Способ определения допустимой по газовому фактору производительности очистного комбайна

Авторы патента:

E21F17/00 - Вентиляция рудников или туннелей; распределение вентиляционных потоков (вентиляция жилых помещений вообще F24F)

Владельцы патента RU 2584023:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в газовых угольных шахтах при отработке метаноносных угольных пластов. Техническим результатом является повышение точности определения допустимой по газовому фактору производительности очистного комбайна. Предложен способ определения допустимой по газовому фактору производительности очистного комбайна, в котором задают техническую производительность комбайна по разрушению метаноносного угля при допустимой правилами безопасности концентрации метана в исходящем из очистного забоя потоке воздуха. При этом в зоне разрушения массива угля комбайном дополнительно устанавливают метаноносность и газодинамический показатель, характеризующие связь между массой разрушаемого комбайном угля и объемом выделения из него метана, и допустимую по газовому фактору минутную производительность комбайна определяют по формуле j_г=j_т(1-к·x_р), где j_г - допустимая по газовому фактору производительность очистного комбайна, т/мин; j_т - техническая производительность комбайна по разрушению массива угля, т/мин; к - газодинамический показатель, учитывающий связь между массой разрушаемого комбайном угля и его метаноносностью в зоне разрушения, т/м³; х_р - метаноносность массива угля в зоне его разрушения комбайном, м³/т.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения допустимой по газовому фактору производительности очистного комбайна в газовых угольных шахтах при отработке метаноносных угольных пластов.

Известен способ определения максимально допустимой по газовому фактору нагрузки на очистную выработку в суточном измерении объемов добываемого угля, включающий использование относительной метанообильной очистной выработки, объем добываемого угля с учетом геометрических параметров забоя и его скорости подвигания за сутки и расход воздуха для проветривания забоя (Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка-Донбасс, 1989. - 319 с. (стр. 98-109).

Недостатком этого способа является то, что пользоваться им можно при скорости подвигания очистного забоя до 6 м/сут, в то время как она (скорость) превышает в 2-3 раза.

Известен способ определения допустимой нагрузки на очистной забой, включающий использование среднесуточного объема добываемого в забое угля, газовыделения из разрабатываемого пласта, расхода воздуха для проветривания очистного забоя и производительности комбайна (Временное руководство по применению эффективных способов изолированного отвода метана из выработанных пространств за пределы выемочных участков и на поверхность на пологих и наклонных пластах угольных шахт. ЗАО УК «Южкузбассуголь». - Кемерово-Новокузнецк, 2002. - 60 с. (стр. 15-17).

Недостатком этого способа является использование суточной добычи угля очистного забоя, а не производительности комбайна по разрушению угля.

Наиболее близким способом является способ, включающий использование горнотехнических параметров очистного забоя, суточную скорость его подвигания, производительность выемочной машины, время ее работы по добыче угля в течение суток и концентрацию метана в исходящей из очистного забоя вентиляционной струе (Методические положения по выбору и применению новых технологий дегазации и управления метановыделением на угольных шахтах / В.С. Забурдяев, А.Д. Рубан и др. - Люберцы - Макеевка, 2000. - 117 с. (стр. 38-42).

И этому способу присущи недостатки, заключающиеся в том, что определяют среднесуточную нагрузку на очистной забой (среднюю за сутки добычу угля), относительную метанообильность забоя и время работы выемочной машины по добыче угля в течение суток, что снижает фактическую интенсивность метановыделения по сравнению с ее величиной в процессе разрушения массива угля комбайном.

Целью изобретения является определение допустимой по газовому фактору минутной производительности очистного комбайна относительно его технической производительности за счет учета величины метаноносности массива угля в зоне его разрушения и газодинамического показателя, учитывающего связь между массой разрушаемого комбайном угля и его метаноносностью в зоне разрушения.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе определения допустимой по газовому фактору производительности очистного комбайна, включающем техническую производительность комбайна по разрушению метаноносного угля при допустимой правилами безопасности концентрации метана в исходящем из очистного забоя потоке воздуха, в зоне разрушения массива угля комбайном дополнительно устанавливают метаноносность и газодинамический показатель, характеризующие связь между массой разрушаемого комбайном угля и объемом выделения из него метана, при этом допустимую по газовому фактору минутную производительность комбайна определяют по формуле

j_г=j_т(1-к·x_p),

где j_г - допустимая по газовому фактору производительность очистного комбайна, т/мин;

j_т - техническая производительность комбайна по разрушению массива угля, т/мин;

к - газодинамический показатель, учитывающий связь между массой разрушаемого комбайном угля и его метаноносностью в зоне разрушения, т/м³;

х_р - метаноносность массива угля в зоне его разрушения комбайном, м³/т.

Способ осуществляют следующим образом.

На выемочном участке с горнотехническими параметрами очистного забоя по выемке метаноносного угольного пласта комбайном с заданной технической производительностью по разрушению угля при допустимой правилами безопасности в угольных шахтах (2014 г.) концентрации метана в исходящем из очистного забоя потоке воздуха, дополнительно устанавливают метаноносность х_р массива угля в зоне его разрушения комбайном, используя известные (стандартные) методы, например путем отбора проб угля керногазонаборниками или проведения газовоздушной съемки в призабойном пространстве очистного забоя по правилам, предусмотренным нормативным документом. Также дополнительно определяют газодинамический показатель (к), характеризующий связь между массой разрушаемого комбайном угля и объемом выделения из него метана, путем анализа опытных данных или расчетами с использованием газодинамических процессов по выделению метана из угля с различной его метаноносностью в зоне разрушения комбайном.

Метаноносность х_р массива угля в зоне его разрушения и газодинамический показатель к определяют в средней части очистного забоя, то есть за пределами дегазирующего влияния боковых выработок и косых от них заездов комбайна. Характерными величинами при этом являются метаноносность разрушаемого комбайном угля и газодинамический показатель. Численные значения последнего на метаноносных угольных пластах составляют в среднем 0,2-0,3.

Допустимую по газовому фактору минутную производительность очистного комбайна, а не среднесуточную добычу угля, определяют по формуле

j_г=j_т(1-к·x_p).

Внедрение способа позволит получить достоверную допустимую по газовому фактору производительность очистного комбайна, при которой будут соблюдены требования ПБ по содержанию метана в потоке рудничного воздуха в очистном забое и определены параметры предварительной дегазации разрабатываемого пласта, так как при разрушении массива угля комбайном происходит максимальная интенсивность метановыделения по сравнению со средней ее величиной в течение суток.

Способ определения допустимой по газовому фактору производительности очистного комбайна, в котором задают техническую производительность комбайна по разрушению метаноносного угля при допустимой правилами безопасности концентрации метана в исходящем из очистного забоя потоке воздуха, отличающийся тем, что в зоне разрушения массива угля комбайном дополнительно устанавливают метаноносность и газодинамический показатель, характеризующие связь между массой разрушаемого комбайном угля и объемом выделения из него метана, при этом допустимую по газовому фактору минутную производительность комбайна определяют по формуле
j_г=j_т(1-к·x_р),
где j_г - допустимая по газовому фактору производительность очистного комбайна, т/мин;
j_т - техническая производительность комбайна по разрушению массива угля, т/мин;
к - газодинамический показатель, учитывающий связь между массой разрушаемого комбайном угля и его метаноносностью в зоне разрушения, т/м³;
х_р - метаноносность массива угля в зоне его разрушения комбайном, м³/т.

Похожие патенты:

Алмазодобывающий комбинат // 2534294

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке кимберлитовых месторождений в районах с вечномерзлыми грунтами, характерными для Крайнего Севера и Сибири.

Способ контроля изменений интегрального состава газовой среды // 2584970

Способ контроля изменений интегрального состава газовой среды относится к области электрических измерений и может быть использован в составе аналитическо-измерительных комплексов непрерывного контроля за параметрами атмосферы в замкнутых пространствах, в шахтах и тоннелях, а также в системах автоматического управления технологическими процессами, системах непрерывного экологического мониторинга и метеорологии. Преимущество данного способа измерения, по сравнению с другими способами измерения заключается в защищённости датчиков от пыли, влаги, паров, малом времени измерения и возможности проведения контроля изменений интегрального состава газовой среды на протяжённых трассах и в больших объёмах рабочих пространств. Эти свойства предполагаемого изобретения особенно важны для применения в угольных шахтах, на производствах с токсичной и вредной средой, а также на пожароопасных и взрывоопасных производствах, где газы, пыль и пары неравномерно распределены по объёму рабочего пространства. Новым в способе контроля изменений интегрального состава газовой среды является применение единственного микроволнового канала связи, для проведения фазовых измерений и синхронизации высокочастотных высокодобротных кварцевых опорных генераторов, с целью снижения затрат на проектирование и производство оборудования и оптимизации радиотракта. При контроле изменений интегрального состава газовой среды микроволновый сигнал, модулированный по амплитуде низкочастотным синхронизирующим сигналом, излучают в измерительный канал. Далее микроволновый сигнал принимают ретранслятором и усиливают, затем из него выделяют низкочастотный синхронизирующий сигнал, который используют для синхронизации местного опорного генератора при помощи системы фазовой автоподстройки частоты. Затем в микроволновый сигнал вносят монотонно нарастающий фазовый сдвиг в микроволновом управляемом фазовращателе, после чего микроволновый сигнал излучают обратно. Из принятого микроволнового сигнала, после гомодинного преобразования частоты, выделяют низкочастотную информационную составляющую. По разности фаз, измеренной между низкочастотным опорным и информационным сигналами, определяют изменения относительной диэлектрической проницаемости среды, а следовательно и изменения интегрального состава газовой среды.

Способ контроля изменений интегрального состава газовой среды // 2594342

Одной из главнейших задач обеспечения безопасности работ в угледобывающих шахтах является контроль содержания в рудничной атмосфере опасных газов и смесей, среди которых наибольшую угрозу представляют метан и угольная пыль. Предлагаемый способ относится к области электрических измерений и может применяться для контроля изменения состава интегральной газовой среды в угледобывающих шахтах, в системах контроля отработанных газов, которые выделяются вследствие промышленной деятельности человека, либо в аналогичных комплексных системах, где крайне важна задача мониторинга концентрации вторичных взрыво- и пожароопасных продуктов производства. Контроль изменений интегрального состава газовой среды основан на измерении изменений набега фаз микроволнового сигнала при его многократном распространении по замкнутой волноводной структуре, через которую также пропускают воздух их окружающей среды. Путем регулировки как общей длины волноводной структуры, выступающей в качестве измерительной трассы, так и частоты настройки полосового низкочастотного фильтра, выделяющего информационный низкочастотный сигнал, можно получить различную чувствительность системы в целом. По предложенному способу она является варьируемым параметром. Это позволяет проводить общую калибровку относительно определенного типа контролируемого вещества с известным значением его диэлектрической проницаемости, например, горючих, взрывоопасных и/или токсичных газов. За счет использования волноводной структуры, внутри которой циркулирует поток воздуха из окружающего пространства, необходимость применения дополнительных ретрансляторов, удаленных от измерительного блока, полностью исключается. Точность измерений изменений интегрального состава воздуха, функционирующей по предложенному способу, высока, и в общем случае она будет прямо пропорциональна числу циклов прохождений микроволновых колебания внутри волноводной структуры известной длины. Система, построенная и функционирующая по предложенному методу, представляет собой законченный функциональный блок, необходимость в пространственном разнесении элементов системы при этом отсутствует, и, в отличие от недолговечных термохимических, дорогостоящих оптических, каталитических и других газоанализаторов, невосприимчива к пыли и загрязнениям.

Способ контроля изменений интегрального соствава вещества // 2594344

Предлагаемый способ относится к области электрических измерений и может применяться для контроля изменений интегрального состава вещества в химической промышленности, добывающей промышленности, в системах контроля отработанных газов двигателей внутреннего сгорания, либо в аналогичных комплексных системах, где крайне важна задача мониторинга изменения интегрального состава вещества, находящегося в любом агрегатном состоянии. Контроль изменений интегрального состава вещества основан на измерении изменений набега фазы микроволнового сигнала при его многократном распространении через объем контролируемого вещества. Каждый проход электромагнитных колебаний через контролируемое вещество характеризуется искусственно введенным сдвигом частоты микроволновых колебаний на определенную величину. После гомодинного преобразования в микроволновом смесителе исходных микроволновых колебаний и трансформированных по частоте колебаний, прошедших через вещество, на выходе смесителя получают серию комбинационных низкочастотных составляющих разности, из которых выбирают одну, определяемую необходимой кратностью прохода микроволновых колебаний через вещество. Точность измерений изменений интегрального состава вещества высока, и в общем случае она будет прямо пропорциональна числу проходов микроволновых колебаний через контролируемое вещество известного линейного размера. Система, построенная и функционирующая по предложенному методу, позволяет производить измерения изменений интегрального состава вещества, находящегося в любом агрегатном состоянии, и в отличие от недолговечных термохимических, дорогостоящих оптических, каталитических и других анализаторов невосприимчива к пыли и загрязнениям, не характеризуется старением элементов системы.

Способ прогноза ресурсов угольного метана на участке ликвидируемой шахты // 2604533

Изобретение относится к горному делу. В частности, предложен способ прогноза ресурсов угольного метана на участке ликвидируемой шахты, включающий определение метаноносности угольных пластов в углепородном массиве, углов его разгрузки очистным забоем, измерение интенсивности метановыделения в участковые выработки и установление темпа его снижения во времени после остановки работ по добыче угля. При этом на остановленном участке в зонах подработки и надработки угольных пластов дополнительно определяют природную и остаточную в них метаноносность, устанавливают углы разгрузки углесодержащих в кровле и почве пород от линии очистного забоя на период остановки работ по добыче угля. Причем ресурсы метана определяют в разгруженных зонах произведением запасов угля, заключенного в соответствующих зонах участка тремя плоскостями разгрузки углепородного массива, на сумму разностей природной и остаточной метаноносности соответствующих пластов угля в угленосной свите. Предложенный способ позволяет повысить точность определения ресурсов метана на остановленном участке ликвидируемой шахты и выявить возможность или целесообразность извлечения и утилизации таких ресурсов метана.

Искусственная сдерживающая плотина подземного резервуара угольной шахты и способ соединения угольного целика безопасности, окружающей горной породы и сдерживающей плотины // 2606790

В настоящем изобретении предложена искусственная сдерживающая плотина подземного резервуара угольной шахты. Искусственная сдерживающая плотина 30 заделана в угольный целик 2 безопасности и окружающую горную породу вокруг вспомогательного штрека 1. Сечение искусственной сдерживающей плотины 30 имеет форму арки, а вогнутый участок искусственной сдерживающей плотины 30 в форме арки обращен к подземному резервуару. Способ соединения искусственной сдерживающей плотины 30 подземного резервуара угольной шахты с угольными целиками 2 безопасности и окружающими горными породами включает этапы: выбора заграждающих участков искусственной сдерживающей плотины 30 между угольными целиками 2 безопасности во вспомогательном штреке 1; выполнения искусственной сдерживающей плотины 30, имеющей сечения в форме арки, вогнутый участок которой обращен к подземному резервуару; прорезания в угольных целиках 2 безопасности и окружающих горных породах вокруг вспомогательного штрека 1 для образования углублений 32; в углублениях 32, введения множества винтов в угольные целики 2 безопасности и окружающие горные породы и выпуска цемента под высоким давлением для образования в углублениях 32 искусственной сдерживающей плотины 30. Сдерживающая плотина улучшает сопротивления искусственной сдерживающей плотины на скольжение и может эффективно смягчать ударное воздействие на корпусы плотины вследствие внезапного увеличения водяного давления. Обеспечивается улучшение соединения между искусственной сдерживающей плотиной, угольным целиком безопасности и окружающей горной породой. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения параметров массопереноса метана в угольном пласте // 2632591

Изобретение относится к горному производству, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для диагностики пористости, давления и газоносности метана в угольных пластах. Предложен способ определения параметров массопереноса метана в угольном пласте, согласно которому производят отбор пробы угля в виде штыба из угольного пласта и измерение его температуры, изготовление образцов путем отсева штыба в виде гранул угля одного размера, размещение образцов в измерительную камеру, герметизацию камеры и измерение давления десорбирующегося метана в измерительную камеру. Предельную газоносность угольного пласта определяют как отношение произведения давления метана в измерительной камере и ее объема к плотности угля, атмосферному давлению, объему угольного образца и безразмерному параметру. В лабораторных условиях рассчитывают пористость угля, для чего размещают образец в камеру высокого давления, герметизируют ее, насыщают образец метаном под давлением, равным гидростатической составляющей горного давления, и температурой, равной температуре угольного пласта, до установления сорбционного равновесия. Сбрасывают давление до атмосферного, подключают камеру к измерительному устройству и фиксируют изменение давления метана из угольного образца. Рассчитывают пористость как отношение давления метана в измерительной камере и ее объема к произведению давления сорбционного равновесия, объема угольного образца и безразмерному параметру. Зная пористость, определяют давление метана в угольном пласте как отношение произведения давления метана в измерительной камере и объема измерительной камеры к произведению пористости угля, объему, занимаемому угольным образцом, и безразмерному параметру. При этом считают, что процесс кинетики десорбции газа из угольного пласта и образца идентичен. Выбирают объем измерительной камеры равным не менее 80 объемов угольного образца. Способ позволяет упростить процесс измерения и повысить точность получаемых результатов.

Способ прогноза выбросоопасности угольного пласта // 2643868

Изобретение относится к горной промышленности, и может быть использовано при прогнозе выбросоопасных зон в горных выработках. Способ прогноза выбросоопасности угольного пласта, при котором из буровой скважины по глубине пласта отбирают угольные пробы заданного объема двух фракций разного диаметра, например 0,4-0,5 мм и 1,0-1,06 мм, измеряют температуру пласта, в лабораторных условиях определяют энергию активации выхода газа из угля и рассчитывают эффективную диффузию выхода газа из угольного массива. При расчетах эффективной диффузии дополнительно учитывают энергию формоизменения, возникающую в результате высокоскоростной деформации угольного массива и характеризующуюся эквивалентной температурой угля. Определяют уровень снижения энергии активации, учитывая зависимость ее от уровня энергии формоизменения и рассчитывают критическую величину эффективной диффузии Dкр. После чего, в шахтных условиях, с помощью технических средств проводят текущий контроль величины эффективной диффузии Dэф участка угольного пласта и сравнивают ее с критическим значением расчетной эффективной диффузии Dкр. Если соотношение Dкр /Dэф<1, то данный участок относят к опасному по выбросам угля и газа. Способ позволяет проводить текущий контроль выбросоопасности пласта в шахтных условиях и обеспечивает безопасность ведения подготовительных работ. 1 ил.