Обґрунтування методів та технічних засобів керування провітрюванням виїмкових дільниць газових шахт - Автореферат

Разом із тим, інтенсифікація й концентрація процесів вуглевидобутку, перехід на великі глибини супроводжуються значним зростанням і нерівномірністю газовиділення в гірничі виробки, оскільки способи й засоби провітрювання підготовчих і очисних виробок та дегазації породного масиву, найчастіше, навіть у сукупності, не дозволяють повністю використовувати потенційні можливості техніки через виникнення так званого "газового барєра". Нині розроблені алгоритми адаптаційної оптимізації вентиляційного режиму вугільних шахт за газовим фактором, що автоматично враховують зміни аерогазодинамічних параметрів, топологію і взаємозвязок гілок мережі, які дозволяють визначити параметри регулювання витрати повітря у вентиляційній системі довільної складності. Однак, існуючі методи керування провітрюванням виїмкових дільниць за газовим фактором малоефективні, вони не враховують реальний геомеханічний стан порід, їхню метановість і тріщинуватість, небезпеку раптового виділення метану з виробленого простору лави, підготовчих виробок і їхніх сполучень. Методи дослідження: аналіз і узагальнення науково-технічної інформації за темою роботи; математичне моделювання геомеханічних процесів для визначення параметрів напружено-деформованого стану газонасиченого масиву й факторів формування нестабільності газового режиму виїмкових дільниць; аналітичні й експериментальні методи для дослідження перехідних аерогазодинамічних процесів у гірничих виробках і газової динаміки виїмкових дільниць при регулюванні режимів провітрювання; методи математичної статистики для апроксимації даних експериментів і оцінки достовірності результатів моделювання; інженерне конструювання для розробки технічних засобів керування витратою повітря; техніко-економічний аналіз для оцінки ефективності розроблених технічних рішень. аерогазодинамічний геомеханічний гірський масив Домінантним фактором нестабільності газового режиму виїмкових дільниць небезпечних за газом вугільних шахт є зональна дезінтеграція газонасичених джерел вільного метану в основній покрівлі, яка обумовлює переміщення газових потоків з областей підвищеного гірського тиску через тріщини в зонах зрушення й розтягання у вироблений простір, що призводить до формування газонасичених порожнин із підвищеним газовим тиском та сплесків умісту метану в гірничих виробках, які, при застосуванні зворотньоточних схем провітрювання, мають високі градієнти й особливо небезпечні на сполученнях лави.Аварійні загазування виробок найчастіше виникають через порушення провітрювання, утворення застійних зон і місцевих скупчень у них метану, накопичення його у вироблених просторах та раптове виділення у виробки, викликане газодинамічними явищами. Зусиллями низки наукових і навчальних установ (МАКНДІ, НГУ, ІГТМ НАН України, ДОННТУ, ДОНВУГІ, МДГУ, КНДВІ та ін.) створена підсистема диспетчерського контролю й керування провітрюванням вугільних шахт "АТМОС", яка дозволяє робити перерозподіл повітря в гірничих виробках у залежності від газової обстановки на виїмкових дільницях. Однак можливості роботи цієї підсистеми на окремих виїмкових дільницях щодо зниження "газового барєра" досить обмежені, оскільки вона не враховує можливості утворення небезпечних скупчень метану в підготовчих виробках, на сполученнях їх із лавою, у прилягаючому масиві завалених порід, а також зміну газопроникності породного масиву від умов відпрацювання виїмкових стовпів і циклічності посадки покрівлі в лаві. У другому розділі представлені результати досліджень зміни напружено-деформованого стану джерел газовиділення в породному масиві при розробці вугільного пласта та взаємозвязку ступеня їхнього руйнування з аерогазодинамічним режимом виїмкової дільниці вугільної шахти. Дебіт метану з виробленого простору у виробки виїмкової дільниці при зміні витрати повітря визначається як , (4) де q0 - початкове значення дебіту метану, м3/с; ?P - максимальна зміна тиску повітря при регулюванні, Па; rвп - аеродинамічний опір виробленого простору, Па.с2/м6; r - питомий аеродинамічний опір вентиляційного штреку, Па.с2/м7; l - довжина вентиляційного штреку, м; Kp - пропускна здатність регулятора витрат повітря, м3/с.Па0,5; ? - коефіцієнт затухання, ?=c/l;Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою в області охорони праці, у якій на основі встановлених закономірностей змін аерогазодинамічного й геомеханічного станів гірського масиву під впливом очисних робіт з урахуванням ступеня руйнування джерел газовиділення в шаруватому породному масиві, акустичних та інерційних властивостей повітряних потоків у підготовчих виробках визначені потенційно небезпечні зони за метаном, розроблено методики моніторингу аерогазодинамічних параметрів і радіометричного контролю метану в умовах нестабільності його надходження, інженерно-технічні засоби для зниження непродуктивних витрат повітря у вентиляційній мережі, що має важливе значення для підвищення ефективності провітрювання гірничих виробок і безпеки праці на вугледобувних підприємствах. Установле

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ