На правах рукописи

Индыло Сергей Васильевич

Разработка Методики прогноза выбросоопасности и управления газодинамическим режимом призабойного массива при проведении подготовительных выработок.

Специальность: 25.00.20 «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика

и горная теплофизика»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте проблем комплексного освоения недр РАН

Научный руководитель:

доктор технических наук

Захаров Валерий Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Бобин Вячеслав Александрович

кандидат технических наук

Филин Александр Эдуардович

Ведущая организация – Федеральное государственное унитарное предприятие «Национальный научный центр горного производства - Институт горного дела им. А.А. Скочинского».

Защита состоится «_______» _______________2008 г. в _____ часов на заседании диссертационного совета Д 002.074.02 в Учреждении Российской академии наук - Институте проблем комплексного освоения недр РАН (УРАН ИПКОН РАН) по адресу: 111020, Москва, Крюковский тупик, 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УРАН ИПКОН РАН

Автореферат разослан «____» _______________2008 г.

И.о. ученого секретаря

диссертационного совета

Милетенко И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Разработка газоносных и выборосоопасных угольных пластов сопровождается различного вида газопроявлениями: от обычных при выемке угля и проходке с помощью комбайнов, стругов, БВР и др. до аварийных в форме газодинамических явлений (ГДЯ). Масштабы этих проявлений (объемы разрушенного и выброшенного угля и выделившегося газа, дальность отброса) зависят от целого ряда природных и технологических факторов: газоносности, прочности, структуры и мощности угольных пластов и вмещающих пород, времени между производственными циклами по проходке и выемке угля, а также глубины их разработки и уровня энергетического воздействия на призабойный массив. Концентрация метана в шахтной атмосфере часто лимитирует скорости проведения подготовительных выработок и нагрузки на очистной забой (газовый фактор). Нередко проведение горных выработок по газоносным пластам приводит к загазированию и взрывам газа и пыли, иногда с катастрофическими последствиями.

За последние 10 лет на шахтах РФ при проведении подготовительных выработок произошло более 120 ГДЯ с выделением более 50м3 метана на 1 тонну разрушенного угля.

Из выше изложенного следует, что проблема прогноза и управления газодинамическим режимом призабойного массива при разработке газоносных и выбросоопасных шахтопластов, с использованием буровзрывных способов проведения выработок, является весьма актуальной, особенно на пластах малой и средней мощности.

Цель диссертационной работы. Разработка методики прогноза выбросоопасных зон и управления газодинамическими режимами призабойного углепородного массива, позволяющей повысить безопасность и эффективность проведения подготовительных выработок по газоносным и выбросоопасным угольным пластам.

Идея работы заключается в установлении закономерностей изменения объемов газовыделения и разрушенного угля от природных и технологических факторов и разработке на этой основе критериев прогноза выбросоопасности и управления газодинамическим режимом призабойного углепородного массива.

Задачи исследований:

  • обосновать возможность использования выделяющегося объема газа по данным аппаратуры аэрогазового контроля в качестве универсальной характеристики оценки изменения газодинамического состояния выбросоопасного призабойного углепородного массива, учитывающей природные и технологические факторы;
  • установить закономерности изменения объемов газовыделения и разрушенного угля от природных и технологических факторов;
  • разработать методику определения максимальной концентрации метана в призабойной рудничной атмосфере по данным аппаратуры контроля метана, при превышении 2,5%;
  • уточнить методику прогноза газообильности подготовительных забоев по данным аппаратуры контроля метана;
  • разработать прогнозные критерии безопасных технологических параметров проведения подготовительных выработок;
  • разработать рекомендации по снижению выбросоопасности призабойного углепородного массива и управлению газовыделением.

Методы исследований

Анализ ранее выполненных исследований по вопросам теории, прогноза и предотвращения ГДЯ и управления газовыделением, экспериментальные шахтные исследования в различных горно-геологических условиях газодинамического режима призабойного газоносного и выбросоопасного углепородного массива, привлечение методов математической статистики и теории вероятностей для обработки экспериментальных данных, проверка установленных зависимостей и критериев в шахтных условиях при проходке горных выработок.

Основные научные положения, выносимые на защиту

  • в качестве универсальных характеристик прогноза изменения газодинамического состояния и выбросоопасности призабойного углепородного массива могут использоваться эмпирические зависимости объемов газовыделения от массы разрушенного (выброшенного) угля, полученные в конкретных горно-геологических условиях;
  • фактический объем газовыделения при циклах проходки с достаточной для прогноза выбросоопасности точностью определяется по данным аппаратуры аэрогазового контроля (особенно при превышении предела 2.5%) и дебита воздуха по разработанной методике расчета максимальной концентрации метана;
  • при превышении паспортных показателей в 1,5-2,0 раза в качестве критериев оценки техногенных последствий газодинамических явлений при проходке подготовительных выработок по выбросоопасным угольным пластам следует использовать объемы газовыделения и массы разрушенного угля, рассчитанные по установленным эмпирическим зависимостям;
  • уточненная методика прогноза газообильности подготовительных выработок по данным аппаратуры аэрогазового контроля позволяет получать количественную оценку объема метана, который может выделиться в подготовительную выработку, и заблаговременно планировать профилактические противовыбросные мероприятия.

Научное значение и новизна работы.

  • установлены эмпирические зависимости объема газовыделения от массы разрушенного (выброшенного) угля для различных горно-геологических условиях проведения подготовительных выработок;
  • разработана методика определения максимальной концентрации метана по данным аппаратуры аэрогазового контроля при превышении предела в 2.5%;
  • определены и статистически обоснованы критерии оценки техногенных последствий ГДЯ;
  • уточнена методика прогноза газообильности подготовительных забоев по данным аппаратуры аэрогазового контроля.

Личный вклад автора диссертации заключается в анализе и обобщении результатов ранее выполненных исследований по вопросам управления газовыделением при проведении горных выработок, определении цели и постановке задач исследования, в разработке методики исследований, в организации, руководстве и личном участии в проведении и обработке результатов шахтных экспериментов, в разработке и внедрении рекомендаций по снижению выбросоопасности призабойного углепородного массива и управлению газовыделением при проведении горных выработок.

Обоснованность и достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается:

  • соответствием выводов и рекомендаций современным представлением о причинах и механизме газодинамических явлений;
  • высокой статистической оценкой тесноты связей, установленных зависимостей;
  • представительным объемом шахтных экспериментов, охватывающих тысячи циклов проходки, в 19 подготовительных забоях 5-ти шахт, с общим подвиганием более 3300 метров;
  • доверительной вероятностью установленных критериев с надежностью более 0.95;
  • положительными результатами шахтных испытаний.

Практическая ценность результатов исследований заключается в:

  • установлении критериев оценки техногенных последствий ГДЯ на основе полученных эмпирических зависимостей объема газовыделения и массы разрушенного (выброшенного) угля;
  • разработке методики определения максимальной концентрации метана по данным аппаратуры аэрогазового контроля, при превышении предела в 2.5%.
  • уточнении методики прогноза газообильности подготовительных забоев по данным аппаратуры аэрогазового контроля;
  • разработке и внедрении рекомендаций по снижению выбросоопасности и управлению газовыделением при проведении горных выработок.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на научном семинаре Отделения рудничной аэрологии (2001 г) и ученом совете ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского; на региональной секции комиссии по борьбе с внезапными выбросами по Восточному Донбассу (2001 г.), на научных симпозиумах «Неделя горняка» МГГУ (2002-2007 г.г.). На НТС ЗАО УК «Гуковуголь» (2007 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ в издательствах, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложена на 126 страницах машинописного текста, включает 35 рисунков, 24 таблицы и список литературы из 96 наименований.

Основное содержание работы.

В первой главе представлен обзор горно-геологических условий разработки выбросоопасных угольных шахтопластов в основных месторождениях Российской Федерации и Донецко-Гундаревского района Восточного Донбасса. Дан анализ применяемых способов прогноза и предотвращения газодинамических явлений. Приведена формулировка задач научных исследований.

Основополагающий вклад в развитие теории и практики разработки газоносных угольных пластов, опасных по газодинамическим явлениям, внесли академик А.А. Скочинский, профессора Г.Д. Лидин, А.С. Авершин, В.В. Ходот, Л.Н. Быков, А.М. Карпов, И.В. Бобров, И.М. Печук, их ученики и последователи.

За научно-методическую основу исследований, выполненных в диссертационной работе, приняты положения, разработанные А.А. Скочинским о том, что выбросоопасность угольных шахтопластов обусловлена комплексным взаимодействием горного давления, содержащегося в угле газа, физико-механических характеристик и структуры угля, законов гравитации (на пластах крутого падения).

К настоящему времени на шахтах основных угольных месторождений мира произошло более 30000 внезапных выбросов угля и газа, начиная с глубины 60 м и более от поверхности.

На шахтах Российской Федерации впервые внезапные выбросы угля и газа зарегистрированы: в Сучанском месторождении (Приморье) в 1927 году, в Кузбассе – 1943 год, Егоршино – 1944 год, Воркута – 1950 год, Восточный Донбасс – 1958 год.

Первое внезапное самопроизвольное разрушение угля в Восточном Донбассе произошло 5 марта 1958 года в забое откаточного штрека №102, пласта К2н «Лисий» шахты «Западная» ОАО «Гуковуголь» на горизонте 325 м. С этого периода на шахтах района зарегистрировано 182 газодинамических явления.

Распределение ГДЯ по видам и шахтам ОАО «Гуковуголь», приведена в табл. 1, а горно-геологическая характеристика шахтопластов, склонных к газодинамическим явлениям в табл. 2.

Таблица 1. Газодинамические явления, произошедшие на шахтах ОАО «Гуковуголь» до 01.2007 г.

Шахта

Пласт

Внезапные выбросы

Выбросы при сотрясательном взрывании

Внезапный отжим с повышенным газовыделением

Внезапные высыпания с повышенным газовыделением

Внезапные выдавливания с повышенным газовыделением

Всего газодинамических явлений

Западная

К2Н

5

2

1

1

-

9

i3

11

1

-

-

13

25

Центральная

i3

16

17

-

2

17

52

i2

1

49

-

-

13

63

Изваринская

К2Н

5

-

-

1

1

7

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»