Определение газообильности очистных выработок
И выемочных участков
10.3 Среднее фактическое газовыделение в очистной выработке при обособленном проветривании рассчитывается по формуле, м3/мин:
, (10.1)
где – средний дебит газа в вентиляционной выработке на расстоянии 10 – 15 м от очистного забоя, м3/мин;
– средний дебит газа в выработке с подсвежающей струей (при схемах проветривания с подсвежением) в 10 – 15 м от очистного забоя, м3/мин;
– средний дебит газа, поступающего на выемочный участок, м3/мин.
При последовательном проветривании очистных выработок расчет производится по формуле, м3/мин:
, (10.2)
где – средний дебит газа, поступающего в данную очистную выработку из других очистных выработок этого же выемочного участка, м3/мин;
–средний дебит газа, поступающего на выемочный участок с основной и подсвежающими струями, проходящими через данную очистную выработку, м3/мин.
10.4 Среднее фактическое газовыделение на выемочном участке рассчитывается по формуле, м3/мин:
, (10.3)
где – средний дебит газа в исходящей из выемочного участка вентиляционной струе, м3/мин.
Для шахт Подмосковного бассейна – это средний дебит углекислого газа, поступающего на выемочный участок с поверхности шахты с атмосферным воздухом.
10.5 Средний дебит газа в пунктах замеров определяется по формуле, м3/мин:
, (10.4)
где – дебит газа в данном пункте при отдельных наблюдениях, м3/мин;
– число наблюдений.
При использовании данных лабораторных анализов и замеров концентрации переносными приборами, м3/мин:
, (10.5)
при использовании данных лабораторных анализов и телеинформации, м3/мин:
, (10.6)
где –количество воздуха в пункте замера, м3/мин;
– концентрация газа по данным лабораторного анализа проб воздуха, %;
– концентрация газа по замеру переносным прибором, %;
– концентрация газа по данным телеинформации, выдаваемой аппаратурой АМТ-3, %;
– число лабораторных определений концентрации, приходящихся на данный замер количества воздуха;
– число определений концентрации переносными приборами;
– число определений концентрации по данным аппаратуры АМТ-3.
В формулы (10.5) и (10.6) подставляется не менее 10 значений концентрации. Значения концентрации и
отбираются по одному за сутки. При этом 4 – 5 значений концентрации берется до замера количества воздуха и 4 – 5 после него следующим образом: в первые сутки – результат первого замера из выполненных в эти сутки, во вторые – второго, в третьи – третьего и т. д. При использовании телеинформации показания отбираются со сдвигом во времени 2 – 3 ч, например, если замер количества воздуха выполнен 20-го числа в 10.00, то значения
отбираются за 16-е на 1 ч, за 17-е на 3 ч, за 18-е на 5 ч, за 19-е на 8 ч, за 20-е на 10 ч, за 21-е на 13 ч, за 22-е на 15 ч и т. д. Если одновременно с замером количества воздуха производился отбор проб, то вместо
за эти сутки следует использовать
.
Средний дебит углекислого газа, поступающего на выемочный участок с атмосферным воздухом, рассчитывается, но формуле, м3/мин:
, (10.7)
где – концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты, %;
– количество воздуха, поступающего на выемочный участок при отдельных замерах, м3/мин.
10.6 Расчет ожидаемого среднего метановыделения в очистной выработке и на участке по фактическому, м3/мин:
, (10.8)
, (10.9)
где – длина очистной выработки, для которой рассчитывается ожидаемое метановыделеиие, м;
– длина очистной выработки, для которой определено фактическое метановыделеиие, м;
– планируемая добыча угля, т/сут;
– средняя добыча угля, при которой определялось фактическое метановыделеиие, т/сут;
– коэффициент, учитывающий изменение системы разработки; рассчитывается по формулам, приведенным в таблице 10.1;
– коэффициент, учитывающий изменение метанообильности очистных выработок с глубиной; при ведении работ на глубинах до 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным 1 при разности глубин разработки до 20 м, а при большей разности глубин определяется по формуле (10.10); при ведении работ на глубинах более 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным 1 при разности глубин разработки до 50 м, а при большей определяется по формуле (10.10).
Таблица 10.1 – Определение коэффициента, учитывающего изменение системы разработки
Система разработки | Формулы для расчета коэффициента ![]() | |
для которой определено фактическое метановыделение | для которой определяется ожидаемое метановыделение | |
Сплошная | Столбовая, парные штреки (обратный ход) | ![]() |
Парные штреки (прямой ход) | ![]() | |
Столбовая, парные штреки (обратный ход) | Сплошная | ![]() |
Парные штреки (прямой ход), сплошная (коренная лава) | ![]() | |
Парные штреки (прямой ход), сплошная (коренная лава) | Сплошная | ![]() |
Столбовая, парные штреки (обратный ход) | ![]() |
Примечание. В приведенных формулах – ширина условной зоны дренирования пласта, м; принимается согласно таблице 10.2.
Таблица 10.2 – Определение ширины условной зоны дренирования пласта
Время, прошедшее с момента обнажения пласта подготовительной выработкой до начала очистной выемки, сут | Значение ![]() | |||||
А | ОС | К | Ж | Г | Д | |
6,5 | 9,0 | 9,0 | 11,5 | 11,5 | 11,5 | |
7,4 | 10,5 | 10,5 | 13,0 | 13,0 | 13,0 | |
9,0 | 12,4 | 12,4 | 16,0 | 16,0 | 16,0 | |
10,5 | 14,2 | 14,2 | 18,0 | 18,0 | 18,0 | |
11,0 | 15,4 | 19,7 | 15,4 | 19,7 | 19,7 | |
12,2 | 16,9 | 16,9 | 21,5 | 21,5 | 21,5 | |
13,0 | 18,0 | 18,0 | 23,0 | 23,0 | 23,0 |
Значение произведения может быть определено по номограмме (рисунок 10.1). При использовании номограммы предварительно следует вычислить величины
и
.
Величина коэффициента рассчитывается по формуле:
, (10.10)
где –природная метаноносность пласта на планируемой глубине разработки, м3/т горючей массы;
– остаточная метаноносность угля, м3/т горючей массы; определяется по таблице 10.3;
– природная метаноносность пласта на глубине, для которой определено фактическое метановыделение, м3/т горючей массы.
Рисунок 10.1 – Номограмма для определения величины
Значения и
рассчитываются по формуле:
, (10.11)
где – глубина разработки, для которой рассчитывается метаноносность, м;
– глубина расположения границы метановой зоны, м;
– выход летучих веществ, %;
– угол падения пласта, градус;
– коэффициент, учитывающий влияние температуры пород;
, (10.12)
где – температура пород на глубине H, °С.
Для облегчения расчетов формула (10.11) может быть представлена в виде, м3/т горючей массы:
, (10.13)
Значение в этой формуле определяется по графику (рисунок 10.2), а значение
– по номограмме (рисунок 10.3).
Таблица 10.3 – Определение остаточной метаноносности угля
Бассейны | Значение ![]() | ||||||
2 – 8 | 8 – 12 | 12 – 18 | 18 – 26 | 26 – 35 | 35 – 42 | 42 – 50 | |
Донецкий, Карагандинский и другие с аналогичными условиями | 12 – 8 | 8 – 7 | 7 – 6 | 6 – 5 | 5 – 4 | 4 – 3 | 3 – 2 |
Кузнецкий и другие с аналогичными условиями | 3,5 | 3,0 | 2,5 | 2,0 | 2,5 | 2,5 | – |
Рисунок 10.2 – График для определения величины
Рисунок 10.3 – Номограмма для определения величины в формуле (10.13)
10.7 Ожидаемое выделение углекислого газа для шахт Подмосковного бассейна принимается равным фактическому, для шахт, разрабатывающих высокометаморфизованные антрациты, м3/мин, определяются по формулам (10.14) и (10.15), а для прочих условий – по формулам (10.16) и (10.17)
, (10.14)
, (10.15)
, (10.16)
, (10.17)
Для упрощения расчетов по формулам (10.16) и (10.17) значения приведены в таблице 10.4.
Таблица 10.4 – Результаты расчетов выделения углекислого газа
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
0,4 | 0,80 | 1,6 | 1,12 | 3,50 | 1,37 |
0,5 | 0,84 | 1,8 | 1,16 | 3,75 | 1,39 |
0,6 | 0,88 | 2,0 | 1,19 | 4,00 | 1,41 |
0,7 | 0,92 | 2,2 | 1,22 | 4,25 | 1,43 |
0,8 | 0,95 | 2,4 | 1,25 | 4,50 | 1,46 |
0,9 | 0,98 | 2,6 | 1,27 | 4,75 | 1,48 |
1,0 | 1,00 | 2,8 | 1,30 | 5,00 | 1,50 |
1,2 | 1,05 | 3,0 | 1,32 | – | – |
1,4 | 1,09 | 3,25 | 1,34 | – | – |
10.8 Расчет среднего ожидаемого метановыделения по природной метаноносности для лавообразных выработок при разработке тонких и средней мощности пластов, м3/мин:
, (10.18)
, (10.19)
где – длина очистной выработки, м;
– планируемая скорость подвигания очистного забоя, м/сут;
– объемная масса угля, т/м3;
– природная метаноносность пласта, м3/т; принимается по данным геологоразведочных или научно-исследовательских организаций или определяется согласно п. 10.12;
– остаточная метаноносность угля, м3/т; определяется по формуле:
, (10.20)
где – остаточная метаноносность угля, м3/т горючей массы; принимается по таблице 10.3;
– природная влажность угля, %;
– природная зольность угля, %;
– полная мощность угольных пачек разрабатываемого пласта, м;
– коэффициент, учитывающий влияние системы разработки на метановыделение из разрабатываемого пласта; при сплошной системе разработки и отработанной выше лаве равен 1; для коренных лав и лав прямого хода при системе разработки парными штреками определяется по формуле (10.21), а для столбовой системы разработки — по формуле (10.22) (значения
принимаются по таблице 10.2);
, (10.21)
, (10.22)
где – коэффициент, учитывающий эффективность дегазации разрабатываемого пласта; принимается согласно Руководству по дегазации;
– коэффициент, учитывающий метановыделение из отбитого угля при транспортировке по выработкам выемочного участка; при последовательном проветривании транспортной и очистной выработок принимается равным 1, а при обособленном – 0,85;
– коэффициент, учитывающий метановыделеиие из выработанного пространства в призабойное; при схемах проветривания без подсвежения исходящей из выемочного участка вентиляционной струи принимается равным 0,2, если вентиляционная выработка примыкает к выработанному пространству, и 1,0, если она примыкает к целику угля; при схемах проветривания с подсвежением равен 0, если выработка с подсвежающей струей примыкает к целику угля, и 0,5, если она примыкает к выработанному пространству;
– коэффициент, учитывающий эффективность дегазации сближенных пластов и выработанных пространств; принимается согласно Руководству по дегазации;
– суммарная мощность угольных пачек смежного угольного пласта, м; определяется по геологическим разрезам; для сближенного пласта, состоящего из углисто-сланцевых пород,
принимается равной половине его мощности;
– расстояние по нормали от смежного пласта до разрабатываемого, м;
– расстояние по нормали между разрабатываемым и смежным пластом, при котором метановыделение из последнего равно 0, м; для условий подработки определяется по формуле (10.23), при надработке для пологих и наклонных пластов принимается согласно таблице 10.5, а для крутых пластов, кроме Карагандинского бассейна, рассчитывается, но формуле (10.24);
, (10.23)
, (10.24)
Таблица 10.5 – Определение расстояния по нормам между разрабатываемыми и смежными пластами
Бассейны | Значения ![]() | Значение ![]() | ||
полным обрушением | частичной закладкой | полной закладкой | ||
Донецкий и другие с аналогичными условиями при мощности пласта до 2,5 м | ||||
Кузнецкий и другие с аналогичными условиями при выемочной мощности пласта до 3,5 м | – | |||
Печорский при выемочной мощности пласта до 3,5 м | – |
Продолжение таблицы 10.5
Бассейны | Значения ![]() | Значение ![]() | ||
полным обрушением | частичной закладкой | полной закладкой | ||
Карагандинский при выемочной мощности пласта, м: до 3,5 более 3,5 | – – |
Примечание. Для Карагандинского бассейна при вынимаемой мощности пласта более 3,5 м и угле падения более 45° . = 100 м.
где – коэффициент, зависящий от способа управления кровлей; принимается согласно таблице 10.5;
– вынимаемая мощность пласта (общая с прослойками), м;
– угол падения пласта, градус;
– коэффициент, учитывающий выделение метана из боковых пород; принимается согласно таблице 10.6;
– суммарная ширина по падению пласта угольных целиков в пределах выемочного участка, м.
Таблица 10.6 – Определение коэффициента, учитывающего выделение метана из боковых пород
Способ управления кровлей | ![]() | |
Полное обрушение | 0,25 | |
Частичная закладка | 0,20 | |
Полная закладка | 0,10 |
10.9 Ожидаемое метановыделение в очистной выработке при столбовой системе разработки с применением щитовых перекрытий различных конструкций определяется по формуле, м3/мин:
, (10.25)
где – начальное метановыделение, м3/(мин·м2);
, (10.26)
где – планируемая скорость подвигания щита по падению пласта, м/сут;
– периметр углеспускной печи, м;
– число углеспускных печей под щитовым перекрытием;
– скорость проведения углеспускных печей, м/сут;
– расстояние между углеспускными печами, м;
– площадь подщитового пространства, м2; определяется как произведение длины щитового перекрытия по простиранию на толщину вынимаемого слоя угля.
Примечание. Формула (10.26) справедлива при ≤20 м3/т.
Метановыделение из углеспускных печей при бурении скважин определяется по формуле (10.27), а при их расширении – по формуле (11.28).
, (10.27)
, (10.28)
где и
– соответственно диаметры скважин при их бурении и расширении, м;
– длина скважин, м;
– средняя скорость проведения скважин, м/сут;
– время с начала проведения скважин, сут;
– скорость подачи бурового инструмента, м/мин.
10.10 При комбинированной системе разработки с гибким перекрытием расчет ожидаемого метановыделения производится для очистных выработок монтажного и нижнего слоев.
Метановыделение в очистной выработке монтажного слоя определяется по формуле, м3/мин:
, (10.29)
где – количество угля, отбиваемого за одно взрывание, т;
– длина очистного забоя, м;
– толщина монтажного слоя, м;
– мощность пласта, м.
Метановыделение в очистной выработке под гибким перекрытием определяется по формуле, м3/мин:
, (10.30)
где – коэффициент турбулентной диффузии; при выемке нижнего слоя по простиранию принимается равным 1, а при выемке по падению – 0,42;
– метановыделение с обнаженных поверхностей дренированного угольного массива, м3/(мин·м2);
, (10.31)
где – коэффициент дренирования угольного массива, зависящий от времени его обнажения подготовительными выработками и монтажным слоем;
, (10.32)
где – время, прошедшее с момента начала подготовки участка до начала очистных работ под перекрытием, сут.
10.11 Ожидаемое метановыделение из гидрозабоя определяется по формуле, м3/мин:
, (10.33)
где – скорость подвигания гидрозабоя, м/сут;
– производительность гидромонитора, т/мин;
–коэффициент, учитывающий изменения объема выделяющегося газа в зависимости от температуры воды;
(10.34)
где – температура воды, °С.
10.12 Природная метаноносность пластов может быть определена по метановыделению в действующие подготовительные выработки на участках, проведенных не ближе 30 м от геологических нарушений, очистных забоев и выработанных пространств, а также вне зон влияния надработки и подработки пластов.
Для пластов тонких и средней мощности природная метаноносность приближенно определяется по формуле, м3/т:
, (10.35)
где – приведенное метановыделение в действующей подготовительной выработке, м3/мин; определяется согласно п. 10.13;
– средняя скорость проведения выработки, м/мес;
– остаточная метаноносность угля при атмосферном давлении, м3/т горючей массы; определяется по графику (рисунок 10.4);
– коэффициент, учитывающий изменение метаноносности с глубиной; при ведении работ на глубинах до 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным 1, если разность между глубиной, для которой определяется метаноносность, и глубиной залегания действующей выработки не превышает 20 м, и рассчитывается по формуле (10.36) при большей разности; на глубинах более 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным 1 при разности глубин до 50 м, а при большей разности рассчитывается по формуле:
(10.36)
где и
рассчитываются по формуле (10.11).