Введение к работе
Актуальность работы. Увеличение метановьгделения в горных выработках при углублении шахт является одним из основных препятствий достижению технически возможной высокой нагрузки на очистные забои. Практика показывает, что только вентиляционными средствами нейтрализовать газовый фактор не удаётся. Несмотря на то, что в настоящее время на выемочные участки шахт Украины подаётся более 715 тыс.м3/мин, ежегодно здесь отмечается более 2500 загазирований.
Эффективно дополняющим вентиляцию способом предотвращения загазирования лав представляется предварительная дегазация массива. Особенно действенна дегазация непосредственно угольного пласта, однако традиционные способы отвода метана вакуум-насосами высокозатратны и технически достаточно сложны. Их применение в современной экономической обстановке проблематично.
В сложившихся условиях особую актуальность приобретают поиски альтернативных способов дегазации разрабатываемых угольных пластов, которые отличались бы малыми затратами, технологической простотой и были бы достаточно эффективными.
Одним из таких способов может быть гидрообработка краевых частей угольного пласта с вытеснением метана из угля непосредственно в выемочные выработки, что позволит снизить уровень газовыделения в очистном забое и повысить нагрузку на лаву.
Связь темы диссертации с планом основных работ университета. Разработка технологии дегазации углесодержащего массива является одним из научных направлений университета. Диссертация принадлежит к тем исследованиям, которые касаются дегазащш угольных пластов. В проведенных исследованиях автор принимал участие в качестве исполнителя и руководителя отдельных этапов работы.
Целью работы является научно-техническое обобщение и разработка способа уменьшения газовыделения на концевых участках очистного забоя вытеснением метана из примыкающих к выемочным выработкам краевых частей угольного пласта непосредственно в эти выработки с помощью гидрообработки угля.
Идея работы заключается в использовании постадийной гидрообработки краевых частей угольного пласта, примыкающих к выемочным выработкам, для поэтапного расширения зоны газового дренирования и снижения газовыделения в очистном забое.
Методы исследований. Для достижения цели работы использовались следующие методы: научно-техническое обобщение опыта дегазации углесодержащего массива; анализ исследований дегазирующего воздействия гидрообработки угольных пластов; лабораторные исследования влияния влажности угля на предел его прочности при сжатии; математическое моделирование напряженно-деформированного состояния краевой части пласта, примыкающей к выемочной выработке; шахтные инструментальные наблюдения за изменениями газовыделения на добычном участке; шахтная проверка влияния гидрообработки краевой части пласта на газовыделение из концевых участков очистного забоя.
Основные научные положепия и результаты, выносимые на защиту ? и их новизна.
-
Зависимость минимальной и достаточной длины герметизируемой части скважин, обеспечивающей эффективное увлажнение угля, краевой части пласта от основных влияющих факторов (глубина разработки, мощность пласта, физико-механические свойства угля).
-
Особенности механизма расширения зоны газового дренирования при гидрообработке краевой, примыкающей к выемочной выработке, части угольного пласта, заключающиеся в поэтапном удлинении герметизированной части скважин и присоединении вновь образующихся зон увлажнения к ранее созданным с общим увеличением площади газового дренирования.
-
Экспериментально-аналитический метод определения уменьшения газовыделения из очистного забоя, учитывающий влияние фильтрационных процессов и перераспределений напряжений в увлажняемой краевой части пласта на формирование в ней зоны газового дренирования.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций доказана результатами корректных шахтных экспериментов, подтвердивших аналитически установленное снижение метановыделения из концевых участков очистного забоя при гидрообработке угля краевых частей пласта, прилегающих к выемочным выработкам. Рассогласование расчетных и экспериментальных данных не превышает 22%.
Научное значение работы заключается в раскрытии особенностей формирования зоны газового дренирования при постадийной гидрообработке угля краевой части угольного пласта с учетом опорного давления от выемочной выработки и разработке экспериментально-
аналитического метода определения снижения метановыделсния из очистного забоя при увлажнении угля.
Практическое значение работы заключается в разработке технологически простого и малозатратного способа уменьшения газовыделения из концевых участков очистного забоя постадийным увлажнением краевой части угольного пласта, прилегающей к очистной выработке.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Разработанный способ управления газовыделением из очистного забоя применяется на шахте «Южнодонбасская» №3 ГКХ «Донуголь». Использование этого способа при отработке пласта Сц на этой шахте позволило уменьшить газовыделение из очистных забоев и увеличить нагрузку на них.
Апробация работы. Основные положения работы в целом и ее отдельные этапы обсуждались и были одобрены на 1 и 2-й научно-практических конференциях выпускников горного факультета ДонГТУ (декабрь 1995 г. и декабрь 1996 г.), расширенном заседании кафедры аэрологии и экологии ДонГТУ (июнь 1997г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 6 научных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит 18 рисунков, 3 таблицы, список ссылок на литературные источники из 50 наименований и приложений. Работа изложена на 108 страницах, общий объем -173 страницы.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д-ру техн.наук, профессору А.М.Мореву и канд.техн. наук, доц. В.Н.Артамонову за ценные советы в процессе выполнения исследований, а также канд.техн. наук И.К.Демину за помощь в организации и проведении инструментальных наблюдений и экспериментов.
