Обоснование методики аэрологической оценки метаноопасности при проведении подготовительных выработок на шахтах Вьетнама презентация

образования

САНКТ – ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Нгуен Минь Фьен

«ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ АЭРОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ МЕТАНООПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК НА ШАХТАХ ВЬЕТНАМА»

Научная специальность: 25.00.20 « Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика ».

Научный руководитель: к.т.н.,доцент В.В. Смирняков

Санкт-Петербург
7/2016

подземную (шахтную) добычу угля на больших глубинах. При этом существенно затрудняются условия ведения подземных горных работ в связи с повышением газоносности пластов и усложнением шахтных вентиляционных сетей. Вместе с тем для повышения добычи необходимо внедрение новых высокопроизводительных выемочных комплексов, что связано с увеличением объема подготовительных работ. В этих условиях важнейшими элементами обеспечения аэрологической безопасности являются достоверный прогноз мест скопления метана в общем объеме подготовительных выработок и адекватная оценка количества воздуха, необходимого для их проветривания по газовому фактору.

проведении подготовительных выработок на основе результатов оценки аэрогазодинамической обстановки, выполненной с учетом наличия мест потенциально возможных скоплений взрывоопасных газов.

Комплексный дифференцированный учет закономерностей формирования газовой обстановки и факторов, влияющих на образование зон повышенной концентрации взрывоопасных газов в пространстве тупиковых выработок для своевременного их контроля и управления параметрами проветривания подготовительных выработок.

при их проведении необходимо учитывать дополнительную депрессию вентилятора местного проветривания на преодоление аэродинамических сопротивлений в местах сопряжений выработок, при этом наибольшее влияние на величину их аэродинамического сопротивления оказывают форма сечения, соотношение расходов в выработках и угол сопряжения.
2) Установлены закономерности образования зон повышенной концентрации взрывоопасных газов в комплексе тупиковых выработок с учетом интенсивности источников газовыделения от характера распределения утечек по длине трубопровода.

в угольных шахтах Вьетнама и России;
Разработка методики исследования и дифференцирования различных факторов, влияющих на формирование газовой обстановки и динамику газовыделений в комплексе тупиковых и сквозных подготовительных выработок;
Изучение механизмов формирования местных скоплений метана в комплексе тупиковых подготовительных выработок как основной непосредственной причины аварийных ситуаций;
Изучение факторов, влияющих на пути и динамику миграции газа из массива в рабочую зону и до мест возможных взрывов газа в зависимости от горно-геологических и горно-технических условий;
Разработка методики и проведение производственных наблюдений для изучения динамики газовой обстановки в комплексе тупиковых подготовительных выработок;
Научное обоснование и разработка проектных методов расчета и контроля вентиляции тупиковых выработок по газовому фактору.

обстановки, выполненной с учетом интенсивности источников газовыделения и распределения количества воздуха по длине выработки, наибольшее влияние на которое оказывает характер утечек по длине трубопровода.

различной длины и диаметра трубопровода (длина звена 20 м, QЗ ≤ 5 м3/с)
1 - dтр. = 0,6 м; 2 - dтр. = 0,8 м; 3 - dтр. = 1,0 м; 4 - dтр. = 1,2 м.
 
 
 

Первое защищаемое положение

выработок

наличии сопряжений протяженной части и устья тупиковой выработки с другими выработками, проветриваемыми за счет общешахтной депрессии, необходимо учитывать дополнительную депрессию в работе вентилятора местного проветривания на преодоление местных сопротивлений, горнотехническими условиями.

φ ≤ 900
 

(φ = 1350)
 
 

Результаты расчета коэффициентов местного сопротивления для прохода струи с поворотом (φ = 1350)
 
 

1) прямой проход струи
2) проход струи с поворотом

математического моделирования не только в призабойном пространстве, но и в протяженной части тупиковых подготовительных выработок в области формирования застойных зон, образованных изменениями конфигурации и площади сечения, сопряжениями выработок, наличием оборудования.

Вьетнама показали, что большинство шахт характеризуются высокой газообильностью, что является сдерживающим фактором для внедрения высокопроизводительных проходческих комплексов, которые в подобных условиях не обеспечивают необходимые темпы проведения подготовительных выработок. Следствием такой ситуации является возможность возникновения аварийных загазирований выемочных участков и появление взрывоопасных концентраций метана в подготовительных горных выработках.
Предпосылки к возникновению аварий, причины которых связаны с особенностями аэрогазодинамических процессов при проветривании, устраняются только при своевременном обнаружении взрывоопасных скоплений метана не только в призабойном пространстве, но и в остальной рабочей зоне тупиковых подготовительных выработок в областях, образованных изменениями конфигурации и площади сечения, сопряжениями выработок, наличием оборудования. Для этого необходима разработка методики оценки аэрологической безопасности в подготовительных выработках, пройденных по газоносным угольным пластам, на основании результатов которой должен осуществляться контроль областей застойных зон с повышенной концентрацией горючих газов.

газовой обстановки в атмосфере подготовительной выработки, являются: предельная метаноносность угольных пластов; характер развития газовой зональности; скорости фильтрации и десорбции метана в угольном пласте, подработанных и надработанных вмещающих породах; скорости диффузии и десорбции метана в отбитом угле, транспортируемом по её длине; совместное действие конвективного переноса и молекулярной диффузии.
4. Проведенные аналитические и натурные исследования аэрогазовой обстановки, формирующейся в подготовительных выработках угольных шахт, а также обобщение результатов работ ученых в этой области, показали, что утечки воздуха являются фактором, существенно влияющим на процесс проветривания подготовительных выработок.
5. Проведенные натурные наблюдения и вычислительные эксперименты позволили установить необходимость уточнения методики расчета количества воздуха, поступающего в подготовительную выработку в виде утечек из вентиляционного трубопровода, величина которых зависит от многих факторов. Полученная зависимость для расчета количества воздуха, протекающего по выработке или в трубопроводе с учетом распределенных по его длине утечек имеет качественное совпадение с результатами натурных наблюдений.

скорость проведения выработки по газовому фактору, ограничивающаяся установленной величиной газовыделения, которая может быть принята для каждой выработки с учетом её особенностей.

7. В основе разработанного метода аэрологической оценки метаноопасности подготовительной выработки лежит зависимость изменения концентрации метана для случая распределенных утечек из вентиляционного трубопровода между забоем и устьем выработки, имеющая максимум, где необходимо применять дополнительные меры контроля. Смещению точки с повышенной концентрацией в сторону устья выработки способствуют следующие факторы: уменьшение утечек из трубопровода, повышение скорости проведения выработки; увеличение протяженности выработки, увеличение количества воздуха, подаваемого в забой.

8. Установлено, что максимальную величину не учитываемого при обычном расчете общего сопротивления работе вентилятора имеют аэродинамические сопротивления сопряжений выработок с переменным расходом воздуха, при этом наибольшее влияние на их величину оказывают форма сечения, соотношение расходов в выработках и угол сопряжения.

на повышение эффективности проветривания, предложено совершенствование методики расчета проветривания подготовительной выработки, заключающееся в учете общего аэродинамического сопротивления работе вентилятора местного проветривания, в составе которого необходимо учитывать дополнительные местные сопротивления участков выработки.

10. Целочисленное моделирование программным комплексом FLowVision движения газовоздушных потоков позволяет оценить изменение концентрации метана в зонах местных скоплений. Для моделирования натурных условий решающее значение имеет соблюдение геометрического подобия, при этом расположение оборудования в тупиках и нишах и изменение формы примыканий влияют на аэродинамическую картину потоков и способствуют появлению местных скоплений метана повышенной концентрации.