Файл: Газообильность каменноугольных шахт..pdf

нию для обеспечения самотечного транспорта. Изменение газообильности подготовительной выработки за счет этого фактора мо­ жет быть определено по методике расчета газовыделения в наклон­ ные выработки (см. § 3) или, когда превышение конечным пунк­ том начального невелико, приближенно более простым способом по формуле

(11.50)

где v — скорость проведения выработки, м/мин; | — коэффициент, определяемый из выражения

ки, м3/т; L —длина выработки, м; g — градиент изменения газонос­ ности пласта на глубине проведения выработки, м3/(т-м); ф— угол наклона выработки к горизонтальной плоскости, градус.

Уменьшаемое в формуле (11.50) определяет газовыделение с об­ наженной поверхности пласта, как для горизонтальной выработки (т. е. если газоносность пласта по длине выработки близка к по­ стоянной величине), а вычитаемое — снижение газообильности вы­ работки за счет уменьшения газоносности пласта.

Газовыделение в очистные выработки на участках гидродобычи.

Наибольший интерес с точки зрения особенностей динамики газо­ выделения в очистные забои при гидравлической технологии до­ бычи представляет система подэтажной гидроотбойки. Наблюде­ ния за газовыделением в очистные выработки и за дебитом метана в общей исходящей вентиляционной струе подэтажа проводились как при работе только одного забоя, так и при одновременной ра­ боте двух смежных забоев.

Газовыделение в отдельно взятый очистной забой (гидрошахта «Красногорская», пласт IV Внутренний) при выемке подэтажа за­ крытыми заходками значительно изменялось за время очистной выемки. В начальный момент смыва угля газовыделение было выше, чем за время любых других операций выемочного цикла, в 4—5 раз и более. По мере смывания отбитого угля газовыделение

ромонитора около некоторой средней величины. Во время обруше­ ния потолочины наблюдалось небольшое кратковременное повы­ шение газового дебита.

При разработке пласта открытыми заходками (пласт Мощный, шахта «Коксовая») происходило вымывание больших количеств газа из выработанного пространства. Вследствие эжекционного воздействия гидромониторной струи газовыделение в таких слу­

44

чаях возрастало в В—10 раз, а концентрация метана повышалась до 5—12%.

Дебит газа в исходящей вентиляционной струе двух смежных заходок (пласты III и IV Внутренние, шахта «Красногорская») при одновременной выемке угля был также весьма неравномерным. Величина размаха колебаний, т. е. разница w между наибольшим и наименьшим результатами замера газового дебита, была больше, чем в вентиляционной струе каждого отдельного забоя w\ и w2 (рис. 11). Но, как показал анализ данных наблюдений на различ­ ных пластах, при этом всегда выполнялось условие

струю подэтажей наблюдалось во время смыва угля, величина его

работ. Размах колебаний газо­ вого дебита в исходящей струе подэтажа значительно больше, чем непосредственно в подго­ товительных или очистных выработках, в том числе смеж­ ных.

Таким образом, основной особенностью газовыделения в очистные выработки в усло­ виях системы подэтажной гид­ роотбойки является высокая доля выделения метана из от­ битого угля. В начальный мо­ мент работы гидромониторов газовыделение из этого источ­

кой в призабойной зоне. Объ­ ем выделяющегося метана за­ висит в основном от тех же факторов, что и в подготови­ тельных выработках. Поэтому

изложенный принцип расчета газовыделения из отбитого угля в призабойное пространство подготовительных выработок приемлем также для условий очистных гидрозабоев. Газоносность угля в зо­ не выемки при взрывогидравлической отбойке, учитывая резуль­ таты экспериментов [54], принимается на 50—80% выше остаточ­ ной газоносности добываемого угля.

45

Газовыделение с обнаженной поверхности забоя определяется по формуле

стоянии. Высказывалось предположение, что при консистенции пульпы 1 : 10 и растворении в ней метана, хотя бы в пределах 1,5% по объему, газообильность гидрозабоев может уменьшаться на 15% [44]. Результаты дегазации проб технологической воды, ото­ бранных на выходе из гидромонитора и в камере гидроподъема, путем кипячения их под вакуумом показали, что вынос метана в растворенном состоянии из забоев не превышает 0,005 м3 на 1 м3 воды [53]. Это объясняется тем, что поступающая в забои вода насыщена газами почти до предела, так как ее основная масса циркулирует по замкнутой схеме и восполнение потерь воды в си­ стеме составляет лишь незначительную часть ее общего объема; к тому же растворимость метана в воде сама по себе весьма незна­ чительна. Даже если принять растворимость метана равной ее максимальному значению в дистиллированной воде при парциаль­

парциальное давление метана значительно ниже. Вынос метана с гидроучастка при указанном расходе воды не может превысить 1,5 м3/ч, что не имеет практического значения.

Таким образом, основные отличительные особенности газовыделения в выработки гидрошахт по сравнению с газовыделением

вшахты с механической технологией заключаются:

вбольшей интенсивности его в начальный момент транспорти­

рования угля водой (в момент обводнения угля); в большей неравномерности его при одних и тех же условиях.

§ 5. ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕ В ОЧИСТНЫЕ ВЫРАБОТКИ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ПЛАСТА ПРИ СЛОЕВЫХ СИСТЕМАХ РАЗРАБОТКИ

Дренирование временно невынимаемой угольной толщи при разработке первого слоя. При разработке мощных крутых пластов на шахтах Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса все более широкое распространение получают комбинированная система с гибким перекрытием (КГП) в различных вариантах и слоевые си­ стемы с полной гидравлической закладкой выработанного прост­

46

ранства. Пологие мощные пласты Томь-Усинского района разра­ батываются комбинированной системой с применением комплекса оборудования КТУ. При разработке мощных газоносных пластов с разделением на слои выработки первого слоя отличаются повы­ шенной газообильностью, так как при этом происходит выделение метана из временно невынимаемых слоев, достигающее 70% от общего газовыделения из разрабатываемого пласта. Иногда на­ блюдается также высокая суммарная абсолютная газообильность выработок второго слоя. Для ее количественного определения не­ обходимо знать влияние выемки первого слоя на изменение газо­ носности угля временно невынимаемой толщи как по мощности, так и во времени после ее обнажения.

Как показали исследования, в условиях разработки мощных угольных пластов слоевыми системами при двух-трех плоскостях обнажения в большинстве случаев не представляется возможным разграничить с помощью газовых съемок объемы газовыделения из временно невынимаемого слоя и собственно из выработанного про­ странства (из сближенных пластов и вмещающих пород). Поэтому количества газа, выделяющиеся из разрабатываемого и временно невынимаемого слоя, определялись расчетным методом по газонос­ ности угольных пластов.

Природная газоносность пластов определялась до начала веде­ ния горных работ двумя методами: прямым — по керновым про­ бам, набираемым шахтным герметическим кернонаборником конст­ рукции ВостНИИ, и косвенным — по газовому давлению и метаноемкости, соответствующей данному давлению.

Исследования по определению остаточной газоносности вре­ менно невынимаемого слоя включали изучение характера нара­ стания ее по мощности этого слоя и ее изменений в зависимости от продолжительности обнажения слоя. Для этого впереди движу­ щегося забоя на расстоянии 15—30 м бурились скважины во вре­ менно невынимаемую угольную толщу. Скважины оборудовались для замера газового давления в пласте. По мере приближения ли­ нии очистных работ к створу со скважиной газовое давление в пласте повышалось (рис. 12) вследствие сжатия пласта в зоне до­ полнительных напряжений, вызывающего уменьшение норового пространства. После прохода створа со скважиной в результате выемки верхнего слоя происходила разгрузка угольного массива; при этом вследствие увеличения пористости и проницаемости угля резко повышалась фильтрация газа и соответственно возрастало газовыделение в горные выработки. При дальнейшем удалении линии очистных работ от створа со скважиной отмечалось посте­ пенное снижение газового давления, а затем, в зоне стабилизации деформации растяжения, оно устанавливалось на некотором по­

стоянном уровне.

Исследования показали, что дегазация невынимаемой толщи при разработке первого слоя начинается на расстоянии 2—4 м впереди очистного забоя. При этом газоносность изменяется в глубь

47

Расстояние от линии забоя, м

венно пласты Горелый и IV Внутренний шахты «Северный Маганак»; 5 — пласт III шахты «Усинская*

а

Рис. 13. Изменение газоносности временно невынимаемой уголь­ ной толщи по мощности:

а— крутой пласт; б — пологий пласт

невынимаемой толщи по закону, близкому к прямолинейному (рис. 13). Средняя остаточная газоносность невынимаемых слоев может определяться в зависимости от времени их обнажения

где хв,н — газоносность пласта в зоне выемки невынимаемого слоя, м3/т; х \ —остаточная газоносность угля, выдаваемого из шах­

ным путем. Исходя из определения характера ее изменения, был получен коэффициент степени дегазации пласта kc,д в призабойной

и горнотехнических факторов: газоносности угля, длины очистного забоя, мощности невынимаемой толщи, времени с момента ее об­ нажения и других.

Для расчетов рекомендуется принимать следующие значения коэффициента кс,л:

при полной закладке выработанного пространства — 0,7;