Введение к работе
Актуальность работы. В результате реструктуризации угольная промышленность трансформировалась из планово-убыточной в эффективно функционирующую отрасль. Техническое перевооружение угледобывающего производства привело к существенному росту производительности труда и повышению темпов ведения горных работ. Так, на предприятиях ОАО «СУЭК-Кузбасс» нагрузка на очистные забои превысила 10 000 т/сут, производительность труда рабочих – 300 т/чел/мес. Применяемые техника и технологии позволяют увеличить эти показатели в 2-3 раза, при этом при расчетах количества воздуха до сих пор используются нормативы, обоснованные производственным опытом отработки запасов с нагрузками, не превышающими 2 - 3 тыс. т/сут, и не учитываются физические особенности процесса фильтрации газа в угольном пласте и вмещающих породах, их коллекторские характеристики.
Как отмечено в Энергетической стратегии России на период до 2030 года , одними из основных проблем отрасли являются: сохранение высокого уровня травматизма и несоответствие производственного потенциала топливно-энергетического комплекса мировому научно-техническому уровню. Для решения этих проблем предусмотрено повышение уровня развития материально-технической и научно-исследовательской базы по охране труда, предупреждению и ликвидации аварий в угольной промышленности, повышение эффективности научных исследований по проблемам безопасности угледобывающего производства, а также разработка новой редакции нормативных документов в области вентиляции и дегазации.
Поэтому обоснование технологии дегазации при высокопроизводительной отработке газоносных угольных пластов на базе совершенствования и адаптации методики определения допустимой по газовому фактору нагрузки на очистной забой является актуальной задачей.
Целью работы является научное обоснование выбора технологии дегазации разрабатываемого пласта при высокопроизводительной отработке запасов на базе совершенствования и адаптации методики определения допустимой по газовому фактору нагрузки на очистной забой с учетом газовыделения из выработанного пространства и применяемой схемы проветривания добычного участка.
Идея работы заключается в том, что адаптация методики определения допустимой по газовому фактору нагрузки на очистной забой осуществляется на основе уточнения характеристик разрабатываемого угольного пласта путем проведения комплекса газодинамических исследований.
Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:
- прогноз газообильности очистной выработки осуществляется на основе определения комплекса показателей газового состояния и фильтрационных характеристик неразгруженного угольного пласта и углепородного массива;
- комплексный методический подход к оценке газообильности очистной выработки базируется на использовании законов газовой динамики с учетом газовыделения из выработанного пространства и применяемой схемы проветривания добычного участка, предусматривает уточнение газоносности разрабатываемого угольного пласта в процессе его подготовки и обеспечивает определение предельно допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору;
- механизм адаптации методики определения допустимой по газовому фактору нагрузки на очистной забой для условий действующих шахт основывается на базе комплекса исследований углепородного массива и уточнения характеристик газового состояния угольного пласта и анализе зависимости газообильности добычного участка от нагрузки на очистной забой.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
- анализом научно-технических материалов и литературных источников по способам управления метановыделением в угольных шахтах;
- удовлетворительной сходимостью результатов апробации методики определения предельно допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору с практикой ведения добычных работ на шахтах «Котинская», им.С.М. Кирова и «Талдинская-Западная-1».
Научное значение работы состоит в обосновании комплекса показателей газового состояния и фильтрационных характеристик углегазоносного массива и способов их натурного определения для прогноза газообильности очистного забоя, а также разработке методических основ выбора технологии дегазации выемочных участков.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
- разработана основная технологическая документация на дегазационную подготовку угольных пластов для первоочередных объектов работ (шахта им. С.М. Кирова, лавы 2459, 2596);
- разработана методика проведения шахтного эксперимента по определению пластового давления, проницаемости и параметров сорбции разрабатываемого угольного пласта;
- разработана методика определения текущей газоносности угля при его транспортировании в шахте.
Реализация работы. Утверждена и принята к реализации технологическая часть проектов дегазационной подготовки лав 2459, 2596 на поле шахты им. С.М. Кирова ОАО «СУЭК – Кузбасс».
Апробация работы. Основное содержание диссертационной работы докладывалось на ежегодных научных симпозиумах «Неделя Горняка» (2010-2012 гг.), III Международной научно-практической конференции «Перспектива развития Прокопьевско-Киселевского угольного района как составная часть комплексного инновационного плана моногородов» (2011 г.), научном семинаре кафедры ИЗОС (2010, 2011 гг.) и заседании кафедр «Аэрология и охрана труда» и «Инженерная защита окружающей среды» МГГУ (2011, 2012 гг.).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 10 печатных работах, в том числе 5 статей опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
