автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка автоматизированного метода прогноза выбросоопасных зон в подготовительных забоях шахт Карагандинского бассейна

Министерство топлива и энергетики Российской Федерации Институт горного дела им. А. А. Скочинского

На правах рукописи

Рустам Ривкатович ХОДЖА ЕВ

УДК 622.831.322.327«313»(043.3)

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МЕТОДА ПРОГНОЗА ВЫБРОСООПАСНЫХ ЗОН В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЯХ ШАХТ КАРАГАНДИНСКОГО БАССЕЙНА

Специальность 05.26.01 — «Охрана труда и пожарная безопасность»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Институте горного дела им. А.А.Ско-чинского.

Научный руководитель -

канд.техн.наук А.Г.Хейфец.

Официальные оппоненты:

проф., докт.техн.наук С.А.Ярунин, канд.техн.наук А.Ф.Клебанов.

Ведущее предприятие - Казахский государственный научно-исследовательский институт безопасности работ в горной промышленннооти (КазНШБГП). ш'

Автореферат разослан "// "/ Л- 1992 г.

Защита диссертации состоиФся " _ 1992 г.

в на заседании специализированного совета К.135.05.03

Института горного дела им. А.А.Скочинского.

С диссертацией мояно ознакомиться в секретариате ученого совета института.

Отзывы в двух экземплярах просим направлять по адреоу: 140004, г. Люберцы Московской обл., ИГД им. А.А.Скочинского.

Ученый секретарь специализированного совета проф., докт.техн.наук

И.Г.ИЩУК

Г Отдел f

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы определяется современным состоянием вопросов прогнозирования газодинамических явлений при проведении подготовительных выработок на шахтах Карагандинского бассейна. Разработка газоносных угольных пластов с увеличенном глубины их залегания осложняется проявлением газодинамических явлении, особое место среди которых занимают внезапные выбросы угля и газа.

За период с 1959 по 1991 гг. в бассейне зарегистрировано III газодинамических явлений, 50 из которых квалифицированы как внезапные выбросы. Все впезапныа выбросы произошли в забоях подготовительных выработок, из них 40 - в забоях, проводимых по уголь.чш плаотам, и 10 - при пересечении пластов вскрывающими выработками.

В настоящее время текущий прогноз выбрососпасности на шахтах бассейна осуществляется нормативным методом в соответствии с "Инструкцией по безопаоному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам утля и газа" (М.: Ин-т горн, дела им. А.А.Скочинского, 1989. - 191 е.). В основу данного метода положено бурение контрольных шпуров в призабойную часть пласта в остановленном забое и поинтервальноэ определение по длине шпура начальной скорости газовыделения и выхода бурового штыба. Существенными недостатками нормативного метода являются нарушение технологического цикла проведения выработки и влияние субъективных факторов на результаты прогноза.

Опыт применения нормативного метода текущего прогноза вы-бросоопасности при проведении подготовительных выработок комбайновым споообом показал необходимость разработки непрерывных и достоверных методов прогноза, позволяидих оценивать выбросоопас-яоа состояние призабойной части пласта независимо от выполняемых в забоэ технологических операций.

Цель работы - разработка автоматизированного метода прогноза выбросоопасных зон угольных пластов при проведении подготовитоль-

ных выработок комбайновом способом в условиях Карагандинского бассейна.

Для достижения поставленной целя необходимо решить следующие задачи:

установить наиболее информативный и физически существенный признак выбросоопасности призабойной зоны пласта, сбор информации о котором поддается автоматизации современными техническими средствами;

исследовать связь выбранного признака с основными факторами, предопределяющими развязывание внезапного выброса;

на основе результатов исследований разработать критерии прогноза вибросоопасных зон угольных пластов в подготовительных выработках;

определить надежность разделения с помощью разработанных критериев зон шахтопластов на неопасные и опасные по внезапным выбросам;

разработать автоматизированный метод прогноза выбросоопао-ностн при проведении подготовительных выработок и провести его промышленную проверку,

создать программное обеспечение для реализации разработанного метода прогноза.

Идол работы заключается в непрерывной оцонке выбросоопасности призабойной части пласта по газоносности его прпзабоЯной зоны и динамике гаэовцдоления в выработку, определяемым с помощью аппаратуры Д1С.1 и датчиков скорости воздуха, при проведении подготовительно!! выработки комбайновым способом.

Методы исследования. Работа выполнена на основе анализа па-тентпо-лицонзионной и научно-технической литературы в области тоории и прогноза внезапных выбросов, опыта разработки вибросоопасных пластов, а тши:о на основе теоретических, аналитических и экспериментальных исследований свойств и состояния угольных пластов, обработки экспериментальных данных методами теории вероятности и математической статистики, технико-экономического анализа.

Научные положения, зачищаемые диссертантом: экспериментально подтверждено, что газовыделоние в выработку характеризует изменение огейств и состояния призабойной части угольного пласта при подвигании забоя выработки;

выбросоопасность пласта может быть оценена по газоносности его призабойной зоны при воздействии механизмов па угольный массив;

впервые установлена возможность прогноза выбросоопасности призабойной части пласта по динамике газовыделеиия в выработку после остановки комбайна.

Достоверность научных положений п выводов. сформулированных в работе, подтверждается:

соответствием научных положений диссертации современным представлениям о природе и механизме внезапных выбросов угля и газа;

применением общепризнанных методов аналитических и экспериментальных исследований;

соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований свойств и состояния угольных пластов при проведении на пяти шахтах девяти подготовительных выработок общей протяженностью 1218 м;

положительными результатами промышленных и сравнительных испытаний автоматизированного метода прогноза выброеоопасности при проведении подготовительных выработок.

Научная новизна работа заключается в следующем: установлены эмпирические зависимости газозыделения з приза-бойнсэ пространство выработки от сближения боковых пород и прочностных характеристик пласта при различных технологических процессах:

исследован характер динамики газовыделеиия в выработку после остановки комбайна в неопасных к опасных по внезапным выбросам зонах, на основе которого разработан критерий прогноза выбросо-опасности;

разработан критерий прогноза выбросоопасности, основанный на сравнении газоносности призабойной зоны во время работы комбайна с безопасным по выбросам пределом газоносности;

разработан критерий оценки эффективности противовыбросных мероприятий, основанный на сравнении газоносности призабойной зоны с учетом величины ее снижения после выполнения мероприятий с безопасным пределом газоносности;

Практическая ценность работы заключается в следующем: впервые разработан автоматизированный метод прогноза выбросо-опаспых зон в подготовительных забоях шахт Карагандинского бассейна, применение которого повышает безопасность к эффективность горных работ;

разработаны алгоритм и программное обеспечение для реализации прогноза выбросоопасности с использованием аппаратуры АКМ.

Реализация работы. Разработанный метод прогноза выбросоопас-ности использован при составлении "Руководства по применению автоматизированного метода прогноза выбросоопасных зон угольных пластои н контроля эффективности противовыбросных мероприятий в подготовительных выработках шахт Карагандинского бассейна", согласованного с Комитетом Госгортехнадзора Республики Казахстан и утвержденного Министерством энергетики и топливных ресурсов Республики Казахстан.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждалиоь на заседании секции Центральной комиссии по борьбе с внезапными выбросами угля, породы и газа по восточным бассейнам и месторождениям (г. Кемерово, 1990г.); на ХП Всесоюзном семинаре по исследованию горного давления и охране капитальных и подготовительных выработок (г.-Алма-Ата, 1990 г.); научно-техническом совете ПО "Карагандауголь" и УКО Госгортехнадзора КазССР (г.Караганда, 1990 г.);региональной научно-технической конференции "Разработка новых и совершенствование существующих ородств и способов безопасной виомки угля в усложняющихся условиях" (г.Караганда,"1991 г.)Т заседании Центральной комиссии по борьбе с внезапными выбросами угля, породи и газа (г. Москва, 1991 г.); научных семинарах лаборатории теории и прогноза внезапных выбросов угля и газа и отделения рудничной аэрологии к борьбы с внезапными выбросами 11ГД им. А.А.Скочипского (г. Л»зберцы, 1990-1992 гг.).

Экономический з-Мокт от внедрения автоматизированного метода прогноза выбросоопасности достигается за счет снижения затрат па ого выполнение по сравнении с нормативным и составляет (в ценах по состоянию на 01.01.92 г.) 77,72 руб/м.

Публикация. По теме диссертации опубликовано семь печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная робота состоит из введения, четырех глав п заключения, изложенных на 20-1 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 22 таблицы, список использованной литературы из 153 наименований и 2 приложения .

ССДЕРЕАНИЕ РАБОТЫ

Сложность проблемы прогнозирования газодинамических явлений и многообразно форм их проявления объясняют отсутствие до касюл-

цего времени единой объективной точки зрения на природу и механизм внезапных выбросов. Решению этой сложной проблемы посвящены труды А.Т.АЯруни, И.В.Боброва» Л.Н.Быкова, Р.М.Кричев-ского, Б.М.Иванова, Г.Д.Лидина, В.И.Николина, А.Э.Петросяна, И.М.Петухова, И.М.Печука, А.Л.Скочинского, Г.Н.Сейта, В.В.лодота, С.А.Христиановича, О.И.Чернова, И.А.Эттингера и др. Результаты этих исследований подтверждают положение, высказанное академиком А.А.Скочинскпм, что природа внезапных выбросов обусловливается взаимодействием трех основных факторов: горного'давления, давления газа,заключенного в угле, и физико-механических свойств, определяющих несущую способность угольного пласта. Наиболее полно это положение било развито з энергетической теории профессора В.В.Ходота, согласно которой основным:! источниками энергии, приводящей к разруиеют угля, являются энергия упруго;'! деформации угольных пластов и вмещающих пород, а также энергия расширяющегося газа. Наряду с этим, важным условием выброса является скорость изменения напряженного состояния призабойной части угольного массива и разрушения угля, определяющая реализация газозого фактора. Поскольку энергетически;} баланс устанавливается по сложным аналитическим зависимостям с определением ряда показателей в лабораторных условиях, наиболее целесообразно:! и практически применимой для прогнозирования внезапных выбросов является экспериментальная оценка наиболее существенных призна--' ков выбросоопасного состояния призабойной зоны, характеризующих факторы возбуждения и развития внезапных выбросов угля и газа. Существующие методы текущего прогноза выбросоопасности з целом учитывают влияние оснозных факторов, предопределяющих развязывание внезапных выбросов, на состояние призабойной части массива. Однако изучение свойств и состояния пласта в условиях статики его призабойной части не позволяет объективно оценивать потенциальную выбросоопасность угольного массива.

В настоящее время методы текущего прогноза развиваются в направлении повышения их технологичности, надежности, безопасности выполнения, а также в направлении автоматизации сбора и обработки информации. Анализ литературных источников показывает, что при разработке непрерывных методов текущего прогноза наиболее перспективно использование показателя газовыделения в выработку, измеряемого с помощью аппаратуры ЛЮД и датчиков скорости воздуха, который характеризует изменение свойств и состояния

прпзабойной части пласта при проведении подготовительной выработки.

Экспериментальная часть настоящей работы посвящена исследованию влияния технологических факторов, изменения напряженно-деформированного состояния и физико-механических свойств угольного пласта на газовыделение в призабойное пространство выработки.

Исследования осуществлялись в подготовительных забоях, проводимых по выбросоопасным пластам К2, К^, • Дд, Д^ на шахтах им. Костенко, "Сокурская", им.Ленина, "Казахстанская" П0"Кара-гандауголь" и по пласту XXI на шахте "Бирюлинская" П0"Северо-кузбассуголь". Концентрация метана в призабойном пространстве выработки определялась датчиками ДМТ-3 аппаратуры АКМ. Время работы забойных механизмов фиксировалось системой ППТ-1. Информация о концентрации газа и времени работы механизмов передавалась на ЭВМ шахтной службы АСУ ТП, Изменение напряженно-деформированного состояния массива оценивалось по сближению боковых пород, измеряемому с помощью индикаторной стойки СУИ с самопишущим прибором СГШ1-67. Стойка устанавливалась между кровлей и почвой пласта в пространстве между рамами крепи на расстоянии I м от забоя. Величина сближения Ц (мм) принималась равной сближению боковых пород в точоние одной 6-часовой смоны. Перенос стойки осуществляется чороз каждые 2 м подвигання забоя. Прочность угля на поверхности забоя определялась с помощьв прочностномера П-1. Выбросоопасность зон шахтопластов на стадии экспериментальных исследований определялась нормативным методом текущего прогноза, а такхо по наличию продупродителышх признаков выбросоопасности при воздействии на угольный массив.

Объективность результатов исследования динампки газовыделения в выработку зависит прежде всего от места расположения датчиков аппаратуры контроля метана, где наиболее полно отражается газовая обстановка в забоо. Исследования отечественных ученых В.А.Колмакова, К.З.Ушакова, А.Д.Кизрякова и других показывают, что расстояние от забоя до сечения с максимальной концентрацией газа - величина непостоянная. Неравномерность распределения концентрации метана по длине выработки объясняется различием объемов поступаыцого в выработку воздуха на разном удалении от забоя. Кроме того, градиент концентрации газа в пространстве есть Функция изменения количества источников газовцделения по длине выработки и во времени.

Как показали результаты экспериментальных исследований, максимальная концентрация метана в остановленном забое выработки наблюдается на расстоянии 40-50 м от забоя. С началом работы комбайна максимум концентрации перемещается в сторону забоя на расстояние 20-30 м от него.

Интенсивность увеличения газовыделения при выемке угля зависит от продолжительности простоя комбайна, предшествовавшего циклу выемки. При продолжительности простоя менее 10 мин. приза-бойная зона не успевает дегазироваться до уровня.обеспечивающего снижение интенсивности газовыделения на очередном цикле проходки. Увеличение продолжительности простоя до 60 мин. и более способствует дренированию основного объема свободного газа в атмосферу выработки. Установлено таете, что одним из факторов, определяющих изменение удельного газовыделения при работе комбайна, является эффективность противовыбросных мероприятий, принципиальная основа которых заключается в разгружающем действии и дегазации призабойной части массива в пределах зоны эффективного влияния.

Анализ результатов наблвдоний за динамикой газовыделения в разные периоды технологического цикла показал, что в опасных по выбросам зонах шахтопластов скорость снижения газовыделения в выработку во времени после остановки комбайна значительно выше, чем в неопасных зонах (рис. I). В зонах, опасных по суфлярным-выделениям, которые встречаются при ведении горных работ и выполнении противовыбросных мероприятий, скорость изменения газовыделения после остановки комбайна по характеру соответствует неопасным зонам.

Рис. I. Динамика газовыделения в выработку посла остановка комбайна: I - опасные зоны; 2 - неопасные зоны

В ромках настоящей работы проводились исследования :влияния" прочности угля, характеризующей устойчивость призабойной части пласта, на высоко- и низкочастотные составляющие газовыделения в выработку, определяемые соответственно газовыделением из разрушаемого угля при его отбойке и фоновым уровнем газовыделения. Корреляционно-регрессионный анализ результатов экспериментальных исследований позволил установить обратную линейную зависимость газовыделения из отбиваемого угля от его прочности. Установлена также связь между прочностью угля и фоновым уровнем газовыделения. При разграничении экспериментальных участков по величине природной газоносности можно однозначно утверждать о' тенденции снижения газовыделения из стенок выработки при снижении прочности угля. С уменьшением прочности угля уменьшается естественная дегазация призабойной части массива и соответственно увеличивается объем газа, заключенного в угле. Следовательно, при взаимодействии ятих факторов (снижение прочности и увеличение газоносности углл) возрастает вероятность возникновения выбросо-опасной ситуации. __

Исходя из полот.оний энергетической тоории В.В.Ходота.пропесс формирования призабойной части пласта при подвиганип забоя выработки достаточно полно рассмотрен в работах Л.Э.Петросяна, Б.М.Иванова, Г.1!.Сайта и М.О.Яновской. Схема перераспределения напрлг-.оннй впореди забоя в период работы комбайна, изложенная в этих работах, послут.ила обоснованном для выбора направления дальнейших исследований с целью поиска форм связи мечду газовн-деленпем в выработку и сбликонием вмещающих пород как одной из характеристик изменения напряженно-деформированного состояния призабойной части угольного массива.

Результаты экспериментов, проведенных в четырех подготовительных забоях сахт "Казахстанская" и им. Ленина, показывают, что меяду величиной сближения боковых пород и объемами газовыделения в выработку существует тесная корреляционная зависимость, описываемая уравнением логарифмической регрессии. Однако собственно величина сближения но может рассматриваться как одав из наиболее вероятных факторов, провоцирующих внезапный выброс. Расчеты упомянутых визе исследователей пом залп, что запас энергии пласта на поверхности забоя после ударообразных сближений почвы и кровли возрастает почти в три раза по сравнению с потенциальной энергией пласта при стабильном напряженном состоянии. В связи с этим очевидна роль энергии, привносимой сближающимися

породами, в развитии внезапного выброса. Скорость сближения боковых пород определяет скорость разрушения утольного пласта и изменение его коллекторских свойств, что в свою очередь в сочетании с газовым фактором предопределяет газодинамику подготовительного забоя.

Анализ результатов исследований позволил установить корреляционную связь объемов газовыделения с максимальной скоростью сближения вмещающих пород. Определены также коэффициенты неравномерности сближений в выбросоопасных и неопасных зонах. Установлено, что на выбросоопасных участках шахтопластов коэффициент неравномерности почти в два раза выше, чем на неопасных участках. Различие в дисперсиях скоростей сближений еще более ощутимо.

Таким образом, величина газовыделенпя в выработку является весьма чувствительным газодинамическим показателем, реагирующим на выполнение технологических операций в забое, изменение прочностных характеристик пласта, определяющих его устойчивость, и сближение вмещающих пород, рассматриваемое в качестве характеристики изменения напряженного состояния угольного массива. Следовательно, газовыделение в призабойное пространство, измеряемое с помощью аппаратуры АКМ, характеризует изменение свойств и состояния призэбойной части пласта при проведении выработки комбайновым способом, что свидетельствует о возможности его применения при разработке критериев непрерывного метода прогноза выбросоопаспости, а также оценки эффективности протавовибросных мероприятий.

На основе результатов проведенных исследований и с учетом подхода к оценке выбросоопасности по удельному газовыделешш из отбитого угля, заложенного работами О.П.Чернова и В.Н.Пузыро-ва, выведена формула расчета газоносности призабойной зоны Хдз , представляющая принципиальную основу автоматизированного метода прогноза Енбросоопасности во время работы комбайна по выемке угля:

Л г,- о< „

/СО г (1)

+ X

' .1.3 ~ ( ' ОСТ '

■1

гдэ С,; л 9; - концентрация газа (5) а расход воздуха (м3Лшн) з прпзабоПго« пространстве заработка з 1-й минуту работы ком-"бзЗЗГ ссотзотстзонко;" - интервал квантования г.!:зч9яиЯ С; л

0; ( £{•= I мин.); Зр - фоновый уровень газовыделения в выработку, м3/мин; £р - продолжительность работы комбайна, мин; ] -производительность проходческого комбайна, т/мин; Хест- остаточная газоносность угля, м3/т.

Для расчета безопасного по выбросам предела газоносности X; использована зависимость, полученная учеными ВостНИИ:

у №'А* 1о\

1+6А 100 * (

где с и § - коэффициенты, характеризующие рост природной газоносности шахтопласта с увеличением глубины разработки; А - коэффициент, учитывающий влияние крепости, начальной скорости газоотдачи и влажности угля на величину X/; Ае - зольность угля, %,

При разработке критерия прогноза выбросооласности после остановки комбайна использовано установленное в процессе исследований различие в скорости снижения газовыделения в выработку после прекращения отбойки угля в зонах с различной степенью выбросо-опасности. В качества показателя, характеризующего скорость снижения газовыделения в выработку после остановки комбайна, в настоящей работе принята величина отношения объема газа, выделившегося в течение первых 10 мин. простоя комбайна 0П , к объему газа, выделившегося в течение последних 10 мин. его работы по выемке угля 0р ;

Экспериментальная проверка критериев прогноза осуществлялась на шахтах "Казахстанская", им. Ленина ПО "Карагавдауголь" и "Биршинекая" ПО "Северокузбасоуголь" в пяти подготовительных выработках на участках общей протяженностью 721 м. Выполнено 404 цикла определения показателя Х„3 , 22 цикла определения X,г и 130 циклов определения показателя На. Установлены законы теоретического распределения показателей 11 ^а в неопасных и выбросоопасных зонах. Установлена взаимосвязь критериев прогноза выбросоопасности во время работы комбайна и после его остановки (рис. 2). Опасные значения обоих критериев группируются на участке, ограниченном по оси абсцисс значением Хя, 0,75 по оси ординат - значением На< 0,8.

Результаты обработки экспериментальных данных методами математической статистики позволяют с надежностью Р = 0,95 утверждать, что при Х„, < 0,75Х^ или Х„,г> 0,75*^ иНо>0,8 зона

пласта считается неопасной по внезапным выбросам, приХл}г> 0,75Хр и На*; 0,8 зона пласта считается выбросоопасной, поэтому необходимо выполнение противовыбросных мероприятий.

н„ 1Л

и

в,е

0,5 41 о, г

------

Я1

о

Я-аиф» °

¿£>■8 г

• о •

• V

о,г ц* (7.5

0,3

!.о и (д 1,е х,,/хг

Рис. 2. Взаимосвязь критериев прогноза выбросоопасности Х„,/Х( и На

В основе практически всех способов борьбы с внезапными выбросами лежат разгружающее действие и принудительная дегазация призабойной части массива. Зная протяженность зоны эффективного влияния противовыбросных мероприятий £л1(м), можно определить величину снижения газоносности призабойной зоны йХ , используя" принцип расчета удельного газовыделения:

д* =

д О

(4)

где дО - объем газа, выделившегося из массива при выполнении противовыбросных мероприятий, м3; Б - площадь обнажения угольного пласта в сечении выработки, м^; у - плотность угля, т/м3;

Газоносность призабойной зоны после выполнения противовыбросных мероприятий X' будет равна

■АХ,

(5)

о

О

о

о

о

о

ос

где Х„1 - газоносность призабойной зоны до выполнения мероприятий, рассчитанная по формуле (I), мэ/т; йХ - величина снижения газоносности вследствие применения мер борьбы с выбросами, мэ/т.'

В ходе эксперимента произведено 495 циклов определения показателя х'п} . Установлены законы теоретического распределения совокупностей значений в неопасных и выбросоопасных зо-

нах шахтопластов. Статистический анализ экспериментальных данных позволяет с надежностью Р= 0,95 утверждать, что при Х'а)< 0,75Х$ мероприятия эффективны, при х'п} & 0,75Х^ мероприятия считаются неэффективными.

Определена периодичность отбора проб угля по мере подвигания выработки для корректировки безопасного предела газоносности Х^, которая зависит от степени изменения коэффициента крепости / на 20-30-метровом интервале подвигания забоя.

Исходя из существующих в угольной промышленности средств регистрации и передачи на поверхность исходной информации отработана схема автоматизации сбора данных датчиками аппаратуры АКМ (о концентрации газа в забое), измерения скорости воздуха ИСВ-1 (о расходе воздуха), системы ППТ-1 (о времени работы забойных механизмов) и передачи их посредством телеметрии на ЭВМ.

Результаты экспериментальных исследований по разработке автоматизированного метода прогноза выбросоопасности, проведенных на шахтах "Сокурская", км. Костенко, "Казахстанская", им. Ленина Карагандинского бассейна и "Бирюлинская" Кузбасса, позволили сформулировать основные принципы подхода к автоматизации процессов сбора и обработки первичных данных н выдачи результатов прогноза, которые заключаются в комплексе требований к техническим средствам обработки данных.

Основа автоматизированного метода прогноза выбросоопасности заключается в следующем:

определение газоносности призабойной зоны пласта во время работы комбайна Х„, и ее сравнение с безопасным пределом газоносности;

установление показателя На, оценивающего состояние призабойной зоны пласта после остановки комбайна, сравнение его с критериальным значениом На = 0,8;

определение газоносности призабойной зоны пласта после выполнения противовыбросных мероприятий Х^, и ее сравнение о безопасным пределом газоносности.

Для реализации автоматизированного метода прогноза выбросо-опасности на основе разработанного алгоритма создано программное обеспечение в режиме "реального времени", позволяющее получать результаты прогноза независимо от рода выполняемых в забое технологических операций.

Изучена возможность осуществления прогноза выбросоопасности в условиях, когда вывод исходной информации о концентрации газа в забое на ЭВМ невозможен.

Разработанный метод прогноза выбросоопасности прошел промышленные испитэния при проведении восьми подготовительных выработок по выбросоопасным пластам Д^, Кд, Ку и особовыбросоопас^ ному пласту Дд в условиях шахт "Казахстанская", км. Ленина, им. Костонко, "Сокурская" 110 "Карагандауголь". На участках выработок общеИ протяженностью 1146 м проведено 1097 циклов определения показателей Х„, я . Промыпиюшше испытания показали высокую сходимость результатов автоматизированного метода прогноза с фактической выбросоопасностью призабойной зоны массива, а такяо с результатами, полученными при применении нормативного метода текущего прогноза.

В процессе экспериментальной проверки критериев прогноза выбросоопасности при проведении конвейерного уклона № I пласта XXI на шахте "Бирюлинская" 18 октября 1991 г. з забое выработки во время работы комбайна произошел внезапный выброс угля и газа интенсивностью 15 т угля и 1295 м3 газа. Показателями Хп% и На опасная зона устанавливалась па двух предшествовавших выбросу проходческих циклах. Однако нормативным методом по показателю И опасная зона но была установлена (/? = -О,С) и противовыброснно мероприятия не выполнялись. В момент выброса показатель Хп1 был равен 9,33 м3/т, что составляло 1,09 XI.

Экономический эффект от внедрения автоматизированного метода прогноза выбросоопасности достигается за счет снижения затрат на ого' выполнение по сравнению с нормативным и составляет (в пенах по состоянию на 01.01.92 г.) 77,72 руб/м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

"" Г ¿пссертацпоппоЗ"работе дано новоо--рёшёниа* актуальной ггучно-тэгнической задачи прогноза вибросоопасних зон з подго-■гсзптелышх выработках, проводимых комбайновым способом.

Основные научные выводи п практические результаты выполнен-псглгзэваяиЗ гаключавтся з следующем:

1. Анализ литературных и фондовых материалов в области теории и прогноза внезапных выбросов позволяет сделать вывод о том, что наиболее перспективным направлением при разработке непрерывного метода'текущего прогноза выбросоопасности является исследование газовыделения в призабойное пространство выработки, определяемого с помощью аппаратуры контроля метана (АКМ) и датчиков скорости воздуха ИСВ-1.

2. Результаты шахтных исследований подтверждают предположение о том, что газовыделение в выработку есть достаточно информативный и физически существенный показатель,характеризующий изменение свойств и состояния призабойной части утольного массива при проведении подготовительных выработок комбайновым способом.

3. В процессе экспериментальных исследований установлено, что после остановки комбайна в опасных по выбросам зонах происходит резкое снижение газовыделения в выработку. В неопасных зонах изменение газовыделекия после остановки комбайна носит более плавный характер.

4. Результаты проведенных исследований позволили разработать критерий прогноза выбросоопасности во время работы комбайна, основанный на сравнении газоносности призабойной зоны плаота о безопасным пределом газоносности.

5. Разработан критерий прогноза выброооопасности по динамике газовыделения в выработку после остановки комбайна, представленный в виде показателя На, определяемого отношением объема газа, выделившегося в течг ,е первых 10 минут простоя комбайна, к объему газа, выделившегося в течение последних 10 минут цикла выемки угля, который сравнивается с критериальным значением Нл = = 0,8.

6. Разработан критерий оценки эффективности противовыбросных мероприятий, основанный на сравнении газоносности призабойной чаоти пласта, полученной о учетом величины снижения газоносности в зоне эффективного влияния мероприятий, о безопасным пределом газоносности.

7. Сформулированы основные принципы подхода к автоматизации процессов сбора исходной информации, ее обработки и.выдачи результатов прогноза техническими средствами службы АСУ И1 шахты. Разработано соответствующее программное обеспечение.

8. На основании результатов научных исследований и экспериментальной проверки критериев прогноза выбросоопасности разработан автоматизированный метод прогноза выбросоопасных зон

в подготовительных забоях, проходимых комбайновым способом. Метод прошел промышленные испытания в восьми подготовительных выработках четырех шахт ПО "Карагандауголь" на участках общей протяженностью 1146 м и показал высокую сходимость результатов автоматизированного прогноза с фактической выбросоопасностьга и с результатами, полученными нормативным методом текущего прогноза.

9. Разработанный метод прогноза использован при составлении "Руководства по применению автоматизированного метода прогноза выбросоопасных зон угольных пластов и контроля эффективности противовыбросных мероприятий в подготовительных выработках шахт Карагандинского бассейна",

Основные положения диссертации опубликованы в следующих роботах:

1. Ходжаов P.P., Румер Л.И. Совершенствование методов прог-нйза внезапных выбросов утля п газа в Карагандинском бассейне // Внезапные выбросы уг.чя и газа, рудничная аэрология: Нзуч.сообщ./ Нп-т горн, дела им. Л.Л.Скочинского. - М., 1990. - С. 33-38.

2. Оценка состояния призабойной части выбросоопасного пласта с помощью АКМ на шахтах Карагандинского бассейна / Е.И.Фоминых, Л.В.Антонов, Р.Р.Ходжаев, А.Г.Хепфец, Г.И.Новиков, С.В.Гарусев / Эндогенные пожары в угольных шахтах: Науч. тр. ВостНШ. - Кемерово, 1991. - С. 93-100.

3. Исследование возможностей автоматизации прогноза выбросо-опасности при проведении выработок в зоне ГРП / Р.Р.Ходжаев, Е.И.Фоминых, Л.В.Антонов, Л.В.Петровский //'Тезисы докл._регион, науч.-техн. конф., КН11УИ - Караганда, 1991. - Q. 68, 69.

4. Разработка автоматизированного способа прогноза выбросоопасных зон и контроля эффективности способов предотвращения выбросов в подготовительных выработках шахт Карагандинского бассейна / А.Г.Хейфец, Р.Р.Ходжаев, А.В.Антонов, Ю.М.Бирюков J J Внезапные выбросы угля и газа, рудничная аэрология: Науч.сообщ.7 Нн-т горн, дела им. Л.Л.Скочинского. - И., 1992. - С. 96-100.

5. Ходжаев P.P., Антонов A.B. Автоматизированный метод прогноза Еибросоопасности и контроля эффективности : противовыбросных мероприятий // Инф. лист. ЩГП1. - Караганда, 1992. - 6 с.

6. Временное руководство по применению автоматизированного способа прогноза выбросоопасных зон угольных пластов и контроля ?ччО"Т"гг-:сстл прстлвозыбросных мероприятий в подготовительных выработках пахт Карагандинского бассейна / А.Г.Хейфец, А.В.Лнтс-

нов, Р.Р.Ходжаев и др. - М.: Ин-т горн, дела им. А.А.Скочинского, 1991. - II с.

7. Руководство по применению автоматизированного метода прогноза выбросоопасных зон утольних пластов и контроля эффективности противовыбросных мероприятий в подготовительных выработках шахт Карагандинского бассейна / И.В.Сергеев, Б.М.Иванов, А.Г.Хей-фец, Р.Р.Ходжаев и др. - Алма-Ата, 1992. - 14 с.

1С