q спі = 1,14 υ оч –0,4 mcni / m в (х спі – х 0і) (1- (М спі / М р і )) (3.48)
где m cni — суммарная мощность угольных пачек отдельного
(і-го) спутника, м; для спутника, состоящего из углистосланцевых пород, т спі принимается равной половине его действительной мощности;
xcni — природная метаноносность і-го спутника, м3/т;
x 0i — остаточная метаноносность угля і-го спутника, м3/т; определяется так же, как х0;
тв — вынимаемая полезная мощность разрабатываемого пласта, м;
M cni — расстояние по нормали между кровлей разрабатываемого и почвой сближенного (при подработке) пластов и между почвой разрабатываемого и кровней сближенного (при надработке) пластов, м;
Мр — расстояние по нормали между разрабатываемым и сближенным пластами, при котором метановыделение из последнего практически равно нулю, м.
Если природная метаноносность спутника не определена при разведке месторождения, то она принимается равной метаноносности ближайшего рабочего пласта с поправкой на зольность и влажность спутника, т.е.
х cni = x (100 –Аз.с- Wс ) / (100- Аз.- W ) (3.49)
где Аз.с, Wc — соответственно зольность и пластовая влажность спутника, %.
Величина Мр при подработке пологих и наклонных пластов определяется по формуле (3.50), а при подработке крутонаклонных и крутых пластов — по формуле (3.51)
МР = 1,3 L оч k у.к. k л √ m в.пр(cos aпл + 0,05 kл); (3.50)
МР = k у.к m в.пр (1,2 +cos aпл ); (3.51)
где т в.пр — вынимаемая мощность пласта с учетом породных прослоек, м;
k у.к — коэффициент, учитывающий влияние способа управления кровлей; принимается в формуле (3.50) при полном обрушении — 1,0; при частичной закладке, плавном опускании и удержании на кострах — 0,8; при полной закладке — 0,4; а в формулах (3.51) и (3.53) соответственно равен 60,45 и 25;
kл — коэффициент, учитывающий влияние степени метаморфизма на величину свода разгрузки; определяется по формуле (3.52) или принимается по табл. 3.6.
kл = 1,88 ехр (- 0,018 Vdaf); (3.52)
Таблица 3.6
Значение коэффициента kл
|
Vdaf, %
|
2-8
|
8-12
|
12-18
|
18-26
|
26-35
|
35-40 и более
|
|
kл |
1,8-1,6
|
1,6-1,5
|
1,5-1,35
|
1,35-1,2
|
1,2-1,0
|
1,0-0.91
|
При определении Мр для лав длиной более 220 м в формулу (3.50) подставляется значение
1ОЧ = 220 м.
При надработке пологих и наклонных угольных пластов значение Мр принимается равным 60 м, а при надработке крутонаклонных и крутых пластов определяется по формуле
Mp = k у.к m в.np(1,2-COS aпл ) (3.53)
Если угольный пласт до его разработки или сближенный пласт был ранее подработан (надработан), то в расчетные формулы вместо х подставляется остаточная метаноносность х'0, величина которой определяется по формуле
х'0= х0 + (х- х0) М' спi / М пp , (3.54)
где М' спi — расстояние по нормали от сближенного до разрабатываемого пласта, который ранее подработал (надработал) его, м.
Если велась заблаговременная дегазация пласта (углепородной толщи), то в формулу (3.54) вместо х подставляется x(l — kд). Значение kд принимается в соответствии с Руководством по дегазации угольных шахт.
Расстояние Мп р при расчете х'0 определяется по горнотехническим параметрам выемочного участка (1ОЧ, т в. пр, kл, kу.к и др.) для пласта, который подработал (надработал) пласт-спутник.
Если х ≤ х0 или х'0≤ х0, то считается, что метан из пласта не выделяется.
3.3.1.3. Метановыделение из вмещающих пород
При наличии данных по метаноносности вмещающих по род относительное метановыделение из них определяется по формулам:
пп
q пор = 1,14 υ –0,4 оч (q пор1 + Σ q порі) (3.55)
і=1
q пор = (3 m в.пр х пор γпор) / γ mв (3.56)
q порі = ((3 m в.пр γпор х порі) / γ m в )(mni/27m в.пр)(1-(М пі) / 30 m в.пр) (3.57)
где q пор 1— относительное метановыделение из вмещающих пород, попадающих в зону интенсивного дробления, принятую равной 3 м в.пр, м3/т;
q порі — относительное метановыделение из вмещающих пород, попадающих в зону трещинообразования, равную 27 м в.пр мЗ/т;
хпор — средняя метаноносность пород в 30-кратной вынимаемой мощности пласта (Мр - 30 м в.пр, м3/т);
х порі — метаноносность і-го слоя вмещающих пород, м3/т;
γпор — средняя плотность пород в зоне 3 м в.пр, т/м3;
Ynopi — плотность і-го слоя вмещающих пород, т/м3;
Mni — расстояние по нормали между кровлей разрабатываемого пласта и почвой метаноносного слоя пород, м;
тп — мощность і-го метаноносного слоя породы, м;
пп — число метаноносных слоев пород в 30 м в.пр.
При отсутствии данных по метаноносности вмещающих пород применяется формула
q пор = 1,14 υ –0,4 оч (х-х0) k c.n (Н-Н0) (3.58)
где k c.n — коэффициент, учитывающий влияние способа управления кровлей и литологический состав пород, доли ед.; значения ого берутся из табл. 3.7;
Но — глубина верхней границы зоны метановых газов, м;
Н — глубина разработки, м.
Таблица 3.7
Значения коэффициента k c.n при различных способах управления кровлей
|
Способ управления кровлей
|
Значение k c.n
|
|
Полное обрушение
|
0,00106
|
|
Частичная закладка, удержание кровли на кострах, плавное опускание
|
0,00084
|
|
Полная закладка
|
0,00043
|
3.3.1.4. Определение ожидаемого метановыделения из очистной выработки и выемочного участка
При применении дегазации сближенных угольных пластов и вмещающих пород скважинами, изолированного отвода метана из выработанного пространства за пределы выемочного участка с помощью газоотсасывающей установки, а также дегазации разрабатываемого пласта, ожидаемое метановыделение из очистной выработки (q оч) и выемочного участка (Q уч ) определяется:
• при схемах проветривания выемочных участков без обособленного разбавления метана по источникам (схемы типа 1-В, 1-К, 1-М) по формулам:
q оч = (q о.п + q 'о.у + q "о.у ) (1-k д.пл)+ k в.п. q 'в.п ; (3.59)
q оч = (q о.п + q 'о.у ) (1- k д.пл ) + q ' в. n ; (3.60)
• при схемах проветривания выемочных участков с обособленным разбавлением метана по источникам выделения (схемы типа 2-В, 3-В) q оч определяется по формуле (3.61), q оч — по формуле (3.60)
q оч = (q о.п + q 'о.у ) (1- k д.пл )+ k в.п. q 'в.п ; (3.61)
где k д.пл — коэффициент эффективности дегазации разрабатываемого пласта, доли од.;
k в.п — коэффициент, учитывающий метановыделение из выработанного пространства в призабойное, доли ед.
Ожидаемое метановыделение из выработанного пространства на выемочном участке — q 'в.п, м3/т; определяется по формуле
q 'в.п, = [k э.п (х-х0) (1- k д.пл) + (Σ q сп.пi + q пор ) (1- k д.с.п) + Σ q сп.нi (1- k д.сн)] (1 - k ‘д.в.п )(1 - k д.в.о ) (3.62)
где k д.с.п — коэффициент, учитывающий эффективность дегазации подрабатываемых сближенных пластов и пород, доли ед.;
k д.с.п — коэффициент, учитывающий эффективность дегазации надрабатываемых сближенных пластов, доли ед.;
k д.в.о — коэффициент, учитывающий эффективность дегазации выработанного пространства, доли ед.;
k ‘д.в.п — коэффициент, учитывающий эффективность изолированного отвода метана, доли ед.; принимается в соответствии с пунктом 6.2.3.
Значения k д.пл’, k д.с.п и k д.с.н принимаются в соответствии
с Руководством по дегазации угольных шахт.
Коэффициент, учитывающий метановыделение из выработанного пространства в призабойное, зависит от схемы проветривания выемочного участка, способа охраны (поддержания) вентиляционной выработки. Для схемы проветривания выемочного участка 1-М k в.п принимается равным единице, а для
других схем проветривания принимается по табл. 3.8 в зависимости от коэффициента, учитывающего поступление (при-течки) воздуха из выработанного пространства в призабойное (k yт.л, доли ед.), и средневзвешенного расстояния (Мср, м) от разрабатываемого пласта до сближенных, или рассчитывается по формуле
k в.п = k yт.л (0,06 М1,23 ср) k yт.л-1 (3.63)
п сп
Σ тспі М спі (Мр - Mcni)
і=1
М ср =—————————: (3.64)
п сп
Σ m cni(Mp-M cni )
i=l
Таблица 3.8
Значение коэффициента k в.n в зависимости от Мср и k yтл
|
Мср, м
|
Значения k в.п при k yт.л
|
||||
|
|
0,2
|
0,4
|
0,6
|
0,8
|
1,0
|
|
ДО 10
|
0,2
|
0,4
|
0,6
|
0,8
|
1,0
|
|
11-20
|
0,10
|
0,24
|
0,42
|
0,67
|
1,0
|
|
21-40
|
0,05
|
0,14
|
0,30
|
0,57
|
1,0
|
|
41-70
|
0,03
|
0,09
|
0,23
|
0,49
|
1,0
|
|
71-100
|
0,02
|
0,07
|
0,19
|
0,45
|
1,0
|
Примечание. При определении q пол по формулам (3.59), (3.61) значение k в.n принимается равным 0,8.
Значения коэффициента k yт.л зависят от схемы проветривания выемочного участка и способа поддержания вентиляционной выработки.
Для возвратноточной схемы проветривания и прямоточной с подсвежением и без подсвежения при примыкании исходящей струи воздуха в пределах выемочного участка к выработанному пространству (схемы типа 1-В, 1-К, 2-В, 3-В (рис. П.2.3)) и поддержании вентиляционной выработки кострами, бутокострами, бутовой полосой с окнами (каналами) или сплошной бутовой полосой шириной до 5 м выделение метана из выработанного пространства в лаву не происходит т.е, k в.n = 0.
Если для поддержания вентиляционной выработки выкладывается сплошная бутовая полоса шириной более 5 м, то k yт.л в зависимости от ее ширины принимается по табл. 3.9.
Таблица 3.9
Значение k yт.л в зависимости от bп
|
bп, м
|
6-7
|
7-9
|
9-12
|
12-16
|
более 16
|
|
k yт.л, доли ед.
|
0,3-0,4
|
0,4-0,5
|
0,5-0,7
|
0,7-6,9
|
1,0
|
3.3.2. По фактической газообильности
3.3.2.1. Определение фактической газообильности очистных выработок и выемочных участков
Среднее фактическое газовыделение в очистной выработке при обособленном проветривании рассчитывается по формуле
Ī оч.ф = Ī оч.ф – Ī n.с. – Ī оч.п , (3.65)
где Ī оч.ф — средний расход газа в вентиляционной выработке на расстоянии 15-20 м от очистного забоя, м3/мин;
Ī п.с — средний расход газа в выработке с подсвежающей струей (при схемах проветривания с подсвежением) в 15-20 м перед очистным забоем, м3/мин;
Ī оч. п — средний расход газа, поступающего в очистную выработку со свежей струей воздуха, м3/мин;
_ _
Ī оч. п=0,01 Q очC0 (3.66)
_
Q оч— средний расход воздуха в вентиляционной выработки на расстоянии 15-20 м от очистного забоя, м3/мин;
_
С0 — средняя концентрация газа, поступающего на выемочный участок со свежей струей воздуха, %.
Примечание. Здесь и далее под газом подразумевается как метан, так и углекислый газ.
При последовательном проветривании очистных выработок Ī оч. ф рассчитывается по формуле
Ī оч. ф = Ī оч. ф - Ī оч. п - Ī n.c (3.67)
где Ī оч. п — средний расход газа, поступающего в данную очистную выработку из другой очистной выработки этого же выемочного участка, м3/мин; Ī оч. п определяется по результатам измерений на вентиляционном штреке в 15-20 м перед последовательно проветриваемой лавой.
Среднее фактическое газовыделение в выработки выемочного участка определяется по формуле
Ī оч. ф = Ī 'уч.ф - Ī 'уч.п - Ī уч.o (3.68)
где Ī 'уч.ф — средний расход газа в исходящей из выемочного участка вентиляционной струе на расстоянии 15-20 м от ходка (уклона, квершлага), м3/мин;
Ī 'уч.п— средний расход газа, поступающего на выемочный участок с подсвежающей струей воздуха, м3/мин;
Ī уч.о — средний расход газа, поступающего на выемочный участок со свежей струей воздуха, м3/мин.
При определении фактической углекислотообильности очистных выработок и выемочных участков по формулам (3.65), (3.66) и (3.68) средний расход газа, поступающего к очистную
выработку (Ī оч. п), на выемочный участок с основной струей воздуха (Ī уч. п) и подсвежающей струей (Ī уч. п), определяется по формуле
пв
Ī i.о =0,01 (Са Σ Qi ) / пв (3.69)
i=1
где Са — концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты, %;
Qi — расход воздуха при отдельных измерениях, м3/мин; при расчете I оч.о принимается равным Qоч, при расчете I уч.о - Qуч., а при расчете I уч.n— Qуч.п;
пв — число измерений расхода воздуха за месяц.
Средняя абсолютная метанообильность выемочного участка рассчитывается по формуле
Ī уч. = Ī уч. ф + 0,835 Ī д.с +0,451 Ī д.п + Ī д.в + Ī д.пл + Ī и.от, (3.70)
где 0,835 и 0,45 — коэффициенты, учитывающие влияние дегазации на увеличение расхода каптируемого метана соответственно подземными скважинами и скважинами, пробуренными с поверхности;
Ī д.с + Ī д.п + Ī д.в + Ī д.пл — средние расходы метана, каптируемого дегазационной установкой соответственно из сближенных пластов подземными и поверхностными скважинами, выработанного пространства и разрабатываемого пласта, м3/мин; определяются в соответствии с методикой, изложенной в Инструкции по контролю состава рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категории шахт по метану;
