WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Неравномерность газовыделения при проведение выработок по выбросоопасным шахтопластам с периодическими всплесками и внезапными выбросами угля и газа наблюдаются практически на всех шахтах на глубинах ниже зон газового выветривания.

а)

б)

Рис. 2. Распределение количества угля (а) и объемов метана (б), выброшенного (выделившегося) при внезапных выбросах на пологих шахтопластах Донбасса в 1977-2002 г.г.

Так, например, на шахте им. газеты «Соцдонбасс» ОАО «Донецкуголь» при проведении наблюдений за объемами газовыделения имеет место зональное расположение повышенных газовыделений, в которых официально зарегистрировано 9 внезапных выбросов угля и газа силой 40-100 т (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Неравномерность газовыделения при проходке

3-го западного штрека на шахте им. газеты «Соцдонбасс»

Рис. 4. Неравномерность газовыделения при циклах проходки

бортового штрека №55 на шахте им. газеты «СоцДонбасс»

В четвертой главе представлены результаты обработки выполненных исследований.

Зависимости объемов газовыделения от количества разрушенного и выброшенного угля определялись в натуральном и логарифмическом масштабах.

На рис. 5а представлена зависимость объема газовыделения (q, м3) от количества выброшенного угля (А, т) на пологих шахтопластах Донбасса, которая в аналитическом виде имеет вид:

q=35,76А-11,89 (1),

коэффициент корреляции r=0,85.

На рис. 5б (для сопоставления) представлена зависимость объема газовыделения от количества выброшенного угля на пологих шахтопластах Кузбасса, которая в аналитическом выражении имеет вид:

q=74,19А-94,59 (2),

коэффициент корреляции r=0,92.

На рис. 5в представлено сопоставление зависимости объема газовыделения от количества выброшенного угля на шахтах Донбасса, Воркуты, Егоршино (платы крутого падения), Караганды и Кузбасса (в логарифмическим масштабе).

Из графиков наглядно видно весьма тесную зависимость объема газовыделения от количества выброшенного угля.

Если использовать приведенные зависимости для практического анализа, то можно с высокой вероятностью допустить, что при фиксированных газовыделениях (для Донбасса более 150-250 м3 за цикл проходки) имели место внезапные выбросы угля и газа, но они не были официально зарегистрированы.

а)

б)

в)

Рис. 5. Зависимость объема выделившегося газа (q) от количества выброшенного угля(A) на пологих пластах Донбасса (а) и Кузбасса (б); на шахтах Донбасса, Воркуты, Егоршино, Кузбасса и Караганды (в) в логарифмическом масштабе.

Обработка и анализ результатов наблюдений позволили разработать методику определения максимальной концентрации метана по данным аппаратуры аэрогазового контроля.

На рис. 6 приведены:

- эскиз ситуации после внезапного выброса угля и газа в забое конвейерного штрека (к/ш) 14.07.2000 г. на шахте «Западная» ОАО «Гуковуголь» силой 481 т с дальностью отброса угля на 20 м;

- диаграмма концентрации метана (нижняя часть – характерные точки А,Б,В,Г) и схема расчета максимальной концентрации метана Сmax по данным аппаратуры аэрогазового контроля.

Исходными параметрами для расчета Сmax являются координаты точек А,Б,В, и Г на диаграмме (в логарифмическом масштабе). Линию АБ роста концентрации метана (С,%) во времени (t, мин) можно аппроксимировать уравнением вида:

lgC=0,398+0,851lgt (3).

Линия ВГ снижения концентрации метана во времени аппроксимируется уравнением:

lgC=4,742+1,599lgt (4).

Рис. 6. Эскиз ситуации после внезапного выброса на шахте «Западная» (а) и схема расчета максимальной концентрации метана по данным аппаратуры аэрогазового контроля (б).

Совместное решение уравнений (3) и (4) позволяет определить максимальную концентрацию Сmax, равную 80,65 об.% СН4. Зная площадь фигуры АБСmaxВГ (%*мин) и количество воздуха на исходящей струе конвейерного штрека, получаем значение 20638 м3 СН4 – количество метана, выделившееся при рассматриваемом внезапном выбросе. Вместе с тем, зная координаты точек А,Б,В,Г графически получаем Сmax=80%.

Исследование взаимосвязей параметров диаграмм концентрации метана по данным аппаратуры аэрогазового контроля было проведено при 97 циклах проходки выработок с помощью БВР в 16 выработках 6-ти шахт Донбасса, при которых было официально зарегистрировано 19 внезапных выбросов угля и газа, 26 выбросов не было зарегистрировано и в 52-х случаях забои проходились в неопасных зонах. К числу информативных параметров диаграмм относятся:

tАГ – время газовыделения над фоновым уровнем (между точками А и Г), мин;

tБВ – время газовыделения с концентрацией С>2,5% (между точками Б и В), мин;

Cmax – максимальная концентрация метана, %;

Ссут - среднесуточная концентрация метана, %;

Сф - фоновая концентрация метана, %;

q – количество выделившегося газа за время tАГ, мин;

In – абсолютная газообильность выработок, м3/мин.

Уравнения взаимосвязи параметров диаграмм концентрации метана приведены ниже.

lg q=1,2586 lg t-0,5326;

r=0,879

lg t=0,6941 lg q+0,8413

(5)

lg q=1,1901 lg Cmax+1,7107

r=0,872

lg Cmax=0,6391 lg q-0,9713

(6)

lg q=1,8159 lg Cср,сут+2,9473

r=0,920

lg Cср,сут=0,4665 lg q-1,4279

(7)

lg q=0,5002 lg tБВ+2,4099

r=0,823

lg tБВ=1,3549 lg q-3,3246

(8)

lg q=1,9759 lg In+2,6030

r=0,909

lg In=0,4184 lg q-1,114

(9)

lg Cmax=0,741 lg t-1,168

r=0,706

lg t=0,6732 lg Cmax+4,921

(10)

lg Cmax=0,4247 lg tБВ+0,5883

r=0,954

lg tБВ=2,1421 lg Cmax-1,2768

(11)

lg Cmax=1,3013 lg In+0,6979

r=0,817

lg In=0,5131 lg Cmax-0,4061

(12)

lgCmax=1,2956 lgCср,сут+0,9591

r=0,896

lgCср,сут=0,6198 lgCmax-0,6628

(13)

lg tБВ=1,517 lg t-3,620

r=0,644

lg t=0,2733 lg tБВ+2,315

(14)

lg tБВ=2,7593 lgCср,сут+0,7723

r=0,850

lg Cср,сут=0,2617 lg tБВ-0,2985

(15)

lg tБВ=2,714 lg In+0,2075

r=0,759

lg In=0,2122 lgtБВ-0,1053

(16)

lg Cср,сут=1,038 lg In-0,1968

r=0,942

lg In=0, 8556 lg Cср,сут+0,1522

(17)

lg Cср,сут=0,576 lg t-1,651

r=0,794

lg t=1,094 lg Cср,сут+2,644

(18)

lg In=0,536 lg t-1,357

r=0,813

lg t=1,2338 lg In+2,4428

(19)

Как следует из формул (5)-(19) между анализируемыми параметрами существует тесная корреляционная связь.

Многофакторный анализ показывает, что значение lg q зависит, прежде всего, от lg t, lg Cmax и lg tБВ.

В пятой главе приведены методики:

- по определению максимальной концентрации метана (Cmax) по данным аппаратуры аэрогазового контроля, основной смысл которой заключается в использовании координат точек А, Б, В и Г диаграмм концентрации метана. По координатам точек А (СА, % - концентрации метана в т. А и tA, мин – время в т. А) и Б (СБ, % - концентрации СН4 в т. Б и tБ – времени в т. Б) рассчитывается уравнение восходящей линии концентрации (в логарифмическом масштабе)

lg CАБ = a1 + blgtАБ (20)

Для нисходящей линии концентрации СН4 уравнение имеет вид

lg CВГ = a1 + blgtВГ (21)

Cmax находится в точке пересечения восходящей и нисходящей линий концентрации, когда lg CАБ = lg CВГ, что реализуется при совместном решении уравнений (20) и (21).

- опережающей оценки выбросоопасной ситуации при проходке подготовительных выработок с помощью БВР по данным аппаратуры аэрогазового контроля (рис. 7в) по времени газовыделения и С>2,5%;

- определения выбросоопасных (1) и неопасных (2) циклов проходки: (рис. 7б) по массе выброшенного угля; (рис. 7а) по объему газовыделения. То есть для конкретного случая (рис. 7а,б,в) равновероятность появления (или не появления) ГДЯ имеет место при q=65 м3; А=11 т и tБВ=7,5 мин. Величины q, А, tБВ следует считать минимальными значениями критериев определяющих вход забоя в выбросоопасную зону.

По графикам (рис. 7а,б,в) с вероятностью 0,95 при q90 м3; А13 т и tБВ12,5 мин следует считать, что при данном цикле проходки произошел внезапный выброс угля и газа.

а)

б)

в)

Рис. 7. Графики определения выбросоопасных (1) и неопасных (2) циклов проходки: (а) по объему газа; (б) по массе выброшенного угля; (в) по времени газовыделения с концентрацией С>2,5%.

Разработанные методики позволяют количественно определять максимальную концентрацию метана (Сmax) аналитически и графически по данным диаграмм концентрации метана аппаратуры аэрогазововго контроля, используя координаты характерных точек А,Б,В,Г.

Выполнять графическое определение выбросоопасных и неопасных циклов проходки по массе выброшенного угля (А, т), объему газовыделения (q, м3) и времени газовыделения (tБВ) с концентрацией метана С>2,5% при равновероятных значениях А, q, tБВ.

Количественные значения критериев входа забоя в выбросоопаные зоны для рассмотренных горно-геологических условий и технологии отработки с вероятностью 0,75 равны: q80 м3; А11,5 т; tБВ10 мин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой на основании результатов исследования газодинамических режимов призабойного массива даны научные и практические рекомендации по эффективному управлению газовыделением и выбросоопасностью при проведении подготовительных выработок на угольных шахтах.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Дано научное обоснование использования объемов газовыделения по данным аппаратуры аэрогазового контроля метана в качестве универсальной характеристики изменения газодинамического состояния выбросоопасного призабойного массива, учитывающей природные и технологические факторы.

2. Установлены эмпирические зависимости объема выделившегося газа от количества выброшенного (разрушенного) угля при внезапных выбросах в процессе проходческих работ по данным аппаратуры контроля метана на пологих шахтопластах Донбасса (с использованием в том числе и опубликованных данных) с высокой степенью корреляции (r=0,82-0,95). При сопоставлении для пологих пластов Кузбасса установлены аналогичные зависимости объема газовыделения от количества выброшенного угля при внезапных выбросах (r=0,73-0,92).

3. Результаты шахтных наблюдений показали неравномерность газовыделения при циклах проходки, приуроченную (как правило) к зонам геологических нарушений и пликативного изменения структуры угольных пластов, с выбросами от 10 до 480 т угля и 200 – 20000 м3 СН4.

4. Разработана и опробирована методика определения максимальной концентрации метана, превышающей 2,5%, по данным диаграмм концентрации метана системы аэрогазового контроля (в том числе графический вариант). Практическое использование методики при ГДЯ на шахте «Западная» позволило определить максимальные концентрации метана более 80%.

5. Установлены эмпирические критерии фиксирования внезапного выброса угля и газа с вероятностью 0,90-0,95 по количеству разрушенного (выброшенного) угля и объему газовыделения (для исследованных условий).

6. Разработаны рекомендации опережающего определения развития внезапного выброса угля и газа в период цикла буровзрывной проходки по времени газовыделения с концентрацией метана более 2,5%.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






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