Способ определения газового баланса лавы Советский патент 1979 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для онределения источников газовыделения в лавах угольных шахт. Известен способ определения дебита и энергии выброшенного в лаву газа, основанный на установлении градиента газового давления в призабойной зоне пласта 1. Недостатком этого способа является невысокая точность, обусловленная тем, что не учитывается дебит метана из выработанного пространства. Известен также способ определения газового баланса лавы, основанный на производстве поперечных газовоздушных съемок в сечениях лавы, включаюший за.меры дебита воздуха, и минимальной концентрации газа в сечении 2. Недостатком данного способа является невысокая точность его. Цель изобретения заключается в повышении точности способа. Поставленная цель достигается тем, что дополнительно и одновременно с остальными проводят поперечные газовоздушные съемки на входе и выходе из лавы, с учетом комплекса выполнепны.х замеров устанавливают ра-спределение плотности газовыделения по длине очистного забоя и прилегаюшего к нему вентиляционного и1трека, а градиент плотности п выделенные по ним зоны с однородными источниками газа используют для определения газообильности п составляюпаих газового баланса лавы по формуле j Krs|2(K2 -К,) (1 - 1, )SI + . , где К-, Кз, Кз- градиент плотности газовыделения соответственно в I. П., и HI зонах, м /мин 1 -длина лавы, м; li-длина лавы, с которой наблюдается газовыделение пз выработанного пространства в призабойное; 1в-длнна вертикального штрека от выхода из лавы до пункта замера, м; S-поперечное сечение лавы, SB- сечение вентиляционного штрека в пункте за.мера, м. Суш.ность изобретения поясняется графиком, характеризующим зависимость плотности газовыделеппя от длины лавы и прилегаюш.его к ней вентиляционного штрека.

Сущность данного способа заключается в следующем.

По щирине призабойного пространства лавы проводятся газовоздушные съемки. Количество станций замера зависит от схемы проветривания участка. При схемах проветривания на вентиляционный щтрек в выработанном пространстве число замерных станций может быть несколько меньще, чем при схемах проветривания иа вентиляционный щтрек в целике угля, при которых количество станций замера в очистном забое должно быть не менее четырех, расположенных по ходу вентиляционной струи на расстоянии 0,25; 0,5; 0,75; и 0,9 длины лавы. Кроме того, для более полного представления о газовыделении в призабойном пространстве очистного забоя дополнительно вводятся пункты замера на входе и выходе из лавы.

Газообильность лавы определяют по замерам, выполненным в 10-15 .м от выхода из очистного забоя.

Все съемки проводят одновременно в ремонтную смену.

На- каждой замерной станции поперечное сечение лавы в зависимости от числа «дорожек делят на несколько частей в которых замеряют сечение, скорость воздуха и концентрацию метана. Эти же параметры замеряют и на исходящей из лавы вентиляционной струе.

По данным замеров определяют дебит метана на замерной станции, газообильность лавы и соответствующие им значения плотности газовыделения. Строят график зависимости плотности газовыделения от длины очистного забоя и прилегающего к нему вентиляционного щтрека.

Общий вид зависимости плотности газовыделения от длины выработок лавы определяют исходя из последующих соображений.

Плотность газовыделения, обусловленная дебитом метана из разрабатываемого пласта, по мере увеличения длины лавы изменяется по некоторой S-обратной кривой, это объясняется тем, что градиент плотности на участках прилегающих к откачному и вентиляционному щтрекам, в результате повыщенного дренирования газа из пласта через две плоскости обнажения несколько ниже, чем в средней части лавы. Однако, это увеличение темпа дренирования, как показывают многочисленные фактические данные, столь незначительно, что практически S-образную зависимость можно аппроксимировать прямой линией. Линейная зависимость между этими величинами будет -наблюдаться и при наличии двух или нескольких равномерно рассредоточенных по длине лавы источников газовыделения. Такими источниками могут быть газоносные породы кровли и почвы пласта и примыкающее к лаве выработанное пространство.

В случае, когда газ из выработанного пространства выделяется как в призабойное пространство лавы, так и на вентиляционный щтрек, S-образная зависимость будет выражена более ясно. Величина плотности газовыделения и зона активного дебита метана из выработанного пространства зависят от степени разгрузки подрабатываемой и надрабатывае.мой толщи и схемы проветривания участка. Ступень разгрузки влияет в основном на величину газовыделения, а схема проветривания участка определяет протяженность и место нахождения зоны активного газовыделения из выработанного пространства. При схемах проветривания на вентиляционный щтрек в цилике угля резкое увеличение градиента плотности газовыделения будет наблюдаться на некотором отрезке длины лавы, а при схемах проветривания на вентиляционный щтрек в выработанном пространстве - в выработке с исходящей струей воздуха.

По градиенту плотности газовыделения в пределах лавы можно выделить следующие зоны газовыделения:

I- зона, обусловленная газовыделением из разрабатывае.мого пласта;

II- зона активного газовыделения из выработанного пространства в лаву;

III- зона активного газовыделения из выработанного пространства на вентиляционный щтрек.

Количество зон в лаве, как было показано выще, зависит от конкретных геологических и горнотехнических условий на участке.

Для простоты расчетов полученную S-образную зависимость с некоторой погрещн.остью аппрокси.мируют тремя прямыми линиями ОА, АВ и ВС (см. чертеж), каждая из которых характеризует из.менение плотности газовыделения по длине соответственно в 1, II и III зонах.

Абсцисса точки А пересечения прямых

ОА и АВ служит границей между двумя первыми зонами и характеризует длину лавы, с которой начинается поступление метана из выработанного пространства в призабойное. Границей между 11 и III зонами

является выход из очистного забоя (точки В на чертеже).

Значения градиента плотности газовыделения в зонах и их протяженность учитывают при определении газового баланса в

пределах лавы, рассчитываемых по формуле:

J KiS12-b(Ka-Ki) (l-iOSI-bK S il м /мин, где Kj, Кг, Кз градиент плотности газовыделения соответственно в 1, II и III зонах,

1 длина лавы, м;

li-длина лавы, с которой наблюдается газовыделение из выработанного пространства в призабойное, м; 1в -длина вентиляционного штрека от выхода из лавы до пункта замера, м; S поперечное сечение лавы, SB-сечение вентиляционного штрека в пункте замера, м. Применение данного способа позволит повысить точность определения газового баланса лавы на 30-50%. Кроме того, он упрощает определение составляюш,их газового баланса и наглядно иллюстрирует изменение дебита газа из различных источников по длине очистного забоя. Формула изобретения Способ определения газового баланса лавы, основанный на производстве поперечных г-азовоздушных съемок в сечениях лавы, включающий замеры дебита воздуха, метана и минимальной концентрации газа в сечении, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности способа, дополнительно и одновременно с остальными проводят поперечные газовоздущные съемки на входе и выходе из лавы, с учетом комплекса выполненных замеров устанавливают распределение плотности газовыделения по длине очистного забоя и прилегающего к нему вентиляционного щтрека, а градиент плотности и выделенные по ним зоны с однородными источниками газа используют для газообильности и составляющих газового баланса лавы по формуле: + (Ka-Ki)(l-l1)Sl + KaSвlв , где Kb Кг. Кз градиент плотности соответственно в 1, И, иШ зонах, м /мин-м. 1 - длина лавы, м; li-длина лавы, с которой наблюдается газовыделение из выработанного пространства в призабойное, м; IB-длина вентиляционного щтрека от выхода из лавы до пункта замера,м; S- поперечное сечение лавы, Sg-сечение вентиляционного щтрека в пункте замера, м. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Проблемы рудничной аэрологии внезапных выбросов угля и газа. Издательство АН СССР, М., 1958, с. 46. 2.Абрамов Ф. А., и др. Определение газового баланса в лавах угольных шахт.«Уголь Украины, 1972, № 8, с. 39-40.

0,250,50,7} 1, I(в

Лпина, и