CC BY
16
УДК 622.4.81
ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ОЦЕНКИ ГАЗООПАСНОСТИ ПО КОМПЛЕКСНОЙ
МЕТАНООБИЛЬНОСТИ ШАХТ
THE JUSTIFICATION OF GAS HAZARD ASSESSMENT METHOD FOR COMPLEX METHANE CONTENT OF MINES
Чередниченко Мария Владимировна,
кандидат техн. наук, доцент Cherednichenko Maria V., С. Sc., Associate Professor Колмаков Анатолий Владиславович, доктор техн. наук, профессор Kolmakov Anatoliy V., Dr. Sc., Professor Колмаков Владислав Александрович, доктор техн. наук, профессор Kolmakov Vladislav A., Dr. Sc., Professor
Кузбасский Государственный Технический Университет имени Т.Ф. Горбачева, 650000, Россия, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28
Т. F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, 28, Vesennyaya st., Kemerovo, 650000, Russia.
Аннотация. Представлен альтернативный метод оценки газоопасности: по комплексной мета-нообилъности шахт, отличающейся от известных, по относительной газообильности - для проветривания действующих шахт.
Abstract: An alternative method for gas hazard assessment is presented: on complex methane content of mines which is different from the methods known; on the relative gas content - aimed at the ventilation of operating mines.
Ключевые слова. Газоопасность шахт, газообильность: абсолютная, относительная, комплексная; область использования предложенного метода
Keywords: gas hazard of mines, gas content: absolute, relative, complex; scope of the proposed method application
В настоящее время в науке и практике вентиляции шахт различают два вида метано-обильности: абсолютную и относительную. Первый вид определяется объемом выделившегося газа в единицу времена, а второй вид как отношение абсолютной метанообильнотси на тонну добытого угля. Опыт показывает, что абсолютная метанообильность одной шахты Кузбасса достигает 40-90 м3/мин, а относительная - 100-150 м3/ тонн [1].
Для оценки метанообильности действующих шахт используют абсолютную газообильность, а для расчета проектируемых шахт применяют относительную газообильнсть [2].
При этом в обоих случаях основным критерием оценки метаноопасности является величина концентрации метана, которая нормируется правилами безопасности: для входящих струй в выработки - 0,5%, так и для исходящих струй: шахты в целом - 0,75%; очистных и подготовительных выработок - 1%, (1,4% - при автоматической газовой защите) [3].
Учитывая наличие двух видов метанообильности и величин нормативов концентрации метана в различных добычных и недобычных, на газоопасных объектах шахты проведены детальные исследования зависимости газоопасности шахт Кузбасса при абсолютной и относительной метанообильности.
Результаты показали, что во времени и в пространстве действующих выработок наблюдается тенденция роста абсолютной и уменьшения относительной метанообильности всех шахт Кузбасса в целом. Однако при существующей методике оценки метаноопасности шахт не учитывается взаимосвязь между обеими метанообильностя-ми.
Установлено также, что показатель загазиро-ванности атмосферы горных выработок коллери-рует со снижением относительной метанообильности, как и число взрывов метана. Исследования показывают, что взаимосвязь между загазирова-ниями взрывами метана также не учитывается.
Известно, что взрыв, как мгновенное явление требует сочетания величины взрывоопасной кон-
центрации метана и температуры ее воспламенения, которая зависит: от интенсив-ности добычи угля во времени.
Объяснением этому является величина интенсивности добычи угля, т.е. когда отбойный орган машины нагревается и приводит к взрыву метана. Или когда взрыв газа происходит в недобычном объекте при сочетании взрывоопас-ной концентрации метана и теплового источника.
Учитывая необходимость устранения отмеченных недостатков, авторами данной работы предложен новый метод оценки «комплексной метанообильности» для создания газобезопасных условий труда в шахтах [4].
Одна из особенностей предлагаемого метода оценки метаноопасности шахты по комплексной, вместо оценки по относительной метанообильности, состоит в том, что предложенный метод является динамическим во времени и в пространстве различных объектов проветривания: группы шахт; одной шахты с входящими в нее объектами - горной выработки всей или ее части; добычной выработки; подготовительной выработки; выработанного пространства поддерживаемой или ликвидируемой выработки и др. Такой подход к оценке метаноопастности опасного объекта, а не одной шахты в целом позволяет соблюдать повышенные меры строгого газового режима к конкретному объекту, например, только части одной газоопасной выработки, несмотря на низкую категорию газовой опасности всей шахты в целом.
Далее, предлагаемый метод позволяет науч-нообоснованно прогнозировать интенсив-ность добычи угля в добычной горной выработке с учетом начальной величины и нелинейности во времени и в пространстве абсолютной и относительной газообильности и таким путем предотвращать загазирование и взрыв газа.
Предложенный метод позволяет и рассчитывать метаноопасность недобычных объектов с учетом их начального газоопасного состояния и нелинейного характера изменения абсолютной ме-танообильноси.
Далее, предлагаемый метод позволяет также оценивать эффективность совместного влияния вентиляции, разжижающей абсолютную метано-обильность вентиляционной струей и удаляемого газа в отведенную вентиляционную струю или удалением по трубам дегазацией, для поддержания допустимой концентрации метана в объекте. По действующему «Руководству по дегазации ....» предусматривается определение среднего коэф-
фициента эффективности дегазации, учитывающего превышение концентрации метана при превышении добычи угля, однако определить этот момент расчетом возможно только расчетом предлагаемым методом
В дополнение к перечисленным возможностям комплексного метода оценки метаноопасности, повышается достоверность расчета требуемого расхода воздуха для создания безопасных условий труда в объекте проветривания.
В результате проведенных исследований авторами разработана математическая модель определения расхода воздуха при различных вариантах сочетания признаков определяющих комплексную метанообильность добычного и недобычного объекта проветривания. Так вариант математического выражения для расчета расхода воздуха добычных объектов включает в себя переменные величины комплексной метанообильности обоих видов газо-обильностей интенсивность добычи угля.
Следующий вариант расчета расхода воздуха для недобычных объектов включает в себя переменные величины абсолютной метанообильности при переменной ее величине и постоянной начальной величине абсолютной метанообильности. Следует отметить, что известные способы определения расхода воздуха не учитывают комплексную взаимосвязь между абсолютной и относительной метанообильностью и таким путем не позволяют исключить загазирования и взрывы метана в шахтах и связанные с ними тяжелые социальные и экономические последствия.
Выводы
1. Разработан более эффективный динамический метод комплексной оценки метаноопасности проветривания добычных и недобычных объектов проветривания шахт.
2. Предложенный метод позволяет: прогнозировать изменение метаноопасности объектов проветривания шахт; более достоверно определять нагрузку на объект добычи угля; определять во взаимосвязи процессы вентиляции и дегазации массивов и вентиляционных потоков; рассчитывать расход воздуха для проветривания добычных и недобычных объектов с учетом характера изменения в них комплексной метанообильности.
3. Метод прошел предварительную проверку на шахтах Кузбасса, показал положительные результаты и отмечен в конкурсе Грантом области.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справочник. Шахты Кузбасса, // Егорова П.В. - М.: Недра, 1994, 352 с.
2. Руководство по проектированию угольных шахт. - М. Недра, 1989, 330с.
3. Правила безопасности угольных шахтах. // ПБ 05-618-05-03, Кемерово, КузЦОТ, 2011, 172с.
4. Колмакова М.В. Разработка метода оценки метаноопасности шахт по комплексной метанообильности. Автореф. Кемерово, КузГТУ, 17 с.
5. Патент на изобр. №2332573. М.В Колмакова, А.В.Колмаков, В.А.Колмаков. Способ определения допустимой нагрузки на очистную выработку по газовому фактору. Опубл.27.08.2008. Бюл. 24.
REFERENCES
1. Directory. Mines of Kuzbass // Egorov P.V. M., Nedra, 1994, 352 p.
2. Guidelines for the design of coal mines, M., Nedra, 1989, 352 p.
3. Safety rules in coal mines // PB 05-618-05-03, Kemerovo, Kuzbass Occupational Safety and Health Center, 2011, 172 p.
4. Kolmakova M.V. Development of the method of methane hazard assessment on complex methane content. Dissertation abstract of Ph.D. Kolmakova M.V., Kemerovo, KuzSTU, 17p.
5. Patent for invention № 2332573. M.V. Kolmakova, A.V. Kolmakov, V.A. Kolmakov. The method of determining the breakage heading permissible load for gas-oil ratio. Published on 27.08.2008, Bull. 24.
Поступило в редакцию 28.02.2017 Received 28.02.2017
