автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование параметров отработки газообильных участков шахтных полей в изолированной инертной среде с учетом экологического фактора

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский государственный горный университет

р Г 5 ОД

На правах рукописи

~ с |. • >

ЗОРИНА Ирина Владиславовна

УЖ 622.272:502.3(043.3)

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОТРАБОТКИ ГАЗООБИЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ В ИЗОЛИРОВАННОЙ ИНЕРТНОЙ СРЕДЕ С УЧЕТОМ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА

Специальность 05.15.02 — «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель докт. техн. наук, проф. КРАСКЖ Н. Н.

у

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. ХАРЧЕНКО В. А., канд. техн. наук, ст. науч. сотр. ПУЧКОВ М. М.

Ведущая организация — институт ¡«Центрогипрошахт».

Защита диссертации состоится « 'Г.^. 1994 г. /О

в г . . час. на заседании специализированного совета К-053.12.02 в Московском государственном горном университете по адресу: 117935, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан

1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, доц. КОРОЛЕВА В. Н.

ОВЦАй ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема охраны окружающей среды имеет1 важное значение для общества. Изменение элементов биосферы (загрязнение атмосферы, ухудшение качества вода, изменение состава дочв и т.д.) заметно ухудшает условия жизни лвдей, животных и растений.-

Угольная промышленность в своей деятельности оказывает существенное влияние на окружающую среду. Так, шахтами отрасли ежегодно выдается на поверхность более 250 млн.т породы, 2 млрд.м^ шахтных вод, выбрасывается в атмосферу около 7 млрд.т вредных веществ.

Наибольшую опасность для здоровья и нормальной жизнедеятельности лвдей представляет загрязнение атмосферы. Угольная промышленность занимает четвертое место по объему выбросов загрязняющих веществ. При подземной добыче угля загрязнение атмосферы происходит угольной и породной пылью, метаном, ядовитыми газами и теплом. Это приводит к ряду негативных последствий, представляющих угрозу глобального экологического кризиса.

■Задача охраны воздушного бассейна решается в основном в двух направлениях: сокращение количества и мощности источников загрязнения а улавливание загрязнений. Создаваемая в Московском государственном горной университете в научно-техническоя программе "Недра России" технология-ведения горных работ в изолированном от общешахтной атмосферы пространстве, заполненном инертной газовой средой, дает возможность в несколько раз сократить выбросы вредных веществ в атмосферу за счет их улавливания в шахте и утилизации. Экологические последствия применения технологии существенно зависят от ее параметров. Ни количественных зависимостей, ни качественной оценки взаимосвязи этих параметров в настоящее время не получено. В то же время учет экологических факторов при определении параметров технологии даст, с одной стороны, возможность снизить негативное влияние горных работ на окружающую среду, с другой - повысить эффективность самой технологии. Это обосновывает актуальность темы исследования.

Цель работы - установление закономерностей экологических последствий воздействия отработки газообильных участков шахтных попей на внешнюю атмосферу для обоснования параметров технологии отработки запасов угля в изолированной инертной среде, обеспечивающих снижение выбросов вредных веществ до предельно допустимых значении.

Идея работы заключается в возможности аккумулирования в изолированных от вентиляционной струи выработках выделяющихся при ве-

дении горних работ метана, пыли и тепла и их планомерной утилизации.

Научные положения, разработанные лично соискателем,и их новизна:

радикальное снижение загрязнения внешней атмосферы на пром-ллощадке шахты при отработке газообильных участков шахтных полей обеспечивается за счет применения технологии отработки их запасов в изолированной инертной среде с параметрами, определенными с учетом экологического фактора;

варианты схем вскрытия и подготовки газообильных участков шахтных полей, обеспечивающие разделение двух газовых сред в шахте, и обособленный отвод исходящей струи при разгазировании выработок, заполненных инертной газовой средой;

зависимости максимальных приземных концентраций вредных веществ на прошдощадке шахты от параметров источника выброса, отличающихся учетом схем вскрытия и подготовка эксплуатационного блока, а также параметров очистных работ в его пределах, позволяющие определить параметра технологии горных работ в изолированной инертной среде, при которых обеспечивается снижение концентрации вредных веществ на промплощадке шахты до предельно допустимых значений. Рациональные параметры технологии отработки газообильных участков шахтных полей в изолированной инертной среде определяются с учетом экологического фактора - максимальных приземных концентраций вредных веществ на промплощадке шахты, не превышающих предельно допустимых значений.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

значительным объемом вычислительных экспериментов, проведенных на ЭЕЛ, с применением стандартных методик и программ;

удовлетворительной сходимостью результатов моделирования и фактических данных по параметрам отработки запасов и их воздействия на внедшл атмосферу (расхождение не более 14$).

Научное значение работы состоит в установлении зависимостей экологических последствий воздействия отработки газообильных участков шахтных полей на внешнюю атмосферу от параметров горных работ, позволяющих обосновать рациональные но экологическому фактору параметры отработки запасов в изолированной инертной среде.

Практическое значение работы состоит в обосновании вариантов схеы вскрытия и подготовки газообильных участков шахтных полей и разработке методики определения параметров отработки запасов угля ь ваоцароынной инертной среде, обеспечивающих снижение шксиедль-

ных приземных концентраций вредных веществ иа прогшлощадке шахты до предельно допустимых значений.

Реализация'выводов и рекомендаций. Разработанные в диссертации варианты схем вскрытия и подготовки газообильных участков ншт--ных полед и методика определения параметров отработки запасов л изолированной инертной среде приняты к использованию институтки "УгаШШдроект" дни разработке проектов вскрытия, подготовки и отработки новых горизонтов глубоких шахт. Разработанные параметры технологии приняты к использованию в перспективной программе развития горных работ на шахте им.А.А.Скочинского ДО "Донецк,уголь" .

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на международной научно-технической ион«, ференции "Экологические проблемы горного производства" (Москва, 1993 г.), на техническом совете Ю "Донецкуголь"' (Донецк, 1&93 г.) и на научном семинаре кафедра ТПУ Московского государственного горного университета (Москва, IS93-I994 гг.).

Публикация. Основные положения диссертации опубликован»; в трел работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заклвчения, изложенных ш^б/ страницах машинописного текста, содержит £?9таблицы, ,36 рисунков, список литературы из <83 наименований и ^ приложения. '

Автор выражает благодарность сотрудникам производственного объединения "Лонецкуголь"' за помощь в проведении шахтных экспериментов.

ОСНОВНОЕ ООДЕРЕШЕ РАБОТЫ

Существование проблема эффективной разработки высокогазонос-иых угольных пластов подтверждается тем, что на таких пластах нагрузки на очистной забой на 35-50 % ниже, чем в аналогичных условиях негазовых шахт. При отработке,газообильных участков шахтных полей существенно снижается уровень безопасности горных работ. Решению проблемы в такой постановке посвящены работы ведущих ученых отрасли: Бурчакова A.C., Баймухаметова C.K.-, Васючкова ¡0.«., Ладана Г .Д., Морем A.M., Мурашова В.И., 'Матвиенко Н.Г., Ножкина Н.В., Ушакова К.З., Друнина С.А. и др. Вопросы влияния газопылеобразных отходов добычи ископаемых на состав и свойства атмо'сферн решаются в работах Айруни А.Т., йайденварга В.Е., Пучкова Л.А., Харченко D.A.

Несмотря на обширность научных исследований, отработка запа-

сов угля подземным способом, особенно высокогазоносных пластов (что связано с повышением расхода воздуха), сопровождается существенным загрязнением внешней атмосферы.

Радикальное решение проблемы снижения уровня загрязнения внешней атмосферы в результате деятельности шахт возможно путем применения' нетрадиционных малоотходных технологий добычи угля, одной из которых является создаваемая в Московском государственном горном университете технология ведения горных работ в изолированном прост-шнстве, заполненном инертной газовой средой. Использование технологии позволяет обеспечить эффективное управление газовцделением, а следовательно, снизить ограничения по газовому фактору на интенсивность горных работ, повысить уровень их безопасности и потенциально снизить выбросы вредных веществ во внешнюю атмосферу за счет их улавливания, в выработках, изолированных об общешахтной атмосферы. Исследования, выполненные в настоящей диссертации, посвящены совершенствованию технологии горных работ в изолированной инертной среде путем обоснования и выбора ее параметров на основе экологического критерия - максимальной приземной концентрации вредных веществ в санитарно-защитной зоне цромплощадки шахты.

В работе решались следующие задачи:

обоснование влияния газообильности шахты на формирование экологических последствий воздействия отработки газообильных участков шахтных полей на внешнюю атмосферу;

установление зависимостей распределения максимальной приземной концентрации вредных веществ от параметров исходящей вентиляционной струи;

разработка моделей формирования загрязнения исходящей вентиляционной струи в шахте пылью, метаном и теплом, учитывающих основные источники образования загрязнения вредными веществами по мере движения свеяей струи воздуха по шахтным выработкам;

разработка требований и обоснование вариантов схем вскрытия и подготовки" газообильных участков шахтных полей, отрабатываемых в изолированной инертной среде;

установление зависимостей распределения максимальной приземной концентрации вредных веществ от параметров технологии отработки газообильных участков шахтных полей в изолированной инертной среде (в эксплуатационном режиме и режиме разгазирования изолируемых выработок);

разработка методики выбора рациональных по экологическому критерию параметров технологии отработки угдя в изолированной инертной среде;

апробация полученных результатов на шахте. Увеличение глубины разработки угольных пластов и повышение нагрузки на очистной забой за счет применения передовых технологий угледобычи и высокопроизводительной техники привели к быстрому росту газоввделения в выработки шахт, что-обусловливает повышение их -газообильности. Увеличение- газообильности шахт помимо ограничения технических возможностей выемочноххз оборудования и повышения трудоемкости горных работ приводит к увеличению выбросов во внешнюю атмосферу мотана, ядовитых газов, пыли, тепла. Для решения проблемы снижения выбросов вредных веществ в атмосферу нами был выполнен ряд исследований параметров технологии отработки газосбильных участков шахтных полей, заключающихся в следующем: в качестве экологического критерия принимается значение максимальной приземной концентрации вредных веществ в санитарно-защитной зоне, эти значення определяются параметрами исходящей вентиляционной струи, которые в свою очередь формируются параметрами применяемой технологии горных работ (рисЛ). Комплекс параметров технологии, подлежащих исследованию, включает:

схемы вскрытия и подготовки горизонтов, на которых применяется технология ведения гошых работ в изолированной инертной спеде;

параметры горных работ в пределах изолированного эксплуатационного блока (количество очистных и подготовительных забоев, длина лавы, длина столба, интенсивность горных работ, параметры выработанных пространств). ' •

Нами выполнены исследования значений максимальных приземных концентраций метана и пыли для широкого диапазона изменения характеристик исходящей вентиляционной струи (высоты источника выброса, диаметра источника выброса, температуры и расхода пылегазовоздуш-ной смеси, мощности выброса вредного вещества), как в режиме нормальной эксплуатации технологии, так и разгазировании изолированных пространств. В результате проведенных на ЭВМ расчетов с использованием стандартных методик установлены зависимости максимальной приземной концентрации метана и ¡шли от исследуемых величин. Анализ полученных зависимостей показывает следующее: максимальная приземная концентрация метана и пыли уменьшается с увеличением высоты источника выброса, с уменьшением диаметра источника выброса, с увеличением расхода пылегазовоздушной смеси,с уменьшением мощности выброса вредных веществ. Температура пылегазовоздушной смеси на нее практически не влияет. На основе анализа зависимостей максимальной приземной концентрации вредных веществ от основных параметров ис-*

•точника шброса установлено, что изменение параметров исходящей струи не позволяет добиться снижения концентрации веществ да пре-

Для исследования зависимостей экологически значила параметров исходящей струи от параметров технологии подземных горя их ра- ■ бот нами разработаны модели формирования загрязнения вентнляцко-1~ ной струи иылыо, метаном, теплом. Приведенные модели учитывают основные источники образования загрязнения вредными иецестиамл по мере движения свежей струи воздуха по шахтным выработкам. Загрязнение вентиляционной струи пылью происходит из стенок выработок, под перегрузке угля, при транспортировке угля, отбойке угяч в подготовительном и очистном забоях. Основное выделение метана в шахтнук атмосферу происходит из стенок выработок, из старых выработанных пространств, из отбитого угля, в подготовительном и очистном забоях. Основное тепловыделение происходит от горного массива, при работе машин и оборудования, из выработанных пространств, вследствие движения воздуха по выработкам и сжатия его на большой глубине.

Но расчетным формулам разрасотшных моделей произведен расчет выделения метана, пыли и тепле, з шахтную атмосферу. 13 моделях использованы описанные в литературз зависимости выделения этих вредных веществ по источникам. Ниже представлено математическое описание модели формирования загрязнения вентиляционной струн метаном.

Выделение метана в шахтную атмосферу м3/т,определяется:

_дельно допустимых значений

+ Уст. + Уп * Цоц >

где 0М - метановиделениз из отбитого угля, м3/т^

$у ■ Уср.х. ' У" (¿'¿у),

а)

и)

О - метановццелеиие из старых выработанных пространств, м3/т;

®ст-кст

♦ -ф'к. <■ :*"■»') (х -,„,

.(-,_______^ , ¿у'Уса.л. Гт/>(х-х0)

А и/п

п - метановвделение в подготовительном забое, м3/т;

(* л £

гЫ-ёу-УпПгд2(уб/о3(о,Бд-ю*х(4ю4(уг)к/б)Щ,

9л=1[ 1шп еесч-^х-хо)

+ ~г—)1х~хо)) +--—

~ ыетанрвыделение в очистном забое, м3/т,

(4)

>я/ шл*^^)■ "в"' е ■ £аи Г (Х'Ха) , "

(5) -

ы

где х - природная метаноносиость пласта, м3Л; Х0 ~ относительная ыетаноность пласта, м3/т; - добыча с шахтопласта, т/сут^ /п£ - выницаемая мощность пласта, м; ¿Г - объемная масса угля, т/м ;

- ширина забоя подготовительной выработки по углю, м; ]/с/1. К. ~ средняя скорость проведения выработки комбайном, м/мин^'

Ь _ коэффициент, учитывающий метановыделение из старых выработанных пространств; тп - полная мощность угольных пачек разрабатываемого пласта, м; уг - выход летучих веществ, %у £ - Дяина выемочного участка, м; £п - длина подготовительное выработки, м; -средняя скорость проведения подготовительной выработки, м/сут,;

- Тост - время существования подготовительной выработки с момента .окончания ее проведения до начала очистной выемки угля; Соч — Д"-1-на очистного забоя, - суммарная ширина по падению пласта

угольных целикои в пределах выемочного участка, м; - коэффициент, упитывающий выделение метана из боковых пород; - скорость -подвигания забоя подготовительной выработки, м/мес.; - коэф-

фициент, зависящий от способа управления кровлей; к гп - коо|>р>-циент, зависящий от времени, прошедшего от начала проведения выработки до момента определения газообильности; (ТЧ - мощность сближенного пласта, м; Ис - расстояние по нормам между разрабатываемым и смежным пластами, м; ¿пл - уг°я падения пласта.

С.помощью приведенных моделей проведены вычислительные экспо- -рименты по установлению зависимостей загрязнения вентиляционной струи при ее движении по выработкам шахты. На основе выполненных исследований сделан вывод, что при применении традиционных технологических схем отработки газоносных угольных пластов образуется значительное количество вредных веществ, которое с отработанной вентиляционной струей выбрасывается во внешнюю атмосферу. Добиться существенного уменьшения выброса измёнением параметров источника выброса не представляется возможным.

Снижение уровня выбросов вредных веществ в атмосферу в настоящей работе базируется на-применении; технологии ведения горных работ в изолированном от общешахтной атмосферы пространстве, заполненном инертной газовой средой.

Особенностью разработки угольных месторождений с производством горных работ в инертной метановой среде является то, что комплекс работ по добыче угля выполняется в двух средах, ¡торные работы, непосредственно связанные с выемкой угля (очистные и подготовительные работы), профилактические работы (осмотр и ремонт оборудования), часть транспортных операций, выполняются в изолированном пространстве, заполнеином инертной газовой средой (метаном, либо азотом). Пространственно изолируемая зона представляет эксплуатационный блок, в.котором выполняются подготовительные и очистные работы, транспортные операции, накопление и. газоподготовка шахтного метана. Герметизация эксплуатационного блока производится путем установки изолирующих перемычек и шлюзов. Создание инертной среды осуществляется путем заполнения выработок эксплуатационного блока метаном. Дли исключения попадания шахтного газа,'пыли а избыточного тепла в проветриваемые выработки и на поверхность веитиляциоц-

сои, л выработки эксплуатационного блока изолированы друг от друга шиаазами и "перемычками, установленными в полевых выработках. При аварийных ситуации предполагается полное разгазирование блока с ии? »ед.уицш восстановлением параметров инертной среда. Таким образом, при применении данной технологии исключается вынос вредных всщестх» с вентиляционной струей. Экологическая оценка рассматриваемой технологии произведена для двух случаев: нормальный режим аксипуагацки выемочного участка и рекиы его разгазирования.

Реализация данной технологии предусматривает применение раз-гигших ггрпактов технологических схем Горных работ (схем вскрытия и иодгоговка эксплуатационного блока). При выборе схем и способов вскршш, пидлояоьки и отработки газообил^ных участков шахтных подий необходимо исходить из следущего:

большая глубина горных'работ при отработке'свиты пологих пластов предполагает сочетание вертикальных, наклонных и горизонтальных покрывающих выработок;

особое значение прл выборе способов вскрытия и подготовки шахтного шля ¡шест газообишюсть, водообияыюсть месторождения и продление горного давления. Для радикального решения этих вопросов оре,.лагаетсА изменить парадок отработки .запасов с нисходящего на . восА.-дащий как по пластам, так и в пределах каздого пласта;

схемы вскрытия и подготовки эксплуатационного блока должны обеспечивать надежное разделение двух газовых сред в шахте при работе участков в эксплуатационном режиме, а также разгазирование изоли-, рованных пространств с обособленным от общешахтной атмосферы отво-4 дом вентиляционной струи.

Нами обоснованы варианта таких схем вскрытия и подготовки: схема вскрытия с ошвоегшш распо жжением стволов у верхней границы шахтного поля с крдаоигнием погоризонтных квершлагов;

схема вскрытия с отаеегшнш • ■ • гзололением стволов у нижней границы шахтного подя с црвмбпе.. цэгоризонтных гезенков;

■ схема вскрытия с о^кесяиш." расположением стволов у нижней границы шахтного поля с пр«шз:!<;цчсы вертикальных стволов и погори-гонтных гезенков; •

схема вскрытия с отнесенным расположением стволов у верхней границы шахтного подя с применением погоризонтных квершлагов;

схема вскрытик с фланговым расположением .стволов с применением вох"оризонтных слепых стволов.

Цредяоаенныа нарвав?» схеи вскрытия обеспечивают возможность йвдвыюго разделения в шахта двух газовых сред путем установки шлю-

зон и перемычек. а также разгазнрование изолированных ьырао.лок обособленно, боа остановки всей шахты.

Варианты схем подготовки разрабатывались о учетом цианьных скважин или выработок для отвода исходящей вгнтиялц^ни.и,! струи при разгазировании;

cxeua подготоыш с изолированием всего эксплуатационной) о .чачи; схема подготовки с раздельным изолированием кшдого участка; схема цодготоикк с отводом участкоьой исходящей струи и оои.и-шахтную атмосферу \при небольших объемах изолированных проюранит).

Первш1 схема обеспечивает надежную изоляцию выработок уксп;;уа-тациоииого блока от общешахгной атмосферы, ко при шзникиоыш.ш аварийной ситуации на любом участке останавливаются работы во блоке. Вторая схема предусматривает применение п/лотовых и полевых подготовительных выработок и обеспечивает разгазнрование отдельных участков блока без остановки других. Третья схема применяется при небольших размерах эксплуатационного блока. При этой разгазиропа-нне осуществляется с отводом струи в общешахта,л атмосферу. Примеры предлагаемых схем показаны на рис.2,3.

Для обоснования предложенных вариантов схем покрытия и подготовки эксплуатационного блока наш пропедеи кош леке вычислит» ;:ъ-ных экспериментов по установлению зависимостей загрязнения вентиляционной струн при применении на газообишшх участках технолога;! гррпых работ в изолированной инертной среде. В качества инструмента исследований использованы разработанные модели. Расчет значений максимальной приземной концентрации вредных веществ показал, что в нормальном эксплуатационном реаиме рекомендуемые схемы позволяют снизить содержание вредных веществ в приземном слое промнлодадки шахты до предельно допустимых значений.

Разгазнрование изолированных выработок эксплуатационного блока осуществляется через специальные скважины. Время разгазирования ограничено экономическими соображениями (потеря добычи при остановке участка). Максимальная-приземная концентрация вреднше веществ вокруг сквазины не должна превышать предельно допустимых значений. Динамика процесса разгазнровация в основном определяется объемом изолированных выработок, характеристиками выработанных пространств, расходом воздуха.

Для установления зависимостей максимальной приземной концентрации вредных веществ от параметров очистных работ в пределах эксплуатационного блока при его разгазировашш нами били реализованы моде--ли для следующих исходных даннах;

Рис. 2. Cxeaa

1,2 - стволы ;

3,14 - ванпшасяошша СЕВзаиЕН ;

4,5,6- капжтвльниа

кЕерзлэгв ;

вскрытия:

7,8,9 - кашяагьннв уклоны;

10 - сдапоЁ ствол;

11,12,13- цогорааонтные кверагхзгп

Рис.3, Схема подготовки я отрМоткя газоносного ' угольного пласта в инертной метановой среда с изолированным отводом струн при разгоаированш:

I - конвейерный квершлаг;

2,3-рвльсовае квершлаги на уровне транспортного гориаонта;

4,5-рельсовые квершлаги на уровне вентиляционного горизонта;

6 - конвейерный брексбер^

7 - ходки;

9,10- спаренные штреки;

12 - обходная выработка

13,14,17,18 - шлюзы дискретного двйстеня;

19 - вентиляционная сква.чина;

20 - фланговые выработки;

21 - лерзмычки

дл/лш очистного забоя - 100-200 м •

дшша столок - т000-2500 м-

расход пыя^газовоздушной смеси - 200-1000 м3/мшг

число пленочных участков-1-4.

В результате расчетов, проведенных на ЭВМ, получены зависимости лаксюлалыиа приземных концентраций метана и пыли от исследуе-параметров технологии очистных работ в пределах эксплуатационного блока (рис.4;. Анализ полученных завис;шостей показывает сле-максимальная приземная концентрация метана и пыли уменьшается с уменьшением длины очистного забоя, с уменьшением длины столба, с увеличением расхода пылегазовоздушной смеси, с уменьшением числа ьыекочных участков. ,

В результате выношенных исследований разработана методика определения рациональных параметров технологи/ отработки угольных п»!1Стои в «зонированное инертной среле, обеспечивавших снижение уредня загрязнения до предельно допустимых значения. Реализация мет од геи вклпчает слелувшие этапы:

1. Анализ горно-геологических условий шахтного поля и выбор схека вскрыта! и подготовки эксплуатационного блока, намеченного к отработке » изолированной инертной среде;

2. Расчет параметров источника выброса во внешнюю атмосферу за1ркоН,и^их веществ и установление распределения максимальной дри-зеиюй концентрации вредных веществ на промалощадке шахты,

3. Анализ результатов расчетов и принятие решения о выборе схем вскрытия и подготовка;

4. Определение плановой нагрузки на эксплуатационный блок (действующая линия очистных забоев и уровень добычи).

5. Расчет .распределения максимальной приземной концентрации вредных веществ на промплощадке шахты при разгазировании выработок.

6. Анализ результатов расчетов и принятие решения о параметрах горных работ в пределах эксплуатационного блока.

При необходимости осуществляются повторные расчеты по этапам 1-Я или 5-6.

Апробация результатов исследований осуществлена для условий шахты им.А.А.Скочинского ПО "Донецкуголь". Работы на шахте ведутся на глубине свыше 1200 м, абсолютная газообильность шахты составляет 15 м3Д[иц, Выполненные специализированными организация!.«! исследования экологических последствии воздействия деятельности шахты на ■внешнюю атмосферу показали, что максимальная приземная концентрация метана и пыли на проихлошадке шахты значительно превышает предельно

с

мг/J li

19

а is /з ji я г S

"jtng-

нг/н%' 9000

4

1000 5000 1000 1000

шГ

длина очистного забоя

r^nXnt rluuiHOtt

-----iw

tstr

its~

laoiT.

loo

cnctu —— /«

to

11

»4, H

iwr-ta-,n

•nyt

emeu.

tear It в . по /Во . tin Ibo *

. 1008 ноо IOOO

5 , к , <0 tl Лг

1 : 2 3-

Рис.4 . Зависимости максимальной лрлзамной

концентрации вредных веществ от параметров технологии горных работ:

I - пыли, 2 - метана

допустимые значения. Нами были реализованы модели формирования загрязнения вентиляционной струи для центральной панели шахты. Полученные результаты распределения максимальной приземной концентрации метана и пыли соответствуют установленным ранее на шахте. Применение на центральной панели на газообильных участках (1-я и 2-я. восточные лавы» 6-я западная лаьа и их нарезные выработки) технологии горних работ в изолированной инертной среде создают условия для снижения значений максимальных .приземных концентраций вредных веществ до предельно допустимых значений как в рениме нормальной эксплуатации блока, так и его разгазировании. Это подтверждает эф- ■ фективность результатов диссертационной работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной для угольной промышленности научной задачи обоснования параметров отработки газообидьных участков шахтных полей в изолированной инертной среде, обеспечивали- ' оншкенио отрицательных экологических последствий" ведения горнах работ на газоносных угольных пластах.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы:

1. Повышение газообильности шахт сопровождается увеличением выбросов во внешнюю атмосферу метана, ядовитых газов, ныли и тепла с исходящей вентиляционной струей, а также метана из систем дегазации. Существенное снижение отрицательных экологических последствий воздействия шахты на внешнюю атмосферу достигается применением технологии горных работ в изолированном от общешахтной атмосферы пространстве, заполненном инертной газовой средой.

2. Максимальная приземная концентрация вредных веществ,, выбрасываемых с вентиляционной струей из шахты, зависит от-, высоты источника выброса вредных веществ над уел.ной поверхностью, диаметра ствола (скважины), расхода пылегазовоздушной смеси, мощности выброса вредного вещества. При традиционных технологиях отработки запасов газообильных участков шахтных полей изменение параметров источника выброса не обеспечивает снижения содержания вредных веществ в санитарно-защиткой зоне шахты до предельно допустимых значений.

3..Разработаны модели формирования загрязнения исходящей струи пылью, метаном и теплом. По расчетным формулам моделей произведен расчет выделения вредных веществ в шахтную атмосферу при движении вентиляционной струп яо выработкам шахты. При.применении традицион-

пых технологических схем отработки газоносных угольных пластов образуется значительное количество вредных веществ, выбрасывающихся во внешнюю атмосферу с отработанной вентиляционной струей.

4. Обоснованы варианты схем вскрытия и подготовки газообильных участков шахтных полей, обеспечивающие надежное разделение двух газовых сред в шахте и обособленное от общешахтной атмосферы разгазирование выработок, заполненных инертной газовой средой.

5. Установлены зависимости распределения максимальной приземной концентрации вредных веществ на аромалощадке шахты от параметров горных работ в пределах изолированного эксплуатационного блока, позволяющие определить параметры отработки запасов газообильных участков шахтных полей с плановыми нагрузками на участок без превышения содержания вредных веществ в приземном слое атмосферы на прошлощадке шахты предельно допустимых значений.

6. Разработана методика определения рациональных с учетом экологического критерия параметров технологии отработки газообияьных участков шахтных полей в изолированной инертном среде, позволявшая:

обосновать для конкретных горно-геологических условий варианты схем вскрытия и подготовки эксплуатационного блока и произвести выбор рациональной схемы вскрытия и подготовки;

определить параметры горных работ в пределах эксплуатационного блока, обеспечивающих плановую нагрузку на участке при соблюдении требований санитарных норм к максимальным приземным концентрациям вредных веществ на промдлощадке шахты.

При помощи проведенных расчетов установлены значения этих параметров, отвечающие предъявляемым требованиям: длина очистного забоя - 100 - 150 ы, длина столба - 1000 - 1500 и, расход пылегазовоздушной смеси - 800 - 1000 м3/мин, число выемочшге участков - не более двух. ?, Апробация результатов исследования з условиях шахты имэ-ни А.А.Скочинского ГО "Донецкуголь" показала, что применение технологии ведения горных работ в изолированном пространстве с рекомендуемыми параметрами исключает превышения максимальных приземных концентраций вредных веществ предельно допустимых значений как в режиме нормальной эксплуатации участка, так и при его разгазиро-вании.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Зорина И.В. Методические основы экологической оценки технологии горних/работ в инертных газовых средах. - В сб.: Разработка сиособо^и технологических решений, обеспечивающих экологическую чистоту шахт. - М.: МП1, 1992. - С.17-19.

2. Зорина И.В. Экологическая оценка технологии ведения под-иа-нш; горных работ в инертной газовой среде. - В сб.: Экологически; проблемы торного производства. - Ы.: МПУ, 1993. - С.172-175.

3. Зорина И.В. Обоснование параметров технологии горных работ з изолированной инертно* среде с учетом экологического фактора / Iорный ин;{ошационно-аналитйческий бюллетень. - М.: МПУ, П&4, Я 4, с.4.9-50.

Подписано в печать ¿/. //

Тираж 100 экз.

формат 6090/16 Ьаказ

Типография МПУ. Ленинский проспект, 6