Метановыделение I пов.с и I о.у.с определяется по формулам
I пов.с = 3,3 · 10 –2 m n D 1 X [0,0004 (V daf)2 + 0,16]; (3.23)
I о.у.с = 2,0 · 10 -3 m n D 2 1 γ (X-X 0) (3.24)
где D1 — диаметр ствола в проходке, м;
mn — полная мощность угольных пачек пласта, м.
При проведении стволов бурением ожидаемое метановыделение в ствол рассчитывается в период его осушения по формуле
nпл
І з.с.=7,65 · 10 –5 D 2 Σm ni xi(3.25)
і=1
где D2 — диаметр ствола в свету, м;
mni — полная мощность угольных пачек і-го пласта, пересекаемого стволом, м;
Xі — природная метаноносность і-гo пласта, пересекаемого стволом, м3/т;
n пл — число пересекаемых пластов.
По природной метаноносности пласта определяется метанообильность вертикальных стволов (шурфов) и выработок, проводимых вприсечку к выработанному пространству, без последующего уточнения по фактической метанообильности согласно пункта 3.2.2.
Метанообильность других проектируемых тупиковых выработок, проводимых по угольным пластам, определяется по природной метаноносности в том случае, если нет данных о фактическом метановыделении в выработку (значение (х — x 0)— впоследствии фактическое метановыделение в выработку определяется согласно пункта 3.2.2.
3.2.2. По фактической метанообильности
Расчет ожидаемого метановыделения в проектируемые тупиковые выработки осуществляется по формулам, приведенным в пункте 3.2.1, а значение (х — x 0), входящее в формулы,
принимается согласно данным о фактическом метановыделении с обнаженных поверхностей пласта в выработку — аналог.
Примечание. За выработку-аналог принимается выработка, пройденная по тому же пласту в пределах той же панели, блока, при этом разность вертикальных отметок от ее устья до устья проектируемой выработки не должна превышать 20 м на глубинах до 300 м ниже верхней границы метановой зоны и 50 м при больших глубинах. В окрестности выработки-аналога не должно быть ранее пройденных выработок на расстоянии ближе 20 м. Пласт, по которому проводится (проводилась) выработка-аналог, не должен быть надработан или подработан.
После проведения проектируемой выработки на длину 75 м производится уточнение значения (х — х0) по фактическому метановыделению из обнаженных поверхностей пласта в эту выработку по формуле
Х - Х0 = 43,5 I пов.ф(3.26)
Mn v n.ф k m.ф
где І пов. ф — фактическое метановыделение из обнаженных поверхностей пласта, м3/мин;
ипФ — фактическая скорость подвигания участка выработки, для которого определяется Iпов.ф, м/сут;
k m.ф — коэффициент, учитывающий изменение метано-выделения во времени; определяется по табл. 3.2 или формуле по (3.7) в зависимости от Т пр ф.
Т пр ф — фактическая продолжительность проведения участка выработки, для которого определяется I пов ф, сут.
Фактическое метановыделение из обнаженных поверхностей пласта 1пов ф определяется по специальной методике. В действующей тупиковой части выработки не ближе 10-15 м от ее устья производится измерение расхода воздуха и отбор не менее 5 проб воздуха. Одновременно отбирается не менее 3 проб воздуха перед ВМП, проветривающим данную выработку. Пробы отбираются «мокрым» способом или же в резиновые камеры и должны характеризовать среднюю по сечению выработки концентрацию метана в пунктах отбора. Отбор проб производится с интервалом в 5—10 минут.
Отбор проб следует начинать после выгрузки угля из выботки, но не ранее чем через 2 часа после окончания работ по выемке угля и выполнения противовыбросных мероприятий. По данным наблюдений значение I пов ф определяется по формуле
_ _
I пов ф = 0,01(Cи-C0),
(3.27)
где Qn — расход воздуха в тупиковой выработке в 10-15 м от ее устья, м3/мин;
_
Си — средняя концентрация метана в исходящей струе тупиковой выработки в 10-15 м от ее устья, % (по объему)*;
_
С0 — средняя концентрация метана пород ВМП, %.
Наблюдения для определения 1пов ф должны проводиться при длине тупиковой выработки не менее 75 м, участок выработки, для которого определяется 1пов ф, должен проводиться без остановок (перерывы в выходные и праздничные дни не следует считать остановками).
При содержании метана в исходящей из выработки струе 0,5% и более вместо отбора проб допускается измерение концентрации интерферометром.
Отбор проб или измерение концентрации метана интерферометром выполняются участком ВТБ или ГВГСС.
При проведении наклонных выработок по угольным пластам сверху вниз в тех случаях, когда разность высотных отметок устья и забоя выработки превышает ∆H м, следует периодически определять значение (х — х0) по фактическому метановыделению из обнаженных поверхностей пласта и производить корректировку расчета расхода воздуха по мере изменения длины выработки.
Для "выработок, проводимых на глубине до 300 м ниже
верхней границы метановой зоны, принимается ∆H = 20 м;
для выработок, проводимых на большей глубине, ∆H = 50 м.
Первая корректировка производится при длине выработки
l1, определяемой по формуле
l1= ( ∆H / sin a в ) + 60 (3.28)
* Далее по тексту вместо % (по объему) будем писать %.
где ∆H — разность высотных отметок устья и забоя выработки, м;
a в — угол наклона выработки, град.
Для этого по описанной выше методике в 60 м от забоя выработки и у ВМП производятся наблюдения для определения (х — х0) , а затем по новому значению (х — х0) определяется ожидаемое метановыделение и корректируется расчет расхода воздуха.
Вторая корректировка производится при длине выработке
L1 = (2∆H / sin a в) + 60. (3.29)
Длина выработки, при которой необходимо выполнять третью и последующие корректировки, определяется аналогичным образом
L1 = (3∆H / sin a в) + 60. и т.д. (3.30)
Если разность между проектной длиной тупиковой выработки 1пр и длиной, при которой должна производиться корректировка, менее 60 м, то корректировку можно не выполнять.
Для горизонтальных выработок, проектная длина которых
не превышает 70 м, корректировку значения (х - х0) по фактическому метановыделению также производить не следует.
После корректировки значения (х - х0) по фактическому метановыделению следует, в случае необходимости, произвести перерасчет ожидаемого метановыделения в выработку, определенного при ее проектировании по природной метаноносности пласта или по фактическому метановыделению в выработку-аналог.
Метанообильность проектируемых полевых и погашаемых выработок принимается равной фактической метанообильности действующих (или ранее пройденных) выработок, проводимых (погашаемых) в аналогичных условиях. При отсутствии выработок, проводимых и аналогичных условиях, метанообильность указанных выработок определяется по рекомендациям МакНИИ.
3.3. Прогноз метанообильности выемочного участка
3.3.1. По природной метаноносности пласта
Источниками выделения метана в выработки выемочного участка являются разрабатываемый угольный пласт, сближенные угольные пласты (спутники) и вмещающие породы.
Относительная метанообильность выемочного участка определяется как суммарное метановыделение из разрабатываемого пласта (q пл, м3/т), сближенных угольных пластов (q пл, м3/т),
и вмещающих пород (q пл, м3/т),, т.е. можно записать, что
q уч = qпл + q сп + q пор (3.31)
3.3.1.1. Метановыделение из разрабатываемого пласта
При разработке каменных углей и антрацитов с объемным выходом летучих веществ (V daf об) больше 165 мл/г с.б.м. относительное метановыделение из разрабатываемого пласта определяется по формуле (3.32), а из высокометаморфизованных антрацитов с объемным выходом летучих веществ от 100 до 165 мл/г с.б.м — по формуле (3.33)
qпл =q оп + q о.у + k э.п (х-х0) (3.32)
qпл = k пл + (х-х1) + k э.п (х-х0) (3.33)
где k э.п — коэффициент, учитывающий эксплуатационные потери угля в пределах выемочного участка; принимается по проекту;
х0— остаточная метаноносность угля, оставляемого в выработанном пространстве в целиках, невынимаемых пачках и т.д., м3/т; определяется, кроме высокометаморфизованных антрацитов, по формуле (3.4), а для высокометаморфизованных антрацитов х0 принимается равной х1; х1 — остаточная
метаноносность угля, выдаваемого за пределы выемочного участка, м3/т; определяется по формуле
х1 = k W,A з (0,15 V dafоб - 13,6) (3.34)
Природная метаноносность пластах определяется по формуле (3.3) при соответствующих значениях хг, W и А3.
При отработке пласта длинными столбами по восстания (падению) или полосами по простиранию за хг принимается максимальная, а при других системах разработки — средняя природная метаноносность пласта в пределах этажа (подэтажа, яруса). При разработке подработанных (надработанных) угольных пластов в расчетные формулы вместо х подставляется х’0,
значение которого определяется по формуле (3.54).
Относительное метановыделение из очистного забоя при разработке каменных углей, кроме высокометаморфизованных антрацитов, определяется по формуле (3.35), а для высокометаморфизованных антрацитов — по формуле (3.36)
q o.n = 0,85 xk пл ехр(-п); (3.35)
q o.n = 0,75 k пл (x-x1); (3.36)
где k пл — коэффициент, учитывающий влияние системы разработки на метановыделение из пласта;
k пл = (L оч± 2b з.д) / L оч (3.37)
п — показатель степени, зависящий от скорости подвигания очистного забоя (υоч, м/сут), выхода летучих веществ из угля (V daf, %) и глубины разработки (Н, м);
п = а1 υоч ехр (- 0,001 Н + b1 Vdaf) (3.38)
а.1, b1 — коэффициенты, значения которых принимаются: для углей с выходом
летучих веществ Vdaf ≤ 22 %
а.1 = 1,435, b1= - 0,051; при Vdaf > 22 %
а.1 = 0,152, b1 = 0,051.
1ОЧ — длина очистного забоя, м.
Примечание. 1. При отработке пласта на глубине Н более 1000 м при расчете п по формуле (3.38) значение Н принимается равным 1000 м.
2. При выемке крутонаклонных и крутых пластов щитовыми агрегатами q nл, q o.n определяется соответственно по формулам (3.32), (3.35). При этом скорость подвигания очистного забоя υоч определяется как отношение ширины полосы (см. рис. 6.1 г) ко времени ее отработки в пределах этажа.
Значение b з.д определяется по табл. 3.5 в зависимости от выхода летучих веществ.
Таблица 3.5
Значение b з.д в зависимости от Vdaf
|
Выход летучих веществ, %
|
до 8
|
8-12
|
12-18
|
18-26
|
26-35
|
более 35
|
|
Значение b з.д, м
|
8
|
11,0
|
14,0
|
18,0
|
14,0
|
11,0
|
В формуле (3.37) знак «плюс» принимается, когда выше вентиляционного и ниже откаточного (конвейерного) штреков расположен массив угля (коренная лава), а также при системе разработки парными штреками (прямой ход), а «минус» — когда выше вентиляционного и ниже откаточного (конвейерного) штреков разрабатываемый пласт отработан при системе разработки «парные штреки» (обратный ход) или когда выемочное поле оконтурено подготовительными выработками (столбовая система разработки).
При оплошной системе разработки, когда вышележащая лава отработана (выработанное пространство выше вентиляционного штрека), а также при комбинированной, когда один штрек пройден, а другой проходит вслед за лавой, а также при отработке крутонаклонных и крутых пластов щитовыми агрегатами типа АЩ, АНЩ k пл = 1.
Если по формуле (3.37) значение k пл < 0,5, то к расчету принимается k пл = 0,5.
Относительное метановыделение из отбитого угля определяется по формуле
q о.у = q’ о.у + q” о.у (3.39)
где q’ о.у — относительное метановыделение из отбитого угля в лаве, м3/т;
q’ о.у = xk пл [l - 85 ехр (- п ) ] (b2kmy + b2k’my (3.40)
q” о.у — относительное метановыделение из отбитого угля в конвейерном (откаточном) штреке, м3/т;
q” о.у = xk пл [l - 85 ехр (- п ) ] b2k”my (3.41)
где b2, b3 — коэффициенты, учитывающие долю отбитого угля, соответственно находящегося на конвейере и оставляемого на почве в лаве, доли ед.; значения b2 = 0,6, а b3- 0,4 при
односторонней схеме выемки угля; b2 = 1, а b3 = 0 при двухсторонней схеме выемки угля в лаве;
k my, k 'my k "my — коэффициенты, учитывающие степень дегазации отбитого от массива угля соответственно в очистной выработке на конвейере (kmy), на почве в лаве (k'my) и на
конвейере в выработке выемочного участка (k"my), доли ед.;
k my =aTв т.л ; (3.42)
k 'my = aTв т.п.л ; (3.43)
k "my = aTв т.к - aTв т.л ; (3.44)
Т т, л — время нахождения отбитого от массива угля на конвейере в лаве, мин;
Т т, л = lоч / 60v к.л.; (3.45)
v к.л — скорость транспортирования угля в лаве, м/с;
Т т. п. л — время нахождения отбитого от массива угля на почве в лаве при односторонней выемке угля, мин; принимается ориентировочно равным времени работы комбайна по выемке полосы угля на ширину захвата с учетом времени на концевые операции. При выемке крутонаклонных и крутых пластов время нахождения угля в лаве принимается по проекту;
Т т. к — время нахождения отбитого от массива угля в конвейерном (откаточном) штреке в пределах выемочного участка, мин; определяется по формуле
п l
Т т. к = ( ∑) / 60 v mi (3.46)
i-1
где пl — число участков длиной lmi с различной скоростью движения угля;
lmi — протяженность выработки с i-м видом транспорта, м;
vmi — скорость транспортирования угля на участке lmi м/с.
При транспортировании угля в пределах выемочного участка в вагонетках значение времени нахождения его на участке принимается по проекту, но не более 120 мин.
Значения коэффициентов а и b, входящих в формулы (3.41), (3.42), (3.43), принимаются в соответствии с пунктом 3.2.1.
При отработке высокометаморфизованных антрацитов значение
q' о.у = 0,15 k nл(x-x1), а q" о.у = 0,10 k nл(x-x1)
3.3.1.2. Метановыделение из сближенных угольных пластов (спутников)
Относительное метановыделение из спутников определяется по формуле
q сп = Σ q сп.пі + Σ q сп.ні (3.47)
Относительное метановыделение как из подрабатываемого q сп.пі , так и из надрабатываемого q сп.ні пласта (спутника) определяется по формуле
