Рекомендации при определении метанообильности очистных забоев

40. При определении метанообильности очистного забоя рекомендуется учитывать метановыделение всех источников в пределах очистной выработки, включая метановыделение из:

обнаженной поверхности разрабатываемого угольного пласта;

отбитого угольного массива, транспортируемого по очистному забою и по участковой конвейерной выработке или ее части, по которой проходит вентиляционная струя, поступающая в очистной забой;

стенок горной выработки, по которой вентиляционная струя поступает в очистной забой;

суфлярных выделений метана в очистной выработке и горной выработке, по которой вентиляционная струя поступает в очистной забой.

41. Абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта для проектируемых выемочных участков строящихся шахт и неотрабатываемых ранее угольных пластов реконструируемых шахт рекомендуется рассчитывать на основе данных природной газоносности разрабатываемого пласта, установленной в ходе проведения геологоразведочных работ (X, м³/т). При проектировании дегазации разрабатываемого или сближенных пластов угля природную газоносность данных пластов рекомендуется корректировать с учетом принятого коэффициента дегазации. Для действующих шахт метанообильность очистного забоя рекомендуется рассчитывать на основе природной газоносности пластов, установленной по данным фактического абсолютного метановыделения в очистной выработке (X_ф, м³/т) в зависимости от фактической добычи угля A_ф (т/сут).

Фактическую газоносность разрабатываемых пластов в пределах отработанного выемочного столба лавы-аналога, м³/т, рекомендуется определять по формуле:

, (20)

где:

A_ф - средняя фактическая добыча угля в лаве-аналоге, т/сут;

К_пл.ф - коэффициент дренирования пласта лавы-аналога подготовительными выработками;

К_т.у.ф - коэффициент, учитывающий степень дегазации отбитого угля в лаве-аналоге при его транспортировании по выработкам участка;

X_о.ф - остаточная газоносность угля лавы-аналога, м³/т;

r_ф - ширина захвата комбайна в лаве-аналоге, м;

V_оч.ф - фактическая средняя скорость подвигания очистного забоя лавы-аналога, м/сут;

I_пл.ф - среднее фактическое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта, м³/мин. Рекомендуется определять по данным телеинформации автоматической аппаратуры газовой защиты за весь период отработки выемочного столба по формуле:

, (21)

где:

n - количество месяцев за весь период отработки выемочного столба;

I_пл.ф1, I_пл.фn - фактическое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта за первый и последующие месяцы отработки выемочного столба лавы-аналога, м³/мин, рекомендуется определять по формуле:

, (22)

где:

n_в - число измерений расхода воздуха за месяц;

n_m - число определений среднесуточной концентрации по данным аппаратуры АГК за месяц;

Q_k - расход воздуха в пункте измерения, м³/мин;

C_m.j - среднесуточная концентрация метана по данным телеинформации, выдаваемой аппаратурой АГК, %.

Определение X_о, м³/т, рекомендуется производить путем перерасчета остаточной газоносности пласта X_о.г, м³/т с.б.м, по формуле:

X_о = 0,01X_о.г(100 - A_з - W_а), (23)

где:

X_о.г - остаточная газоносность угля лавы-аналога, м³/т с.б.м., рекомендуется определять в соответствии с таблицей N 2;

A_з - зольность угля, %;

W_а - влажность угля, %.

Таблица N 2 - Остаточная газоносность углей

В качестве лавы-аналога может приниматься лава, отрабатывавшая тот же самый пласт и отвечающая следующим условиям:

система подготовки и отработки соответствует проектируемому выемочному участку;

горно-геологические условия аналогичны проектируемому выемочному участку;

разность глубин отработки не превышает 20 м при ведении горных работ на глубинах до 300 м ниже верхней границы зоны метановых газов, а при больших глубинах разработки - 50 м;

фактическая эффективность дегазации пласта и выработанного пространства не ниже, чем для проектируемого выемочного участка.

Ожидаемое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта при максимально установленной скорости подачи комбайна при отработке пласта на полную мощность или с оставлением нижней пачки угля м³/мин, рекомендуется определять по формуле:

, (24)

где:

X - природная газоносность разрабатываемого пласта, м³/т;

A_р - расчетная нагрузка на очистной забой, т/сут, рекомендуется определять технической возможностью комбайна с учетом конкретных горно-геологических условий:

A_р = T_смj_прК_мn_см, (25)

где:

T_см - продолжительность рабочей смены, мин;

К_м - коэффициент, характеризующий схему выемки угля.

При односторонней схеме выемки угля в лаве К_м = 0,5. При двухсторонней (челноковой) схеме выемки или односторонней с выемкой пласта более 60% от вынимаемой мощности К_м = 1. Односторонняя схема выемки угля предусматривает выемку пласта до 60% от вынимаемой мощности пласта при движении комбайна прямым ходом, а остальную часть пласта - обратным ходом;

n_см - число рабочих смен по добыче угля;

j_пр - производительность комбайна, т/мин, определяется по формуле:

, (26)

где:

m_в - вынимаемая мощность пласта (с учетом прослоев), м, определяется по формуле (27);

- плотность угля в пласте вместе с породными прослойками, т/м³, определяется по формуле (28);

r - ширина захвата комбайна, м;

К_r - коэффициент использования захвата в долях от его ширины;

V_п.к - максимальная скорость подачи очистного комбайна, м/мин, может определяться на основании расчета скорости подачи очистного комбайна или принимается по его техническим характеристикам;

m_в = m_ч.у.п + m_пр + m_л.к + m_л.п, (27)

, (28)

где:

m_ч.у.п - суммарная мощность чистых угольных пачек по пласту, м;

m_пр - суммарная мощность породных прослоев, м;

m_л.к - мощность ложной кровли, м;

m_л.п - мощность ложной почвы, м;

- плотность угля, т/м³;

- плотность породных прослоев, т/м³;

- плотность пород ложной кровли, т/м³;

- плотность пород ложной почвы, т/м³;

m_ч.у.п - суммарная мощность чистых угольных пачек по пласту, м;

К_г.м - коэффициент соотношения горной массы и чистого угля, определяется по формуле:

, (29)

V_оч - среднесуточная скорость подвигания очистного забоя, м/сут, рекомендуется определять по формуле:

, (30)

где:

l_оч - длина очистного забоя, м;

X - природная метаноносность разрабатываемого пласта или газоносность пласта после проведения дегазации, м³/т;

К_пл - коэффициент дренирования пласта подготовительными выработками, рекомендуется определять по формуле:

, (31)

b_з.д - ширина условного пояса газового дренирования угольного массива, рекомендуется определять в соответствии с таблицей N 3 в зависимости от времени с момента окончания проведения подготовительных выработок до начала очистной выемки;

К_т.у - коэффициент, учитывающий степень дегазации отбитого угля при его транспортировании по выработкам участка.

Таблица N 3 - Значения ширины условного пояса газового дренирования пласта b_з.д

При газоносности пласта менее 15 м³/т значение b_з.д уменьшается в два раза.

При челноковой схеме выемки угля в лаве К_т.у имеет вид:

. (32)

При односторонней выемке угля в лаве К_т.у имеет вид:

, (33)

где a₂ - коэффициент, характеризующий газоотдачу отбитого угля, рекомендуется определять по формуле:

, (34)

где:

a₃ - коэффициент, характеризующий газоотдачу угля в массиве, определяется в соответствии с таблицей N 4;

l_оч - длина очистного забоя, м. Для схем отработки с одновременной выемкой межлавного целика длина очистного забоя принимается с учетом длины межлавного целика;

V_т.оч - скорость транспортирования угля по очистному забою, м/с;

l_ПТК - длина подлавного перегружателя, м;

V_Т.ПТК - скорость транспортирования угля по подлавному перегружателю, м/с;

l_к.ш - длина конвейера, расположенного в конвейерном штреке, м;

V_т.к.ш - скорость транспортирования угля по конвейерному штреку, м/с;

К - коэффициент, характеризующий газоносность пласта на кромке свежеобнаженного забоя, рекомендуется определять по формуле:

, (35)

X_о - остаточная газоносность угля, м³/т, определяется в соответствии с формулой (23);

n₁ - коэффициент, характеризующий газоотдачу пласта через обнаженную поверхность очистного забоя, рекомендуется определять по формуле:

n₁ = 0,21 · [0,002 · (27 - V^daf)² + 1]. (36)

Таблица N 4 - Значения коэффициента a₃ в зависимости от выхода летучих веществ

Ожидаемое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта при отработке мощных пластов с выпуском подкровельной пачки угля.

Ожидаемое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта рассчитывается исходя из плановой суточной нагрузки на очистной забой A_сут, т/сут, определяемой как:

A_сут = A_сут.н.п + A_сут.в.п, (37)

где:

A_сут - плановая суточная нагрузка на очистной забой, т/сут;

A_сут.н.п - количество угля, вынимаемого комбайном из нижней пачки пласта, т/сут;

A_сут.в.п - количество угля, выпускаемого из верхней пачки пласта, т/сут, рекомендуется определять по формуле:

, (38)

, (39)

где:

m_н.п - мощность пласта, вынимаемая комбайном, м;

m_в.п - мощность выпускаемой пачки угля, м.

Ожидаемое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта, м³/мин, рекомендуется определять по формуле:

I_пл = I_о.п1 + I_о.у.к + I_о.п2, (40)

где:

I_о.п1 - абсолютное метановыделение из обнаженной поверхности вынимаемой пачки угля, м³/мин;

I_о.у.к - абсолютное метановыделение из отбитого угля, вынимаемого комбайном, м³/мин;

I_о.п2 - абсолютное метановыделение из обнаженной со стороны очистного забоя поверхности выпускаемой пачки угля, м³/мин.

Абсолютное метановыделение из обнаженной поверхности вынимаемой комбайном пачки угля, рекомендуется определять по формуле:

. (41)

Абсолютное метановыделение из отбитого угля, вынимаемого комбайном, рекомендуется определять по формуле:

. (42)

Абсолютное метановыделение из обнаженной поверхности выпускаемой пачки угля рекомендуется определять по формуле:

(43)

где:

l_кр - длина секций крепи, м;

m_в.п - мощность выпускаемой пачки угля, м.

42. Абсолютное метановыделение из стенок подготовительной выработки в выработку со свежей струей воздуха, поступающей в очистной забой, м³/мин, рекомендуется определять по формуле:

, (44)

где:

m_п - полная мощность угольных пачек пласта, м;

V_п скорость проведения подготовительной выработки, м/сут. Для подготовленных к отработке выемочных участков принимается фактическая, а для проектируемых - проектная;

- коэффициент, учитывающий условия фильтрации метана; для тонких и средней мощности пластов принимается 1,0; для мощных пластов рекомендуется определять в соответствии с таблицей N 5;

a₃ - коэффициент, характеризующий газоотдачу угля в массиве, рекомендуется определять в соответствии с таблицей N 4;

k_T - коэффициент, учитывающий изменение метановыделения во времени. Принимается равным , а при T_пр > 180 - равным 13,4, рекомендуется определять по формуле:

, (45)

где:

T_ост - время, прошедшее с момента остановки работ по проведению выработки до начала очистных работ, сут;

T_пр - время проведения выработки от начала проведения выработки до момента определения I_пов, сут.

Абсолютное метановыделение с неподвижных обнаженных поверхностей пласта в подготовительную выработку, пройденную по надработанному пласту, рекомендуется определять по формуле (44), в которую вместо X рекомендуется подставить , определенное по формуле (60), с учетом времени, прошедшего с момента наработки пласта до начала проведения выработки.

Таблица N 5 - Значения коэффициента

S - площадь поперечного сечения выработки в свету, м².

Общее абсолютное метановыделение в очистной забой, м³/мин, составит:

I_оч = I_пл + I_пов. (46)

Общее абсолютное метановыделение в очистной забой для технологии отработки мощных пластов с выпуском подкровельной пачки, м³/мин_? определяется по формуле:

I_оч = I_пл(1 - К_в) + I_в.п(1 - К_и.о.м), (47)

где:

К_в - коэффициент, учитывающий вынос метана утечками воздуха из очистного забоя в выработанное пространство, доли единицы, рекомендуется принимать К_в = 0,12;

I_в.п - абсолютное метановыделение в выработанное пространство, м³/мин;

К_и.о.м - коэффициент эффективности изолированного отвода метана по газодренажному штреку, доли единицы, принимается К_и.о.м = 0,8.

При отработке лавы с одновременной выемкой межлавного целика ожидаемое абсолютное метановыделение в очистной забой в зоне межлавного целика, м³/мин, рекомендуется определять по формуле:

, (48)

где:

I_мл.ц - абсолютное метановыделение в очистной забой в зоне межлавного целика, м³/мин;

l_мл.ц - ширина межлавного целика, м.