Управление аэрогазодинамическими процессами в многосвязной комбинированной вентиляционной системе угольных шахт

• Автор: Стекольщиков, Геннадий Гаврилович
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 497 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Состояние проблемы предотвращения проявлений метаноопас-
ности и газового барьера в угольных шахтах
1.1. Выработанное пространство как газовый коллектор и основной источник газовыделения при отработке свит высокогазоносных угольных пластов
1.1.1. Современные представления об источниках и механизме поступления метана в выработанное пространство
1.1.2. Формы и закономерности газовыделения из выработанного пространства в действующие выработки
1.1.3. Местные скопления метана — основной источник аварийных ситуаций в горных выработках
1.2. Традиционная вентиляция как способ предотвращения местных скоплений метана при аэрогазодинамической активности выработанных пространств
1.2.1. Особенности возвратноточной схемы проветривания выемочных участков
1.2.2. Особенности прямоточной схемы проветривания выемочных участков
1.3. Развитие способов управления газовыделением из выработанных пространств — газовых коллекторов
1.3.1. Управление газовоздушными потоками в выработанном пространстве изменением вентиляционного давления в горных выработках
1.3.2. Управление газовыделением из выработанных пространств с использованием газодренажных выработок
1.3.3. Дегазация подрабатываемого углепородного газонасыщенного горного массива и выработанного пространства
1.3.4. Комплексный способ управления газовыделением на выемочных участках

1.3.5. Применение высокопроизводительных газоотсасывающих вентиляторов для отвода метановоздушной смеси по жесткому трубопроводу
1.3.6. Технические характеристики газоотсасывающих вентиляторов, применяемых для отвода метановоздушной смеси
1.4. Выводы, цель и задачи исследований
Обоснование новой комбинированной вентиляции и управления
аэрогазодинамическими процессами при интенсивном газовыде-
лении из выработанных пространств
2.1. Экспериментальные исследования способа снижения газо-обильности выейочных участков локальным изменением вентиляционного давления в горных выработках
2.1.1. Сущность способа и методика исследований
2.1.2. Результаты экспериментальных исследований и обоснование изолированного отвода метановоздушных смесей через выработанное пространство
2.2. Обоснование способов проветривания выемочных полей на
основе сепарации метановоздушных потоков с использованием выработанного пространства
2.2.1. Применение изолированного отвода метановоздушной смеси из выработанных пространств — газовых коллекто- , ров при отработке свит высокогазоносных пластов высокопроизводительными добычными комплексами
2.2.2. Новые способы управления метановоздушными потоками на выемочных полях для преодоления вентиляционного барьера
2.2.3. Новый прямоточный способ управления газопылевой ситуацией в присечных подготовительных выработках
2.3. Выводы
Геомеханическая модель структуры аэродинамически активного выработанного пространства
3.1. Исследование закономерностей образования блоков в зоне разрушения горных пород вокруг очистной выработки
3.2. Формирование аэрогазодинамически активной зоны и аэродинамически активного слоя в выработанном пространстве
3.3. Особенности первичной осадки пород труднообрушаемой кровли в длинных лавах
3.4. Влияние кинетики разрушения горных пород на формирование структуры выработанного пространства
3.5. Выводы
Геомеханическая модель процессов газовыделения в аэрогазодинамически активное выработанное пространство
4.1. Квазистационарное газовыделение из под, -надрабатываемого газонасыщенного углепородного массива в выработанное пространство
4.2. Экстремальные выделения и прорывы метана из надраба-тываемых пластов-спутников в очистные выработки
4.2.1. Механизм экстремальных выделений метана
4.2.2. Прогноз внезапных прорывов и экстремальных выделений метана
4.3. Газовыделение из подрабатываемого газонасыщенного угле" породного массива в зонах повышенного горного давления
4.4. Экспериментальные исследования газовыделения из разрабатываемого пласта в выработанное пространство
4.5. Выводы
Теоретические и экспериментальные основы моделирования аэродинамических и коллекторских свойств выработанного пространства

предотвращения образования местных скоплений метана на сопряжении очистных выработок с тупиком погашаемой воздухоотводящей выработки. Опыт отработки высокомеханизированных лав, проветриваемых по возвратноточной схеме, показывает, что местные скопления метана могут образовываться на сопряжении лавы с тупиком погашаемой воздухоотводящей выработки даже при газовыделении из выработанного пространства 1,5-2,0 м3/мин.
Механизм образования местных скоплений заключается в следующем.
Утечки воздуха, проходящие по выработанному пространству, примыкающему к очистной выработке, возвращаются из выработанного пространства к сопряжению лавы с тупиком вентиляционного штрека и величина их составляет 20-30 % от расхода воздуха, подаваемого на выемочный участок. Эти утечки выносят метан из выработанного пространства, поступающий из сближенных под, -надрабатываемых пластов и вмещающих газоносных пород в зоне сдвижения и разгрузки. По мере удаления от очистного забоя вглубь выработанного пространства скорость утечек уменьшается, а концентрация метана в них увеличивается. При этом газовоздушные потоки с наиболее высокой концентрацией метана возвращаются на сопряжение призабойного пространства очистной выработки с тупиком погашаемой воздуховыдающей выработки, имея на выходе из выработанного пространства ( входе в призабойное пространство) скорости порядка 0,1-0,2 м/с и менее. Вследствие этого на сопряжении лавы с воздуховыдающей выработкой образуется застойная газоопасная зона, в которой могут образовываться местные скопления метана со взрывоопасными концентрациями.
Для определения условий формирования местных скоплений проводились газовоздушные съемки, по данных которых устанавливался газовый баланс выемочных участков, при этом находилось распределение потоков воздуха, измерялось поле концентраций метана и скоростей движения воздуха на сопряжении призабойных пространств очистных выработок