CC BY
32
© Г.Г. Стекольшиков, С.С. Золотых, А.И. Субботин, 2003
YAK 622.445
Г.Г. Стекольшиков, С.С. Золотых, А.И. Субботин
СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ ВЫЕМОЧНЫХ YЧАСТКОВ И ПОЛЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГАЗООТСАСЫВАЮЩИХ ВЕНТИЛЯТОРОВ
работе использована следующая терминология:
Газовый фактор - совокупное влияние ква-зистационарных и динамических газопроявлений.
Квазистационарное газопроявление - равномерное и периодическое метановыделение из разрабатываемого пласта и выработанного пространства.
Динамическое газопроявление - кратковременное экстремальное метановыделение в атмосферу очистной выработки из под, - надрабатываемого газонасыщенного углепородного массива при осадке труднообрушаемой кровли.
Газовый барьер - ограничение нагрузки на очистной забой по газовому фактору, возникающему при интенсивной отработке свит высокогазоносных угольных пластов высокопроизводительными добычными комплексами.
Многосвязная комбинированная вентиляционная система угольных шахт - система, объединяющая аэрогазодинамически соединенную вентиляционную сеть действующих подготовительных и очистных выработок с допустимым содержанием метана с главной вентиляторной установкой и газоотводящую сеть, включающую выработанное пространство, газоотводящие выработки и скважины с высококонцентрированной метановоздушной смесью с газоотсасывающей вентиляторной установкой.
Способ комбинированного проветривания выемочного участка - способ, основанный на аэрога-зодинамической изоляции атмосферы очистной выработки от аэрогазодинамически активной зоны выработанного пространства и реализуемый посредством раздельного удаления метана из разрабатываемого пласта по системе действующих горных выработок за счет общешахтной депрессии и из под, -надрабатываемых пластов по аэродинамически активному слою выработанного пространства газоотсасывающими вентиляторными установками.
Аэрогазодинамическая изоляция - метод, основанный на разделении подаваемого на выемочный участок воздуха на два потока, предотвращающий поступление метана от интенсивных источников метановыделения в атмосферу очистной выработки посредством сепарации метановоздушных потоков с изолированным отводом высококонцентрированных метановоздушных смесей через выработанное пространство.
Сепарация метановоздушных потоков - разделение потоков с допустимым содержанием метана в
действующих выработках и потоков с высококонцентрированной метановоздушной смесью в выработанном пространстве.
Аэрогазодинамически активная зона выработанного пространства - зона, образуемая из неуплотненных обрушенных пород кровли за добычным комплексом, примыкающая к очистной выработке, в пределах которой существует свободная полость между сводом пород основной кровли и обрушенными породами непосредственной кровли.
Аэродинамически активный слой выработанного пространства - аэродинамически активный коллектор, образующийся в результате обрушения пород непосредственной и основной кровли, являющийся системой фильтрационных каналов для интенсивного переноса метановоздушной смеси.
Газоотсасывающая вентиляторная установка - комплекс, состоящий из рабочего и резервного центробежных вентиляторов и систем взрывозащиты и контроля температуры подшипников и виброскорости.
Газоотсасывающий вентилятор - центробежный взрывозащищенный вентилятор, позволяющий отсасывать метановоздушную смесь с концентрацией метана 0-100%.
Максимальная нагрузка на очистной забой - технически возможная производительность технологической системы при добыче и транспортировке угля (мехкрепь, комбайн, забойный конвейер и участковый конвейерный транспорт), определяемая технологическим звеном с наименьшей производительностью путем хронометражных наблюдений и измерений за время снятия декастружки.
Декастружка - последовательно вынимаемые комбайном десять стружек, используемые для изучения аэрогазодинамических процессов и определения необходимых вентиляционных параметров очистной выработки в зависимости от максимальной нагрузки за текущий период отработки выемочного столба.
Способ комбинированного проветривания выемочных участков предназначен для обеспечения надежного проветривания очистных выработок с газовыделением из выработанного пространства до 250 м3/мин при отработке свит высокогазоносных угольных пластов в уклонных и бремсберговых выемочных полях современными добычными комплексами с нагрузкой на очистной забой до 20000 т/сут , когда существующие способы проветривания не предотвращают образование газоопасных зон в горных выработках высокогазообильных выемочных участков.
При отработке пластов пологого и наклонного падения с применением традиционных схем проветривания выемочных участков в комплексе с дегазацией выработанного пространства, могут образовываться газоопасные зоны: при возвратноточной схеме - на сопряжении очистной выработки с воздуховыдающей выработкой за счет выноса метановоздушной смеси из аэрогазодинамически активной
зоны выработанного пространства; при прямоточной схеме - в объеме призабойного пространства, примыкающего к воздуховыдающей выработке, сохраняемой в выработанном пространстве для повторного использования, за счет утечек свежего возду-ха.Газоопасные зоны в очистных выработках не исключаются, если коэффициент Ко, характеризующий опасность образования местных скоплений, превышает 1.
Сущность способа комбинированного проветривания выемочного участка заключается в раздельном удалении метана из различных источников га-зовыделения, составляющих газовый баланс выемочного участка (рис.). Метан, поступающий в очистную выработку, удаляется вентиляционной струей с допустимым содержанием по системе горных выработок. Метан, выделяющийся из под,-надраба-тываемого газонасыщенного углепородного массива отводится по выработанному пространству газоотсасывающими вентиляторами. На добычной участок подают расход воздуха О^, включающий расход О^, необходимый для проветривания очистной выработки, который определяют по газовыделению из краевой зоны, кровли и почвы разрабатываемого пласта и отбитого угля, и расход Оцп, требуемый для аэро-газодинамической изоляции атмосферы очистной и действующих выработок добычного участка от поступления метана из аэрогазодинамически активной зоны выработанного пространства, примыкающей к механизированной крепи добычного комплекса, путем отвода метановоздушной смеси через выработанное пространство. В результате обеспечивается аэрогазодинамическая изоляция горных выработок при условии равенства максимальной концентрации метана на исходящей из очистной выработки вентиляционной струи Соз и на сопряжении призабойного пространства очистной выработки с воздуховыдающей выработкой См, не превышающих допустимый уровень 1%, за счет коэффициента распределения воздуха Кр, равного отношению расхода воздуха, отводимого через выработанное пространство к расходу воздуха, подаваемого на выемочный участок. Причем в начальный период отработки выемочного столба от монтажной камеры до первой осадки основной труднообрушаемой кровли и периодических осадках кровли средней устойчивости и неустойчивых при газовыделении из пород кровли и почвы в призабойное пространство очистной выработки соблюдается условие 0,5 й Крн й 0,7.
После первой осадки основной кровли и дальнейшей отработки выемочного столба при работе добычного комбайна в верхней части очистной выработки и заполненном забойном конвейере отбитым углем производят измерения фактических расходов воздуха Овх.ф, Ооз.ф, коэффициента распределения воздуха Кр.ф и концентрации метана Со.ф, Соз.ф, Сс.ф, соответственно во входящей струе на добычной участок, на выходе из очистной выработки вентиляционной струи и на сопряжении очистной выработки с воздуховыдающей выработкой. По результатам измерений определяют необходимые расходы воздуха: Ооз по максимальному фактическому газовыделению из краевой зоны, кровли и почвы
разрабатываемого пласта и отбитого угля и О* с учетом Кр, требуемого для аэрогазодинамической изоляции горных выработок от газовыделения из выработанного пространства.
Управляют распределением расхода воздуха О^, подаваемого на добычной участок, разделением на два потока: на расход Ооз, необходимый для проветривания очистной выработки, посредством регулятора расхода воздуха, размещенного в выработке с исходящей струей, и на расход Овп, обеспечивающий аэрогазодинамическую изоляцию путем регулирования производительности газоотсасывающих вентиляторов. При этом за счет установленного значения Кр = Кр.ф обеспечивается аэрогазодинамическая изоляция действующих выработок добычного участка при условии
Сисх.ф = См.ф й 1%-
В полости аэрогазодинамической зоны, примыкающей к механизированной крепи, на сопряжении очистной выработки с воздуховыдающей выработкой до первой осадки труднообрушаемой кровли для предотвращения образования местных скоплений метана производят турбулизацию отводимой метановоздушной смеси посредством турбулизирующих устройств, устанавливаемых на секциях механизированной крепи.
Область применения способа:
• свиты пологих и наклонных высокогазоносных угольных пластов;
• вынимаемая мощность угольных пластов до 4,5 м;
• газовыделение из краевой зоны, кровли, почвы разрабатываемого пласта и отбитого угля - до 15 м3/мин.;
• газовыделение из выработанного пространства при применении поверхностных газоотсасывающих установок не ограничивается, а при использовании подземных установок, с допустимой концентрацией метана 3% на вентиляторе - до 15 м3/мин;
• отработка угольных пластов длинными столбами;
• длина выемочных столбов до 3000 м;
• длина очистных забоев до 300 м;
• нагрузка на очистной забой до 20000 т/сут.;
• глубина отработки при применении поверхностных газоотсасывающих установок определяется возможностями применяемой буровой техники и параметрами газоотсасывающих установок, а при использовании подземных установок не ограничивается.
Способ осуществляется с применением разработанного параметрического ряда новых газоотсасывающих вентиляторов, которые имеют высоконапорные до 1500 даПа и высокопроизводительные до 1800 м3/мин аэродинамические характеристики.
В качестве вентиляторных установок специального назначения разрешается применять газоотсасывающие вентиляторы типа ВЦГ-7М, ВЦГ-9, ВЦГ -15, техническая характеристика которых позволяет осуществлять отвод метановоздушных смесей с концентрацией метана 0-100 %.
Взрывобезопасность и надежность работы газоотсасывающих вентиляторов достигается тем, что вентиляторы содержат: рабочее колесо со сварными
лопатками без съемных регулирующих закрылок, обеспечивающих динамическую балансировку ротора; элементы взрывозащиты от искрообразования при возможном контакте трущихся поверхностей деталей и специальные взрывозащитные устройства, обеспечивающие предотвращение воспламенения метановоздушной смеси; тепловую и вибрационную защиту с отключением вентиляторов при превышении допустимых температур нагрева подшипников и уровня вибрации.
Для предотвращения проникновения ударных волн и пламени в шахту газоотсасывающие установки должны эксплуатироваться с применением разработанной системы пожаровзрывозащиты, не имеющей мирового аналога.
Способ комбинированного проветривания выемочных участков при разработке пластов, склонных к самовозгоранию, допускается применять без специальных мероприятий в следующих случаях:
• при отработке пластов на полную мощность и отсутствии разрывных геологических нарушений с амплитудой смещения менее 0,5 м;
• при оставлении в кровле пласта пачки угля мощностью менее 0,4 м и отсутствии пластов-спутников, попадающих в зону обрушения;
• при отсутствии в пределах отрабатываемого выемочного поля признаков самонагревания угля;
• естественная влажность
малометаморфизованного угля (марок Д, Г) разрабатываемого пласта должна быть не менее 8 %.
Расчет параметров комбинированного
вания проектируемого выемочного участка при
Сущность способа комбинированного проветривания: 1,2 - воздухоподающая и воздуховыдающая выработки; 3 -
очистная выработка ; 4 - выработанное пространство; 5,6 - эпюра давлений и линии тока метановоздушной смеси; 7 -метановоздушная смесь; 8 - сбойка; 9 -газоотводящая выработка; 10 - газоотсасывающая вентиляторная установка
отводе метановоздушной смеси из выработанного пространства по газоотводящей сети газоотсасывающими вентиляторами производится следующим образом.
Расход воздуха Ову, подаваемый по воздухоподающей выработке для проветривания выемочного участ-
ка, определяется по формуле:
2 3
2 = ^О.3 м3/мин,
Уву 1 - К ’
(1)
где Ооз- расход воздуха, выдаваемый из очистной выработки в выработку с исходящей струей, вычисляется по формуле:
100• I • К
С - С
оз____пв м3/мин;
(2)
где С и Со - соответственно, допустимая концентрация метана в исходящей и концентрация метана во входящей в очистную выработку вентиляционной струе, % ; Кпв - коэффициент, учитывающий долю выноса метана из призабойного пространства в выработанное.
Способ создан на основе развития новых представлений о геомеханике и аэрогазодинамике выработанного пространства, являющегося главным элементом газоотводящей сети выемочных участков, при этом в качестве активных источников тяги применяются разработанные газоотсасывающие вентиляторы с системой пожаровзрывозащиты. При разработке способа использованы результаты анализа вентиляционных параметров, отработанных с 1985 г. более 300 высокогазообильных очистных забоев высокопроизводительными добычными комплексами в различных горно-геологических и горнотехнических условиях на шахтах Кузбасса, Воркуты и Караганды. Созданный способ комбинированного проветривания не имеет мирового аналога.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Стекольщиков ГГ - доктор технических наук, ОАО «Компания «Кузбассуголь». Золотых С.С. - кандидат технических наук, ОАО «Компания «Кузбассуголь». Субботин А.И. - кандидат технических наук, Госгортехнадзор России.
Файл: СТЕКОЛЬЩ
Каталог: G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB4_03
Шаблон:
C:Шsers\Таня\AppData\RoammgYMlcmsoftYШаблоны\
Normal.dotm
Заголовок: МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ Содержание:
Автор: Фоминская
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 28.03.2003 12:26:00
Число сохранений: 10
Дата сохранения: 17.04.2003 11:15:00 Сохранил: Гитис Л.Х.
Полное время правки: 14 мин.
Дата печати: 08.11.2008 0:09:00
При последней печати страниц: 3
слов: 2 049 (прибл.)
знаков: 11 684 (прибл.)
