Способ прогноза газового баланса очистного забоя

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза газообильности очистного забоя по источникам метана в призабойном пространстве при работе углеразрушающего механизма (комбайн, струга и пр.). Предложен способ прогноза газового баланса очистного забоя, включающий измерение объемов добываемого угля и интенсивности газовыделения, установление зависимости между измеренными величинами и определение показателя газоотдачи отрабатываемого пласта. При этом указанные измерения производят в каждую смену по добыче угля, а показатель газоотдачи пласта определяют по интенсивности наибольшего газовыделения во время циклов отбойки измеренного угля. Причем долю газового баланса отрабатываемого пласта в призабойное пространство устанавливают отношением интенсивности наибольшего газовыделения из пласта и интенсивности газовыделения очистного забоя. Предложенный способ позволит повысить достоверность прогноза газовыделения из источников выделения газов в призабойное пространство очистного забоя и обоснованно рекомендовать способы и параметры дегазации отрабатываемого пласта и выработанного пространства, обеспечивая тем самым нормативные параметры рудничного воздуха в забое лавы и на выемочном участке.

 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза газообильности очистного забоя по источникам выделения метана в призабойном пространстве при работе углеразрушающего механизма (комбайн, струг и пр.).

Известен способ прогноза составляющих газового баланса на выемочном участке при отработке газоносных угольных пластов, включающий определение доли метановыделения из разрабатываемого (отрабатываемого) пласта угля, сближенных угольных пластов и пород (относительная метанообильность выемочного участка в размерности м³/т) в соответствии с нормативным документом (Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. - Макеевка-Донбасс, 1989. - 319 с.).

Недостатком этого способа является то, что согласно ему определяют усредненные составляющие газового баланса выемочного участка по источникам метановыделения (м³/т) в условиях геологического залегания пластов угля в области разгружающего действия очистного забоя на углепородный массив, но не учитывают процессы абсолютного газовыделения (м³/мин) из отрабатываемого пласта при работе углеразрушающего механизма.

Известен способ прогноза газового баланса очистного забоя при отработке угольного пласта, включающий измерение объемов добываемого угля и интенсивности газовыделения, установление зависимости между измеренными величинами и определение показателя газоотдачи отрабатываемого пласта (Методические основы проектирования дегазации на действующих и ликвидируемых шахтах / В.С. Забурдяев, А.Д. Рубан, Г.С. Забурдяев и др. - М.: ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского, 2002. - 316 с.).

Недостаток этого способа заключается в том, что газовый баланс очистного забоя устанавливают по данным измерения интенсивности газовыделения и среднесуточной добычи угля, в то время как добычу угля производят в три смены при четвертой ремонтной, и показатель газоотдачи пласта в таком случае является заниженным по величине.

Наиболее близким способом прогноза газового баланса очистного забоя является способ, включающий измерение объемов добываемого угля в забое и интенсивности газовыделения, установление зависимости между измеренными величинами и определение показателя газоотдачи отрабатываемого пласта (Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах / А.Д. Рубан, В.Б. Артемьев, В.С. Забурдяев и др. - М.: УРАН ИПКОН РАН, 2009. - 396 с., прототип).

Недостатком этого способа является то, что в его основе заложена среднесуточная добыча угля, в то время как уголь добывают в течение только трех смен, а не четырех, поэтому показатель газоотдачи пласта, определенный в таких условиях, имеет заниженную величину, что не способствует выбору обоснованных параметров способов снижения газовыделения из отрабатываемого угольного пласта, поскольку наиболее интенсивное газовыделение в очистном забое происходит во время отбойки угля механизмом, в качестве которого чаще всего используют угледобывающий комбайн.

Целью изобретения является повышение точности определения газового баланса очистного забоя за счет достоверности составляющей газового баланса, обусловленной газовыделением из отрабатываемого пласта при отбойке угля.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем измерение объемов добываемого угля и интенсивности газовыделения, установление зависимости между этими величинами и определение показателя газоотдачи отрабатываемого пласта, измерения производят в каждую смену по добыче угля, а показатель газоотдачи пласта определяют по интенсивности наибольшего газовыделения во время циклов отбойки измеренного угля, при этом доля газового баланса отрабатываемого пласта в призабойное пространство устанавливают отношением интенсивности наибольшего газовыделения из пласта к интенсивности газовыделения очистного забоя.

Способ осуществляют следующим образом.

На выемочном участке газообильной шахты в очистном забое во время разрушения массива угольного пласта исполнительным органом комбайна (или струга) в течение наперед заданного периода времени (рабочая смена по добыче угля, смены по добыче угля за сутки или несколько суток) измеряют объемы добываемого угля и интенсивность газовыделения из пласта и выработанного пространства (фоновое газовыделение) в лаве. Между измеренными стандартными методами величинами газовыделдения из пласта устанавливают зависимость интенсивности газовыделения от объема добытого угля.

Объемы добытого угля определяют по производительности комбайна и времени непрерывной его работы по разрушению массива угля в течение цикла (циклов) или с применением измерительных средств, а интенсивность газовыделения (метановыделения) из пласта устанавливают газовоздушной съемкой, при которой измеряют расход воздуха, протекающего по призабойному пространству лавы, и содержание в нем метана (или другого газа) по его концентрации в воздушном потоке.

Зависимость между измеренными величинами объемов добытого угля и интенсивностью газовыделения из пласта изображают графически или математическим выражением. При этом между ними установлена линейная связь, а тангенс угла наклона прямой к оси абцисс, на которой отмечены объемы добытого угля, численно является показателем газоотдачи пласта в призабойное пространство лавы во время разрушения угля. При математическом выражении исследуемой связи показателем газоотдачи пласта является коэффициент при объеме добытого угля.

Произведением показателя газоотдачи пласта на объем добытого угля за единицу времени (например, минуту) определяют объем выделившегося из пласта метана, а отрезок на оси ординат (ось интенсивности газовыделения), отсекаемый прямой, - интенсивность его выделения из выработанного пространства (фоновое метановыделение).

Долевую составляющую конкретного источника метановыделения (отрабатываемый пласт угля и выработанное пространство) в газовом балансе очистного забоя определяют отношением ее величины к газовыделению (метановыделению) в очистном забое, которое устанавливают путем производства газовоздушной съемки на выходе воздушного потока из лавы (очистного забоя) известным методом. При этом долю газового баланса отрабатываемого пласта в призабойное пространство n_пл (доли ед.) устанавливают отношением интенсивности наибольшего газовыделения из пласта $$I_{пл}^{\max }$$ (м³/мин) при работе угледобывающего механизма и интенсивности газовыделения I_оч (м³/мин) очистного забоя (призабойного пространства) в добычную смену, то есть по формуле

$$n_{пл}=\frac{I_{пл}^{\max }}{I_{оч}}$$ .

Для определения параметров дегазации пласта с целью снижения газовыделения из него используют наибольшую интенсивность газовыделения во время циклов отбойки угля.

Внедрение способа позволит повысить достоверность прогноза газовыделения из источников выделения газов в призабойное пространство очистного забоя и обоснованно рекомендовать способы и параметры дегазации отрабатываемого пласта и выработанного пространства, обеспечивая тем самым нормативные параметры рудничного воздуха в забое лавы и на выемочном участке.

Способ прогноза газового баланса очистного забоя, включающий измерение объемов добываемого угля и интенсивности газовыделения, установление зависимости между измеренными величинами и определение показателя газоотдачи отрабатываемого пласта, отличающийся тем, что измерения производят в каждую смену по добыче угля, а показатель газоотдачи пласта определяют по интенсивности наибольшего газовыделения во время циклов отбойки измеренного угля, при этом долю газового баланса отрабатываемого пласта в призабойное пространство устанавливают отношением интенсивности наибольшего газовыделения из пласта и интенсивности газовыделения очистного забоя по формуле
$$n_{пл}=\frac{I_{пл}^{\max }}{I_{оч}}$$ ,
где n_пл - доля газового баланса отрабатываемого пласта в призабойное пространство, доли ед.;
$$I_{пл}^{\max }$$ - интенсивность наибольшего газовыделения из пласта при отбойке угля, м³/мин;
I_оч - интенсивность газовыделения очистного забоя в смену по добыче угля, м³/мин.