Файл: Газообильность каменноугольных шахт..pdf

взрывных работах, а в забоях, где отбитый уголь не обводняется, - такого явления не наблюдается. Подсчитанные по графикам объемы газа, выделившегося в призабойные зоны штреков в пе­

того угля составляет соответственно 0,32, 0,34 и 0,76 м3/т.

Таким образом, наблюдения показали, что при гидравлической технологии добычи угля газообильность забоев выше, чем при

обычной технологии.

Для изучения воздействия технологической воды на газоотдачу угля за время его транспортирования, начиная с момента об­ воднения и кончая доставкой в пульпосборник, проведены парал­

проводились непосредственно в шахтах при помощи специальной лабораторной установки. Для этого брался свежеотбитый уголь определенной фракции, тщательно перемешивался и затем загру­ жался в колбы, которые одновременно подключались к установке. Наблюдения за газовыделением из отобранных проб начинались по истечении 10—15 мин с момента отбойки угля от массива. Во время опыта фиксировались температура воды перед увлаж­ нением, температура воды в газосборнйке, прирост количества газа в мерной бюретке (в начале опыта через каждые 1—2 мин, в конце-—через 10—12 мин) и барометрическое давление в месте проведения опыта.

Объем газа, выделявшегося в процессе опыта из сухих и увлажненных проб угля, приводился к нормальным условиям давления и температуры и относился на 1 г горючей массы.

Многочисленными опытами выявлена одна и та же качествен­ ная зависимость (рис. 8): начиная с момента обводнения газовыделение из свежеотбитого угля резко возрастало и за короткий промежуток времени достигало максимальной величины (точ­ ка М), затем скорость газовыделения падала примерно с той же интенсивностью, с какой она возрастала, и через некоторое время становилась меньше скорости дальнейшего газовыделения из па­ раллельной пробы сухого угля.

Быстрое возрастание скорости газовыделения в начальный мо­ мент обводнения происходит за счет вытеснения водой адсорби­ рованного газа с поверхности трещин и пор. Падение газового дебита после достижения максимума газоотдачи можно объяснить следующими причинами: 1) проникновение воды в трещины и поры угля быстро достигает своего предела и дальнейший прирост вновь увлажняемой площади становится весьма малым; 2) в ре­ зультате вытеснения водой адсорбированного газа снижается га­ зовое давление в угле (по сравнению с сухим углем); 3) возни­ кает дополнительное сопротивление движению газа из-за пере­ крытия водой фильтрационных путей.

40

Такой двоякий характер воздействия воды на газовыделение из угля позволяет объяснить причины упомянутых выше проти­ воречивых мнений о влиянии гидравлической технологии на газообильность горных выработок: выводы авторов зависели от иссле­ дуемой стадии процесса.

Фактически продолжительность транспортирования угля от забоя до пульпосборника на гидроучастках шахт Прокопьевского

Рис. 8. Газовыделение из сухого и обводненного угля (пласт Волковский шахты «Северная», класс угля 5—10 мм, температура воды 21°С):

/ — сухой уголь; 2 —обводненный

рудника при скорости движения пульпы по желобам 1,5—2,5 м/с не превышает 5—10 мин. Следовательно, весь период действия воды на уголь находится в пределах 5—25 мин — времени, соот­ ветствующего наиболее высокой скорости газоотдачи обводняе­ мого угля. В камере гидроподъема и в отстойниках на поверхно­ сти из угля выделяется уже незначительное количество газа.

Опытами установлено, что для одного и того же пласта харак­ терно постоянное отношение максимальной скорости газовыделения в период обводнения к скорости газовыделения перед нача­ лом обводнения независимо от времени, прошедшего с момента отбойки угля от массива. Это отношение имеет вид

гося соответственно из увлажненного и сухого угля с начального момента обводнения до момента равенства скоростей газовыделе-

41

ния из этих углей, м3/т; ky, k'y — коэффициенты увеличения газо-

выделения.

При постоянных условиях (температура воды, фракционный и

факторов на процесс газоотдачи при обводнении: величины актив­ ной пористости, сорбционной способности, энергии активации и способности угля к смачиванию.

Из изложенного следует важное для практических целей заклю­ чение: влияние гидравлической технологии сказывается на газе-

42

обильности забоев в меньшей степени при добыче антрацитов и длиннопламенных углей, в большей — при добыче жирных и газо­ вых; в максимальной — при добыче углей с выходом летучих 29— 31%.

С увеличением среднего диаметра кусков угля коэффициент увеличения газовыделения закономерно снижается

где В0, Ро — параметры, зависящие от степени метаморфизма угля; d — средний диаметр кусков угля, см.

Для температуры воды 17° С значения параметров В0 и р0 вы­

По формуле (11.46) вычисляется коэффициент увеличения газо­ выделения только для определенного класса крупности; для всей массы отбитого угля используется так называемый упрощенный фракционный баланс, учитывающий классы крупности 50—100; 13—50 и 0—13 мм (для более крупных углей feys»l),

кусков угля 7,5, 3,15 и 0,65 см; сь с2, с3— выход соответствующих классов в общей массе отбитого угля (сi+ с2Н-с3—100%); т — тем­ пература воды на выходе из гидромонитора, °С.

Газовыделение перед смывом угля можно вычислить по фор­ мулам, применяемым при соответствующих расчетах в условиях обычной (механической) технологии (см. § 3) при значении t, рав­ ном отрезку времени с момента отбойки угля от массива до начала работы гидромонитора.

Наблюдениями не установлено каких-либо значительных раз­ личий в характере выделения газа с поверхности забоя и с непо­ движных поверхностей угольного массива в аккумулирующих и подэтажных штреках гидрошахт Кузбасса и в обычных шахтах [54]. В боковых стенках и кровле выработок вода под влиянием капил­ лярных сил и сил самодвижения [64] проникает в массив лишь на незначительную глубину. К тому же под воздействием горного дав­ ления обводненный слой угля кровли и стенок выработки в даль­

газовыделения с отдельных отрезков подготовительной выработки по мере ее проведения вследствие уменьшения природной газонос­ ности пласта, так как выработки проводятся наклонно по восста­

43