Обоснование технологических решений по рациональному управлению газовыделением в пределах выемочных участков угольных шахт

Груздев, Вадим Альбертович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование технологических решений по рациональному управлению газовыделением в пределах выемочных участков угольных шахт
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование технологических решений по рациональному управлению газовыделением в пределах выемочных участков угольных шахт"

На правахрукописи

ГРУЗДЕВ Вадим Альбертович

УДК622.273.23

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

РЕШЕНИЙ- ПО РАЦИОНАЛЬНОМУ УПРАВЛЕНИЮ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕМ В ПРЕДЕЛАХ ВЫЕМОЧНЫХ УЧАСТКОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Специальности 25.00.22 - «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор технических наук, профессор ТЕРЕНТЬЕВ Борис Дмитриевич

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук, проф. НЕКРАСОВ Виктор Васильевич кандидат технических наук, ст. научн. сотр. КОСТИН Валентин Александрович

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ -

ОАО Объединенная угольная компания «Южкузбассуголь»

Защита диссертации состоится « » ""_2004 г. в

/О час, ia заседании диссертационного совета Д-212.128.03 в Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан « » _2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

МЕЛЬНИК Владимир Васильевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из факторов, снижающих эффективность внедрения прогрессивных технологий подземной угледобычи, является высокая аварийность забоев с дорогостоящим высокопроизводительным оборудованием из-за загазирований горных выработок. Угольные пласты Томь-Усинского района Кузбасса имеют высокую метаноносность, в частности, на поле шахты «Распадская» на глубине около 400 м метаноносность пластов составляет 25-28 м3/т. Хотя горные работы не достигли еще этих отметок, абсолютная газообильность отдельных шахт района уже превышает 100 м3/мин, а количество загазирований шахт гораздо больше, чем в других районах Кузбасса.

Основная часть выемочных участков с высокой газообилыюстыо сосредоточена на пологих и наклонных пластах, где работают высокопроизводительные механизированные комплексы. Нагрузка на очистной забой в настоящее время часто достигает 5000-7000 т/сут., а в перспективе вырастет до 10000-12000 т/сут. В таких условиях увеличивается вероятность и количество опасных скоплений газа и загазирования горных выработок. Одним из факторов появления зон повышенного газовыделения является недостаточная изученность и учет влияния геомеханических и технологических процессов на газопроницаемость и метановыделение углепородной толщи при интенсивной отработке пластов. Существующие методики и нормативные документы разработаны, в основном, на базе теоретических исследований и экспериментов, проведенных на выемочных участках с нагрузкой на очистной забой до 1000 т/сут. Дяя обеспечения безопасной и стабильной работы очистных забоев с нагрузкой 5000-7000 т/сут. необходимо совершенствование существующей системы управления метановы-делением на основе новых методов и способов прогноза и профилактики загазирования горных выработок.

1рос. национальна.* 1

Би&лиотекл 1

Комплексные исследования взаимодействия геомеханических, газодинамических и технологических процессов при отработке вывхмочных участков с нагрузкой более 100 тыс. т/мес. проводились в ограниченном объеме и не обобщены в виде методик и нормативных актов.

Поэтому обоснование пространственно-планировочных и технологических параметров выемочных участков с учетом периодической активизации и взаимодействия геомеханических, газодинамических и технологических процессов при интенсивной отработке угольных пластов, совершенствование и разработка на этой базе способов управления газовыделением на выемочных участках шахт Томь-Усинского района является актуальной научной задачей. Решению этой задачи посвящена настоящая диссертационная работа.

Целью диссертации является установление влияния комплекса горно-технических факторов на интенсивность газовыделения в действующие выработки выемочных участков для обоснования прогрессивных пространственно-планировочных и технологических решений, обеспечивающих эффективную и безопасную отработку запасов высокогазоносных угольных пластов пологого падения.

Основная идея работы состоит в реализации системного подхода к управлению режимами газовыделения при ведении очистных работ на базе адресно ориентированного изменения топологических характеристик и геометрических параметров технологических схем выемочных участков шахт.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

• эффективность управления газовыделением на выемочном участке, в первую очередь, достигается за счет обоснованного изменения параметров технологических схем выемочных участков (длины очистного забоя и ее соотношения с шириной межлавного целика, скорости подвигания и нагрузки на лаву);

) »

(

* • Ч »» *.

• процесс метановыделения в горные выработки имеет периодический характер, положение максимумов которого отстает по времени от процесса обрушения пород основной кровли, а интенсивность метановыделения на выемочном участке максимальна при первичном обрушении пород с постепенным снижением при последующих обрушениях кровли в виде реализаций волновых случайных функций;

• изменение пространственной ориентировки очистного забоя по отношению к выемочным штрекам путем разнесения концевых частей лавы на величину шага обрушения пород основной кровли приводит к структурной перестройке газового баланса выемочного участка и снижению объемов максимальных газовыделений из выработанных пространств, связанных с периодическими обрушениями пород основной кровли;

• стабилизация газовой обстановки в зонах повышенного газосодержания достигается системным регулированием пространственно-планировочных и технологических параметров выемочных участков путем изменения технологии выемки угля, применения комплекса мер по эффективному газоотсосу из выработанных пространств.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждаются:

• использованием апробированных экспериментально-аналитических методов моделирования, результатами представительных наблюдений в производственных условиях;

• длительными ежесуточными измерениями параметров газовыделения на выемочных участках шахт Томь-Усинского района и использованием методов статистического и корреляционного анализа при обработке данных измерений;

• удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований и аналитических расчетов с данными натурных измерений на полях шахт «Распадская» и им. В.И.Ленина;

• соответствием основных закономерностей взаимодействия геомеханических, газодинамических и технологических процессов физическим законам сохранения энергии и качественным представлениям теории и практики управления горными работами при выемке весьма газоносных угольных пластов при высоких скоростях под-вигания очистных забоев;

• положительными результатами внедрения решений, рекомендаций и выводов, полученных в диссертационной работе на полях шахт «Распадская» (выемочные участки 4-10-21; 4-10-23; 5-6-8, 5а-7-226вс; 4-7-19), шахты им. В.И.Ленина (выемочные участки 0-5-1-3, 0-5-1-5 и 0-5-1-7).

Значение работы. Научное значение работы заключается в установлении влияния комплекса горнотехнических факторов на интенсивность газовыделения в действующие выработки выемочных участков для обоснования прогрессивных пространственно-планировочных и технологических решений, обеспечивающих эффективную и безопасную отработку запасов высокогазоносных угольных пластов пологого падения.

Практическое значение работы заключается в том,' что полученные результаты позволяют:

• установить эффективность схем проветривания выемочных участков с высокими нагрузками на очистной забой в зависимости от изменения ■ параметров лавы и объемов подаваемого , на участок воздуха;

• оценить влияние и вероятные последствия изменения пространственно-планировочных и технологических решений и оперативного управления режимом ведения очистных работ на газовый баланс выемочного участка;

• повысить технико-экономические показатели и безопасность горных работ за счет предупреждения и снижения вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций по газовому фактору.

Реализация работы. Результаты работы в виде рекомендаций, заключений и учебного материала использованы на шахтах Томь-Усинского района Кузбасса и в учебном процессе в Московском государственном горном университете.

Апробация работы. Основные научные положения и практические результаты докладывались на Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, 1997 г.), Международных научно-практических конференциях «Неделя Горняка» (Москва, 2001-2003 гг.), технических советах ОАО «Южкузбассуголь», ЗАО шахта «Распадская» и им. В.И.Ленина (2001-2003 гг.), объединенном семинаре кафедры «Подземная разработка пластовых месторождений» и «Аэрологии и охраны труда» МГТУ (2003 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 печатных работ.

Объем работы. Диссертация изложена на 176 стр. машинописного текста с 29 рисунками, 49 таблицами и состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников из 109 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

К основным горно-геологическим факторам, неблагоприятно влияющим на производственно-экономические показатели и производительность труда угледобычи, в первую очередь относится высокая природная мета-ноносность угольных пластов

Прямыми негативными формами воздействия метана при поземной добыче угля являются:

• ухудшение условий безопасности горных работ, в том числе взрывов метановоздушных смесей;

• ограничение производительности coepeiMeHHbix выемочных и проходческих комплексов по газовому фактору;

• потребность в увеличении объемов подачи свежего воздуха для разжижения и выноса из шахты выделяющегося газа.

К косвенным негативным последствиям воздействия метана относятся:

• повышение запыленности шахтного воздуха и рост пневмозаболе-ваний вследствие увеличения объемов и скорости движения воздуха;

• снижение порога чувствительности при взрывах метано-пылевых смесей по температурному фактору и возрастании тяжести последствий взрыва;

• увеличение сечений горных выработок для пропуска повышенных объемов воздуха и, следовательно, рост капитальных затрат.

За последние 10-15 лет газообилыюсть горных работ угольных шахт возросла в среднем на 40-50%, несмотря на проведенную санацию шахт, имеющих низкие технико-экономические показатели и наиболее сложную горно-технологическую инфраструктуру, в том числе высокую газообильность.

К основным источникам выделения метана в пределах выемочного участка относятся: массив разрабатываемого пласта и отторгаемый от него уголь; боковые поверхности, кровля и почва подготовительных выработок; выработанные пространства, целики угля и зоны геологических нарушений.

Количество выделяющегося из различных источников метана зависит от следующих основных факторов: газоносности угля и газового давления, наличия пластов-спутников, применяемых систем разработки, способов

выемки, транспортировки угля и управления горным давлением, времени и скорости отработки запасов, схем проветривания и т.п.

. Вопросам изучения газовой динамики и управления газовыделением в угольных шахтах всегда уделялось значительное внимание.

В нашей стране большой теоретический и практический вклад в развитие исследований по управлению газовыделением горнотехническими средствами, средствами вентиляции и дегазации внесли Ф.А.Абрамов, А.Т.Айруни, В.Д.Аюров, А.С.Бурчаков, Ю.Ф.Васючков, Н.О.Каледина, Ф.С.Клебанов, А.А.Колмаков, Н.Н.Красюк, В.П.Мазикин, А.А.Мясников, И.М.Печук, Л.А.Пучков, С.В.Сластунов, К.З.Ушаков, А.И.Шундулиди, С.А.Ярунин и многие другие ученые.

Исследованиями установлено, что газообильность выемочных участков угольных шахт подвержена значительным колебаниям во времени. Величина этих колебаний зависит от целого ряда факторов, которые определяют газовый баланс выемочного участка. Анализ, проведенный для шахт Кузнецкого бассейна, показал, что газовый баланс участка изменяется в процентном отношении следующим образом: поступление газа из разрабатываемого пласта составляет 20-60%, из выработанных пространств - 3080%, из подготовительных выработок- 5-20%, из отбитого угля — 5-20%.

Газообильность выемочных участков, разрабатывающих пологие пласты Кузбасса, определяется в основном поступлением метана из выработанных пространств (до 80%). Поэтому управление газовыделением из выработанных пространств является основным фактором в обеспечении высоких нш рузок на очистные забои и безопасности горных работ.

Анализ способов и эффективности управления газовыделением из выработанных пространств показывают их зависимость от схемы проветривания участка, площади выработанных пространств, скорости движения лавы, длины выемочного столба и лавы, способов дегазации пласта и выработанных пространств.

Вопросу эффективности схем проветривания с целью управления газовыделением посвящено значительное количество работ ученых, но еди-

ного мнения по данной проблеме не существует ввиду многочисленных факторов, влияющих на показатели метанообильности.

На шахтах Кузбасса для управления газовыделением из выработанных пространств в последние годы нашли применение схемы проветривания с использованием дренажных штреков и газоотсасывающих вентиляторов, устанавливаемых как в подземных горных выработках, так и на поверхности. Однако, несмотря на увеличение эффективности методов дегазации угольных пластов, вмещающих пород и выработанных пространств, а также совершенствование схем и способов проветривания выемочных участков, проблема снижения метанообильности горных работ до безопасного уровня, и повышения технико-экономических показателей очистных и подготовительных забоев до настоящего времени остается не решенной в целом.

При современных возросших нагрузках на лаву и высоких скоростях подвигания, достигающих 100 м/мес и более существующие способы снижения газообильности горных работ часто бывают недостаточно эффективными, о чем свидетельствуют взрывы метана на шахтах Кузбасса. Особенно актуальной является решение этой проблемы для шахты «Распад-ская» - наиболее современной, технологически оснащенной, имеющей значительные перспективные запасы ценных углей.

В работе осуществлялись исследования газового режима выемочных участков, отрабатывающих пологие (4-18°) угольные пласты, мощностью 1,9-4,6 м, глубиной разработки 170-380 м, с длиной очистного забоя 150245 м и длиной выемочного столба 800-2400 м. Диапазон горногеологических и горнотехнических условий позволил с достаточной степенью достоверности изучить взаимодействие геомеханических и газодинамических процессов на экспериментальных участках и их влияние на технико-экономические показатели угледобычи.

В соответствии с поставленными задачами была разработана методика исследований на шахтах: «Распадская» (выемочные участки 4-10-21, 410-23, 5а-7-22бис, 5-6-8) и им. В.И.Ленина (выемочные участки 0-5-1-3, 0-

5—1-5), которая предусматривала измерение концентрации метана на семи замерных станциях выемочного участка. Для непрерывного контроля концентрации газа были установлены автоматизированные датчики метана и количества воздуха на входящей и исходящих струях и газосмесительной камере газоотсасывающей установки.

Данные комплексных исследований обрабатывались методами математической статистики с учетом ежесуточной нагрузки на очистной забой, скорости подвигания лавы, периодичности обрушения пород основной кровли, длины и расположения очистного забоя в пространстве, объема выработанных пространств и свойств вмещающих пород.

Дчя определения степени влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на величину газообильности в работе принят параметр «загазирование горных выработок», т.е. остановка производственных работ по добыче или проведению выработок на длительный период времени вследствие превышения допустимых по ПБ норм содержания метана в рудничной атмосфере.

В результате анализа всех загазирований Томь-Усинского района было установлено, что частота загазирований ранжируется следующим образом: шахты Междуреченска (им. В.И.Ленина, «Томская», «Усинская») -41%, шахта «Распадская» - 59%. Основными причинами загазирований выемочных участков являются: нарушение схемы проветривания и остановка вентилятора (39%) и обрушение пород кровли (25%). Изучение чрезвычайных ситуаций на 15 выемочных участках показали, что наибольшая вероятность загазирования возникает при периодических посадках основной кровли и одновременном влиянии других осложняющих факторов: геологических нарушений, уменьшении сечений выемочных штреков и т.п.

Увеличение газообилыюсти выработок по геомеханическим причинам происходит, вследствие скачкообразного перехода упругой потенциальной энергии под влиянием горных работ и изменения при этом напряженно -деформированного состояния и фильтрационно-коллекторских свойств

горного массива. Гармонические изменения напряженно-деформированного состояния массива связаны с периодическими обрушениями пород основной кровли, а продолжительность загазирований продолжается в течение 4-6 часов: Процессам интенсификации газовыделения предшествует увеличение конвергенции контура выемочной выработки в зоне сопряжения с очистным забоем, что свидетельствует о возрастании напряжений до максимальных значений перед обрушением консоли основной кровли и разрушением пород.

Анализ эффективности проветривания выработок выемочного участка с точки зрения вероятности образования зон с повышенным содержанием метана показывает, что наиболее опасными являются схемы вентиляции, в которых предусматривается движение вентиляционных потоков по выработкам, расположенным в выработанном пространстве.

Исследованиями аэрогазодинамики выемочных участков при различных схемах их проветривания было установлено, что основными факторами, обуславливающими формирование зон с повышенными концентрациями газа, являются направление и величина утечек воздуха через выработанное пространства лавы. Применительно к горно-геологическим и горнотехническим условиям шахты «Распадская» наиболее эффективной с точки зрения вентиляции является технологическая схема с обратным порядком отработки запасов, восходящем проветривании, направлением вентиляционной струи на целик и газоотсосом метана из выработанных пространств вентиляторами типа ВМЦГ-7. При этом установлено, что эффективность газоотсоса определяется расстоянием между забоем лавы и подземной газоотсасывающей установкой, а также аэродинамическим сопротивлением дренажной выработки и мощностью разрабатываемого пласта. Увеличение расстояния между очистным забоем и газоотсасывающей установки при неизменном эффекте работы можно достигнуть путем снижения сопротивления дренажной выработки, т.е. времени ее существования путем увеличения темпов отработки запасов.

Исследование влияния скорости отработки запасов (нагрузки на очистной забой) на газообильность горных работ осуществлялось при работе лав 4-10-21, 5-6-8, 5а-7-226ме и других шахты «Распадская». Исследованиями установлена прямая связь между нагрузкой на лаву и се газообильностью. При повышении нагрузки на очистной забой с 1500 до 6000 т/сут., т.е. в 4 раза, газообильность возрастает в 2,5 раза (с 2,3 до 5,6 м3/мин). Связь между нагрузкой на очистной забой и газообильностью лавы 5-6-8 выражается эмпирической зависимостью:

2,32 + 5^, м'/мин. (1)

}я 20,95

При высоких нагрузках, достигающих в отдельные дни 8000 т/сут. (лава (4-10-21), при росте величины добычи с 5500 до 7500 т/сут., т.е. в 1,36 раза, газообильность увеличивается с 4,4 до 6,5 м3/мин, т.е. в 1,48 раза. Вместе с тем, такое существенное увеличение метанообильности не привело к критическому повышению газосодержания в выработках участка. Это объясняется двумя причинами: снижением поступления газа из выработанных пространств вследствие увеличения скорости отработки запасов и повышением эффективности газоотсоса, т.к. при высоких скоростях под-вигания лавы обрушенные породы не успевают слеживаться сохраняя низкое аэродинамическое сопротивление и значительную газопроницаемость.

В условиях применения технологических схем очистной выемки с оставлением временных межлавных целиков (МЛЦ) и газоотсосом из выработанных пространств наиболее сложным участком для проветривания является сопряжение лавы с дренажным штреком, в котором из-за минимального остаточного сечения этого штрека скорость движения воздуха и его объем в некоторых случаях недостаточны для снижения концентраций метана до безопасного уровня. Для исключения образования зон повышенных концентраций практикуется подача в лаву увеличенных количеств свежего воздуха. Так, на шахте «Распадская» объемы воздуха, подаваемого

в лаву, изменяются от 600 до 2100 м3/мин. Вопросами изучения влияния количества подаваемого в лаву воздуха на газообилыюсть горных работ ранее занимались ученые-МГГУ, ИГД им. А.А.Скочинского, ВостНИИ. Однако в условиях возросших нагрузок на забой и газообильности горных работ потребовались дополнительные исследования.

Для этих целей были проведены статистические анализы между количеством воздуха и газообильностью 4 выемочных участков в различных горнотехнических условиях: лавами отрабатывались пласты мощностью 4,5; 2,4 и 3,9 м комплексами КМ-142 и фирмы JOY. Все участки отрабатывались по столбовой системе разработки с использованием возвратноточ-ной схемы проветривания и газоотсосом из выработанных пространств.

Установлено, что изменение газообильности при различных объемах подачи воздуха неодинаково: при расходах 1000-1600 м3/мин наблюдается линейная зависимость возрастания газообильности от объема воздуха. При этом увеличение объемов подачи свежего воздуха на 23-45% вызывает снижение концентрации метана на 8-17%. С возрастанием расхода воздуха с 1600 до 2100 м3/мин линейная зависимость метанообильности меняется, принимая параболический характер. Так, при расходе воздуха 1200 м3/мин газообильность лавы и участка составляет, соответственно, 2,6 и 3,3 м3/мин, при расходе 1800 м3/мин - 7,0 и 13,6 м3/мин, т.е. при увеличении расхода в 1,5 раза газообильность выработок возросла в 2,7-4,1 раза. Еще более заметен рост газообильности при расходах 2000-2100 м3/мии, в среднем она выросла в 3,8-6,7 раза. Подобное непропорциональное увеличение газообильности объясняется интенсивным вымыванием метана из выработанных пространств, проявления феномена эжекторного действия воздушного потока при неизменных геометрических параметрах выработок.

Для функций газообильность лавы и участка от расхода воздуха получены следующие зависимости:

j, =2,95 + ^-

- , mVmhh;

1420J

(2)

I <

= + м3/мин. (3)

^ Таким образом управление метанообильностью горных работ увели-

чением количества воздуха не решает проблемы снижения содержания га' за в рудничной атмосфере. ■1

/ Как установлено проведенными исследованиями, одним ■ из «узких

мест» при технологии отработки высокогазоносных пластов и системах ^ разработки с временным оставлением охранного целика остается зона

МЛЦ. На современных глубинах разработки шахты «Распадская» ширина целиков составляет 25-35 м, с увеличением глубины ширина целиков воз: растает по фактору горного давления до 40-60 м и более, что составит 0,2' 0,3 длины лавы. В этих условиях проветривание межлавного целика будет

| весьма затруднительно и, в значительной степени, определяющим для тех-

нико-экономических показателей работы очистного забоя.

Для конкретных условий выемочного участка 4-10-21 была разработана программа расчета газообильности лавы в зависимости от изменения ширины МЛЦ.

Величина изменения абсолютной газообильности зоны МЛЦ и количества воздуха в зависимости от ширины целика при постоянной общей длине лавы приведена в табл. 1.

Таблица 1

Влияние изменения ширины МЛЦ на абсолютную газообильность и количество воздуха для проветривания зоны МЛЦ

Ширина ими кз. м Количество воздуха для проветривания МЛЦ, м3/мик Абсолютная метанообильность юны МЛЦ. м3/мин

10 50,2 0,30

20 101.6 0,65

30 152,4 1,10

40 208Д 1,60

50 269,3 2,50

Расчетные данные показывают, что при некотором снижении газообильности части лавы, не включающей МЛЦ (1„) газообильность зоны МЛЦ и общая газообилыюсть очистного забоя при воз-

растании ширины целика с 10 до 50 м увеличивается в 8 раз. При этом происходит возрастание объемов подачи воздуха в зону МЛЦ и существенное в 2,3 -раза снижение нагрузки на забой. На базе расчетных данных составлена номограмма для определения необходимого количества воздуха для проветривания зоны МЛЦ, газообильности лавы и нагрузки на очи- | стной забой в зависимости от соотношения : . Номограмма представ- | лена на рис. 1.

Проведенные исследования показывают, что для снижения отрицательных по газовому фактору последствий роста размеров МЛЦ необходима разработка технологических решений по уменьшению ширины целика.

Размеры целика определяются с учетом требований, которые часто противоречат друг другу.

По фактору вентиляции размеры целика должны быть минимальными, а по фактору безремонтного поддержания вентиляционного штрека -максимальными. Для условий пласта 10 шахты «Распадская» на глубине 400 м ширина МЛЦ составит 80 м, что при длине лавы 250 м ориентировочно будет равно 1/3 протяженности очистного забоя и, соответственно, в значительной мере увеличит газообильность выемочного участка.

Исследованиями МГГУ показано, что при изменении ширины цели- |

ков или других охранных сооружений происходит перераспределение в пространстве опорного горного давления. При снижении ширины целика максимум опорного давления перемещается из зоны целика в сторону мас-

сива, что приводит к снижению нагрузки на крепь охраняемого штрека, *

т.к. в этом случае штрек будет находиться в зоне загрузки.

Схема расположения подготовительной выработки при снижении ширины МЛЦ показана на рис. 2.

Cn.fi /мин

Рис. (. Номограмма д ля определения количества воздуха 0«дпя проветривания охранного целика, абсолютной иетанообильиости 3 и нагрузки на очистной забой Л а зависимости от соотношения ширины целика |ци очистного забоя (для условий пласта 10 шахты "Распадская")

Проведенными расчетами, учитывающими расположение зоны разгрузки и линии разлома пород основной кровли в массиве для условий пласта 9 шахты «Распадская», определено, что ширина МЛЦ из вентиляционного штрека может быть снижена до 4-6 м. В этом случае тупиковая часть лавы (зона МЛЦ) будет проветриваться за счет энергии общешахтной вентиляционной струи даже при неудовлетворительном состоянии дренажного штрека, что существенно повлияет на снижение концентрации метана в этой зоне.

Повысить эффект управления газовыделением на выемочном участке возможно изменением направления движения вентиляционных потоков в лаве вследствие переориентировки очистного забоя в пространстве путем разворота концевых частей лавы относительно друг друга на шаг посадки основной кровли.

Исследование влияния изменения пространственного положения очистного забоя на газовыделение на выемочном участке проводились в смежных лавах 4-10-21 и 4-10-23 шахты «Распадская». Лава 4-10-23 отрабатывалась по традиционной технологии, забой лавы 4-10-21 был развернут в пространстве с опережением верхней части на величину шага посадки основной кровли (около 25 м). Обе лавы оборудованы комплексом фирмы JOY, позволяющим достигнуть высоких технико-экономических показателей. Суточные нагрузки в отдельные периоды достигали 70008000 т, составляя в среднем 2800-3000 т, при темпах подвигания 4-6 м/сут.

Сравнительные данные технико-экономических показателей отработки столбов 4-10-21 и 4-10-23 представлены в табл. 2.

Анализ данных табл. 2 показывает, что в лаве 4-10-23 с традиционным расположением забоя при всех других сопоставимых параметрах нагрузка на очистной забой за исследуемый период была меньше на 30%, а газообильность лавы и участка, соответственно, больше на 4,0- и 9,0%.

Снижение газообильности и, как следствие, рост нагрузки в лаве 4-1021 с нетрадиционным расположением забоя объясняются следующими причинами:

• перераспределением напряжений в породах и пласте из-за нерав- I номерности нарастания в выработанном пространстве консоли по- 1 род основной кровли, приводящего к зональному, а не одновре- I менному по площади ее обрушению; '

• разновременным по площади раскрытием газопроводящих трещин [ в подрабатываемом и надрабатываемом массиве и отодвиганием [ зоны обрушения пород основной кровли вглубь выработанных пространств, что ослабляет вымывающее действие вентиляционной

струи.

Таблица 2

Сравнительные технические параметры лав с традиционным (4-10-23) 1

и нетрадиционным (4-10-2) пространственным расположением |

№ пп Показ 31 ели 4-10-21 4-10-23

1. Средняя длима лавы, м 255-260 245-250 +4

Средняя ширина целика, м 35 40 +8,75

з» 1\юч1пн.м нафузка на лаву но газовому фактору, т/сут 4100 4100 0

4. Среднее количество воздуха, подаваемого на участок, м3/мип 1400 1400 0

5. Средняя фактическая нагрузка на лаву, т/сут 5500 4200 +30

6. Средняя абсолютная поообнлькоетъ выемочного участка, м3/мин 7,5 8,2 -9,1

7. Средняя абсолютная газообильность лавы, ч'/мин 4,8 5,0 -4,0

8. Средняя абсолютная газообнльность выработанных пространств, м'/мин 2,9 « -9,0

Предложенные технологические разработки прошли опытно- |

промышленную апробацию на шахтах Кузбасса: «Распадская» и им.

В.И.Ленина. Во всех случаях получен положительный эффект в виде по- *

вышения стабильности работы выемочных участков, обеспечения высокого уровня безопасности горных работ по газовому фактору.

• ЗАКЛЮЧЕНИЕ

•*; ных выемочных участков весьма газоносных угольных пластов технологи-

ческими способами, имеющими существенное значение для угольной от-^ расли РФ.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Интенсификация технологических процессов при очистной выемке I угольных пластов на шахтах Кузнецкого бассейна (рост нагрузок на очи-

стной забой до 8000-10000 т/сут. и увеличение скорости подвигания лав до | 5-6 м/сут.) при существующих пространственно-планировочных решениях

и топологии горных выработок выемочных участков в условиях высокогазоносных месторождений не обеспечивают эффективной и безопасной отработки шахтных полей. 1 Анализ отечественного опыта применения комбинированных схем

I проветривания выемочных участков газоносных пластов с использованием

подземных газоотсасывающих установок показал, что эти схемы при воз', росших нагрузках и темпах о1ра6о1КН запасов не во всех горногеологических и горнотехнических условиях гарантируют эффективное использование высокопроизводительной очистной техники вследствие значительного уровня простоев по причине загазирования выработок. ^ 2. В результате промышленных исследований на полях шахт «Распад-^ ская» и им. В.И.Ленина, разрабатывающих пологие пласты мощностью | 1,6-4,5 м с природной газоносностью 18-25 м3/т на глубинах от 120 до 350 м, установлено, что газовый баланс выемочных участков определяется геомеханическими и технологическими процессами, протекающими в пределах выемочного поля и может быть ранжирован следующим образом:

технологические процессы в очистном забое (выемка и транспорт угля) -20-50%, геомеханические процессы в выработанном пространстве - 5080%.

3. Шахтными исследованиями установлено, что увеличение газообильности выработок, связашюе с геомеханическими процессами, происходит вследствие скачкообразного перехода упругой потенциальной энергии в кинетическую под влиянием горных работ и изменения при этом напряженно-деформированного состояния и фильтрационно-коллекторских свойств горного массива. Гармонические изменения напряженно -деформированного состояния массива связаны с периодическими обрушениями пород основной кровли, а продолжительность загазирований продолжается в течение 4-6 часов. Процессам интенсификации газовыделения предшествует увеличение конвергенции контура выемочной выработки в зоне сопряжения с очистным забоем, что свидетельствует о возрастании напряжений до максимальных значений перед обрушением консоли основной кровли и разрушением пород.

4. На основании шахтных и теоретических исследований показано, что при применении комбинированных схем проветривания горных выработок выемочных участков с использованием газоотсасывающих устройств расстояние между газоотсасывающими установками и очистными выработками определяется аэродинамическим сопротивлением и интенсивности изменения давления воздуха в неподдерживаемой газодренажной выработке, мощностью пласта и непосредственной кровли пород, временем существования дренажной выработки. В соответствии с необходимым расходом метановоздушной смеси для снижения концентрации метана до безопасной величины расстояние между газоотсасывающей установкой и лавой изменяется от 600 до 800 м, при депрессии в дренажной выработке в границах 100-120 даПа.

5. В результате шахтных исследований впервые установлено, что газообильность очистного забоя при прочих идентичных горно-технологичсских условиях в значительной мере зависит от следующих

технологических показателей: скорости отработки запасов выемочного столба, длины очистного забоя и соотношения параметров ширины меж-лавного целика (/„) и протяженности очистного забоя (/л). При увеличении соотношения /„ : с 0,06 до 0,36 (ширина целика 10-50 м, длина лавы постоянна - 200 м) абсолютная метанообильность выемочного участка возрастает в 3,5 раза. Увеличение длины очистного забоя с 200 до 300 м приводит к незначительному увеличению его абсолютной метанообильности

I (5-7%).

| 6. Анализом геотехнологических процессов, происходящих в массиве

горных пород и выработанных пространствах установлено, что одним из

эффективных технологических мероприятий по снижению метанообиль-ности очистных выработок при использовании столбовой системы разработки со временным оставлением межлавного целика является уменьшение ширины целика с 35-40 м до размера зоны статического опорного давления (4-6 м), позволяющее обеспечить расположение вентиляционного штрека в зоне частичной разгрузки от горного давления. Сокращение объемов поступления метана на исходящую струю участка пропорционально изменению ширины целика, а проветривание тупиковой части забоя возможно осуществлять за счет общешахтной депрессии.

' скорости подвигания лавы газообилыюсть горных выработок выемочного

участка возрастает пропорционально росту нагрузки, при этом претерпева-

( ет изменение газовый баланс участка - возрастает абсолютная газообиль-

(

ность очистного забоя и снижается метановыделение из выработанных

* пространств.

1 Увеличение нагрузки в 1,5 раза (с 5000 т/сут до 7000 т/сут) приводит к

росту газообильности лавы в 1,2 раза (с 4,4 до 5,3 м3/мин) и снижению удельного газовыделения из выработанных пространств на 20-25%.

Увеличение подачи свежего воздуха в лаву с 1200 до 1600 м3/мин приводит к повышению абсолютной метанообильности очистного забоя в 1,3 раза, а участка - в 2,5 раза, при возрастании количества воздуха с 1600 до 2100 м3/мин происходит непропорциональное увеличение абсолютной метанообильности лавы и участка в 2,4 и 6,0 раз, соответственно. Наблюдения показали, что оптимальным количеством воздуха, подаваемого на выемочный участок, обеспечивающим минимальный рост метанообильности является величина, находящаяся в границах 1200-1500 м3/мин.

8. В результате исследований на шахте «Распадская» (выемочные участки 4-10-21 и 4-10-23) подтверждены теоретические разработки о том, что изменение ориентировки очистного забоя в пространстве с расположением концевых частей лавы с отставанием (опережением) на шаг посадки основной кровли приводит к изменению аэродинамических параметров выработанных пространств, более равномерному обрушению пород и снижению абсолютного метановыдсления по сравнению с традиционным расположением забоев: из выработанных пространств на 11%, из лавы - на 4% при одновременном увеличении нагрузки на 15-20%, а также в более равномерному газовыделению в периоды посадки основной кровли.

9. Стабильная работа высокопроизводительных очистных забоев на пологих весьма газоносных пластах обеспечивается применением следующих пространственно-планировочных технологических решений и рекомендаций: '

• увеличение длины очистных забоев до 300-350 м на пологих пластах средней мощности при одновременном росте скорости подви-гания лав до 120-170 м/мес, приводит к изменению газового баланса в сторону снижения доли выработанных пространств;

' *

• снижение размеров межлавных целиков до 4-6 м позволяет распо- ( ложить их в зонах разгрузки от статистического горного давления

и обеспечить их эффективную охрану;

• изменение пространственной ориентировки очистного забоя на величину шага посадки основной кровли приводит к снижению пи-

i I

) ков газовыделения и абсолютной газообильности горных вырабо-

! ток выемочного участка.

| 10. Разработанные рекомендации прошли опытно-промышленную

' проверку на шахтах Кузбасса: «Распадская», им. В.И.Ленина. Во всех слу-

чаях получен положительный эффект в виде повышения стабильности работы на семи выемочных участках указанных шахт, обеспечения высокого уровня безопасности горных работ по газовому фактору.

| Основные положения диссертации опубликованы

{ в следующих работах:

f !

J 1. Груздев В.А., Терентьев Б.Д., Шаровар Я.И. Разработка интегрирован-

1 ной технологии отработки локальных участков угольных пластов. За-

£ писки горного института,т. 149,С.-П., 2001.-С. 196-197.

I 2. Терентьев Б.Д., Груздев В.А., Никишичев Д.Б. Принципы обоснования

( длины очистного забоя угольных шахт. Горный информационно-

( аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2002, № 7. - С. 190-192.

j 3. Шаровар И.И., Терентьев Б.Д., Груздев В.А., Никишичев Д.Б. Техноло-

гия отработки локальных участков угольных пластов Кузбасса. Горный информационно-аналитический бюллетень. М: МГГУ, 2002, № 7. - С. i 192-194.

4. Терентьев Б.Д., Смирнов B.C., Груздев В.А. Исследование газового режима выемочных участков. Горный информационно-аналитический

» бюллетень. М.: МГГУ, 2002, № 8.- С. 154-156.

5. Груздев В.А., Никишичев Д.Б. Совершенствование технологии отработки высокогазоносных угольных пластов. Горный информационно* аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2002, № 11.-С. 158-161.

t 6. Терентьев Б.Д., Груздев В.А., Вальц В.А., Грищенко А.В. Управление

метановыделением при работе высокопроизводительных выемочных участков. Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2003, № 6. - С. 139-144.

Подписано в печать ¿6.03 2004,- Формат 60x90/16

Объем 1 п. л. 'Тираж 100 экз. . Заказ № А

Типография Московского государственного горного университета. Москва, Ленинский проспект, 6.

I /

! f

/ i

i i

» i

(

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Груздев, Вадим Альбертович

Введение

Общая характеристика работы

1. Проблемы подземной разработки метаноносных угольных пластов

1.1. Газообильность шахт и ее динамика

1.2. Газовый баланс выемочных участков при различных системах разработки

1.3. Методы управления газовыделением в шахтах 23 Выводы

2. Исследование влияния горно-технических факторов на газообильность горных работ

2.1. Влияние технологических факторов на газовыделение в очистные забои

2.2. Теоретические исследования источников газовыделения на выемочных участках

2.2.1. Исследование газовыделения с поверхности пласта

2.2.2. Метановыделение из выработанных пространств

2.3. Исследование влияния схем проветривания на газообильность выемочного участка

2.4. Анализ исследований газодинамики выработанных пространств 50 Выводы

3. Исследование параметров схем вентиляции выемочных участков шахт Томь-Усинкого района

3.1. Горно-геологические условия отработки запасов шахт Томь-Усинского района Кузбасса

3.2. Методика исследований параметров проветривания выемочных участков шахт

3.3. Исследование влияния основных горно-технических факторов на газообильность горных работ

3.4. Исследование эффективности схем проветривания выемочных участков шахт

3.5. Исследование влияния процессов угледобычи на динамику газовыделения на выемочном участке

3.6. Исследование связи газообильности и количества воздуха для проветривания выемочного участка

Выводы

4. Совершенствование технологии отработки высокогазоносных угольных пластов

4.1. Исследование оптимального расстояния между лавой и газоотса-сыващей установкой по длине выемочного участка

4.2. Исследование влияния ширины межлавного целика на газообильность выемочного участка

4.3. Геомеханическое обоснование снижения ширины межлавного целика

4.4. Исследование влияния изменения пространственной ориентировки очистного забоя на газообильность выемочного участка

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование технологических решений по рациональному управлению газовыделением в пределах выемочных участков угольных шахт"

Развитие и реструктуризация угольной промышленности в основных угледобывающих странах сопровождаются перманентным ухудшением природных условий разработки, связанных с углублением и концентрацией горных работ и интенсификацией добычи угля. Одним из основных природных факторов, негативно влияющих на эффективность деятельности угольных шахт, является практически повсеместный рост метаноносности угля, с которой непосредственно связаны наиболее опасные проявления сил горного давления — внезапные выбросы угля и газа. Рост интенсивности и объемов непрерывных выделений метана в угольных шахтах является основной причиной ограничения нагрузки на очистные выемочные комплексы и скорости комбайнового проведения пластовых выработок, а также повышения опасности взрывов газа в подземных выработках в связи с увеличением вероятности слоевых скоплений метана в шахтной атмосфере.

Как показывает опыт работы газовых шахт, высокопроизводительная разработка метаноносных угольных пластов на больших глубинах без применения специальных мероприятий по искусственному сокращению объемов выделений метана из основных источников в горные выработки практически неосуществима. К настоящему времени разработаны и применяются на шахтах различные методы прогноза и способы предотвращения газовой опасности, однако из-за большого различия горно-геологических условий ведения работ, физико-химических и физико-механических свойств угольных пластов и вмещающих пород эффективность мероприятий по борьбе с опасными газопроявлениями все еще недостаточна.

Увеличение глубины разработки угольных месторождений (в среднем на 10—15 м/год) обусловило резкое ухудшение природных и горно-технических условий ведения горных работ, в первую очередь, вследствие увеличения природного содержания рудничных газов в горных массивах и повышения объемов их выделения.

В настоящее время в угольных шахтах мира добывается около 1,5 млрд. т угля в год и выделяется 29—30 млрд. м /год рудничных газов, в том числе 20— 21 млрд. м /год метана и 8—10 млрд. м /год диоксида углерода. В наиболее ме-танообильных шахтах СНГ, Германии, КНР, США, Австралии и других стран з >> выделяется по 0,3—0,7 млн. м /сут метана или до 150—200 м на 1 т добываемого угля. Высокое выделение метана существенно влияет на технико-экономические показатели работы шахт — в опасных по метану шахтах нагрузка на очистной забой и производительность труда на 25—40 % ниже, а себестоимость угля в среднем на 35—45 % выше, чем в аналогичных геологических условиях в негазовых или малогазовых шахтах. Так, в Германии производительность труда в малогазовой шахте "Вальзум" на 70—75 % выше, чем в аналогичных условиях в соседних газообильных шахтах "Лоберг", "Рейнланд", "Генрих Роберт" и других (Рурский бассейн).

Несмотря на то, что в высокогазообильные угольные шахты подается л —

10—15 тыс. м /мин воздуха (до 15—17 м на 1 т добываемого угля) на ряде шахт СНГ, Германии, Австралии, Польши, Чехии возможности повышения (а на некоторых шахтах сохранения) скорости проведения выработок и нагрузки на очистной забой по фактору газовыделения исчерпаны, и в проветриваемых выработках периодически возникают опасные скопления метановоздушных смесей, которые нередко становятся причиной крупных аварий — взрывов газа, сопровождаемых гибелью десятков и сотен шахтеров.

Предотвращение опасных скоплений метана в горных выработках газообильных шахт осуществляется по двум взаимодополняющим направлениям: 1 — разбавление до безопасных концентраций и вынос разжиженных метановоздушных смесей из выработок шахт на поверхность свежим воздухом, подаваемым вентиляторами главного и местного проветривания, и 2 — дегазация основных источников метана — искусственный сбор и, изолированный от горных выработок, вывод на поверхность концентрированных газовоздушных смесей.

Однако до сих пор искусственное снижение интенсивности и объемов выделений метана в угольных шахтах не всегда обеспечивает необходимую безопасность работ по газовому фактору. Правильный выбор мероприятий по предотвращению опасных выделений метана основан на знании закономерностей распределения метана в недрах месторождении и горных выработках в зависимости от геологических условий: глубины распространения зоны газового выветривания, мощности и угла залегания угольного пласта, степени метаморфизма и природной метаноносности угля и т. п., а также от технических параметров разработки месторождений: системы разработки, применяемой техники, эффективности технических решений, взаимодействия вмещающих пород и технических средств отработки пластов.

Исследование этих закономерностей позволит создать безопасные условия труда и повысить технико-экономические показатели подземной угледобычи.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из факторов, снижающих эффективность внедрения прогрессивных технологий подземной угледобычи, является высокая аварийность забоев с дорогостоящим высокопроизводительным оборудованием из-за загазирований горных выработок. Угольные пласты Томь-Усинского района Кузбасса имеют высокую метаноносность, в частности, на поле шахты "Распадская" на глубине около 400 м метаноносность пластов составляет 25— 28 м /т. Хотя горные работы не достигли еще этих отметок, абсолютная газообильность отдельных шахт района уже превышает 100 м3/мин, а количество загазирований шахт гораздо больше, чем в других районах Кузбасса.

Основная часть выемочных участков с высокой газообильностью сосредоточена на пологих и наклонных пластах, где работают высокопроизводительные механизированные комплексы. Нагрузка на очистной забой в настоящее время часто достигает 5000—7000 т/сут., а в перспективе вырастет до 10000—12000 т/сут. В таких условиях увеличивается вероятность и количество опасных скоплений газа и загазирования горных выработок. Одним из факторов появления зон повышенного газовыделения является недостаточная изученность и учет влияния геомеханических и технологических процессов на газопроницаемость и метановыделение углепородной толщи при интенсивной отработке пластов. Существующие методики и нормативные документы разработаны, в основном, на базе теоретических исследований и экспериментов, проведенных на выемочных участках с нагрузкой на очистной забой до 1000 т/сут. Для обеспечения безопасной и стабильной работы очистных забоев с нагрузкой 5000—7000 т/сут необходимо совершенствование существующей системы управления метановыделением на основе новых методов и способов прогноза и профилактики загазирования горных выработок.

Комплексные исследования взаимодействия геомеханических, газодинамических и технологических процессов при отработке выемочных участков с нагрузкой более 100 тыс. т/мес проводились в ограниченном объеме и не обобщены в виде методик и нормативных актов.

Поэтому обоснование пространственно-планировочных и технологи ческих параметров выемочных участков с учетом периодической активизации и взаимодействия геомеханических, газодинамических и технологических процессов при интенсивной отработке угольных пластов, совершенствование и разработка на этой базе способов управления газовыделением на выемочных участках шахт Томь-Усинского района является актуальной научной задачей. Решению этой задачи посвящена настоящая диссертационная работа

Целью диссертации является установление влияния комплекса горнотехнических факторов на интенсивность газовыделения в действующие выработки выемочных участков для обоснования прогрессивных пространственно-планировочных и технологических решений, обеспечивающих эффективную и безопасную отработку запасов высокогазоносных угольных пластов пологого падения.

Основная идея работы состоит в реализации системного подхода к управлению режимами газовыделени^ при ведении очистных работ на базе адресно ориентированного изменения топологических характеристик и геометрических параметров технологических схем выемочных участков шахт.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна: эффективность управления газовыделением на выемочном участке в основном определяется оптимальным выбором технологических параметров очистного забоя: скорости подвигания, награзки на лаву, соотношения ширины межлавного целика и длины забоя, а также рациональной схемой проветривания; динамика изменения утечек воздуха по длине выработанного и призабой-ного пространства, определяющая формирование зон с повышенным содержанием метана в горных выработках, зависит от количества подаваемого на участок воздуха и направления движения вентиляционных струй; процесс, метановыделения в горные выработки имеет периодический характер, положение максимумов которого отстает по времени от процесса обру-лпения.пород основной кровли, интенсивность метановыделения на выемочном участке максимальна при первичном обрушении основной кровли с постепенным снижением при последующем обрушении пород в виде реализаций волновых случайных функций: изменение пространственной ориентировки очистного забоя по отношению к выемочным штрекам путем разнесения концевых частей лавы на величину шага обрушения пород основной кровли приводит к структурной перестройке газового баланса выемочного участка и снижению объемов максимальных газовыделений из выработанных пространств, связанных с периодическими обрушениями пород основной кровли; стабилизация газовой обстановки в зонах повышенного газосодержания достигается системным регулированием пространственно-планировочных и технологических параметров выемочных участков путем изменения технологии выемки угля, схем и способов проветривания, применения комплекса мер по эффективному газоотсосу и выработанных пространств.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждаются: использованием апробированных экспериментально-аналитических методов моделирования, результатами представительных наблюдений в производственных условиях; длительными ежесуточными измерениями параметров газовыделения на выемочных участках шахт Томь-Усинского района и использованием методов статистического и корреляционного анализа при обработке данных измерений; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований и аналитических расчетов с данными натурных измерений на полях шахт "Распадская" и им. В. И. Ленина; соответствием основных закономерностей взаимодействия геомеханических, газодинамических и технологических процессов физическим законам сохранения энергии и качественным представлениям теории и практики управления горными работами при выемке весьма газоносных угольных пластов при высоких скоростях подвигания очистных забоев; положительными результатами внедрения решений, рекомендаций и выводов, полученных в диссертационной работе на полях шахт "Распадская" (выемочные участки 4-10-21; 4-10-23, 5-6-8, 5а-7-22бис; 4-7-19), шахты им. В. И. Ленина (выемочные участки 0-5-1-3, 0-5-1-5 и 0-5-1-7). Научная новизна работы состоит: в установлении влияния аэродинамических параметров и схем проветривания выемочных участков на газообильность горных работ участка и распределение зон с повышенным содержанием газа в сети горных выработок: в определении периода и амплитуды периодической функции выделения метана в горные выработки по длине выемочного участка; в подтверждении зависимости периодических выделений метана от скачкообразных изменений потенциальной упругой энергии массива, вызывающих перераспределение напряженно-деформированного состояния и фильтрацион-но-коллекторских свойств пород; в установлении синхронности периодических обрушений пород кровли и обнажений почвы пласта с процессами интенсификации метановыделения в горные выработки выемочного участка; в подтверждении гипотезы связи пространственного расположения очистного забоя с перераспределением напряженно-деформированного состояния пород и изменением процесса газовыделения в выработанном пространстве участка; в разработке метода расчета ширины временного межлавного целика, позволяющего выбрать оптимальное по фактору загазирования в лаве соотношение размеров: очистной забой — целик угля; в установлении корреляционных зависимостей газообильности горных работ выемочного участка от основных технологических факторов: длины и скорости подвигания лавы, нагрузки на очистной забой, количества подаваемого на участок воздуха; в разработке методов оперативного управления газовым режимом путем изменения пространственно-планировочных и технологических параметров выемочных участков и полей, схем и способов их проветривания.

Научное значение работы заключается в разработке комплексного подхода к проблеме управления газовым балансом выемочного участка, позволяющего изменением пространственно-планировочных, технологических решений и систем вентиляции оперативно влиять на изменение газовыделения в горные выработки участка.

Практическое значение работы заключается в том, что полученные результаты позволяют: установить эффективность схем проветривания выемочных участков с высокими нагрузками на очистной забой в зависимости от изменения параметров лавы и объемов подаваемого на участок воздуха; прогнозировать параметры зоны повышенного метановыделения и объемы утечек воздуха по длине выемочного столба, а также по длине очистного забоя; оценить влияние и вероятные последствия изменения пространственно-планировочных и технологических решений и оперативного управления режимом ведения очистных работ на газовый баланс выемочного участка; повысить технико-экономические показатели и безопасность горных работ за счет предупреждения и снижения опасности возникновения чрезвычайных ситуаций по газовому фактору.

Реализация работы.

Результаты работы в виде рекомендаций, заключений и учебного материала использованы на шахтах Томь-Уеинского района Кузбасса и в учебном процессе в Московском государственном горном университете.

Апробация работы. Основные научные положения и практические результаты докладывались на Международной конференции "Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых" (Новокузнецк, 1997 г.), Международных научно-практических конференциях (Москва, 2001—2003 гг.), технических советах "Южкузбассуголь", шахта "Рас-падская" и им. В. И. Ленина (2001—2003 гг.), объединенном семинаре кафедры "Подземная разработка пластовых месторождений" и "Аэрологии и охраны труда" МГГУ (2003 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 печатных работ.

Объем работы. Диссертация изложена на {76 стр. машинописного текста с 29 рисунками, № таблицами и состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников из 109 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Груздев, Вадим Альбертович

Выводы

В результате проведенных на шахте "Распадская" исследований изменения газообильности горных работ от количества воздуха, подаваемого на участок, установлены некоторые зависимости, которые позволяют сделать следующие общие выводы.

1. Увеличение расхода воздуха в очистном забое и выемочном участке приводит к росту газообильности горных работ. В зависимости от величины расхода эта закономерность может иметь линейный или нелинейный характер. В условиях шахты "Распадская" при расходах воздуха до 1500—1600 м /мин сохраняется линейная зависимость, при расходах свыше 1600 м3/мин — гиперболическая.

2. Увеличение темпов отработки запасов выемочного столба приводит к снижению абсолютной газообильности выработок выемочного участка при прочих равных условиях. При увеличении скорости подвигания очистного забоя происходит перераспределение газового баланса участка в сторону снижения доли выработанного пространства. Увеличение длины очистного забоя не оказывает существенного влияния на рост газообильности горных работ.

3. Увеличение расхода воздуха в лаве свыше 1500—1600 м3/мин должно носить кратковременный характер (например, для ликвидации местных скоплений метана), т. к. в случае постоянного проветривания в таком режиме происходит непропорциональный рост газообильности. Так, при увеличении расхода воздуха с 1200 до 1800 м3/мин, т. е. в 1,5 раза, газообильность лавы увеличивается в 4,1 раза.

4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ ВЫСОКОГАЗОНОСНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

4.1. Исследование оптимального расстояния между лавой и газоотсасыващей установкой по длине выемочного участка

В результате длительного применения схем проветривания с использованием газоотсасывающих установок на шахтах Кузбасса, в том числе и на шахте "Распадская", при подготовке выемочных столбов спаренными штреками доказана высокая эффективность данного способа.

Использование спаренных штреков позволяет поддерживать впереди лавы два вентиляционных штрека, один из которых находится в благоприятных условиях поддержания и по нему проходит основная часть исходящей из лавы вентиляционной струи воздуха, а по второму (присечному) штреку производится отвод исходящей струи из верхней части лавы (межлавного целика).

Однако при отработке пластов с труднообрушаемыми породами основной кровли отсутствием или незначительной мощностью непосредственной кровли, зависанием пород в выработанном пространстве возникают трудности с сохранением бывшего конвейерного штрека. Постоянно наблюдались отжим угля в штрек и разрушение его крепи. Штрек постоянно находился в аварийном состоянии, и расход воздуха в верхней части лавы в зоне межлавного целика снижался с 250—300 до 30—50 м3/мин, в результате чего в этой части лавы образовывались метановоздушные смеси с повышенным содержанием метана.

В зависимости от применения схем подготовки в первоначальном периоде вентиляторная установка размещается обычно в диагональной разрезной пе- • чи или на фланговом бремсберге (уклоне), а отсасываемая метановоздушная смесь через смесительную камеру отводится в исходящую струю выемочного участка. По мере подвигания очистного забоя вентиляторная установка переносится в следующую диагональную разрезную печь. Но осуществляется это без достаточного научного обоснования, поскольку определение предельно допустимого расстояния между всасом газоотсасывающего вентилятора и очистным забоем до сих пор не проводилось, и оно устанавливалось чисто эмпирически, по существующему опыту эксплуатации газоотсасывающих установок.

С целью повышения эффективности схем проветривания и определения оптимальных расстояний между вентиляторными установками в работе [102] были проведены исследования на выемочных участках шахты "Распадская", оборудованных газоотсасывающими установками, по изучению изменения потерь давления при движении метановоздушных смесей по неподдерживаемым выработкам при различном удалении всаса газоотсасывающего вентилятора от движущегося очистного забоя.

На выбранных объектах исследований ежедекадно проводились депрес-сионные съемки. Для этого вся вентиляционная сеть участка разбивалась на ветви и определялись узловые пункты, в которых, кроме расхода воздуха, микробарометром типа БМЦ замерялось давление воздуха. Направления, по которым проходили маршруты депрессионных съемок, совпадали с маршрутами газовоздушных съемок и состояли из последовательно соединенных вентиляционных ветвей. л

Депрессия (/г, кгс/м ) определялась по формуле

И = Рх-Рг±^1, (4.1)

13, о где р\ирг — давление воздуха, замеренное микробарометрами соответственно в начальном и конечном узлах ветви (по ходу струи, кгс/м2); АН—разность абсолютных отметок пунктов, в которых были установлены микробарометры, м; у — средняя плотность воздуха, кг/м3

У = 0,23 т

Т\ Р2

273 + /] 273+ /2

4.2) где ílИ Í2 — температура воздуха соответственно в начальном и конечном узлах ветви, °С.

Знак "+" в формуле (4.1) принимается, если начальный узел ветви ниже конечного (восходящее проветривание), и наоборот.

Результаты исследований по 3 лавам представлены на рис. 4.1.

Длина неподдерживаемой дренажной выработки изменялась в диапазоне 45—930 м, расход отсасываемой метановоздушной смеси составлял 300—420 м /мин, перепад давления воздуха колебался в пределах 20—107 даПа.

По результатам экспериментальных исследований (рис. 4.1) получена зависимость изменения перепада давления воздуха от длины неподдерживаемой дренажной выработки, времени ее существования и расхода отсасываемой метановоздушной смеси

К = (4.3) где Ад — перепад давления воздуха газоотсасывающего вентилятора, даПа; £д — расстояние между очистным забоем и местом всаса газоотсасывающей установки, м; А — показатель интенсивности изменения перепада давления воздуха.

Зависимость (4.3) показывает, что изменение давления воздуха в дренажной выработке, помимо ее длины, обусловлено другими факторами, характеризующимися показателем А. Это, прежде всего, состояние неподдерживаемой дренажной выработки.

На состояние подготовительных выработок, находящихся в зоне воздействия очистных работ, основное влияние оказывают свойства пород (их крепость, устойчивость, способность к обрушаемости и фракционность обрушенных пород, мощность вынимаемых пластов угля, мощность пород непосредственной и основной кровель и т. д.), а также время существования выработки.

МаПа

100

20 0 о </ о 'о

О/о о о о/ о/ о/ / ° ^ > •

200

1ст,М

400 600 800 1000

Рис.4.1. Изменения перепада давления воздуха в дренажных выработках, в функции от расстояния между очистным забоем и установкой ВМЦГ-7: 1-лава 5-6-8; 2-лава 4-7-21; 3- лава 5-6-10

Вынимаемая мощность пласта и мощность пород непосредственной кровли определяют степень обрушения и заполнения обрушенной породой выработанного пространства. С увеличением высоты обрушения в выработках, оставляемых в выработанном пространстве, сохраняются свободные каналы для движения воздуха, обуславливающие сравнительно низкий перепад давления. Однако, с увеличением времени существования неподдерживаемой выработки положительное влияние этого фактора снижается.

Зависимости для определения аэродинамических параметров неподдерживаемых выработок, приведенные в нормативном документе [75], не учитывают состояние выработок, обусловленное геологическими факторами. Поэтому нами сделана попытка восполнить этот пробел и представить показатель интенсивности изменения давления воздуха в неподдерживаемой выработке в следующем виде

Л = Ш, (4.4)

М НК где тв — вынимаемая мощность пласта, м; ко — коэффициент, учитывающий кратность обрушения пород кровли, по рекомендациям [53] принимается равным 10; МНК — мощность пород непосредственной кровли, м; Гд — время существования дренажной выработки, мес

Та = Тк+Тн (4.5) где Тк — время существования дренажной выработки, когда она выполняла функцию конвейерного штрека при отработке вышерасположенной лавы, мес; Гн — время между окончанием работы вышерасположенной лавы и началом отработки выемочного поля действующей лавы, мес; К — коэффициент размерности, определяется в соответствии с эмпирическими данными, зависящий от величины коэффициента усадки пород во времени, изменяется от 6,0 до 8,0.

С учетом (4.4) зависимость для определения перепада давления воздуха в дренажной выработке после некоторых преобразований может быть представлена следующей формулой а длина неподдерживаемой дренажной выработки определяется из выражения

Расход метановоздушной смеси Qcм в соответствии с рекомендациями [74] принимается равным 0,3£>ут, где ()ут — утечки воздуха через выработанное пространство.

При определении по формуле (4.7) необходимо осуществлять проверку соответствия времени отработки выемочного поля его длине и по принятой скорости подвигания очистного забоя корректировать время существования дренажной выработки, по которому определяется ее длина.

При отработке пластов, склонных к самовозгоранию, зависимость (4.7) можно применять при условии, что скорость подвигания очистного забоя должна быть не менее 40 м/мес, а на весьма склонных к самовозгоранию пластах — не менее 60 м/мес [71].

Зависимости (4.6) и (4.7) для определения йд и £д получены в условиях разработки пластов мощностью 3,5—4,5 м, при перепаде давления воздуха в дренажных выработках 100—120 даПа и их длине — до 1000 мГ*

Расчеты, выполненные для аналогичных условий, показывают, что при перепаде давления в дренажной выработке 100 даПа расстояние между очист

4.6)

4.7) ным забоем и газоотсасывающей установкой изменяется в пределах от 420 до 1100 м.

На шахте "Распадская" оптимальное расстояние между очистным забоем и всасом вентилятора определялось опытным путем в соответствии с расстоянием между промежуточными диагональными разрезными печами, в которых монтировались газоотсасывающие установки. При длине выемочного столба 1700—2200 м проходятся 2—3 печи, расстояние между которыми составляет 500—650 м. Эта величина находится в диапазоне значений, полученных расчетным путем. Такая длина неподдерживаемых дренажных выработок обуславливает сравнительно низкий перепад давления воздуха в них в пределах 70— 100 даПа, который не оказывает отрицательного влияния на режим проветривания действующих выработок выемочных участков и обеспечивает эффективное удаление метана в верхней части лавы и прилегающем к ней выработанном пространстве.

Вместе с тем, как показали многочисленные исследования, эффективность управления газовыделением в выработанном пространстве зависит от его проницаемости, которая в свою очередь определяется временем их существования. Поэтому в работе проведены теоретические исследования эффективности работы газоотсасывающих установок в зависимости от изменения расстояния между очистным забоем и газоотсасывающей установкой. Данные расчетов в соответствии с формулами приведены в табл. 4.1 и на рис. 4.2.

Анализ данных табл. 4.1 показывает, что с увеличением времени существования дренажных выработок в выработанных пространствах проницаемость их снижается по гиперболической зависимости при фиксированном перепаде давления. Для поддержания низких значений перепада давления расстояние между газоотсасывающей установкой и забоем лавы также должно быть снижено в соответствии с установленной зависимостью, т. к. в противном случае для обеспечения эффективного газоотсоса потребуется значительное увеличение мощности газоотсасывающих установок.

Ц,м

Рис.4.2. Изменение расчетной удельной длины дренажной выработки между линией очистного забоя и ВМЦГ при вероятной погрешности исходных данных ±10%: 1- при мощности пласта 3,5м; 2- при мощности пласта 4,5м

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научной квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований изложены научно обоснованные технологические разработки по управлению метановыделением в действующие горные выработки высокопроизводительных выемочных участков весьма газоносных угольных пластов технологическими способами, имеющими существенное значение для угольной отрасли РФ.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Интенсификация технологических процессов при очистной выемке угольных пластов на шахтах Кузнецкого бассейна (рост нагрузок на очистной забой до 800010000 т/сут. и увеличение скорости подвигания лав до 5-6 м/сут.) при существующих пространственно-планировочных решениях и топологии горных выработок выемочных участков в условиях высокогазоносных месторождений не обеспечивают эффективной и безопасной отработки шахтных полей.

Анализ отечественного опыта применения комбинированных схем проветривания выемочных участков газоносных пластов с использованием подземных газоотса-сывающих установок показал, что эти схемы при возросших нагрузках и темпах отработки запасов не во всех горно-геологических и горнотехнических условиях гарантируют эффективное использование высокопроизводительной очистной техники вследствие значительного уровня простоев по причине загазирования выработок.

2. В результате промышленных исследований на полях шахт «Распадская» и им. В.И.Ленина, разрабатывающих пологие пласты мощностью 1,6-4,5 м с природной гал зоносностыо 18-25 м /т на глубинах от 120 до 350 м, установлено, что газовый баланс выемочных участков определяется геомеханическими и технологическими процессами, протекающими в пределах выемочного поля и может быть ранжирован следующим образом: технологические процессы в очистном забое (выемка и транспорт угля) - 20-50%, геомеханические процессы в выработанном пространстве - 50-80%.

3. Шахтными исследованиями установлено, что увеличение газообильности выработок, связанное с геомеханическими процессами, происходит вследствие скачкообразного перехода упругой потенциальной энергии в кинетическую под влиянием горных работ и изменения при этом напряженно-деформированного состояния и фильтрационно-коллекторских свойств горного массива. Гармонические изменения напряженно-деформированного состояния массива связаны с периодическими обрушениями пород основной кровли, а продолжительность загазирований продолжается в течение 4-6 часов. Процессам интенсификации газовыделения предшествует увеличение конвергенции контура выемочной выработки в зоне сопряжения с очистным забоем, что свидетельствует о возрастании напряжений до максимальных значений перед обрушением консоли основной кровли и разрушением пород.

4. На основании шахтных и теоретических исследований показано, что при применении комбинированных схем проветривания горных выработок выемочных участков с использованием газоотсасывающих устройств расстояние между газоотсасы-ваюшими установками и очистными выработками определяется аэродинамическим сопротивлением и интенсивности изменения давления воздуха в неподдерживаемой газодренажной выработке, мощностью пласта и непосредственной кровли пород, временем существования дренажной выработки. В соответствии с необходимым расходом метановоздушной смеси для снижения концентрации метана до безопасной величины расстояние между газоотсасывающей установкой и лавой изменяется от 600 до 800 м, при депрессии в дренажной выработке в границах 100-120 даПа.

5. В результате шахтных исследований впервые установлено, что газообильность очистного-забоя при прочих идентичных горно-технологических условиях в значительной мере зависит от следующих технологических показателей: скорости отработки запасов выемочного столба, длины очистного забоя и соотношения параметров ширины межлавного целика (/ц) и протяженности очистного забоя (/л). При увеличении соотношения /ц : /л с 0,06 до 0,36 (ширина целика 10-50 м, длина лавы постоянна - 200 м) абсолютная метанообильность выемочного участка возрастает в 3,5 раза. Увеличение длины очистного забоя с 200 до 300 м приводит к незначительному увеличению его абсолютной метанообильности (5-7%).

6. Анализом геотехнологических процессов, происходящих в массиве горных пород и выработанных пространствах установлено, что одним из эффективных технологических мероприятий по снижению метанообильности очистных выработок при использовании столбовой системы разработки со временным оставлением межлавно-го целика является уменьшение ширины целика с 35-40 м до размера зоны статического опорного давления (4-6 м), позволяющее обеспечить расположение вентиляционного штрека в зоне частичной разгрузки от горного давления. Сокращение объемов поступления метана на исходящую струю участка пропорционально изменению ширины целика, а проветривание тупиковой части забоя возможно осуществлять за счет общешахтной депрессии.

7. В результате натурных исследований влияния изменения технологических параметров очистных выработок на газовыделение в шахтную атмосферу установлено, что при увеличении нагрузки на очистной забой и скорости подвигания лавы газообильность горных выработок выемочного участка возрастает пропорционально росту нагрузки, при этом претерпевает изменение газовый баланс участка - возрастает абсолютная газообильность очистного забоя и снижается метановыделение из выработанных пространств.

Увеличение нагрузки в 1,5 раза (с 5000 т/сут до 7000 т/сут) приводит к росту газообильности лавы в 1,2 раза (с 4,4 до 5,3 м3/мин) и снижению удельного газовыделения из выработанных пространств на 20-25%.

Увеличение подачи свежего воздуха в лаву с 1200 до 1600 м3/мин приводит к повышению абсолютной метанообильности очистного забоя в 1,3 раза, а участка - в л

2,5 раза, при возрастании количества воздуха с 1600 до 2100 м /мин происходит непропорциональное увеличение абсолютной метанообильности лавы и участка в 2,4 и 6,0 раз, соответственно. Наблюдения показали, что оптимальным количеством воздуха, подаваемого на выемочный участок, обеспечивающим минимальный рост метано-обильности является величина, находящаяся в границах 1200-1500 м /мин.

8. В результате исследований на шахте «Распадская» (выемочные участки 4-1021 и 4-10-23) подтверждены теоретические разработки о том, что изменение ориентировки очистного забоя в пространстве с расположением концевых частей лавы с отставанием (опережением) на шаг посадки основной кровли приводит к изменению аэродинамических параметров выработанных пространств, более равномерному обрушению пород и снижению абсолютного метановыделения по сравнению с традиционным расположением забоев: из выработанных пространств на 11%, из лавы - на 4% при одновременном увеличении нагрузки на 15-20%, а также в более равномерному газовыделению в периоды посадки основной кровли.

• увеличение длины очистных забоев до 300-350 м на пологих пластах средней мощности при одновременном росте скорости подвигания лав до 120-170 м/мес, приводит к изменению газового баланса в сторону снижения доли выработанных пространств;

• снижение размеров межлавных целиков до 4-6 м позволяет расположить их в зонах разгрузки от статистического горного давления и обеспечить их эффективную охрану;

• изменение пространственной ориентировки очистного забоя на величину шага посадки основной кровли приводит к снижению пиков газовыделения и абсолютной газообильности горных выработок выемочного участка.

10. Разработанные рекомендации прошли опытно-промышленную проверку на шахтах Кузбасса: «Распадская», им. В.И.Ленина. Во всех случаях получен положительный эффект в виде повышения стабильности работы на семи выемочных участках указанных шахт, обеспечения высокого уровня безопасности горных работ по газовому фактору.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Груздев В.А., Терентьев Б.Д., Шаровар Я.И. Разработка интегрированной технологии отработки локальных участков угольных пластов. Записки горного института, т. 149, С.-П., 2001. - С. 196-197.

2. Терентьев Б.Д., Груздев В.А., Никишичев Д.Б. Принципы обоснования длины очистного забоя угольных шахт. Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2002, № 7. - С. 190-192.

3. Шаровар И.И., Терентьев Б.Д., Груздев В.А., Никишичев Д.Б. Технология отработки локальных участков угольных пластов Кузбасса. Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2002, № 7. - С. 192-194.

4. Терентьев Б.Д., Смирнов B.C., Груздев В.А. Исследование газового режима выемочных участков. Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2002, №8.-С. 154-156.

5. Груздев В.А., Никишичев Д.Б. Совершенствование технологии отработки высокогазоносных угольных пластов. Горный информационно-аналитический бюллетень. • М.: МГГУ, 2002, № 11.-С. 158-161.

6. Терентьев Б.Д., Груздев В.А., Вальц В.А., Грищенко A.B. Управление метановы-делением при работе высокопроизводительных выемочных участков. Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2003, № 6. - С. 139-144.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Груздев, Вадим Альбертович, Москва

1. Абрамов Ф. А., Грецингер Б. Е., Соболевский В. В., Шевелев Г. А. Аэрогазодинамика выемочного участка. — Киев: Наукова думка, 1972. — 236 с.

2. Абрамов Ф. А. Рудничная аэродинамика. — М.: Недра, 1972. — 357 с.

3. Айруни А. А. Теория и практика борьбы с рудничными газами на больших глубинах. — М.: Недра, 1981. — 335 с.

4. Айруни А. Т. Способы борьбы с выделениями метана на угольных шахтах. — М.: ЦНИЭИугля. 1991. — 64 с.

5. Алейникова Г. М., Линденау И. Н. Дегазация выработанного пространства с изоляцией выработок пенопластом. — "Уголь", 1973. — № 7. — С. 57— 58.

6. Артемьев В. Б., Терентьев Б. Д., Юзик В. В. Выбросоопасность и фильтрационные свойства угольных пластов. — Ростов-на-Дону: ЗАО "Книга", 2002. — 272 с.

7. Аюров В. Д. Колебания концентрации метана в исходящих струях выемочных участков. — В сб. Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. М.: ЦНИЭИуголь, 1980, № 10. —С. 9—10.

8. Бурчаков А. С., Мустель П. И., Ушаков К. 3. Рудничная аэрология. — М: Недра, 1971. —373 с.

9. Бесцеликовая отработка угольных пластов в условиях Печерского бас- . сейна. Вып. 12. М.: Недра, 1978. — 87 с.

10. Васючков Ю. Ф. Физико-химические способы дегазации угольных пластов. — М.: Недра, 1986. — 256 с.

11. Везелы Р., Фридрих А., Сдуновски Р. Новое в. проектировании высокопроизводительных добычных участков в отношении схем проветривания, микроклимата и газовыделения. Глюкауф, 2002, декабрь, № 4. — С. 28—44.

12. Воронин В. Н. Вопросы рудничной аэрогазодинамики. — М.: Угле-техиздат, 1961.

13. Волков А. А., Чуберкис В. П. Определение газодинамических процессов добычного участка вероятностными методами. — В кн.: Технология и экономика угледобычи. — М.: ЦНИИТЭИуголь, 1965, № 9. — С. 60—63.

14. Временные рекомендации по снижению газообильности выемочных участков шахт Кузбасса поверхностными газоотсасывающими вентиляторами, установленными на устьях вентиляционных скважин. — Кемерово, 1986. — 30 с.

15. Гринько Н. К., Козловчунас Е. Ф., Савостьянов А. В. Результаты комплексных исследований по созданию безопасной технологии отработки выб-росоопасных пластов в условиях Кузбасса//Горный вестник, 1994. — № 1. — С. 18—21.

16. Груздев В. А., Терентьев Б. Д., Шаровар И. И. Разработка интегрированной технологии отработки локальных участков угольных пластов. Записки горного института, т. 149. С.-П., 2001. — С. 196—197.

17. Дегазация спутников и выработанных пространств скважинами, пробуренными с поверхности. / М. М. Левин, В. А. Садчиков, А. Ш. Талапкеров и др.// Безопасность труда в промышленности. — 1970. — № 11. — С. 42—43.

18. Дегазация угольных пластов. М.: Углетехиздат, 1961. — 173 с.

19. Дегазация на шахтах Ленинского и Беловского районов Кузбасса / Ф. М. Гайбович, С. М. Дианов, Г. П. Дубов и др. — М.: ЦНИЭИуголь, 1988. — Вып. 9.—39 с.

20. Деформации массива горных пород при подработке / М. И. Богданов, М. Н. Тютюнников, Н. С. Демин и др.: Труды ПечорНИУИ. — Вып. 4. — М.: Недра, 1969. — С. 99—119.

21. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом. — М.: Недра, 1977. —425 с.

22. Ефремов И., Бокий Б., Левин А., Филипп Г. Опыт отработки высокоопасного пласта на большой глубине на шахте им. А. Ф. Засядько. Глюкауф, 2001, декабрь, № 2(4). — С. 48—54.

23. Журило А. А. Горное давление в очистных забоях с труднообрушае-мыми кровлями. — М.: Недра, 1980. — 124 с.

24. Забурдяев В. С. Оценка эффективности технологических схем очистных работ по газовому фактору. — М.: ЦНИЭИуголь, 1979. — 37 с.

25. Забурдяев В. С., Рудаков Б. Е. Дегазация пластов на глубоких горизонтах шахт // Уголь Украины, 1984. — № 4. — С. 25—26.

26. Инструкция по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров на шахтах Кузбасса. ВостНИИ. — Кемерово, 1999. — 21 с.

27. Калиев С. Г., Преображенская Е. И., Садчиков В. А. Управление газовыделением в угольных шахтах. — М.: Недра, 1980. — 222 с.

28. Калимов Ю. И., Разварин Д. Е., Зимаков Б. М. Опыт управления газовыделением на выемочном участке. Сыктывкар: Коми кн. изд-во, 1972. — Шс.

29. Касимов О. И., Капиев Р. Э. Оценка параметров переходных газодинамических процессов на выемочных участках // В кн.: Борьба с газом и пылью на угольных шахтах. — Киев: Техника, 1965. — С. 3—13.

30. Каталог шахтопластов Кузнецкого, Карагандинского и Печорского угольных бассейнов с характеристикой горно-геологических факторов и явлений. — М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1982. — 180 с.

31. Клебанов Ф. С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях — М.: Наука, 1974. — 135 с.

32. Колмаков В. А., Мазикин В. П. Активная дегазация выработанных пространств выемочных полей для их интенсивной отработки. Уголь, 1992, № 9. —С. 43.

33. Комплексная разработка газоносных угольных пластов за рубежом. — М.: ЦНИЭИуголь, 1989. — 67 с.

34. Комиссаров С. Н. Управление массивом горных пород вокруг очистных выработок. —М.: Недра, 1983. — 237 с.

35. Красюк H. Н. Технология горных работ в метановой среде с добычей метана. — В сб.: Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений. — М.: МГИ, 1989. — С. 49—50.

36. Kunde H., Beckmann К. Statistik der Gewinnungs — technik im deutschen Steinkohlenbergbau fur das Tahr 1969 und Tandenzen ihrer Ehtwicklung. GIu:ckauf, Nr. 106. 1970.

37. Лидин Г. Д. Газообильность каменноугольных шахт // Факторы, предопределяющие газообильность каменноугольных шахт. — М.: Изд-во АН СССР, 1949. —223 с.

38. Мазикин В. П. Методология и опыт управления газовыделением на шахтах в условиях технического и технологического перевооружения. М.: МГТУ, 1995. —101 е.

39. Мазикин В. П., Сирош М. К., Ефремов К. А. Результаты применения дегазации и управления газовыделением в условиях Ленинского района Кузбасса / Труды ВостНИИ "Безопасность работ в угольных шахтах". — Кемерово: Облиздат, 1994. — С. 9—15.

40. Мазикин В. П., Ремезов А. В., Сирош М. К. Влияние междулавных целиков на эффективность дегазации / Труды ВостНИИ "Повышение безопасности на предприятиях угольной промышленности". — Кемерово: Облиздат, 1995. —С. 48—56.

41. Милетич А. Ф. Утечки воздуха и их расчет при проветривании шахт. — М.: Недра, 1968. — 146 с.

42. Малышев Ю. Н., Айруни А. Т., Васильчук М. П. перспективные направления совершенствования подземной добычи угля в метанообильных шахтах. Уголь, 1996. — № 8. — С. 8—13.

43. Малышев Ю. Н., Худин Ю. Л., Васильчук М. П., Айруни А. Т. Проблемы разработки метаноносных пластов в Кузнецком угольном бассейне. — М.: Академия горных наук, 1997. — 463 с.

44. Малышев Ю. Н., Айруни А. Т. Комплексная дегазация угольных шахт. — М.: Академия горных наук, 1999. — 327 с.

45. Малышев Ю. Н., Трубецкой К. Н., Айруни А. Т. Фундаментально-прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. — М.: Академия горных наук, 2000. — 519с.

46. Морев А. М. Опыт дегазации выработанного пространства при помощи скважин, пробуренных с поверхности / Уголь, 1969. — № 8. — С. 55—57.

47. Методические указания по управлению геомеханическим состояниемпород в период формирования и проявления первых осадок кровли. — Л.: ВНИМИ, 1986, —31 с.

48. Методика выбора рациональных параметров технологических схем очистной выемки пологих угольных пластов гидрошахт Кузбасса. Новокузнецк: ВНИИГидроуголь, 1988. — 139 с.

49. Мясников А. :А., Рябченко А. С., Садчиков В. А. Управление газовыделением при разработке угольных пластов. — М.: Недра, 1987. — 216 с.

50. Ножкин Н. В. Заблаговременная дегазация угольных месторождений. М.: Недра, 1979. —271 с.

51. Носач А. К., Кольчик Е. И., Исаенко А. А., Кольчик И. Е. Определение параметров зоны газовыделения из пластов-спутников. Известия Донецкого горного института. — Всеукраинский научно-технический журнал горного профиля, 2001. № 1. — С. 79—80.

52. Носач А. К., Кольчик Е. И., Исаенко А. А., Кольчик И. Е. Влияние процессов угледобычи на динамику газовыделения из выработанного пространства. Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2002, № 8. — С. 147—150.

53. Патрушев М. А., Драницын Е. С. Проветривание высокомеханизированных лав. — Донецк, 1974. — 150 с.

54. Павлов А. Н. Метод прогноза зон повышенного метановыделения при формировании купола обрушения в выработанном пространстве. ГИАБ. М.: МГГУ, 2002. — № 8. — С. 150—154.

55. Поляков В. А. Исследование и разработка безопасных методов регулирования вентиляции выемочных участков газовых шахт. Дис. . канд. техн. наук. — М.: МГИ, 1974. — 203 с.

56. Правила безопасности в угольных шахтах. Самара: Самар. дом печати, 1995. —242 с.

57. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. — М.: Недра, 1976. —303 с.

58. Пузырев В. H. Добыча метана — путь повышения рентабельности и безопасности угольных шахт Кузбасса // Уголь, 1992. — № 1. — С. 32—35.

59. Пучков JI. А. Аэродинамика подземных выработанных пространств.1. М.:МГГУ, 1993.—267 с.

60. Пучков JT. А., Ярунин С. А., Красюк H. Н. Дегазация и добыча метана угольных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень.

61. М.:МГГУ, 1995. —Вып. 1. —С. 7—13.

62. Пучков Л. А. Исследование переходных газодинамических процессов в угольных шахтах. — В реф. сб.: Технология и экономика угледобычи, 1966.6. — С. 82—85.

63. Пучков JI. А., Каледина Н. О. Влияние режима проветривания на распределение метана в выработанном пространстве. — Известия вузов, Горный журнал, 1980. —№ 10. —С. 46—49.

64. Пучков JI. А., Аюров В. Д. Синергетическая концепция управления горнотехнологическими процессами в угольных шахтах. — М.: МГИ, 1991. — 47 с.

65. Пучков JI. А., Каледина Н. О. Динамика метана в выработанных пространствах угольных шахт. — М.: МГГУ, 1995. — 313 с.

66. Радиковский М. И. Разработка метода прогноза зон интенсивного ме-тановыделения при активизации геомеханических процессов в угольных шахтах. Дис. канд. техн. наук. — Кемерово: Институт угля и углехимия СО РАН, 1998. —176 с.

67. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. — М.: Недра, 1975. —238 с.

68. Руководство по дегазации угольных шахт. — М.: Недра, 1975. — 189 с.

69. Руководство по производству депрессионных и газовых съемок в угольных шахтах. — М.: Недра, 1975. —65 с.

70. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Мак-НИИ. — Макеевка — Донбасс, 1989. — 255 с.

71. Сергеев И. В., Забурдяев В. С. Эффекттивность дегазации на участках с высокой нагрузкой на лаву. — М.: ЦНИЭуголь, 1978. — 43 с.

72. Сергеев И. В., Забурдяев В. С. Методические положения по применению способов управления газовыделением на угольных шахтах с высокой концентрацией горных работ. — М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1979. — 39 с.

73. Сластунов С. В. Заблаговременная дегазация и добыча метана из угольных месторождений. — М.: МГГУ, 1996. — 442 с.

74. Смертин О. С. Технические новшества — новая реальность повышения экономической эффективности шахт // Уголь, 2002. — № 1. — С. 15—17.

75. Сурков А. В. Управление геодинамическими процессами для повышения эффективности и безопасности разработки угольных месторождений Кузбасса. Дис. докт. техн. наук. — Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН. 1999. —327.

76. Тарасов Б. Г., Колмаков В. А. Газовый барьер угольных шахт. — М.: Недра, 1978.—287 с.

77. Терентьев Б. Д. и др. Способ разработки пологого угольного пласта. Патент РФ №2029867 от 27.02.1995.

78. Терентьев Б. Д. Повышение надежности и безопасности отработки запасов выемочных участков угольных шахт. Дис. докт. техн. наук.— М., 2000. — 306 с.

79. Терентьев Б. Д., Груздев В. А., Никишичев Д. Б. Принципы обоснования длины очистного забоя угольных шахт. Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: МГГУ, 2002. — № 7. — С. 190—192.

80. Терентьев Б. Д., Смирнов В. С., Груздев В. А. Исследование газового режима выемочных участков. Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: МГГУ, 2002. — № 8. — С. 154—156.

81. Технические указания по управлению газовыделением на выемочных участках средствами вентиляции. — Макеевка—Донбасс: МакНИИ, 1972, — 59 с.

82. To went Edge in the Warrem Hous. MINING Magazine. September, 2001. P. 112—114.

83. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. — JI., 1986. — 222 с.

84. Управление газовыделеннем в угольных шахтах / С. Г. Калиев, Е. И. Преображенская, В. А. Садчиков и др. — М.: Недра, 1980. — 221 с.

85. Управление газовыделением в угольных шахтах при ведении очистных работ / И. В.Сергеев, В. С.Забурдяев, А. Т. Айруни и др. — М.: Недра, 1992.—256 с.

86. Устинов А. М. Разработка способов управления метановыделением в местах сопряжении очистных выработок с вентиляционными штреками в условиях шахт восточных бассейнов страны. Фонды КО ВостНИИ. — Караганда, 1970. —171 с.

87. Устинов А. М., Воронюк Ю. С., Щеголев С. П. Выбор оптимального местоположения газоотсасывающей установки для проветривания очистного забоя. Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: МГГУ, 2002. — №7. —С. 140—144.

88. Ушаков К. 3. Аэромеханика вентиляционных потоков в горных выработках. — М.: Недра, 1975. — 167 с.

89. Ушаков К. 3., Бурчаков А. С., Пучков JT.A., Медведев И. И. Аэрология горных предприятий. — М.: Недра, 1987.—421 с.

90. Фельдман JI. П., Святный В. А. Переходные газодинамические процессы в выработанном пространстве при изменении режима проветривания участка. В сб. Разработка месторождений полезных ископаемых. — Киев: Нау-кова думка, 1965. —Вып. 4. —С. 92—101.

91. Фельдман JI. П., Касимов О. И., Слепцов А. И. Основные закономерности и математическая модель газодинамических процессов на выемочных участках шахт. — В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых. — Киев: Техника, 1973. — Вып. 34. — С. 35—41.

92. Физикохиммя газодинамических явлений в шахтах / В. В. Ходот, М. Ф. Яновская, Ю. С. Премыслер м др. — М.: Наука, 1973. — 140 с.

93. Harmisch H. La concentration de la production et les consequences dans les domaines de la maîtrise et du dégagement grisouteux et du climat miner "Meitrise du dégagement grisouteux — Amelioration du clunat". Luxembourg, 1971.

94. Черняк И. JT. Периодические проявления горного давления при разработке угольных пластов. — М.: МГИ, 1992. — 69 с.

95. Черняк И. Л., Чехмистренко II. В. Управление устойчивостью кровли в очистных забоях с помощью породных полос. Отчет по теме ПУ-1-234. — М.: МГИ, 1994. —53 с.

96. Шахта "Распадская": между прошлым м будущем (1996—2000). Сб. статей. — Междуреченск—Челябинск, 2001. — 204 с.

97. Шевченко Л. А. Управление метановыделением при разработке мощных угольных пластов Кузбасса. — Кемерово, 1988. — 160 с.

98. Шундулиди И. А. Разработка интегрированных систем двухстадий-ной отработки запасов мощных угольных пластов. Дис. докт. техн. наук. — М., 2002. —364 с.

99. Шундулиди И. А. Особенности метановыделения в очистном забое при отработке верхнего слоя мощного пологого пласта. Безопасность труда в промышленности, 2002. — № 5. — С. 42—44.

100. Шаровар И. И., Терентьев Б. Д., Груздев В. А., Никишичев Д. Б. Технология отработки локальных участков угольных пластов Кузбасса. Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: МГГУ, 2002. — № 7. — С. 192—194.

101. Щеголев С. П. Исследование газового режима и разработка способов управления газовыделением на очистных участках шахт Томь-Усинского района Кузбасса. Дис. канд. техн. наук. — М.: ННЦ ГП — ИГД им. А. А. Ско-чинского, 1999.— 178 с.

102. Janas H. Ausgasungsvorausberechnung nach dem Gasdruckverfahren // Gluckauf-Forschungshefte. 1985. — N 3. — S. 122-127.

103. Якоби О. Практика управления горным давлением. — М.: Недра, 1987, —566 с.

104. Ярунин С. А., Черняк И. JI. Управление состоянием массива горных пород. — М.: Недра, 1995. — 395 с.

Информация о работе

Груздев, Вадим Альбертович
кандидата технических наук
Москва, 2004
ВАК 25.00.22

Диссертация

Обоснование технологических решений по рациональному управлению газовыделением в пределах выемочных участков угольных шахт - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Обоснование технологических решений по рациональному управлению газовыделением в пределах выемочных участков угольных шахт - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы