Прогноз динамики метановыделения и обеспечение аэрологической безопасности при проведении подготовительных выработок

• Автор: Качурин, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ РИСКА ВЗРЫВОВ МЕТАНА В УГОЛЬНЫХ ШАХ- 10 TAX И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Системный подход к обеспечению безопасности угольных шахт по аэ-рогазодинамическому фактору
1.2. Методы прогноза газовыделений в шахтах и рудниках, и оценка их достоверности
1.3. Теория и практика прогноза газовых ситуаций в горных выработках и определение количества воздуха
1.4. Задачи исследований
Выводы
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ПО ТЕХНОЛОГИИ, ГАЗООБИЛЬНОСТИ И ОБЕСПЕЧЕНИЮ МЕТАНОВОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК. РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ
2.1. Обоснование и выбор объекта натурных наблюдений
2.2. Динамика выделения метана из различных источников в горные выработки
2.3. Воздухораспределение в подготовительных выработках
2.4. Режимы работы ВМП
Выводы
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ МЕТАНОВОЙ ОПАСНОСТИ В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ МЕТАНООБИЛЬНЫХ ШАХТ КУЗБАССА
3.1. Теоретическое обоснование феноменологического закона сопротивления при фильтрации метана в угольном пласте

3.2. Физическая модель и математическое описание переноса метана в угольном пласте
3.3. Выделения метана с поверхности обнажения угольного пласта при высокой скорости подвигания подготовительного забоя
3.4. Алгоритм прогноза метановыделения в подготовительную выработку с поверхности обнажения угольного пласта
3.5. Метановыделение в подготовительный забой из отбитого угля
Выводы
ГЛАВА 4. ПРОГНОЗ МЕТАНООПАСНОСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ С УЧЕТОМ АЭРОДИНАМИКИ СРЕДСТВ ДОСТАВКИ ВОЗДУХА В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЗАБОЙ
4.1. Математическая модель движения воздуха в вентиляционном трубопроводе
4.2. Определение средней скорости движения воздуха в подготовительной выработке с учетом утечек из вентиляционного трубопровода
4.3. Математическая модель газовых ситуаций для оценки метановой опасности на подготовительных участках
4.4. Теоретическое обоснование динамического метода расчета количества воздуха, необходимого для проветривания подготовительных участков по
фактору метановой опасности
Выводы
ГЛАВА 5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК ПО АЭРОЛОГИЧЕСКОМУ ФАКТОРУ
5.1. Способ определения метановой опасности подготовительных выработок
5.2. Способ определения площади поперечного сечения подготовительной выработки для повышения точности газовоздушных съемок

5.3. Программы для расчета метановыделения и определения количества воздуха, необходимого для проветривания подготовительной выработки
5.4. Системный подход к технологии обеспечения аэрологической безопасности подготовительных выработок шахт Кузбасса
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Таким образом, прогноз газовых ситуаций в горных выработках должен осуществляться исходя из установленных общих закономерностей переноса газа вентиляционными потоками и частных проявлений их закономерностей, обусловленных конкретной динамикой газовыделений. Реализация такого подхода основывается на решении уравнения конвективно-турбулентной диффузии газа с источником, учитывающим пространственно-временное распределение газо-поступлений в вентиляционные потоки. Полученные результаты целесообразно использовать при совершенствовании методики расчета количества воздуха для подготовительных участков метанообильных шахт.
1.4. Задачи исследований
Результаты аналитического обзора по проблеме оценки метановой опасности при проведении горных выработок позволили сформулировать цель и идею работы, и задачи исследований. Современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме, цель и идея работы обуславливают необходимость постановки и решения следующих задач.
1. Провести анализ данных по динамике газовыделений в подготовительные выработки метанообильных шахт Кузнецкого бассейна и обосновать использование теоретических закономерностей фильтрации метана в разрабатываемом угольном пласте.
2. Обосновать математические модели выделения метана с поверхности обнажения газоносного угольного пласта и из отбитого угля для подготовительных выработок при высокой скорости подвигания подготовительного забоя и провести вычислительные эксперименты.
3. Разработать математические модели движения воздуха в вентиляционном трубопроводе с учетом утечек и формирования опасных газовых ситуаций в подготовительных выработках на основе фильтрационно-диффузионного переноса газов в пористых сорбирующих средах и конвективно-турбулентной диффузии метана в рудничной атмосфере и усовершенствовать методику рас-