Метановыделение из разрабатываемого пласта

Прогноз метанообильности выемочного участка по природной метаноносности пласта

Общие положения

Прогноз метанообильности очистных забоев и выемочных участков

При строительстве новых шахт, а также при подготовке новых горизонтов и разработке ранее не разрабатываемых пластов на действующих шахтах прогноз метанообильности, как правило, выполняется по природной метаноносности пласта.

На действующих шахтах, в условиях разрабатываемых пластов этот прогноз может быть выполнен по фактической метанообильности очистнах выработок и выемочных участков.

Относительная метанообильность выемочного участка и очистного забоя определяется по методике изложенной в разделе 3.3 [5]

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 метановыделения из разрабатываемого пласта (q_пл, м³/т), сближенных угольных пластов (q_сп, м³/т) и вмещающих пород (q_пор, м³/т), т.е.

q_уч=q_пл+q_сп+q_пор (10.1)

При разработке каменных углей и антрацитов с объемным выходом летучих веществ V больше 165 мл/г.с.б.м. относительное метановыделение из разрабатываемого пласта определяется по формуле (10.2), а из высокометаморфизированных антрацитов с объемным выходом летучих веществ от 100 до 165 мл/г.с.б.м – по формуле (10.3)

q_пл=q_о.п+q_о.у+k_э.п(x-x_о) (10.2)

q_пл=k_пл(х-х₁)+q_о.у+k_э.п(x-x_о) (10.3)

где k_э.п-коэффициент, учитывающий эксплуатационные потери угля в пределах выемочного участка;

х_о-остаточная метаноносность угля, оставляемого в выработанном пространстве, м³/т

х_о=0.01*х_о.г*(100-А^з-W^р) (10.4)

х_о.г - остаточная метанононость угля, м³/т.с.б.м; принимается по табл.3.1 [5] в зависимоси от выхода летучих веществ.

q_о.п - относительное метановыделение из очистного забоя при разработке каменных углей, кроме высокометаморфизированных антрацитов, определяется по формуле (10.5), а для высокометаморфизированных антрацитов – по формуле (10.6)

q_о.п=0.85*х*k_пл*ехр(-n) (10.5)

q_о.п=0.75*k_пл*(х-х₁) (10.6)

где х - метаноносность угля с учетом зольности и влажности, м³/т

х=0.01*х_г*(100- А^з-W^р) (10.7),

х₁ - остаточная метаноносность угля, выдаваемого за пределы выемочного участка, м³/т; определяется по формуле

х₁=k_W,A (0.15 V (10.8)

k_пл - коэффициент, учитывающий влияние системы разработки на метановыделение из пласта; согласно [5] , определяется по формуле

k_пл= (10.9)

b_зд - ширина условного пояса газового дренирования угольного массива через поверхности обнажения пласта в подготовительных выработках, м; принимается по табл.3.5 [5] в зависимости от выхода летучих веществ V^daf .

В формуле (10.9) 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 сплошной системе разработки, когда вышележащая лава отработана (выработанное пространство выше вентиляционного штрека), а также при комбинированной, когда один штрек пройден, а другой проходится вслед за лавой, а также при отработке крутонаклонных и крутых пластов щитовыми агрегатами типа АЩ, АНЩ k_пл=1;

n-показатель степени, зависящий от скорости подвигания очистного забоя (v_оч,м/сут), выхода летучих веществ из угля (V^daf,%) и глубины разработки (Н, м );

n=а₁v_оч ехр(-0,001Н+b₁ V^daf) (10.10)

где а₁, b₁-коэффициенты, значения которых принимается в зависимости от выхода летучих веществ; согласно [5] при V^daf 22 % а₁=1.435, а,b₁= - 0.051; при V^daf > 22 % а₁=0.152, b₁=0.051.

Cкоросту подвигания очистного забоя определяется исходя из планируемой нагрузки на очистной забой

А_сут=l_очv_очm_пg (10.11)

где g объемный вес угля

v_оч= , м/сут (10.12)

Относительное метановыделение из отбитого угля (q_о.у) определяется по формуле

q_о.у= (10.13)

где -относительное метановыделение из отбитого угля в лаве, м³/т;

=[*k_gk[1-0/85t[h(-n)]*(b₂k_ne+b₃k ) (10.14)

-относительное метановыделение в конвейерном откаточном штреке (бремсберге), м³/т

=х*k_пл[1-0.85ехр(-n)b₂*k (10.15)

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 выемке угля; b₂=1, а b₃=0 при двухсторонней схеме выемке угля в лаве;

k_ту, k , k - коэффициенты, учитывающие степень дегазации отбитого от массива угля соответственно в очистной выработке на конвейере (k_ту), на почве в лаве (k ), и на конвейере в выработке выемочного участка (k ), доли ед;

k_ту= (10.16);

k = (10.17)

k = (10.18)

Т -время нахождения отбитого угля на конвейере в лаве, мин;

Т = (10.19)

v_к.л- скорость транспортирования угля в лаве, м/с;

-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 двухсторонней выемке угля в лаве =0, и k =0; При выемке крутонаклонных и крутых пластов время нахождения угля в лаве принимается по проекту.

Т -время нахождения отбитого от массива угля в в ярусном штреке в пределах выемочного участка, мин; определяется по формуле

Т = (10.20)

-протяженность выработки с i-м видом транспорта, м;

-скорость транспортирования угля на участке , 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.

-коэффициенты, характеризующие газоотдачу из отбитого угля; принимается при дегазации отбитого угля Т_у£6 мин, соответственно равными 0.052 и 0.71, а при Т_у>6 мин а

При отработке высокометаморфизированных антрацитов значение

q =0.15*k_пл*(х-х₁) (10.21)

q =0.10*k_пл*(х-х₁) (10.22)

Расчет метановыделения из сближенных угольных пластов (спутников)

Относительное метановыделение из спутников определяется по формуле

q_сп= (10.23)

Относительное метановыделение как из подрабатываемого q_сп.пi , так и надрабатываемого q_сп.нi определяется по формуле

q_сп.К2=1.14v (10.24)

где m_сп.i-суммарная мощность спутника,м;

х_сп.i-природная метаноносность спутника, м³/т;

х_0i-остаточная метаноносность спутника, м³/т;

m_в-вынимаемая мощность разрабатываемого пласта, м;

М_сп.i-расстояние по нормали между кровлей разрабатываемого и почвой сближенного (при подработке) пластов и между почвой разрабатываемого и кровлей сближенного (при надработке) пластов, м

М_р-расстояние по нормали между разрабатываемым и сближенными пластами, при котором метановыделение из последнего практически равно нулю, м

Величина М_р при подработке пологих пластов определяется по формуле (10.25), а при подработке крутонаклонных и крутых пластов – по формуле (10.26)

М_р=1.3 (10.25)

М_р=k_у.к*m_в.пр (1.2+Cos _пл) (10.26)

где m_в.пр-вынимаемая мощность пласта с учетом породных прослоек, м;

k_у.к-коэффициент, учитывающий влияние способа управления кровлей; принимается в формуле (10.25) при полном обрушении принимается-1.0; при частичной закладке, плавном опускании и удержании на кострах – 0.8; при частичной закладке – 0.4; а в формулах (10.26) и (10.28) соответственно равен 60, 45 и 25.

k_л-коэффициент, учитывающий влияние степени метаморфизма на величину свода разгрузки; принимается по табл 3.6 [5] в зависимости от выхода летучих веществ V^daf или определяется по формуле

k_л=1.88 ехр (-0.018 V^daf) (10.27)

При определении М_р для лав длиной более 220 м в формулу (10.25) подставляется значение l_оч=220 м.

При надработке пологих пластов М_р принимается равным 60 м, а при надработке крутонаклонных и крутых пластов определяется по формуле

М_р=k_у.к*m_в.пр (1.2 - Cos _пл) (10.28)

Если угольный пласт до его разработки или сближенный пласт был ранее подработан (надработан) то в расчетные формулы вместо xподставляется остаточная метаноносность х ,величина которой определяется по формуле

х =х₀ + (х-х₀) (10.29)

где - расстояние по нормали от сближенного да разрабатываемого пласта, который ранее подработал (надработал) его м;

Расстояние при расчете х определяется по горно-техническим параметрам выемочного участка (l_оч, m_{в пр},k_л, k_у.к и др.) для пласта, который подработал (надработал) пласт-спутник.