Управление газовыделением выемочного участка при ведении очистных работ

УПРАВЛЕНИЕ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕМ ВЫЕМОЧНОГО УЧАСТКА ПРИ ВЕДЕНИИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

дегазация скважина газообильность вентиляционный Дегазация угольных пластов — это мероприятия, направленные на извлечение и улавливание метана, выделяющегося из угольного пласта, выработанного пространства и пластов-спутников, и его изолированный отвод на поверхность.

Расчет параметров предварительной дегазации пласта скважинами, пробуренными в плоскости пласта.

Для предварительной дегазации выемочных участков применяются схемы расположения скважин по падению, восстанию, простиранию, под углом к простиранию пласта, а также их сочетания. Возможно параллельное, веерное, перекрещивающееся или кустовое расположение скважин.

Предварительная дегазация выемочного участка должна осуществляться на протяжении не менее 6 месяцев до начала очистных работ при применении восходящих (горизонтальных) скважин и не менее 12 месяцев — при применении нисходящих скважин.

Схемы предварительной дегазации пласта нисходящими и восходящими скважинами, пробуренными из подготовительных выработок параллельно очистному забою, приведены на рисунке 1. Коэффициент дегазации пласта восходящими или горизонтальными скважинами (рисунок 1, а) составляет 0,2−0,3, нисходящими скважинами (рисунок 1, б) — 0,1−0,2.

а — восходящими скважинами б — нисходящими скважинами Рисунок 1. — Схемы предварительной дегазации пласта скважинами, пробуренными параллельно очистному забою К параметрам способа предварительной дегазации пласта относятся:

диаметр дегазационных скважин d, мм;

длина дегазационных скважин L_с, м;

глубина герметизации скважин L_г, м;

расстояние между скважинами R, м;

время работы дегазационных скважин t, сут;

количество скважин предварительной дегазации n.

Диаметр дегазационных скважин d принимается в зависимости от диаметра бурового инструмента. d = 76 мм.

Длина дегазационных скважин L_с (м) принимается равной не менее 2/3 длины лавы.

Глубина герметизации скважин L_г принимается 6 м.

Расстояние между скважинами предварительной дегазации R (м) определяется по формуле.

гдеи₁, и₂ — коэффициенты, составляющие для схем дегазации пластовыми скважинами пластов средней мощности и₁=1,58, и₂=0,64;

g_о — среднее удельное метановыделение в течение первого месяца работы скважин (в расчетах принимать 1,1 м³/(м сут));

t — время работы скважин в зоне предварительной дегазации пласта, для восходящих или горизонтальных скважин t=180 суток;

г_у — объемный вес угля, г_у = 1,35т/м³;

q_пл — прогнозное метановыделение из пласта, q_пл = 3,6 м³/т;

k_д.пл — коэффициент дегазации пласта (принимается в зависимости от выбранной схемы расположения дегазационных скважин согласно рисунку 1);

m_п — мощность угольных пачек пласта (в расчетах принимать равной мощности пласта m=2,2), м.

Количество скважин для дегазации выемочного столба n определяется по формуле:

Расчет параметров способа снижения газообильности выемочного участка поверхностными газоотсасывающими вентиляторами.

При изолированном отводе метана из выработанных пространств с помощью поверхностных газоотсасывающих вентиляторов типа ВМЦГ-7 расход воздуха Q_вх(м³/мин), необходимого для проветривания горных выработок выемочного участка, определяется по формуле:

где Q_исх— количество воздуха, поступающего из очистной выработки в выработку с исходящей струей, м³/мин,.

I_в — максимальная метанообильность очистной выработки, I_в =5,8 м³/мин;

k_н — коэффициент неравномерности газовыделения k_н =1,59.

С — допустимая концентрация метана в исходящей из очистной выработки вентиляционной струе, не более 1% ;

С_о — концентрация метана в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, не более 0,5% ;

k_в — коэффициент, учитывающий долю выноса метана из призабойного в выработанное пространство, рассчитывается по формуле.

I_вх — количество метана в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, м³/мин (в расчете принимать I_вх = 0 м³/мин);

k_во — коэффициент, учитывающий долю выноса метана из призабойного в выработанное пространство при отсутствии метана в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, k_во =0,91.

k_р — коэффициент, характеризующий распределение воздуха на выемочном участке, k_р =0,2;

.

k_ут — коэффициент, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство из призабойного пространства при возвратноточной схеме проветривания, рассчитывается по формуле.

m — вынимаемая мощность пласта, m=2,2;

L_вп — максимальная протяженность выработанного пространства, L_вп =1900 м;

S_оч — площадь поперечного сечения призабойного пространства очистной выработки, S_оч =3,1 м² ;

f_ср — средневзвешенный коэффициент крепости подработанного горного массива на расстоянии от вынимаемого пласта, равном восьми его мощностям.

.

м³/мин.

м³/мин.

Расход воздуха Q_вп (м³/мин), необходимого для изолированного отвода метана по аэродинамическим каналам в обрушенных породах основной кровли, определяется по формуле.

м³/мин. (7).

Расчет аэродинамического сопротивления выработанного пространства R_вп (дПа с²/м⁶) производится по формуле:

дПа с²/м⁷; (8).

где R_удвп — удельное аэродинамическое сопротивление выработанного пространства, R_удвп =0,007 дПа с²/м⁷.

Расчет падения депрессии по выработанному пространству h_вп (дПа) производится по формуле.

дПа; (9).

Значение Qвп в формуле (7) приводится в м3/с.

Расчет необходимого действующего напора h_ф (дПа) на сопряжении фланговой газодренажной выработки с вентиляционной скважиной (группой скважин), пробуренной с дневной поверхности, выполняется по формуле.

где h_л — действующий напор на сопряжении очистной выработки с тупиком конвейерного штрека (знак «минус» при всасывающем способе проветривания и «плюс» при нагнетательном), дПа. Определяется по данным депрессионной съемки, в расчетах можно принимать h_л = 20дПа.

дПа;

Расчет расхода воздуха Q_с (м³/мин), отводимого по скважине, определяется по формуле:

где Q_доп — дополнительное количество воздуха, поступающее к скважине из примыкающих выработок (для первого столба в выемочном поле Q_доп = 0, для следующих столбов определяется по фактическим замерам расхода воздуха в горных выработках выемочного участка), м³/мин.

м³/мин = 7 м³/с ;

По найденному значению Q_с (переведенному из м³/мин в м³/с) определяется депрессия Н_в (дПа) по характеристике газоотсасывающего вентилятора ВМЦГ-7 (с максимальным углом поворота закрылок рабочего колеса, равным 40^о).

Падение депрессии по вентиляционной скважине h_ск (дПа) определяется по формуле:

. (12).

дПа;

Удельное аэродинамическое сопротивление вентиляционной скважины R_уд (дПа с²/м⁷) определяется из условия:

где L_с — длина вентиляционной скважины, м (в расчете длину скважины принимать равной глубине ведения горных работ Н).

дПа с²/м⁷

Необходимый диаметр скважины d = 0,6 м.