Обґрунтування раціональних параметрів технології відпрацювання виїмкових дільниць на підставі прогнозу динаміки їх метановості

Abstract

У дисертації вирішена актуальна науково-практична задача з обґрунтування раціональних параметрів технології відпрацювання виїмкових дільниць на основі встановлених закономірностей взаємозв'язку геологічних і технологічних факторів з головними компонентами рядів динаміки виділення метану і гібридного підходу до її прогнозу. Встановлено, що нестаціонарний динамічний ряд метановиділення на виїмкових дільницях в загальному випадку включає в себе трендові, тренд-циклічні, циклічні, випадкові і нерегулярні компоненти, що зумовлює необхідність використання існуючих взаємозв'язків між ними та факторами, які впливають при прогнозі динаміки виділення метану по мірі посування очисних вибоїв. Розроблена методика прогнозу динаміки метановиділення дозволяє використовувати диференційований підхід до обґрунтування раціональних параметрів технології відпрацювання виїмкових дільниць за газовим фактором.Її дослідно-промислова перевірка була здійснена на шахтах Міністерства енергетики та вугільної промисловості України. В результаті була підтверджена висока збіжність прогнозних і фактичних даних (15,8%), а також ефективність запропонованих технологічних рішень, очікуваний економічний ефект від впровадження склав 3 727 500 грн.

В диссертации решена актуальная научно-практическая задача по обоснованиюрациональных параметров технологии отработки выемочных участков на основе установленных закономерностей взаимосвязи геологических и технологических факторов с главными компонентами рядов динамики выделения метана и гибридного подхода кеё прогнозу. Разработана классификация аномальных уровней выделения метана по мере отработки выемочных участков, классы аномальности уровней метановыделения положены в основу когнитивной модели их прогноза. Установлено, что нестационарный динамический ряд метановыделения на выемочных участках в общем случае включает в себя трендовые, тренд-циклические, циклические, случайные и нерегулярные компоненты, что предопределяет необходимость использования существующих взаимосвязей между ними и влияющими факторами при прогнозе динамики выделения метана по мере подвигания очистных забоев. Выявлены регулярные запаздывания на 25 и 2-3 суток роста уровня метановыделения по сравнению с ростом уровня акустической эмиссии, что позволяет использовать данный показатель для оперативного прогноза динамики метанообильности выемочных участков.Установлено, что колебания среднесуточной скорости подвигания очистного забоя оказывают влияние на циклические компоненты малого периода динамического ряда метановыделения. При этом наблюдается запаздывание на 1-2 суток увеличения или уменьшения уровня метановыделения по сравнению с ростом или снижением скорости подвигания очистного забоя. Установлено, что наиболее адекватно степень стабильности подвигания лав описывается показателем Херста, рассчитанного для значений первых разностей скорости подвигания лавы. Установленная взаимосвязь свидетельствует о том, что при стабильной работе лав средний уровень метановыделения снижается по сравнению с периодом нестабильной работы, что позволяет оценивать эффективность технических решений по стабилизации работы лав с точки зрения управления метановыделением. Установлено, что наиболее надежно влияние целиков угля на метанообильность выемочных участков описывается весовой функцией, имеющей вид состыкованных в одной точке двух частей кривой Гаусса, что позволяет использовать её при прогнозе уровней метановыделения в зоне влияния целиков угля.Выявлено, что изменение приращений высотных отметок, характеризующих гипсометрию пласта, ведет к аналогичному изменению приращений изменения метанообильности. Разработанная методика прогноза динамики метановыделения позволяет использовать дифференцированный подход к обоснованию рациональных параметров технологии отработки выемочных участков по газовому фактору. Её опытно-промышленная проверка была осуществлена на шахтах Министерства энергетики и угольной промышленности Украины. В результате была подтверждена высокая сходимость прогнозных и фактических данных (15,8 %), а также эффективность предложенных технологических решений, ожидаемый экономический эффект от внедрения составил 3 727 500 грн.

In the thesis there has been solved an actual scientific-practical problem on substantiation the rational parameters of a stoping technology of extraction area on the basis of given relationship regularities for geological and technological factors with main dynamics line components of methane emission and hybrid approach to its prediction. It has been found that unsteady dynamic row of methane emission in extraction areas includes in a general case trendy, trend-cyclic, cyclic, occasional and irregular components which predetermine the necessity of using the existing relations between them and affecting factors when predicting a dynamics of methane emission as far as face advancing. The developed prediction method for dynamics of methane emission allows using a differentiated approach to substantiation the rational parameters of stoping technology of extraction area by gaseous component. Its experimental-industrial testing has been performed in the coal mines Ministry of energy and coal industry. Final results confirmed good convergence of predicted and actual data (15,8 %) as well as efficiency of proposed technological decisions, and expected economic impact is 3 727 500 UAH.