Страница 6: ДНАОТ 1.1.30-6.09.93. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт обязательно для всех организаций и предприятий угольной промышленности при проектировании и реконструкции угольных шахт, включая строительство (32221)

Ī и.от — средний расход метана, отводимого по трубопроводу или неподдерживаемой выработке за пределы выемочного участка, м3/мин;

Ī и.от = Ī к.см1 - Ī к.см2 (3.71)

Ī к.см1 - Ī к.см2— средний расход газа в 15-20 м за и перед камерой смешения, м3/мин.

Средний расход газа в пункте измерений определяется по формуле

пкв

Ī i. = ( Σ ) / пкв (3.72)

i=1

где Іі — расход газа в г-м пункте при отдельных измерениях, м3/мин;

пкв — число определений Іі за квартал (месяц).

Расход газа, проходящего в пункте при каждом измерении определяется по формуле

Іі = 0,01 Qi Сi (3.73)

где Qi — расход воздуха в i-м пункте измерений, м3/мин;

Сi — концентрация газа в воздухе в пункте измерений, % /

При использовании измерений концентрации газа переносными приборами средний расход газа, проходившего в пункте измерений в течение месяца, определяется по формуле (3.74), а при использовании телеинформации — по формуле (3.75)

пв пn

Iмi. = 0,01 ( Σ QKi) / пкв · ( Σ С nj) /пn(3.74)

i=1 i=1

пв пm

Iмi. = 0,01 ( Σ QKi) / пв · ( Σ С mj) /пm(3.74)

i=1 i=1

где QKi — расход воздуха в пункте измерений, м3/мин;

С nj — среднесуточная концентрация газа по измерениям переносными приборами, %;

пn — число определений среднесуточной концентрации переносными приборами за месяц;

С mj — среднесуточная концентрация метана по данным телеинформации, выдаваемой аппаратурой АГК, %;

пm — число определений среднесуточной концентрации по данным аппаратуры АГК за месяц.

Примечание. При использовании телеинформации о расходе воздуха с записью на самопишущем приборе в формулу (3.75) подставляется средний расход воздуха по данным телеизмерений за сутки.

Значения QKi берутся из формы 2 «Вентиляционного журнала», значения С nj — из «Книги замера метана...», a С mj и QKi — из «Журнала оператора АГК».

При отработке крутонаклонных и крутых пластов щитовыми агрегатами при определении фактической метанообильности полосы 1пол и выемочного участка в формулы (3.74) и (3.75) подставляются значения концентрации газа, начиная с положения, когда щитовой забой находится от вентиляционного штрека на расстоянии не менее 0,5 Нэт при проведении откаточного штрека по пласту и 0,6 Нэт — по породе, где Нэт — наклонная высота этажа, м.

3.3.2.2. Определение ожидаемого метановыделения очистной выработки и выемочного участка

Ожидаемое среднее метановыделение в очистной выработке (Ī оч, м3/мин) и на выемочном участке (Ī уч , м3/мин) определяется:

Ī оч = Ī оч.ф (L оч.р / L оч.ф)0,4 (Ар / Аф)0,6 k с.р. k г.р. (3.76)

Ī уч = Ī уч.ф (L оч.р / L оч.ф)0,4 (Ар / Аф)0,6 k с.р. k г.р. (3.77)

где L оч.р— длина очистной выработки, для которой рассчитывается ожидаемое метановыделение, м;

L оч.р — длина очистной выработки, для которой определено фактическое метановыделение, м;

Ар — планируемая добыча угля, т/сут;

Аф — средняя добыча угля, при которой определялось фактическое метановыделение, т/сут;

k с.р. — коэффициент, учитывающий изменение системы

Разработки; рассчитывается по формулам, приведенным в табл. 3.10;

k г.р — коэффициент, учитывающий изменение метано-обилъности выработок с глубиной; при ведении работ на глубинах до 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным единице при разности глубин разработки до 20 м, а при большой разности глубин определяется по формуле (3.78); при ведении работ на глубинах более 300 м ниже границы метановой зоны принимается равным единице при разности глубин разработки до 50 м, а при большей разности определяется по формуле (3.78)

k г.р = (х г.р – х о.г)/ (х г – х о.г) (3.78)

где х г.р — природная метаноносность пласта на планируемой глубине разработки, м3/т с.б.м; принимается по карте газоносности пласта;

х г — природная метаноносность пласта, мг/т с.б.м; принимается на глубине, для которой определено фактическое метановыделение, по карте газоносности пласта;

х о.г — остаточная метаноносность угля, м3/т с.б.м; определяется для каменного угля и антрацитов с

V daf> 165 мл/гс.б.м по табл. 3.1, а для антрацитов с V daf ≤165 мл/гс.б.м — по формуле (3.34), в которой kWA3 принимается равным 1,0.

Таблица 3.10

Формулы для расчета k c.p

Примечание. 1. В приведенных формулах b з.д — ширина условного пояса дренирования, м; принимается по табл. 3.5. 2.

При расчете k c.p. L оч — длина очистной выработки,

для которой определяется ожидаемое метановыделение.

При отработке пласта спаренными лавами с общей исходящей струей воздуха, когда расстояние между ними не превышает 15-20 м, т.е. когда невозможно определить фактическое метановыделение из каждой лавы по результатам измерений, ожидаемое метановыделение из двух лав определяется по формуле (3.79), а из каждой лавы — по формулам (3.80) и (3.81)

_ _

I оч.р (1+2) = І оч.ф (1+2) • ( l оч.р1 + lоч.р2) 0,4 • (А р1 + А р2) 0,6 • k c.p k г.p ; (3.79)

(l оч.1 + l оч.2) (А 1 + А 2)

_ _

I оч.р1= I оч.р (1+2) А р1 +k о.у.г

А р1 + А р2(3.80)

_ _

I оч.р2= I оч.р (1+2) А р2 +k о.у.г+А р1 (I-k o.y.г)

А р1 + А р2(3.81)

где І оч.ф (1 +2) — среднее фактическое метановыделение из двух лав, м3/мин;

Ар1, Ар2 — планируемая нагрузка на очистной забой соответственно первой и второй лавы, т/сут. Первой считается лава, расположенная по восстанию от выработки с исходящей струей воздуха при выемке пласта по простиранию, а при выемке пласта по восстанию (падению) — расположенная справа от выработки с исходящей струей воздуха, если смотреть по ходу вентиляционной струи;

k о.у.г — коэффициент, учитывающий изменение метанообильности лавы за счет выделения метана из отбитого угля, транспортируемого по выработкам участка, доли ед.; принимается равным 1,0, когда отбитый уголь транспортируется по своим бортовым выработкам; равным 0,87, когда уголь из одной лавы транспортируется по бортовой выработке другой лавы или по центральной выработке с исходящей струей и когда уголь из двух лав транспортируется по выработке с исходящей струей воздуха.

При отработке крутонаклонных и крутых пластов щитовыми агрегатами типа АШ, АНЩ принимается, что

I оч =I пол

При определении ожидаемой метанообильности по природной метаноносности угольных пластов среднее абсолютное

метановыделение из очистной выработки (I оч, м3/мин) рассчитывается по формуле

I оч = А оч q оч.р

1440 (3.82)

где Аоч — среднесуточная добыча из очистной выработки (выемочного участка), т;

I оч = I оч υ оч m в y k и (3.83)

I оч — длина очистного забоя, для которого рассчитано (рассчитывается) ожидаемое метановыделение

q оч, м; принимается по проекту;

v оч — скорость подвигания очистного забоя, м/сут;

у — плотность угля, т/м3;

k и — коэффициент извлечения угля, доли ед.; принимается по проекту.

Для расчета среднего абсолютного метановыделения на выемочном участке (1уч, м3/мин) и из выработанного пространства (1в.п. м3/мин) на участке в формулу (3.82) подставляется соответственно

q оч или q вп .

3.4. Прогноз метанообильности шахты

3.4.1. По метаноносности угольных пластов

Метанообилбность шахты определяется как суммарное метановыделение горных выработок шахтопласта (q шп, м3/т) по формуле

п шпп шп

Σ qшпi A шпi Σ (100-A зі) (3.84)

qшпi = і=1_________________ * і=1______________

п шпп шп

Σ qшпi A шпi Σ (100-A з.гі)

і=1 і=1

где qш — относительная метанообильность шахты, м3/т;

qшni — относительная метанообильность выработок i- го

шахтопласта, м3/т;

Aзi — зольность угля i- го пласта, %;

А з.гi— зольность горной массы при разработке i- го

пласта, %.

Относительная метанообильность выработок i- го

шахтопласта определяется по формуле

п уч

Σ (q учі · А учі + kcm q учі ) + 1440 [Σ I n (1+ kcm )+ Σ I nог + Σ I мон]

i=1

qшni = ————————————————————————————— + Σ q под (3.85)

Ашп

где п уч — число одновременно действующих участков в пределах шахтопласта;

q учі — относительная метанообильность і-гo выемочного участка, м3/т; определяется в соответствии с подразделом 3 3;

А учі — среднесуточная добыча из выемочного участка, т;

kcm — коэффициент, учитывающий метановыделение из выработанных пространств ранее отработанных этажей (горизонтов), доли ед.;

Σ I n — метановыделение из тупиковых выработок,проводимых за пределами выемочных участков, м3/мин; 1п определяется в соответствии с подразделом 3.2;

Σ I nог — метановыделение из одновременно погашаемых выемочных участков, м3/мин; принимается для каждого выемочного участка в размере 50% от метановыделения действующего выемочного участка;

Σ I МОН — метановыделение из монтажных выработок

м3/мин; определяется как 1пов для остановленных выработок;

Σ qпод — метановыделение в поддерживаемые транспортные выработки из отбитого угля за пределами выемочных участков, м3/т; qпод определяется по формуле (3.41).

Значение коэффициента kcm принимается равным 0,25 в случае, когда вентиляционная выработка пройдена по антрацитовому пласту, имеющему сближенные пласты (спутники), если примыкает к выработанному пространству ранее отработанных этажей (горизонтов), kcm принимается равным 0,35.

3.4.2. По фактической метанообильности

Средний расход газа в исходящих из шахты вентиляционных струях определяется по формуле

пкв _ (3 86)

Ī исх =( 0,1 Σ Qисхі / пкв ) С

i=1

где Qисхі — расход воздуха в исходящей из шахты вентиляционной струе в пункте измерения, м3/мин;

Ć — средняя концентрация метана в исходящей из шахты вентиляционной струе за три месяца, %; определяется по формуле:

пп пп

Ć = ( Σ Сmi + Σ Сmj ) / (пп + пт)

i=1 j=1

где Сmi — концентрация газа в исходящей струе по данным горных мастеров участка ВТ Б, %;

Сmj — среднесуточная концентрация метана по данным телеинформации, выдаваемой аппаратурой

АГК, %;

пп — число определений концентрации газа за три месяца;

пт — число определений среднесуточной концентрации метана по данным аппаратуры АГК за три месяца.

4. ПРОГНОЗ УГЛЕКИСЛООБИЛЬНОСТИ ВЫРАБОТОК УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Ожидаемая углекислотообильность горных выработок для проектируемых и новых горизонтов действующих шахт определяется по степени метаморфизма угля, а для действующих шахт — по фактической углекислотообильности выработок данного шахтопласта.

Для расчета ожидаемой углекислотообильности по степени метаморфизма необходимые исходные данные предоставляются в соответствии с подразделами 1.1 и 3.1.

Фактическая углекислотообильность горных выработок определяется по методике, изложенной в пункте 3.3.2.

4.1. Прогноз углекислотообильности тупиковых выработок

4.1.1. По степени метаморфизма угля

Абсолютная углекислотообильность тупиковых выработок определяются интенсивностью выделения углекислого газа из обнаженных поверхностей угля.

Для шахт, разрабатывающих каменные (кроме высокометаморфизованных антрацитов) и бурые угли, при обнажении пласта на полную мощность ожидаемое выделение углекислого газа в равномерно подвигающиеся и остановленные тупиковые выработки определяется по формуле

I n.yг =0,58*10-2ū25 kт.м kn.c mn vn (T 0,75 в.с - T 0,75 ост ) (4.1)

где ū25 — константа, характеризующая химическую активность угля на данном горизонте по отношению к кислороду воздуха, см3/г.ч;

kт.м , kn.c — коэффициенты, учитывающие влияние на

выделение углекислого газа температуры массива угля на глубине проведения выработки и петрографического состава угля; определяются по формулам

kт.м = exp(0,025 (tn – 25); (4.2)

kn.с = 0,54 + 6,47/(F+1), (4.3)

где tn — температура пород на глубине проведения выработки, oС;

F — содержание в угле компонентов группы фюзинита, %;

mn — полная мощность угольных пачек пласта, м;

vn — скорость подвигания забоя тупиковой выработки, м/сут;

Тв,с — время существования выработки, сут;

Тост — время, прошедшее с момента остановки выработки (для проводимых выработок Тост=0), сут.

При обнажении пласта выработкой на неполную мощность в формулу (4.1) вместо тп подставляется значение полупериметра выработки по углю.

Константа ū25 принимается по каталогам пластов, склонных к самовозгоранию.

При стадиях метаморфизма углей от Ш2 до IV3 при степени окисленности менее 9% значение константы может быть определено по данным петрографического анализа угля

ū25 = 7,7 • 10-3 (1 + 3,6 • 10-2 F + 8,31 • 10-3 F2), (4.4)

а при большей окисленности

ū25 = 2,65 • 10-3 (1 + 5,55 • 10-2 F + 3,66 • 10-3 F2). (4.5)

Для шахт, разрабатывающих высокометаморфизованные антрацитовые пласты, ожидаемое выделение углекислого газа определяется по формуле