Обґрунтування параметрів гідродинамічного способу запобігання газодинамічним явищам при проведенні підготовчих виробок змішаним вибоєм - Автореферат

Застосування існуючих заходів по боротьбі з ГДЯ призвело до значного збільшення витрат часу на виконання, зниження продуктивності праці і підвищення собівартості вугілля, а критерії надійності і ефективності не дозволяють застосувати їх в усіх підготовчих виробках. Тому обґрунтування параметрів гідродинамічного способу запобігання ГДЯ на підставі закономірностей поетапного руйнування вугілля, з урахуванням кавітації, для підвищення швидкості проведення підготовчих виробок змішаним вибоєм по пологоспадних викидонебезпечних пластах шляхом зміни напружено-деформованого стану масиву, його дегазації і утворення структури, яка має високу енергію звязку і перешкоджає фільтрації газу з масиву є актуальною науковою задачею. Полякова НАН України: «Створити науково-технічні основи інтенсифікації дегазації вуглепородного масиву із застосуванням гідродинамічної дії через свердловини» (№ ДР 0103U001627), «Механіка гірських порід, техніка та технологія безпечного видобування вугілля високонавантаженими лавами» (№ ДР 0102U006162), «Механіка газонасиченого масиву гірських порід, прогресивні техніка та технології підземного видобутку вугілля» (№ДР 0107U002004), у яких автор був виконавцем. Максимально можлива швидкість проведення підготовчої виробки із застосуванням гідродинамічної дії обернено пропорційна кількості метану, що виділяється у виробку, та експоненційно залежить від площі поверхні диспергованного вугілля, яка характеризується вмістом, рівним 20-30 %, частинок крупністю менше 0,04 мм у витягнутому зі свердловини вугіллі. Наукова новизна одержаних результатів: - вперше встановлено поетапний механізм руйнування вугілля і його подрібнення з урахуванням ефекту кавітації, а також фізична суть гідродинамічної обробки викидонебезпечного вугільного масиву для ефективного і безпечного проведення підготовчих виробок змішаним вибоєм;Аналіз опублікованих робіт показав, що питання, повязані з дією на вугільні пласти через свердловини, що забезпечують запобігання ГДЯ і збільшення темпів проведення підготовчих виробок, а також з безпекою праці гірників, є пріоритетними для українських і зарубіжних учених. Огляд існуючих заходів по запобіганню ГДЯ при проведенні підготовчих виробок показує, що їх використання призводить до зниження продуктивності праці і підвищення собівартості вугілля, а обмежена сфера застосування і не завжди досягнута ефективність не дозволяють їх застосовувати в усіх підготовчих виробках. Також розкрито ступінчастий механізм руйнування вугілля і уточнено фізичну суть процесу ГДД, що полягає в тому, що при гідродинамічній дії на газонасичені вугільні пласти створюється сукупність взаємозвязаних процесів, що послідовно відбуваються в масиві, які включають: пошарове руйнування вугільного пласта навколо свердловини, циклічну динамічну пригрузку вугільного пласта, його спонтанне руйнування і додаткове подрібнення вугілля у свердловині внаслідок виникнення ефекту кавітації у момент скидання тиску. За допомогою термографічного методу аналізу зміни маси, температури і енергії звязку вологи з вугіллям в процесі його сушки визначено види вологи, повязаної з поверхнею дисперсних вугільних часток. Виходячи зі значень складових витрат тепла, отримаємо енергію звязку вологи з вугіллям: , (3) де с - питома теплоємність, Дж/кг·град; m - маса зразка, кг; - приріст температури зразка за час Dt, град; h - питома теплота випару вільної води при температурі досліду, Дж/кг; - маса випаруваної води за час Dt, кг; q - енергія звязку води з вугіллям, Дж/кг.Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій вирішено актуальну наукову задачу, яка полягає у встановлені закономірностей поетапного руйнування вугілля, з урахуванням кавітації, і утворення структури, що має високу енергію звязку і перешкоджає фільтрації газу з масиву, на підставі чого обґрунтовано параметри (тиск нагнітання, швидкість скидання тиску, довжина свердловини та кут її нахилу) і розроблено гідродинамічний спосіб запобігання ГДЯ при проведенні підготовчих виробок змішаним вибоєм по пологоспадних пластах, виражений у вигляді технологічної схеми, що дозволило підвищити швидкість проведення та отримати для однієї підготовчої виробки очікуваний економічний ефект у розмірі 1 млн. 216 тис. грн. на рік. Аналіз існуючих способів запобігання ГДЯ при проведенні підготовчих виробок комбайнами засвідчив неможливість застосування ГДД на пологоспадних пластах з раніше встановленими параметрами, необхідність зниження часу на проведення заходів по запобіганням ГДЯ і обґрунтування нових параметрів гідродинамічного способу запобігання ГДЯ при проведенні підготовчих виробок змішаним вибоєм. На підставі теоретичних досліджень, уточнена фізична суть процесу гідродинамічної дії з урахуванням того, що подрібнення вугілля в результаті процесів кавітації в робочому просторі свердловини досягає максимуму під час скидання тиску зі швидкістю не менше 40 МПА/с при тиску нагнітання 2-7 МПА і пластового тиску газу 2-4 МПА в технологічних свердловинах довжиною до 100 м з кутами нахилу до

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ