Файл: Патрушев М.А. Проветривание высокомеханизированных лав.pdf

Т а б л и ц а 16. Результаты экспериментального определения аэродинамических параметров выхода из лавы

о

в

Рис. 36. Изменение величины коэффици­ ента k z в зависимости от аэродинамиче­ ского сопротивления выхода R Bых(а), его депрессии Лвых (б) и коэффициента уте­ чек воздуха йуТ (в):

Влияние сопротивления выхода R Bblx и перепада дав­ ления йвьжчерез него на вынос метана в очистной забой хорошо просматривается по функциональной связи их с величиной коэффициента kc. С ростом # выхи /1 ВЬ1хснижается коэффициент kc (рис. 36, а, б), следовательно умень­ шается поступление метана в лаву. Различное положе­ ние кривых говорит о том, что связь между данными параметрами проявляется по-разному и зависит, глав­ ным образом, от воздухопроницаемости изолятора.

Влавах с неплотными изоляторами поступление газа

вочистной забой резко снижается даже при незначи­ тельном увеличении сопротивления выхода (рис. 36, а,

кривые 1,2) и его депрессии (рис. 36,6, кривые 1, 2). Полное его исключение достигается при повышении со­ противления выхода до 0,02—0,04 к\х и росте перепада давления через него на 2,0—3,5 мм вод. ст. Это хорошо видно на примере восточной лавы панели № 9 шахты нм. Бажанова. Особенностью выемочных участков на этой шахте является большой дебит метана в вырабо­ танное пространство лавы (порядка 20 м31мин), создаю­ щий подъемную силу значительной величины (1,2 мм вод. ст.). При движении лав-по падению пласта эта си­ ла препятствовала выносу метана в лаву, а при движе­

92

ву. Его концентрация на выходе доходила до 7% (рис. 37,1, а). После увеличения аэродинамического со­ противления выхода и перепада давления через него на 0,4 мм вод. ст,. за счет перекрытия 1/3 ширины выходно­ го окна вынос газа снизился до 55%, а содержание его— до 3—4% (рис. 37, 1,6).

С ростом размеров «паруса» и перепада давления до 2 мм вод. ст. (перекрыто 2/3 ширины выхода из лавы) вынос метана ликвидирован полностью (рис. 37, 1, в). Отработка четырех лав на данной шахте вплоть до их погашения показала, что при строгом соблюдении ука­ занных параметров выхода поступление метана из вы­ работанного пространства в очистной забой не наблю­ далось. Анализ полученных результатов по данной и дру­ гим (ш/у «Бутовское», шахта им. 50-летия СССР) шах­ там, показал, что для исключения выноса газа при не­ плотных изоляторах должно выполняться условие

где /грег — потеря напора воздуха на выходе за счет установки дополнительного сопротивления регулятора, мм вод. ст.;

—депрессия участка дополнительной выработ­ ки, примыкающего к очистному забою, дли­ ной-50—100 м, мм вод. ст.

Влавах с плотными изоляторами хотя и удавалось уменьшить количество выносимого в рабочее простран­

ство газа, более чем в 2 раза, однако при прямом выхо­ де в тех пределах, в которых изменялись величины /?вых и /гВых (рис. 36,а,б, кривые 3), вынос метана не исклю­ чался.

Так, в 3-й западной лаве шахты «Чайкино» из-за ма­ лых величин сопротивления выхода (# вых= 0,004 кр) и его депрессии (Нвых— 1,14 мм вод. ст.) в очистной забой выносилось 87% метана из выработанного пространства. Удельный вес газовыделения из забоя составлял 65% от общего по участку. Концентрация метана вдоль бу­ товой полосы в лаве была 2—4% (рис. 37,2, а), а в ис­ ходящей струе лавы —1,4—2,0%. Перекрытие 3/4 попе­ речного сечения выходного окна (за исключением доро­ ги для прохода людей) позволило снизить вынос газа до 30%, а содержание его— до требуемых ПБ норм

94

(рис. 37,2, б). Но плотный изолятор (бутовая полоса шириной 15 м) не позволял полностью исключить по­ ступление метана в рабочее пространство лавы.

При значительном первоначальном Сопротивлении выхода и полностью перекрытом сечении выходного окна (рис. 36,а,б, кривые 4) иногда удавалось устранить по­ ступление газа в рабочее пространство лавы. Например, /?вых1-й западной лавы ш/у им. Горького в исходном по­ ложении было 0,22 ку. при перепаде давления через не­ го 11 мм вод. ст. (выход второго типа). Так как выра-. ботка поддерживалась плотными изоляторами (целик, бутокостер с бутовой полосой шириной 6 м), в лаву по­ ступало 20—30% метана из выработанного пространст­ ва концентрацией 1,2—1,5% (рис. 37,3, а). При увеличе­ нии R выХв 2,6 раза (до 0,6 кц при Нвых = 18 мм вод. ст.) путем перекрытия всего сечения выходной печи, вынос метана в лаву прекратился (рис. 37,3,6). Хотя данный пример и показывает принципиальную возможность ис­ ключения газа даже при плотных изоляторах, но пол­ ное перекрытие сечения выхода недопустимо как по ПБ (§32), так и часто с точки зрения технологии ведения горных ра'бот.

Метан, выделяющийся в выработанное пространство, выносится в выработки воздухом. Как видно из рис. 38,

коэффициент утечек kyT растет пропорционально увели­ чению сопротивления выхода. С ростом его значений снижается коэффициент kc (рис. 36, в). Для исключе­ ния выноса метана в лаву необходимо создать такие ус­ ловия, чтобы kyT был не менее 1,25—1,3. Анализ резуль­ татов газовоздушных съемок показал, что дополнитель­ ное сопротивление мало влияет на количество воздуха, проходящего по очистному забою. Даже при почти пол­ ном перекрытии сечения выхода лавы (рис. 37, 3, б) ко­ личество воздуха снизилось всего на 14,3% (с 9,8 до

95

-----,----■

2

концентрация со стороны выработанного пространства.

Так, при увеличении депрессии выхода в 1-й запад­ ной лаве пл. Ню уклонного поля ш/у им. Горького в 2 ра­ за максимальное содержание метана повысилось с 0,25

ты «Чайкино» в 4,5 раза максимальное содержание ме­ тана повысилось с 0,54 (кривая 2') до 0,96% (кривая 2): Постановка дополнительного сопротивления /?рег оказы­ вала влияние на поступление газовоздушной смеси в вы­ работку на участке длиной до 50—10б м, причем, осо­ бенно сильно (при изоляторах I типа) — на расстоянии 5 м от лавы.

Таким образом, способ управления газовыделением путем увеличения аэродинамического сопротивления вы­ хода из лавы не исключает выноса метана при плотных изоляторах и весьма эффективен при неплотных.

Управление газовыделением путем изменения депрессии дополнительной выработки

Влияние дополнительного потока свежего воздуха на вынос метана из выработанного пространства в лаву изу­ чалось на 5 выемочных участках при изоляторах различ­ ной плотности. Исходные'параметры и полученные ре­ зультаты приведены в табл. 17. Из анализа полученных данных видно, что изменение величины депрессии допол­ нительной выработки оказывает различное влияние на количество выносимого метана из выработанного про-

96