|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основании выполненных экспериментальных и теоретических исследований уточнены закономерности газовыделения из разрабатываемых угольных пластов и вмещающих пород при интенсивной выемке метаноносных углей подземным способом для прогноза опасных газовых ситуаций на очистных и подготовительных участках, обеспечивающего снижение аварийности на угольных шахтах при отработке глубоких горизонтов с использованием технологии «шахта лава». Основные выводы, научные и практические результаты работы заключаются в следующем: 1. Изменение газообильности и газовых ситуаций в метанообильных угольных шахтах является случайным процессом, представляющим собой суперпозицию распределенных во времени элементарных случайных процессов, связанных с планограммой технологических операций и периодом обрушения основной кровли . 2. Динамика метановыделений на очистных и подготовительных участках, удовлетворительно моделируется решениями линеаризованных уравнений гиперболического и параболического типов, при этом метановыделение с поверхности обнажения угольного пласта пропорционально произведению начальной скорости газовыделения на экспоненту с отрицательным показателем и модифицированную функцию Бесселя нулевого порядка, имеющих аргумент, прямо пропорциональный времени процесса и обратно пропорциональный удвоенному периоду релаксации . 3. Установлено, что газовая проницаемость горного массива является обобщенной характеристикой свойств газа, коллекторских свойств горного массива и стохастичности фильтрационного течения, а оценки ее математического ожидания изменяются от 10'1 ...К)'20 м2, для углей и пород Кузбасса и Донбасса. 169 |
(3.70)_________^П.в^П.В_________ av 05пл{1ЩК-сн) + ЬПтВ1п.в' Формулы (3.68), (3.69) и (3.70) показывают, что учет процессов диффузионного переноса газа, позволяет уменьшить расчетное количество воздуха для подготовительных выработок и очистных участков на 30 40 % . Следовательно, динамический метод расчета воздуха для провегривания очистных и подготовительных участков, во-первых, повышает адекватность моделей воздухообмена в горных выработках, и, во-вторых, позволяет существенно снизить затраты на вентиляцию основных технологических объектов шахты. Выводы 1. Динамика метановыделений на очистных и подготовительных участках характеризуется периодическими колебаниями дебита за счет рассредоточенного во времени проявления технологических и геомеханических воздействий на породоуголъный массив и включения в процесс газовыделения источников, сопутствующих этим воздействиям. 2. Метановыделение с поверхности обнажения угольного пласта пропорционально начальной скорости газовыделения, а его изменение во времени наиболее полно описывается произведением затухающей экспоненты на модифицированную функцию Бесселя нулевого порядка, имеющих аргумент, прямо пропорциональный времени процесса и обратно пропорциональный удвоенному периоду релаксации. 3. Практическое использование решения волнового уравнения фильтрации целесообразно при прогнозе метановыделений с поверхности обнажения угольного пласта в лаве, во всех остальных случаях отклонения от гиперболической кривой газового истощения не превышает 10 % уже при отношении времени процесса к удвоенному периоду релаксации, равном 0,5 1. 116 свойств угля. Давление метана в метаноуглекислотоносных угольных пластах необходимо рассчитывать с учётом парциального давления углекислотного газа, так как его сорбционный потенциал в несколько раз превышает сорбционный потенциал метана. 4. Установлены закономерности, удовлетворительно моделирующие динамику метановыделений на очистных и подготовительных участках, полученные из решения линеаризованных уравнений гиперболического и параболического типов. Удовлетворительная сходимость наблюдается при расчете газовыделений из угольных пластов для значений фильтрационного критерия Фурье не более 0,1 и начальных давлений от 1 до 5 МПа. 5. Скорость выделения метана с поверхности обнажения угольного пласта пропорциональна произведению начальной скорости газовыделения на экспоненту с отрицательным показателем и модифицированную функцию Бесселя нулевого порядка, имеющих аргумент, прямо пропорциональный времени процесса и обратно пропорциональный удвоенному периоду релаксаций. 6. Динамика остаточной метаноноспости отбитого угля описывается гиперболическим уравнением со стоком, учитывающим гранулометрический состав угля, скорость подачи комбайна и транспортирования угля, его фильтрационные и диффузионные свойства. 7. Результаты внедрения и промышленной апробации свидетельствуют об удовлетворительной адекватности математических моделей и возможности их использования для разработки эффективных технических решений но управлению газовыделенисм. 158 |