Приложение N 3. Определение метанообильности выемочных участков

1. Абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта для проектируемых выемочных участков строящихся шахт и неотрабатываемых ранее угольных пластов реконструируемых шахт рассчитываются на основе данных природной газоносности разрабатываемого пласта, установленной в ходе проведения геологоразведочных работ (X, ). При проектировании дегазации разрабатываемого или сближенных пластов угля природная газоносность данных пластов должна корректироваться с учетом принятого коэффициента дегазации. Для действующих шахт метанообильность очистного забоя рассчитывается на основе природной газоносности пластов, установленной по данным фактического абсолютного метановыделения в очистные выработки (, ) в зависимости от фактической добычи угля (т/сут).

Фактическая газоносность разрабатываемых пластов в пределах отработанного выемочного столба лавы-аналога, , определяется по формуле

 

, (1)

 

где - средняя фактическая добыча угля в лаве-аналоге, т/сут;

- коэффициент дренирования пласта лавы-аналога подготовительными выработками;

- коэффициент, учитывающий степень дегазации отбитого угля в лаве-аналоге при его транспортировании по выработкам участка;

- остаточная газоносность угля лавы-аналога, ;

- ширина захвата комбайна в лаве-аналоге, м;

- фактическая средняя скорость подвигания очистного забоя лавы-аналога, м/сут;

- среднее фактическое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта, . Определяется по данным телеинформации автоматической аппаратуры газовой защиты за весь период отработки выемочного столба по формуле

 

, (2)

 

здесь n - количество месяцев за весь период отработки выемочного столба;

- фактическое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта за первый и последующие месяцы отработки выемочного столба лавы-аналога, , определяется по формуле

 

, (3)

 

где - число измерений расхода воздуха за месяц;

- число определений среднесуточной концентрации по данным аппаратуры АГК за месяц;

- расход воздуха в пункте измерения, ;

- среднесуточная концентрация метана по данным телеинформации, выдаваемой аппаратурой АГК, %.

Определение , производится путем перерасчета остаточной газоносности пласта с.б.м, по формуле

 

, (4)

 

где - остаточная газоносность угля лавы-аналога, с.б.м.

Определяется в соответствии с таблицей N 1 настоящего приложения;

- зольность угля, %;

- влажность угля, %.

 

Таблица N 1

 

Остаточная газоносность углей

 

, %	До 8	8-12	12-18	18-26	26-35	35-42	Более 42
Кузнецкий бассейн
	3,5	3,0	2,5	2,0	2,5	2,5	2,5
Печорский бассейн
	-	-	7-6	6-5	5-4	4-3	3-2
Партизанский и Угловский бассейны
	1,5	1,5	1,5	1,3	1,0	1,0	-
Донецкий бассейн
	12,1-5,3	5,3-4,1	4,1-3,2	3,2-2,6	2,6-2,2	2,2-1,9	1,9-1,7

 

В качестве лавы-аналога принимается лава, отвечающая следующим требованиям:

отрабатывала тот же самый пласт;

система подготовки и отработки соответствует проектируемому выемочному участку;

горно-геологические условия аналогичны проектируемому выемочному участку;

глубина отработки не превышает 20 м при ведении горных работ на глубинах до 300 м ниже верхней границы зоны метановых газов, а при больших глубинах разработки - 50 м;

фактическая эффективность дегазации пласта и выработанного пространства не ниже, чем для проектируемого выемочного участка.

Ожидаемое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта при максимально установленной скорости подачи комбайна при отработке пласта на полную мощность или с оставлением нижней пачки угля , определяется по формуле

 

, (5)

 

где X - природная газоносность разрабатываемого пласта, ;

- расчетная нагрузка на очистной забой, т/сут, определяется технической возможностью комбайна с учетом конкретных горно-геологических условий,

 

, (6)

 

здесь - продолжительность рабочей смены, мин;

- коэффициент, характеризующий схему выемки угля. При односторонней схеме выемки угля в лаве . При двухсторонней (челноковой) схеме выемки или односторонней с выемкой пласта более 60% от вынимаемой мощности . Односторонняя схема выемки угля предусматривает выемку пласта до 60% от вынимаемой мощности пласта при движении комбайна прямым ходом, а остальную часть пласта - обратным ходом;

- число рабочих смен по добыче угля;

- производительность комбайна, т/мин. Определяется по формуле

 

, (7)

 

здесь - вынимаемая мощность пласта (с учетом прослоев), м.

Определяется по формуле (8);

- плотность угля в пласте вместе с породными прослойками, . Определяется по формуле (9);

r - ширина захвата комбайна, м;

- коэффициент использования захвата в долях от его ширины;

- максимальная скорость подачи очистного комбайна, м/мин.

Определяется на основании расчета скорости подачи очистного комбайна, согласно приложению к настоящему приложению, или принимается по данным завода-изготовителя;

 

, (8)

 

, (9)

 

здесь - суммарная мощность чистых угольных пачек по пласту, м;

- суммарная мощность породных прослоев, м;

- мощность ложной кровли, м;

- мощность ложной почвы, м;

- плотность угля, ;

- плотность породных прослоев, ;

- плотность пород ложной кровли, ;

- плотность пород ложной почвы, ;

- суммарная мощность чистых угольных пачек по пласту, м;

- коэффициент соотношения горной массы и чистого угля.

Определяется по формуле

 

, (10)

 

- среднесуточная скорость подвигания очистного забоя, м/сут.

Определяется по формуле

 

, (11)

 

здесь - длина очистного забоя, м;

X - природная метаноносность разрабатываемого пласта или газоносность пласта после проведения дегазации, ;

- коэффициент дренирования пласта подготовительными выработками. Определяется по формуле

 

, (12)

 

- ширина условного пояса газового дренирования угольного массива. Определяется в соответствии с таблицей N 2 настоящего приложения в зависимости от времени с момента окончания проведения подготовительных выработок до начала очистной выемки;

- коэффициент, учитывающий степень дегазации отбитого угля при его транспортировании по выработкам участка.

При челноковой схеме выемки угля в лаве имеет вид

 

. (13)

 

При односторонней выемке угля в лаве имеет вид

 

. (14)

 

где - коэффициент, характеризующий газоотдачу отбитого угля.

Определяется по формуле

 

, (15)

 

здесь - коэффициент, характеризующий газоотдачу угля в массиве.

Определяется в соответствии с таблицей N 3 настоящего приложения;

- длина очистного забоя, м. Для схем отработки с одновременной выемкой межлавного целика длина очистного забоя принимается с учетом длины межлавного целика;

- скорость транспортирования угля по очистному забою, м/с;

- длина подлавного перегружателя, м;

- скорость транспортирования угля по подлавному перегружателю, м/с;

- длина конвейера, расположенного в конвейерном штреке, м;

- скорость транспортирования угля по конвейерному штреку, м/с;

К - коэффициент, характеризующий газоносность пласта на кромке свежеобнаженного забоя, определяется по формуле

 

, (16)

 

- остаточная газоносность угля, . Определяется в соответствии с формулой (4);

- коэффициент, характеризующий газоотдачу пласта через обнаженную поверхность очистного забоя. Определяется по формуле

 

. (17)

 

Таблица N 2

 

Значения ширины условного пояса газового дренирования пласта

 

Время с момента окончания проведения подготовительных выработок до начала очистной выемки, сут	Значения для углей с различным выходом летучих веществ, %
	До 8	8-12	12-18	18-26	26-35	Более 35
50	5,5	7,5	10,0	12,5	10,0	7,5
100	7,0	10,0	12,5	16,0	12,5	10,0
150	7,5	10,5	13,5	17,5	13,5	10,5
200 и более	8,0	11,0	14,0	18,0	14,0	11,0

 

Примечание. При газоносности пласта менее 15 значение уменьшается в два раза.

 

Таблица N 3

 

Значения коэффициента в зависимости от выхода летучих веществ

 

	До 8	8-12	12-18	18-26	26-35	35-42	Более 42
	0,14	0,14-0,18	0,18-0,28	0,28-0,43	0,43-0,38	0,38-0,30	0,28

 

Ожидаемое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта при отработке мощных пластов с выпуском подкровельной пачки угля.

Ожидаемое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта рассчитываются исходя из плановой суточной нагрузки на очистной забой , т/сут, определяемой как

 

, (18)

 

где - плановая суточная нагрузка на очистной забой, т/сут;

- количество угля, вынимаемого комбайном из нижней пачки пласта, т/сут;

- количество угля, выпускаемого из верхней пачки пласта, т/сут, определяется по формуле

 

, (19)

 

, (20)

 

здесь - мощность пласта, вынимаемая комбайном, м;

- мощность выпускаемой пачки угля, м.

Ожидаемое абсолютное метановыделение из разрабатываемого пласта, , определяется по формуле

 

, (21)

 

где - абсолютное метановыделение из обнаженной поверхности вынимаемой пачки угля, ;

- абсолютное метановыделение из отбитого угля, вынимаемого комбайном, ;

- абсолютное метановыделение из обнаженной со стороны очистного забоя поверхности выпускаемой пачки угля, .

Абсолютное метановыделение из обнаженной поверхности вынимаемой комбайном пачки угля определяется по формуле

 

, (22)

 

Абсолютное метановыделение из отбитого угля определяется по формуле

 

, (23)

 

Абсолютное метановыделение из обнаженной поверхности выпускаемой пачки угля определяется по формуле

 

, (24)

 

где - длина секций крепи, м;

- мощность выпускаемой пачки угля, м.

2. Абсолютное метановыделение из стенок подготовительной выработки в выработку со свежей струей воздуха, поступающей в очистной забой, , определяется по формуле

 

, (25)

 

где - полная мощность угольных пачек пласта, м;

- скорость проведения подготовительной выработки, м/сут. Для подготовленных к отработке выемочных участков принимается фактическая, а для проектируемых - проектная;

- коэффициент, учитывающий условия фильтрации метана; для тонких и средней мощности пластов принимается 1,0; для мощных пластов определяется в соответствии с таблицей N 4, настоящего приложения;

- коэффициент, характеризующий газоотдачу угля в массиве. Определяется в соответствии с таблицей N 3, настоящего приложения;

- коэффициент, учитывающий изменение метановыделения во времени. Принимается равным , а при - равным 13,4. Определяется по формуле

 

, (26)

 

здесь - время, прошедшее с момента остановки работ по проведению выработки до начала очистных работ, сут;

- время проведения выработки от начала проведения выработки до момента определения , сут.

Абсолютное метановыделение с неподвижных обнаженных поверхностей пласта в подготовительную выработку, пройденную по надработанному пласту, определяется по формуле (25), в которую вместо X подставляется определенное по формуле (41), с учетом времени, прошедшего с момента надработки пласта до начала проведения выработки.

 

Таблица N 4

 

Значения коэффициента

 

	1 и более	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,3	0,1
	1,0	0,95	0,91	0,85	0,76	0,65	0,54	0,43	0,34	0,26

 

Примечание. S - площадь поперечного сечения выработки в свету, .

 

Общее абсолютное метановыделение в очистной забой, , составит

 

. (27)

 

Общее абсолютное метановыделение в очистной забой для технологии отработки мощных пластов с выпуском подкровельной пачки, , определяется по формуле

 

, (28)

 

где - коэффициент, учитывающий вынос метана утечками воздуха из очистного забоя в выработанное пространство, доли единицы. Принимается ;

- абсолютное метановыделение в выработанное пространство, ;

- коэффициент эффективности изолированного отвода метана по газодренажному штреку, доли единиц. Принимается .

При отработке лавы с одновременной выемкой межлавного целика ожидаемое абсолютное метановыделение в очистной забой в зоне межлавного целика, , определяется по формуле

 

, (29)

 

где - абсолютное метановыделение в очистной забой в зоне межлавного целика, ;

- ширина межлавного целика, м.

 

3. Абсолютное метановыделение из отбитого угля в обособленно проветриваемые конвейерные выработки, , определяется по формуле

 

, (30)

 

при

 

, (31)

 

где - коэффициент, зависящий от технологической схемы выемки угля:

при односторонней выемке угля ;

при челноковой выемке угля ;

- скорость транспортирования угля от очистного забоя до рабочей сбойки, м/с;

- участок конвейерной выработки от очистного заряда до рабочей сбойки, м.

4. Абсолютное метановыделение из стенок выработки в обособленно проветриваемые конвейерные выработки определяется по формуле (25), настоящего приложения.

Общее абсолютное метановыделение в обособленно проветриваемую выработку, , составит

 

. (32)

5. Ожидаемое абсолютное метановыделение в выработанное пространство, , определяется по формуле

 

, (33)

 

где - относительное метановыделение в выработанное пространство, .

При отработке мощных пластов с выпуском подкровельной пачки угля ожидаемое абсолютное метановыделение в выработанное пространство, , определяется по формуле

 

, (34)

 

где - абсолютное метановыделение из обнаженной со стороны выработанного пространства поверхности выпускаемой пачки угля, ,

 

. (35)

 

При отработке пласта без разделения на слои и схемах проветривания выемочных участков с последовательным разбавлением метана по источникам выделения относительное метановыделение в выработанное пространство , , рассчитывается по формуле

 

, (36)

 

где - относительное метановыделение из подрабатываемых пластов, ;

- относительное метановыделение из вмещающих пород, ;

- коэффициент, учитывающий эффективность дегазации подрабатываемых сближенных угольных пластов и вмещающих пород, доли единицы;

- относительное метановыделение из надрабатываемых сближенных пластов, ;

- коэффициент, учитывающий эффективность дегазации надрабатываемых сближенных угольных пластов, доли единицы;

- коэффициент, учитывающий метановыделение из эксплуатационных потерь угля в пределах выемочного участка, доли единицы;

X - природная газоносность разрабатываемого пласта, ;

- остаточная газоносность угля (оставляемого в выработанном пространстве в целиках, невынимаемых пачках), ;

- коэффициент, учитывающий эффективность дегазации разрабатываемого пласта, доли единицы.

Относительное метановыделение из сближенных пластов, , определяется по формуле

 

. (37)

 

Относительное метановыделение как из подрабатываемых , так и из надрабатываемых сближенных пластов, , определяется по формуле

, (38)

 

где - суммарная мощность угольных пачек отдельного i-го сближенного пласта, м;

- расстояние от разрабатываемого пласта до i-го сближенного пласта, м;

- расстояние по нормали между разрабатываемым и сближенным пластами, при котором метановыделение из последнего практически равно нулю, м;

- природная газоносность i-го сближенного пласта, ;

- остаточная газоносность угля i-го сближенного пласта, , определяется так же, как .

Если природная газоносность сближенного пласта не определена при проведении геологоразведочных работ, то она принимается равной газоносности ближайшего рабочего пласта на глубине сближенного пласта с введением поправки на зольность и влажность, , и определяется по формуле

 

, (39)

 

где - соответственно зольность и пластовая влажность сближенного пласта, %.

При подработке пологих и наклонных пластов , м, определяется по формуле

 

, (40)

 

где - угол падения пласта (среднее значение по длине забоя), град.;

- коэффициент, учитывающий способ управления кровлей.

Значение при полном обрушении кровли принимается равным 40, а при закладке выработанного пространства - 30.

Если при вынимаемой мощности пласта (или слоя) более 3,5 м величина при расчете по формуле (40) получается более 300 м, то в дальнейших расчетах принимается равной 300 м.

При надработке пологих и наклонных угольных пластов значение принимается 35 м.

При подработке или надработке разрабатываемого или сближенных угольных пластов в расчетные формулы вместо X подставляется остаточная газоносность, , величина которой определяется по формуле

 

. (41)

 

При проведении заблаговременной дегазация пластов (углепородной толщи) в формулы (38) и (41) вместо , и X подставляется величина и соответственно. Значение принимается в соответствии с методическим документом, определяющим порядок проведения работ по дегазации угольных шахт.

Если или , то метан из пласта не выделяется.

Относительное метановыделение из вмещающих пород, , определяется по формуле

 

, (42)

 

где - коэффициент, учитывающий выделение метана из вмещающих пород;

- относительное метановыделение из разрабатываемого пласта, .

Коэффициент принимается равным:

до глубины разработки 500 м от поверхности при и полном обрушении пород кровли - 0,15, при полной закладке - 0,06, при ;

на глубине более 500 м от поверхности

 

, (43)

 

где - соответствующее значение для глубины разработки до 500 м;

- глубина разработки от поверхности, м.

Относительное метановыделение из разрабатываемого пласта, , определяется по формуле

 

. (44)

 

6. Расчет ожидаемого абсолютное метановыделения в выработанное пространство выемочного участка, , определяется по формуле

 

; (45)

 

, (46)

 

где - фактическое абсолютное метановыделение в выработанное пространство по данным лавы-аналога; ;

- фактическая длина очистного забоя, м;

и - коэффициенты, определяются по формулам:

 

; (47)

 

. (48)

 

При расчете по лавам-аналогам и принимаются по фактическим данным.