СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ О КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА В ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКЕ Российский патент 2014 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к текущему прогнозу метановыделения в подготовительные выработки и может найти широкое применение при автоматизированном текущем прогнозе метанообильности в увязке с данными телеконтроля содержания метана в выработке.

Известен дифференциальный метод определения метанообильности [1, с. 92-93]. Определение метановыделения в подготовительные выработки производят отдельно для призабойного пространства и выработки в целом. Для этого замеряется средняя концентрация метана в призабойном пространстве (С _з, %) и расход воздуха в забое (Q _з , м³/с), а также концентрация (С _в, %) и расход воздуха (Q _в , м³/с) в устье выработки, после чего по известным формулам определяется метановыделение в призабойном пространстве и выработке в целом.

Основным недостатком дифференцированного метода является низкая достоверность расчетов метановыделения из-за отсутствия его разделения по источникам (массив и отбитый уголь).

Также известен способ обработки записи телеинформации о концентрации метана в устье выработки [2, с. 27-28]. Максимальная концентрация метана С _max в устье выработки определяется по формуле

$$C_{\text{max}}=K_p\left({\overline{C}}_{\text{max}}-C_0\right)+C_0,$$ %,

где С ₀ - концентрация метана в выработке, обусловленная метановыделением из массива угля (при разгруженном конвейере), %;

$${\overline{C}}_{\text{max}}$$ - среднее значение максимумов концентрации метана в период работы комбайна (огибающей) в течение цикла выемки (отбойка угля - крепление выработки), %;

К _p , - коэффициент превышения среднего из максимумов концентрации с вероятностью р (например, при р=0,95 K _p =1,88, учитывая закон распределения Рэллея максимумов случайного процесса [3, с. 121-122]).

Недостатком способа является отсутствие возможности использовать результаты измерений концентрации метана и расхода воздуха в выработке для текущего прогноза расхода воздуха для проветривания выработки.

Задачей изобретения является обеспечение возможности использования результатов телеизмерений концентрации метана в исходящей струе выработки для текущего прогноза расхода воздуха, необходимого для проветривания выработки по газовому фактору.

Решение поставленной задачи достигается тем, что при текущем прогнозе используются закономерности изменения метановыделения из массива и отбитого угля с увеличением длины выработки.

Технический результат - повышение достоверности прогноза расхода воздуха для проветривания выработки при увеличении ее длины.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При увеличении длины выработки с фактической L _ф, м до проектной L, м метановыделение из массива увеличивается пропорционально коэффициенту $$\sqrt{\frac{L}{L_{ф}}}$$ и из отбитого угля - пропорционально коэффициенту $$\sqrt[4]{\frac{L}{L_{ф}}}$$ [4, с. 71-82].

Тогда текущий прогноз расхода воздуха для проветривания выработки осуществляют по зависимости

$$Q_B=Q_{Ф}\left[\mathrm{1,88}\left({\overline{C}}_{\max }-C_0\right)\sqrt[4]{\frac{L}{L_{ф}}}+C_0\sqrt{\frac{L}{L_{ф}}}\right],{м}^3/мин.$$

Порядок определения С _max и С ₀ иллюстрирован на фиг. 1. Здесь 1 - процесс изменения концентрации метана; 2 - огибающая; T _p - время работы комбайна; Т _мм - время метановыделения из массива угля (при разгруженном конвейере).

Пример. Пусть по данным о замерах концентрации метана и расхода воздуха в выработке фактической длины 300 м требуется осуществить текущий прогноз метановыделения на длину 600 м и необходимый расход воздуха для ее проветривания. При обработке информации последовательно

1) - по замерам определяем - С _max = 0,7%; С ₀ = 0,3%; Q _ф = 400 м³/мин;

2) - вычисляем $$\sqrt[4]{\frac{600}{300}}=\mathrm{1,19};$$ $$\sqrt{\frac{600}{300}}=\mathrm{1,41};$$

3) - Q _В= 400[1,88(0,7 - 0,3)1,19 + 0,3 1,41]= 530 м³/мин.

Т.е. для проветривания выработки вдвое большей длины потребуется на 130 м³/мин больше свежего воздуха.

Источники информации

1. А.А.Мясников, С.П.Казаков. Проветривание подготовительных выработок при проходке комбайнами. М.: Недра, 1981. - 272 с.

2. С.П.Казаков, А.В.Бурмистров, П.П.Герман и др. Совершенствование прогноза метанообильности подготовительных выработок. М.: ЦНИЭИуголь, 1992. - 36 с.

3. Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций. - М.: Наука, 1968. - 463 с.

4. Руководство по проектированию и организации проветривания подготовительных выработок действующих угольных шахт. М.: Ротапринт ВостНИИ, - 1984. - 25 с.

Изобретение относится к текущему прогнозу метановыделения в подготовительные выработки и может найти широкое применение при автоматизированном текущем прогнозе метанообильности в увязке с данными телеконтроля содержания в выработке. Техническим результатом является повышение достоверности прогноза расхода воздуха для проветривания выработки при увеличении ее длины. Предложен способ обработки телеизмерений концентрации метана в выработке для текущего прогноза расхода воздуха при проветривании выработки, включающий раздельное определение концентрации метана в периоды работы комбайна и при отсутствии выемки угля при разгруженном конвейере. Текущий прогноз осуществляют на основе измерений динамики концентрации метана и расхода воздуха для проветривания выработки с учетом математической зависимости, включающей фактические расходы воздуха во время замеров концентрации метана и коэффициенты пропорциональности метановыделения по источникам для фактической и проектной длин выработки. 1 ил.

Способ обработки информации о концентрации метана в подготовительной выработке, включающий раздельное определение среднего значения максимальной концентрации метана в периоды работы комбайна и концентрации метана при отсутствии выемки при разгруженном конвейере (С₀), отличающийся тем, что текущий прогноз расхода воздуха (Q_В, м³/мин) для проветривания выработки длиной L определяют по зависимости
$$Q_B=Q_{Ф}\left[\mathrm{1,88}\left({\overline{C}}_{\max }-C_0\right)\sqrt[4]{\frac{L}{L_{ф}}}+C_0\sqrt{\frac{L}{L_{ф}}}\right],{м}^3/мин,$$
где Q_Ф - фактический расход воздуха в выработке во время замеров концентрации метана, м³/мин;
L - проектная длина выработки, м;
L_Ф - фактическая длина выработки, м.