Файл: Клебанов, Ф. С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях.pdf

Эксперименты по определению объемной скорости истечения мета­ на с поверхности угля, приведенные на различных пластах [23], пока­ зывают, что применение таких универсальных формул, какими являются формулы (1,1) и (1,2), имеет известное основание. Оказывается.что, несмотря на различие условий в подготовительных выработках, прохо­ димых в разных пластах, замедление удельной объемной скорости ис­ течения метана характеризуется одной обобщенной кривой. В работе [28] отмечается, что метановыделение из отдельных отрезков подгото­ вительных выработок, пройденных в течение каждого последующего ме­ сяца, уменьшается примерно в 2 раза. Это означает, что замедление скорости выделения газа пропорционально самой скорости выделения га­ за, т.е.

fig

-ng, (1,3)

dt

где знак минус в правой части указывает на изменение со временем объемной удельной скорости истечения газа в сторону уменьшения.

Из уравнения (1,3) следует

где п размерный коэффициент, характеризующий крутизну снижения кри­

вой g(t): [n] = Т- 1 .

Для практического использования зависимостей (1,4) и (1,5) необ­ ходимо оценить порядок величин g0 и п.

По результатам исследования В.С.Орехова [25] зависимость g(t), полученная на основании наблюдений в шахтах Карагандинского бассей­ на, описывается формулой

t

11

График формулы ( I, 6) в полулогарифмических координатах

=0,77 1/мес. Из результатов исследований И.В. Сергеева [23], обрабо­ танных таким же образом, следует, что в интервале времени 9^Ц85сут п= 0,023 1/сут = 0,69 1/мес. В работе [28] дается для величины п зна­ чение, равное 0,68 1/мес. Таким образом, можно считать; что степень снижения удельной объемной скорости метана, выделяющегося с обна­ женной поверхности угля, определяется в среднем величиной п= 0,70-t ■+ 0,75 1/мес или п = 0,023 ■+ 0,025 1/сут.

Выше приведено усредненное по всему интервалу времени проходки выработки значение показателя степени п. Для свежеобнаженных по­ верхностей угля величина п имеет, очевидно, большие значения и, на­ оборот, в последний период перед полным затуханием выделения газа ве­

По данным различных исследований, начальная удельная объемная

12

Рассмотрим, как изменяется объемная скорость выделения метана в подготовительную выработку в целом [33]. Это может быть сделано на основании формул (1,4) и (1,5).

Для удобства анализа представим, что забой выработки неподвижен и выделяет метан с постоянной объемной скоростью gD> а устье вы­ работки удаляется от забоя с постоянной скоростью обнажения новой поверхности угля и м^/сут. При постоянной мощности пласта, по ко­ торому проводится выработка, между скоростью обнажения новой по­

деления метана в выработку, проходимую с постоянной скоростью, сле­ дующая:

тановыделение в выработку практически стабилизируется. Если п =0,025 1/сут, то nt = 4,6 соответствует времени t =4,6/0,025 = 184 сут. В

13

остановленной выработке выделение газа затухает примерно за тот же период (около 6 мес). Наблюдения [24, 28] подтверждают эти выводы.

Объем метана, который выделится в выработку к моменту достиже­

Если при достижении некоторой длины X проходка выработки закан­ чивается (в момент времени Т =X/v), то объемная скорость выделе­

ния метана в этот момент

где время t ' отсчитывается от момента остановки проходки выработки. Таким образом, подставив оба периода существования выработки (в проходке и в остановленном состоянии) в одну формулу, получаем вы­ ражение, описывающее изменение объемной скорости выделения метана

Для объема метана, выделившегося в выработку от начала ее про­ ходки до данного момента времени, получаем

14

Рис.2. Графики скорости и объема выделения метана в подготивительной выработке

На рис. 2 даны графики скорости и объема выделения метана, опре­

торый выделится в выработку за длительный период ее существования,

шегося в подготовительную выработку из обнаженных поверхностей угля в период ее проходки и в течение последующего длительного времени по окончании проходки, не зависит от скорости проходки, а определяет­ ся только площадью обнажения угля, начальной удельной объемной ско­ ростью выделения метана и темпом снижения этой скорости в зависи­

тана в выработку есть функция двух переменных - скорости проходки и времени, отсчитываемого от начала проходки. Для каждого фиксиро­ ванного момента времени объемная скорость выделения метана прямо пропорциональна скорости проходки, т.е. разность, стоящая в правой части формул (1,10), не зависит от скорости проходки. Но при разных скоростях проходки одним и тем же моментом времени соответствует разная длина выработки или, наоборот, одной и той же длине выработки

соответствует разное время, в течение которого достигается эта длина. По этой причине объемная скорость выделения метана в момент дос­

тижения длины выработки X будет разной при различной скорости про­ ходки, так как для данной длины X, согласно (1,10), объемная ско­ рость выделения метана —функция скорости проходки.

Увеличение выделения метана в подготовительную выработку возрас­ тает с увеличением скорости проходки, но не прямо пропорционально скорости, а в значительно меньшей мере.

15