Разработка и исследование методов прогноза опасного состояния шахтной атмосферы в автоматизированной системе контроля

• Автор: Лапин, Сергей Эдуардович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 220 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава I. Состояние контроля газовых составляющих на угольных шахтах 1.1. Оценка взрывоопасности

1.2. Прогнозирование газовыделений в горных выработках

1.3. Системы контроля и обработки информации о газовом состоянии шахты

1.4. Выводы

Глава II. Основные показатели АСК

.1. Экономические показатели АСК

.2. Структура и количество информации в СК

.3. Точность контроля

.4. Выводы
Глава III. Анализ угольной шахты как объекта контроля
1.1. Вводные замечания
1.2. Статистический анализ компонентов шахтной атмосферы
1.3. Анализ динамических свойств шахтной газовой среды как
объекта контроля
1.4. Статистический анализ факторов, влияющих на взрывоопасность 1.5. Выводы
Глава IV. Анализ и разработка методов прогноза состояния шахтной
атмосферы
1V. 1. Вводные замечания
1У.2. Прогноз концентрации метана на основе модели авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего
1У.З. Прогноз на основе скользящего среднего
1У.4. Прогноз с помощью экспоненциального сглаживания
1У.5. Прогноз с помощью контрольных карт
ГУ.6. Выводы
Глава V. Исследование эффективности и разработка алгоритмов прогноза 5 аварийного состояния шахтной атмосферы
У. 1. Вводные замечания
У.2. Критерий промежутков выше и ниже медианы
У.З. Критерий числа критических точек
У.4. Критерий длины фаз
У.5. Критерий последовательного числа точек по одну сторону
медианы
У.6. Экспериментальная проверка алгоритма прогноза аварийной
ситуации
У.7. Анализ по контрольным пределам
У.8. Прогноз концентрации метана по косвенной информации
У.9. Техническая реализация системы контроля концентрации газовых 4 компонентов
У. . Выводы
Глава VI. Развитие и совершенствование АСК на угольных шахтах
VI. 1. Вводные замечания
У1.2. Распределение трещин, возникающих в массиве горных пород
У1.2.1. Закон распределения длины трещины в двумерном массиве
У1.2.2. Закон распределения длины трещины в пространстве
У1.3. Моделирование образования трещин в горном массиве
У1.4. Экологический прогноз среды населенных пунктов вблизи
угольных шахт
У1.5. Выводы
Заключение
Список литературы


Анализ зависимости газовыделения из вмещающих пород от их газоносности [,6] показывает, что при увеличении глубины разработки расчетные данные нередко не совпадают с фактическими. Первый метод основан на анализе фактических данных метанообильности отдельных выработок или выемочных участков по мере развития горных работ, а также на анализе горнотехнических и геологических условий, с учетом их изменений. Основными расчетными коэффициентами являются степень метанообильности угольных шахт и глубина зоны газового выветривания [,]. Этот метод применим для прогнозирования метанообильности выработок, расположенных на новых горизонтах действующих шахт, новых шахт, смежных с действующими, при схожести геологических и горнотехнических условий на действующей и проектируемой шахтах. Недостатком метода является трудность получения исходных данных, в результате чего метод недостаточно точен и применим, в основном, при ориентировочных расчетах. По падению пласта прогноз делается на глубину до 0 м по вертикали, но не более 0 м по пласту от полностью отработанного нижнего горизонта шахты к моменту^ составления прогноза [,,]. В качестве основного параметра для расчета прогноза по метаноносности угольных пластов используют природную или остаточную газоносность угля. Природная газообильность достаточно точно рассчитывается разработанными к настоящему времени методами []. Последнюю - принимают равной 0,1, при отсутствии сближенных пластов, и 0, - при их наличии от общей относительной метанообильности выработок. Недостатком предложенного метода оценки выделения метана из пород является отсутствие точных рекомендаций по определению основного показателя - газоносности угольных пластов. Предложены несколько методов определения газоносности угольных пород при геологоразведочных работах [,,1], однако применение этих методов ограниченно, и не получило широкого распространения. Описанный прогнозный метод имеет небольшую область применения. Он применим только для действующих угольных шахт, и не учитывает процессы газовой динамики. Расчетный метод прогноза метанообильности заключается в том, что исходные величины для определения метанообильности выработок берут, исходя из потенциальной газоносности угля и усредненных значений коллекторских свойств углей в зависимости от степени их метаморфизма []. Кроме трех основных, существуют и другие методы прогноза метанообильности. Предложен метод прогноза, связанный с пиковыми выделениями метана. Метод основывается на результатах наблюдений, проведенных в польской шахте “Барбара”. X. Мышор [0] на основании обработки большого количества статистических данных установил, что увеличение абсолютной метанообильности выработки происходит пропорционально корню квадратному от возрастания добычи в лаве. Следовательно, относительная метанообильность уменьшается при увеличении добычи. Ь - коэффициенты. IV категории. В работе [], исходя из предположения, что месторождение располагает определенными запасами газа, а степень дегазации зависит от объема горных работ, принято, что через определенное время после начала горных работ, в течение которого происходит рост относительной метанообильности, должен наступить период снижения абсолютной метанообильности. По полученной формуле строится график формирования метанообильности шахты за время ее существования. На графике точка перегиба кривой соответствует максимуму, по достижению которого наступает заметное уменьшение метанообильности. Вместе с тем, эти методы имеют высокую степень погрешности, которая достигает % []. Кроме того, не всегда имеется возможность получить полный объем данных для расчетов. Таким образом, анализ методов определения газообильности показывает, что все известные методы приводят либо к существенным погрешностям, либо к значительным техническим трудностям. Методы носят эмпирический характер, связанный со спецификой исследуемых объектов. Методы не учитывают газодинамические процессы, протекающие в горных выработках. Согласно [], расчетные значения в % случаев дают отклонения от фактических данных, которые превышают %.