Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов icon

Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов




Скачати 71.22 Kb.
НазваВлияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов
Дата07.06.2012
Розмір71.22 Kb.
ТипДокументи

МАЛИННИКОВА О.Н., СМИРНОВА Г.Г. (Тема 01600, 1986)//Вопросы предотвращения внезапных выбросов: Науч. сообщ. /Ин-т горн. дела им. А.А.Скочинского. -М., 1987. - С.14-22. ИССН 0540-939Х

ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ ГОРНЫХ РАБОТ

НА ИЗМЕНЕНИЕ УСЛОВИЙ ПРОЯВЛЕНИЯ

ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ

Проблема выбросоопасности угольных пластов на больших глуби­нах рассматривалась многими авторами. Высказывались различные, иногда противоположные, мнения, поэтому вопросы изменения степе­ни выбросоопасности угольных пластов и изменения ртдельных пара­метров, характеризующих их выбросоопасность, с глубиной горных работ продолжают привлекать внимание исследователей, особенно в связи с переходом горных работ на все более глубокие горизонты.

Рассмотрим изменение газ'оносности, давления и энергии газа с глубиной особо выбросоопасного пласта hs Прасковиевский по данным геологоразведки Донецко-Макеевского района. На .рис. I представлено корреляционное поле газоносности X с глубиной и по­казана графическая зависимость критической по внезапным выбросам газоносности X от глубины, установленная по критерию региона­льного прогноза:

X — X 'В= v °сг (R4 +2,Zm + 1.2С +2-10'5Н +Z,d), . (I)

где Х0СТе - остаточная и средняя газоносность угля, м3/т; R -разрушаемость угля, мм ; m - мощность пласта, м; С - число пачек.

Для пласта he приняты следующие значения, средние по пласту: Хост = 4 М3/т; Хср = 15 м3/т; Ry = Ц мм"1; m = 0,7 м; С = I. -Отсюда при 8 = 15

v _ 29I.I6 + 8-ig~3H ккР ~ 16,54 + 2-10-эН •

Из рис. I видно, что критическое значение газоносности X немного уменьшается с глубиной. Это можно объяснить тем, что внезапный выброс является результатом совместного действия горно­го давления и газа. Следовательно, при увеличении горного давле­ния выброс может произойти и при меньшем количество газа.В целом газоносность пласта с глубиной, превышающей 600-700 м, не возра­стает. Ряд точек (см. рис. I), расположенных ниже линии X , мо­жет соответствовать пластопересечениям, находящимся в неопасных зонах, либо в тех зонах, где иеличины Ryim или С изменяются таким образом, что критерий 8 становится больше 15. В этом слу­чае они также являются опасными по выбросам, либо в этих плас-топересечениях газоносность была определена со значительной ошибкой.


По газоносности рассчитаем газовое давление. Для этого Щрй»* холимо определить пористость угля П (мэ/кг) [i] по формуле

П = 1/5 - 1/d,

где S и d - кажущаяся и истинная плотность угля соответст­венно, кг/и3.

Значения Sad для каждого пластопересечения определялись по данным технического анализа угля с помощью.номограмм работы [i]. Влияние влажности угля на пористость учитывается при определении кажущейся плотности угля. Как показали наши расчеты, уменьшение пористости угля из-за увеличения геостатического давления с глу-

биной приводит к незначительному изменению давления газа даже на больших глубинах, поэтому изменение пористости от нагрузки с глубиной не учитывалось.

Выход летучих угля пласта hg меняется в основном от II до 1&%, поэтому для определения зависимости констант сорбции от тем­пературы мы воспользовались уравнениями, предложенными в работе [ij для этих значений выхода летучих:

а0 = 1,533-Ю"6 tZ - 0Д746.1СГ3 t + 0,0186;

5 = (-5,09-Ю"3 t + 0,365)-I0"6,

где а0, 8 — константы уравнения Лангмюра; [а0] = мэ/кг, [#] = = Па ; t - температура угля, °С. .

Если газоносность угля X (м3/кг) равна сумме свободного и сорбированного углем газа [2], то

аоёР тг
Х= 1 + ёР *JG~' <2)

где Р - давление, свободного газа. Па; шг-масса свободного газа, кг; у = G.7I7 г удельная масса газа, кг/м3; G -масса угля, в которой заключена масса свободного газа тг, кг. Так как по уравнению Клайперона-Менделеева

ТО у ДО*_Р Л РП

Л 1+ ёР Ry T '

откуда

р-[^-^—-Wr\lb-Jn TV] +T IT > Ш

где <Ј= RtfAi.

Результаты расчета давления газа представлены на рис. 2.
Если расчетные значчния Р>8 МПа, то они моГ7т иметь значитель­
на* '/i*j!/,xa)uu(. 'л xr.ixyjif.:'. ziLk.-j-.-±zz z<-j>.>. г -^ze.-i*:. rzz xzx zzz.

высоких значениях давления в расчетах нельзя пользоваться урав­нением Лангмюра и, кроме того, при высоком давлении могут про­являться другие механизмы взаимодействия угля и газа, действую­щие в сторону снижения давления [3, 4].


«5 К. г.,; ' • ж X, ■ ■

%•■ ,. '

Рмо. 2. Корреляционное поле давления газа Р о глуОжной «алеганжя пласта ^ Н (а) i о газоносностью угля .X ( о )

Большой разброс значений Р, начиная с глубины 600 м, может быть объяснен тем, что приблизительно с этих глубин фильтрация газа углем почти прекращается [b] , что создает принципиальную возможность существования областей с повышенным или пониженным


газовый давлением. Наиболее вероятной причиной большого разброса значений давления газа являются значительные (до 30$) погрешно­сти определения газоносности угля. Поскольку давление газа зави­сит от газоносности угля нелинейно, то небольшому в процентном отношении изменению газоносности соответствует значительно боль­шее изменение давления, Т.е. при средних значениях Л, Т, а0, б и X = 15-Ю"3 м3/кг (15 мэ/т) давление газа Р = 3,3 МПа, а при от­клонении значений газоносности на ±30$ от среднего, давление

газа меняется от P(x.to,s) = *»0 "^ до р (х.= is.s) - 7»9 №&• На рис. 2,5 приведено корреляционное поле газоносности угля и давления газа. Видно, что давление газа слабо зависит от сорб^ ционных свойств угля (а0, 6, П ) и температуры f так как. для одно­го пласта разброс их значений -невелик, но видна четкая связь давления газа Р с газоносностью угля X . Для пласта Прасковиев-ский ha ее можно представить в виде

Р' = 6.4IX- 43,82\ЯГ + 75,63. (4)

Удельная энергия газа (на I кг газа) определялась как изме­нение удельной энтальпии в процессе расширения газа при измене­нии давления от Р до Р„ [б] по формуле

R (cv ) oc Cyfi

Po= 0,1 - конечное давление гава, МПа; cv = 24,97 - теплоемкость метана при постоянном объеме, Дж/(моль«К); ае = 1,33 - показатель адиабаты; ос , Ј -. константы уравнения Ван-дер-Ваальса ( <х = . = 0,2318 Дх-м3/моль2, J3 = 42.79.I0~6 м3/моль).

На рис. 3 приведены рассчитанные значения удельной энергии газа и показано средн&е изменение ее с глубиной. Видно, что. энер­гия газа, сначала растет до глубины 700-800 м, затем остается приблизительно постоянной или даже немного снижается, но разброс точек с глубиной увеличивается. Следовательно, для того чтобы уверенно делать выводы о стабильности или снижении энергии газа с глубиной, необходимо провести дополнительные исследования.

Если, при вычислении давления газа начальные ошибки иа-за неточного определения газоносности угля резко возрастали, то при расчете удельной энергии газа они значительно'меньше. Так, для

среднего по пласту значения газоносности X, равного 15 м3/т, ^ Atl = 0,80 ВДд/кг, а при отклонении, значения X на 30# &hx=1OfS = = 0,48 МДж/кг, Ah-X=i9i5= 1,10 ВДж/кг. Так как исходная газонос­ность мало зависит от глубины залегания пласта, превышающей 700-800 м (см. рис. Г), для пересчета энергии газа на один кубиче­ский метр угля использовались средние значения энергии газа. На рис. 4 показано изменение энергии газа с глубиной для трех зна­чений газоносности 5, 10 и 15 ы3/т (кривые I, 2 и 3 соответст­венно) и зависимость энергии упругого восстановления угля от глубины залегания пласта (кривые 4, 5). Энергия упругого восста­новления угля Wy определялась по формуле

ГН)г

WH " zg '' (6)

где к - коэффициент, концентрации напряжений; $ - удельный вес ■ горных пород, Ц/м3; Е - модуль Юнга, НЛг.

В нашем случае принимали у = 2,5-Ю4 Н/м3, ^ В ='0,2«Ю9 Н/м2 в соответствии с. работой \р], к= I (см. рис. 4, кривая 4). По­скольку выбросоопасная ситуация создается обычно при проведении работ в зоне концентрации напряжений, а значение к = I соответ­ствует нетронутому массиву, энергия упругого восстановления угля рассчитывалась также для значения к = 2 (см. рис. 4, кривая 5). При расчетах не учитывалось возможное, изменение модуля Юнга , с глубиной, поскольку если модуль Юнга несколько снижается с по­вышением плотности . вещества, то значения VVy будут возрастать с глубиной не так круто.

При увеличении глубины более 700 м энергия газа дН не увели­чивается, а энергия упругого восстановления угля.!^ продолжает расти (см. рис. 4). Если средняя газоносность пласта ha (см. рис. I) равна 15 м3/т, то энергия газа становится равной энергии упругого восстановления угля при .проведении горных выработок на глубине около 700 м. Следовательно, если до этой глубины энергия газа могла сильно превышать энергию упругого восстанов­ления пласта (при высоких значениях газоносности) и являлась основной составляющей баланса анергии при создании потенциально внбросоопасной ситуации, то при увеличении глубины ее роль суще­ственно снижается. Важное значение в формировании потенциально выброооопасной смтуациж имеет также технология проведения Горных

работ, поскольку изменение коэффициента концентрации напряжений от I до 2 дает увеличение энергии упругого восстановления пласта в четыре раза.

Показано, что практическая ценность результатов расчета дав­ления газа по газ'оносности угля представляется сомнительной • из-за того, что при определении газоносности ошибки до 30? при­водят к ошибкам в рассчитанных значениях давлений до Ю0#. Причем эти ошибки тем больше, чем выше исходные значения газо­носности. Тем не менее расчетный метод может применяться для оценки энергии газа с точностью до 40% при точности исходных данных о газоносности 30/?. Показано, что на некоторой глубине (в нашем случае приблизительно равной 700 м) энергия упругого восстановления угольного пласта в зоне концентрации напряжений становится равной, а затем и значительно превышает среднюю энер­гию газа для этого пласта.

Усредненные по. пласту значения давления газа в зависимости от газоносности можно оценивать по предложенной эмпирической упрощенной формуле (4). •

Результаты исследований в дальнейшем могут быть использованы при выборе противовыбросных мероприятий.

Схожі:

Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов iconН. Д. Мухопада Учебное пособие для студентов горных специальностей
Огромные масштабы горного производства, его высокая трудоемкость и капиталоемкость, ухудшение условий разра­ботки месторождений полезных...
Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов iconУчебное пособие для студентов горных специальностей (Маркшейдерское дело) предисловие
Огромные масштабы горного производства, его высокая трудоемкость и капиталоемкость, ухудшение условий разра­ботки месторождений полезных...
Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов iconМетодика расчета параметров буровзрывных работ при дроблении слоистых горных пород
Учет неоднородности, трещиноватости и анизотропии горных массивов усложняет расчеты параметров буровзрывных работ, и эту проблему...
Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов iconУдк 622. 235 Влияние площади соприкасающихся тел при ударе на интенсивность дробления образцов горных пород
Влияние площади соприкасающихся тел при ударе на интенсивность дробления образцов горных пород
Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов iconЕфремов Э. И., Институт геотехнической механики им. М. С. Полякова нан украины
Введение. Добыча полезных ископаемых на современном этапе характеризуется увеличением глубины их разработки, а также ростом объёмов...
Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов iconОбеспечение безопасности при внезапных выбросах угля и газа
Факторами поражающего действия при внезапных Расстояния, с которых должно осуществляться ди
Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов iconБелогуров Ю. Н. Реферат: Экологическая оценка выбросов двс транспортных средств
Оценка техногенных выбросов в атмосферу и доли в них различных источников загрязнения является одним из важнейших этапов организации...
Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов iconТаблица. Влияние факторов на изменение спроса на новую продукцию
Оцените тенденции изменения спроса с помощью критериев: “прямая”, “обратная”, “специфическая”. Выставьте их в графе таблицы
Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов icon1. Грищенков Н. Н., Грищенков А. Н. Прогнозирование главных напряжений и деформаций массива горных пород в зонах влияния очистных работ // Проблеми гірничого тиску (Ground control in mining). Збірник наукових праць Доннту
Грищенков Н. Н., Грищенков А. Н. Прогнозирование главных напряжений и деформаций массива горных пород в зонах влияния очистных работ...
Влияние глубины горных работ на изменение условий проявления внезапных выбросов iconЭнегоемкость горно-обогатительных процессов
Влияние минерального состава горных пород на энергоемкость их измельчения после предварительной магнитно-импульсной обработки [Текст]...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи