Способ прогноза интенсивности выделения метана из отбитого в забое угля
METHOD OF PREDICTING INTENSITY OF RELEASING METHANE FROM COAL BROKEN-DOWN IN BOTTOMHOLE

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза интенсивности метановыделения из отбитого угля в подземные выработки.
Известен способ, включающий определение объемов выделения метана в очистном забое, основанный на учете остаточной метаноносности отбитого в лаве угля [Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка-Донбасс, 1989. - 320 с.; стр. 18-20].
Этому способу присущи недостатки, которые заключаются в том, что остаточная метаноносность отбитого в лаве угля представлена в конечном числовом ее значении и отсутствуют промежуточные величины, определяющие динамику выделения метана во время движения угля по лаве.
Известен способ, включающие отбор проб угля из пласта керногазонаборником, измельчение керна, измерение содержания метана в отобранном угля и объемов его выделения [Инструкция по определению и прогнозу газоносности угольных пластов и вмещающих пород при геологоразведочных работах. - М.: «Недра», 1977. - 96 с, стр. 43, 57-59].
Недостатком способа является отсутствие фактических данных по остаточной метаноносности отбитого в очистном забое угля, следовательно, и интенсивности выделения метана из него во время движения отбитого угля по лаве.
Наиболее близким является способ, включающий отбор проб угля из массива и из отбитого в нем угля, измерение содержания метана в отобранных пробах, установление минутной производительности комбайна и скорости движения цепи лавного конвейера [Патент РФ, №2553121 C1, М. Кл. E21F 7/00. Способ определения газоотдачи разрабатываемого пласта в очистной забой / В.С. Забурдяев. Опубл. 10.06.2015. Бюл. №16. (Прототип)].
К недостаткам данного способа следует отнести невозможность установления динамики естественной дегазации отбитого угля при его транспортировании в пределах лавы и подземных выработок, а также динамики интенсивности метановыделения при комбайновой выемке угля в лаве.
Технической задачей изобретения является определение интенсивности выделения метана из отбитого комбайном угля в очистном забое за счет выявления динамики естественной дегазации отбитого угля и интенсивности выделения метана из него в пределах лавы и горных выработок.
Указанная цель достигается тем, что отбор пробы угля из массива производят перед отбойкой угля комбайном, из отбитого угля - через заданные интервалы времени движения по конвейеру массы угля, при этом за момент отсчета времени принимают начало работы комбайна по разрушению угля и по величинам остаточной метаноносности отбитого угля определяют динамику естественной дегазации отбитого угля и интенсивность выделения из него метана.
i
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена динамика остаточной метаноносности отбитого угля x=ƒ(t); на фиг. 2 показана динамика удельного выделения метана из отбитого угля в лаве.
Способ реализуется следующим образом.
На выемочном участке с комплексно-механизированным забоем, скребковым и ленточным конвейерами отбирают пробы угля с возможностью их герметизации в пробоотборных устройствах «стаканах» сразу после отбора пробы угля. В начале берут пробу угля в забое из массива с использованием бурового пробоотборника с выходом керна или заполняя стакан буровым штыбом с глубины , то есть равной половине заходки исполнительного органа комбайна , которая составляет 0,7-0,8 м. Глубина отбора забойной пробы угля от обнаженной поверхности массива угля - 30-40 см. Пробу из массива берут до начала отбойки угля очистным комбайном.
При разрушении комбайном призабойной части угольного массива, отбитый уголь поступает на скребковый конвейер. Отбирают пробы угля с призабойного конвейера в «стаканы», герметизируя их от рудничной атмосферы, исключая утечки метана из отобранного угля.
Отбор проб угля с забойного конвейера производят через заданные интервалы времени в зависимости от длины лавы, минутной производительности комбайна и скорости движения цепи скребкового конвейера. При этом особенность отбора проб угля с забойного конвейера заключается в том, что пробы угля с движущей по конвейеру массе угля отбирают по времени, кратном интервалу отбора проб отбитого угля, равному 1 минуте, то есть через 1, 2, 3 мин и так далее, сохраняя одно и тоже место отбора проб из движущейся по скребковому конвейеру массе отбитого в забое угля. Технически это означает, что пробы угля отбирают из одной и той же части массы движущегося по конвейеру угля в разные промежутки времени его движения. Временная точка отсчета - начало разрушения комбайном угля в призабойной его части.
В отобранных пробах угля измеряют содержание метана по стандартному методу. При этом, если из массива угля отбирают уголь в форме керна, то его измельчают в специально предусмотренной шаровой мельнице на вибростенде. Содержание метана в отобранных пробах угля определяют с учетом доли метана, выпущенного из соответствующего «стакана», и дополнительной его доле, выделившегося метана из измельченного угля.
По величинам измеренной остаточной метаноносности в отобранных пробах угля определяют динамику естественной дегазации отобранного угля, а с учетом массы отбитого комбайном угля - интенсивность выделения метана из отбитого угля в призабойном пространстве очистного забоя.
Интервал отбора проб угля в «стаканы» составляет 8-10 мин с момента, когда отбитая комбайном масса угля поступает на ленточный конвейер в пределах выемочного участка и далее за его пределами, то есть кратно времени нахождения отбитого угля в призабойном пространстве лавы, либо производят газовоздушные съемки по выработкам движения отбитой угольной массы исследуемого выемочного участка по стандартному методу.
Производительность очистного комбайна, скорость движения скребковой цепи лавного конвейера и ленты участкового конвейера устанавливают по их техническим характеристикам.
Пример. Для реализации способа принято:
длина лавы - 250 м;
минутная производительность очистного комбайна - j=10 т/мин;
ск
скорость движения цепи скребкового конвейера - V=1 м/с;
л
скорость движения ленты участкового конвейера - V=3 м/с.
i
д.е
Фактически измеренные данные о динамике естественной дегазации отбитого в лаве угля и динамике интенсивности выделения метана из отбитого угля, заключенного в пробоотборниках («стаканах») после его отбора с лавного и ленточного конвейеров, или измеренного во время проведения газовоздушной съемки в участковой выработке используют для определения x, к, времени нахождения угля на участке и интенсивности выделения метана в i-ом пункте измерения.
o.м
ic
Удельную (на единицу отобранной массы угля) долю метана, естественно выделившегося из отбитого угля до его герметизации в «стакане», и после искусственной дегазации измельченного угля, заключенного в отобранной пробе (стандартный метод) определяют как разность между остаточной метаноносностью отобранного в герметичный «стакан» угля из массива (х) в призабойной части лавы, и остаточной метаноносностью угля, заключенного в соответствующих «стаканах» (x) согласно графику отбора проб со скребкового в лаве и ленточного конвейера выемочного участка, то есть устанавливают зависимость:
i
д.е
согласно которой выявляют динамику остаточной метаноносности отбитого угля x=ƒ(t), представленную на фиг. 1. При этом по степени естественной и искусственной дегазации к, доли ед., отобранного в «стаканы» угля, устанавливают динамику удельного выделения метана из отбитого угля в лаве (фиг. 2).
с.к
л
Затем, например, с учетом отбитой комбайном массы угля в течение минуты (производительность комбайна по разрушению рядового угля определенной зольности и влажности при пересчете на горючую массу , скорости движения цепи скребкового конвейера (V=1 м/с) и ленты конвейера по участковой выработке (V, м/с), определяют продолжительность нахождения отбитого угля в пределах выемочного участка (t, мин) и интенсивность выделения метана из отбитого в забое угля в i-ом пункте измерения по формуле:
о.м
i
o.y
3
3
3
При технической производительности очистного комбайна по разрушению угля , остаточной метаноносности массы угля х=4,2 м/т с.б.м., и остаточной метаноносности отбитого в забое угля x, м/т с.б.м., интенсивность выделения метана из отбитого угля I, м/мин, от времени пребывания угля на конвейерах выемочного участка (t) определена по формуле:
и представлена в таблице.
3
3
3
Данные приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что из отбитого в забое угля на исходящей очистного забоя интенсивность выделения метана из отбитого угля составит 9,1 м/мин, а на исходящей выемочного участка - 13,3 м/мин. При подаче свежего воздуха в очистной забой 1000 м /мин, концентрация метана достигнет 0,91% по объему, а при расходе свежего воздуха на выемочном участке 2000 м/мин составит 0,66% (без учета других источников выделения метана на участке).
Таким образом, данный способ позволяет оценить динамику интенсивности выделения метана из отбитого в забое угля и определить параметры схемы проветривания выемочного участка при подсвежении исходящей из лавы струи воздуха.