Обґрунтування методів та технічних засобів керування провітрюванням виїмкових дільниць газових шахт.

Abstract

Дисертація присвячена встановленню закономірностей змін аерогазодинамічного й геомеханічного станів гірського масиву під впливом очисних робіт та обґрунтуванню ефективних способів керування провітрюванням виїмкових дільниць у небезпечних за газом вугільних шахтах. Визначені особливості руйнування джерел газовиділення, переважно пористих пісковиків, у шаруватому породному масиві при розробці вугільного пласта та встановлено взаємозв'язок ступеня їх руйнування з аерогазодинамічним режимом небезпечної за газом виїмкової дільниці вугільної шахти. Розроблена математична модель динамічних властивостей вентиляційної мережі виїмкової дільниці вугільної шахти як об'єкта керування та встановлена залежність величини сплеску вмісту метану від відстані до джерела збурювання повітряного потоку, що відрізняються врахуванням акустичних властивостей повітряного потоку. Уперше запропонована методика радіометричного контролю надходження метану й виявлення потенційно небезпечних ділянок гірничих виробок. Розроблено новий спосіб провітрювання та відводу метану з виробок, що погашаються. Результати досліджень використані при розробці та впровадженні методик моніторингу аерогазодинамічних параметрів виїмкових дільниць та способу провітрювання й відводу метану з виробок, що погашаються. У результаті впровадження розробок одержано фактичний економічний ефект.

Диссертация посвящена решению актуальной научно-прикладной задачи, которая заключается в повышении эффективности проветривания горных выработок добычных участков на опасных по газу угольных шахтах путем предотвращения недопустимых по «Правилам безопасности…» всплесков концентрации метана, снижения непроизводительных потерь воздуха в шахтной вентиляционной сети за счет комплекса инженерно-технических средств. Впервые установлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния источников газовыделения, преимущественно пористых песчаников, в слоистом породном массиве при отработке угольных пластов в сложных горно-геологических условиях. Оценена взаимосвязь степени их разрушения с аэрогазодинамическим режимом добычного участка опасной по газу угольной шахты. Отличительной особенностью установленных закономерностей является учет упругопластических свойств породного массива на основе модифицированного метода Ньютона-Рафсона, запредельных состояний в областях сжатия и растяжения. Разработана математическая модель аэрогазодинамических процессов на выемочном участке, которая позволила описать динамические свойства вентиляционной сети участка, как объекта управления, и предложить закон управления для создания системы автоматического управления проветриванием. Впервые установлена зависимость величины всплеска содержания метана от расстояния до источника возмущения воздушного потока, учитывающая его акустические свойства. Разработан способ проветривания и заблаговременного отвода метана за счет общешахтной депрессии, который предназначен для снижения негативного влияния спонтанных проявлений природных и горнотехнических факторов, приводящих к переходным газодинамическим процессам, сопровождающихся всплесками концентраций метана в участковых выработках. Результаты исследований использованы при разработке и внедрении методик мониторинга аэрогазодинамических параметров добычных участков и способа проветривания и отвода метана из погашаемых выработок. В результате внедрения разработок получен фактический экономический эффект.

The dissertation is devoted to improving of regularities of aero dynamic and geo mechanical changes of mining massif under the influence of second working. It presents the efficient ways of ventilation control at the extraction sections of the gas dangerous mines. The specifics of gas source release are defined. It is in most cases for porous sandstone, in the spherical rock mass during working out of coal stratum. And it is set the interconnection of their destroying degree and aero dynamic regime of unsafe as for gas at the extraction part of coal mine. The mathematical model of dynamic peculiarities for ventilation network of coal mine extracting section is developed for mine as the managing object. It was established the regularity between the scale of methane volume and the distance to the source of air distortion. They are differed by the accounting of air stream acoustic capacities. The method of radiometric control of methane inflow and detection of potentially dangerous areas of mining works are firstly proposed. The new method of ventilation and methane removal from the cleared off mine working sections is developed. The research results are used in development and adoption of monitoring methods for aero gas parameters of extraction areas, for the method of ventilating and methane removal from the cleared off mine working sections. The virtual economic effect is received in the result of development usage.