В.Н. Пузырев Управление газовыделением и газодинамическими процессами

1

1. ОРГАНИЗАЦИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. Общие положения

Курсовой проект по "Управлению газовыделением и газодинамическими процессами" согласно учебному плану студенты дневной формы обучения выполняют в 7 семестре, студенты заочной формы обучения – в 10 семестре.

Задачей курсового проекта является выбор способов, технологических схем, параметров и средств снижения газообильности действующих подготовительных выработок и выемочных участков и предотвращения внезапных выбросов угля и газа и сходных с ними опасных газопроявлений (внезапных отжимов и высыпаний угля с повышенным метановыделением и внезапных прорывов метана) на высокогазоносных угольных пластах ниже критических выбросоопасных глубин для преодоления газового барьера в темпах подвигания подготовительных выработок, их протяженности и в нагрузках на очистные забои.

Вкурсовом проекте должны быть отражены современные научные

итехнологические достижения по этим вопросам.

Курсовой проект выполняют для конкретных горно-геологических условий шахты, где студент проходил учебно-ознакомительную или производственную практику. В случае, если такая шахта не представляет существенную газодинамическую опасность, руководитель курсового проекта может предложить другую, более глубокую шахту.

Руководителем проекта является преподаватель кафедры аэрологии, охраны труда и природы (АОТиП). Каждый студент получает от руководителя индивидуальное задание с указанием срока защиты проекта. Руководитель обязан консультировать студента в форме индивидуальных занятий в установленные расписанием сроки, контролировать качество выполнения проекта и правильность принятых решений. Ответственность за достоверность произведенных в ходе проектирования расчетов несет студент.

Законченный проект студент сдает на проверку руководителю и защищает в комиссии, назначенной кафедрой АОТиП. При неудовлетворительной оценке проекта студенту выдают новое задание. Защищенный проект хранится на кафедре в течение длительного времени. Оригинальные решения в курсовом проекте могут получить дальнейшее развитие при дипломном проектировании студента.

2

1.2. Оформление курсового проекта Курсовой проект состоит из графической части и пояснительной

записки.

Графическую часть выполняют в соответствии с требованиями ЕСКД на одном-двух листах ватмана формата А1 тушью (допускается карандашом при четком изображении).

Графическая часть включает выполненные в необходимых для понимания сути проектных решений масштабах технологические схемы управления газовыделением на выемочном участке при интенсивном ведении очистных работ или при проведении подготовительной выработки большой протяженности с высокими темпами подвигания забоя или технологические схемы прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля и газа и внезапных прорывов газа в лавах из разрабатываемого пласта и соседних пластов-спутников или в подготовительных выработках с нанесением принятыми для угольных шахт условными обозначениями вентиляционных потоков, в том числе утечек воздуха в выработанное пространство, газодренажных и газосборных выработок, камер смешения, вентиляционных, дегазационных, увлажнительных и опережающих скважин, вентиляторов местного проветривания и газоотсасывающих вентиляторов, вентиляционных сооружений (дверей, шлюзов, перемычек, кроссингов), вентиляционных дегазационных и противопожарно-оросительных трубопроводов, средств защиты от возможного внезапного выброса угля и газа (предохранительных забойных щитов, камер-убежищ и передвижных спасательных пунктов), средств локализации взрывов метана и угольной пыли (водяных и сланцевых заслонов), буровых станков, дегазационных и насосных установок для нагнетания воды, средств автоматического газового контроля и др.

Пояснительная записка объемом 20-25 страниц рукописного текста должна быть написана пастой или чернилами на одной стороне белой писчей бумаги формата А4 (297× 210 мм) с оставлением полей с четырех сторон: левое – 20 мм, правое – 10 мм, верхнее – 15 мм, нижнее –

20мм.

Впояснительной записке дают краткое обоснование принимаемых решений, их суть, расчеты и пояснения к графической части курсового проекта.

После титульного листа пояснительной записки помещают оригинал закрепленного задания. В конце записки приводят список литературы в порядке упоминания литературных источников по тексту или в

3

алфавитном порядке, в тексте указывают в квадратных скобках номер источника по списку. На последней странице пояснительной записки должна быть подпись студента.

Результаты расчетов можно сводить в обобщающие таблицы. Отдельные положения пояснительной записки могут быть иллюстрированы эскизами, схемами и графиками, выполненными на листах бумаги, принятой для написания записки, с соблюдением того же формата и тех же полей. Все сноски по тексту на рисунки и таблицы делаются в виде: "на рис. 1" или "(рис. 1)", "в табл. 2" или "(табл. 2)". Повторные ссылки на рисунки и таблицы даются в виде: "(см. рис. 2)", "(см. табл. 4)", где см. – смотри. Над названием таблицы пишут в правом верхнем углу без сокращения "Таблица 2" без точки в конце. Подрисуночную подпись пишут в строку под рисунком в виде:

"Рис. 3. Схема отвода метана через выработанное пространство: 1 – лава; 2 – выработанное пространство; 3 – вентиляционная

скважина; 4 – газоотсасывающий вентилятор"

В конце названия таблицы и подрисуночной подписи точку не

где V – скорость вентиляционного потока, м/с;№ Q – расход воздуха, м3/с; S – сечение выработки, м2.

Формулы нумеруют арабскими цифрами в круглых скобках, номер ставят у края правого поля. В тексте ссылки на формулу оформляют так: "в формуле (1)" и далее по тексту. Размерность (т, кг, г, м, см, сут, ч, с, Вт и др.) во всех случаях пишут без точки, кроме случая, когда размерность стоит в конце предложения.

В пояснительной записке нумеруют все страницы, включая и те, на которых изображены рисунки и таблицы. Первая страница – это титульный лист (номер страницы не ставят); вторая страница – индивидуальное задание руководителя (номер страницы также не ставят); третья страница – содержание курсового проекта (с нее и начинают нумерацию страниц). Номер страницы пишут арабскими цифрами вверху посередине листа.

Более детально с требованиями по оформлению студенческих работ можно ознакомиться на примере оформления отчета по практике (они аналогичны) согласно программе и методическим указаниям [1].

4

2.РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ЗАДАНИЯ

ИЛИТЕРАТУРА ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Содержание курсового проекта зависит от заданного руководителем варианта управления газовыделением и газодинамическими процессами. Оно может быть связано с решением следующих задач (или группы задач одновременно) в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях с использованием следующих нормативнометодических документов, практических руководств и учебных пособий:

1. Прогноз выбросоопасности пластов на стадиях геологической разведки месторождения, вскрытия, подготовки и отработки пластов, в том числе:

а) региональный прогноз выбросоопасной глубины разработки пласта по геологоразведочным скважинам с земной поверхности [2-5];

б) локальный прогноз выбросоопасности пласта (или группы пластов) перед вскрытием квершлагом по разведочным скважинам [3-6];

в) текущий прогноз границ выбросоопасных зон при проведении подготовительных выработок по длинным контрольным шпурам [3-5, 7, 8];

г) прогноз границ выбросоопасных зон впереди очистного забоя с учетом результатов прогноза в прилегающих подготовительных выработках и технологических параметров подвигания забоя [4, 5, 9].

2. Дифференцированный текущий прогноз зон, опасных по внезапным выбросам угля и газа и внезапным выдавливаниям, внезапным высыпаниям угля и горным ударам с повышенным газовыделением и суфлярам, при проведении подготовительных выработок по длинным контрольным шпурам [4, 5, 7].

3. Прогноз опасности внезапных прорывов метана в призабойное выработанное пространство лавы из соседних надрабатываемых и подрабатываемых высокогазоносных пластов-спутников путем геологомаркшейдерской паспортизации источников газовой опасности [10-12, 25].

4. Региональное противовыбросное воздействие на пласт, в том числе:

а) опережающей разработкой защитного пласта (надработкой и подработкой) [3-5, 10, 25];

5

б) низконапорным увлажнением пласта с предварительной дегазацией (или без нее) через пластовые скважины [13-15].

5. Локальное противовыбросное воздействие на пласт перед вскрытием квершлагом, в том числе:

а) бурением дренажных (опережающих) скважин [3-5, 14, 16]; б) гидровымыванием опережающих полостей (щели) [3, 14, 17]; в) возведением каркасной крепи по скважинам [3, 5];

г) низконапорным увлажнением или высоконапорным гидрорыхлением [3, 14].

6. Локальное противовыбросное воздействие на пласт при проведении подготовительных выработок, в том числе:

а) бурением опережающих скважин [3-5, 8, 16]; б) гидровымыванием опережающих полостей [3-5, 16, 18, 19];

в) низконапорным увлажнением [3-5, 8, 13, 14, 16, 19]; г) регулируемым гидроотжимом [3-5, 8, 20].

7. Предотвращение опасности внезапных прорывов метана в призабойное выработанное пространство лавы из соседних надрабатываемых высокогазоносных пластов-спутников, в том числе:

а) дегазацией с последующим низконапорным увлажнением плас- та-спутника через породные скважины из полевого штрека или из нижнего парного конвейерного штрека по разрабатываемому пласту [10-

12];

б) дегазацией с последующим низконапорным увлажнением плас- та-спутника через пластовые скважины по пласту-спутнику по пройденной по нему заранее газоотводящей выработке [10-12].

8. Локализация опасности внезапных прорывов метана в призабойное выработанное пространство лавы из соседних надрабатываемых и подрабатываемых высокогазоносных пластов-спутников путем оперативного изменения рабочего режима комбинированного проветривания на аварийный режим прямоточного проветривания с помощью вентиляционных шлюзов и датчиков аппаратуры автоматического контроля метана [10-12, 4, 21-24].

9. Снижение газообильности действующих выработок на выемочном участке средствами вентиляции, в том числе:

а) отводом части исходящей вентиляционной струи из лавы через призабойное выработанное пространство и вентиляционную сбойку, газодренажный штрек и камеру смешения в действующую выработку с активным проветриванием за счет общешахтной депрессии [4, 5, 26-29];

6

б) отводом части исходящей вентиляционной струи из лавы через выработанное пространство смежных лав, вентиляционную сбойку и камеру смешения на действующую выработку с интенсивным проветриванием за счет общешахтной депрессии [4, 5, 26-29];

в) отводом части исходящей вентиляционной струи из лавы через выработанное пространство на газосборную выработку и через вентиляционную скважину на земную поверхность газоотсасывающим вентилятором (аэродинамической изоляцией атмосферы действующих выработок от выработанного пространства с поступающими в него потоками метана из пластов-спутников и вмещающих пород) [5, 30, 31].

10. Снижение газообильности действующих выработок на выемочном участке средствами дегазации, в том числе:

а) дегазацией выработанного пространства и (или) подрабатываемых пластов-спутников дегазационными скважинами с земной поверхности с использованием передвижной дегазационной установки [5, 26, 27, 32, 33];

б) дегазацией выработанного пространства и (или) подрабатываемых пластов-спутников дегазационными скважинами из горных выработок с использованием шахтного дегазационного газопровода и стационарной дегазационной установки [5, 26, 27, 32, 33];

в) дегазацией подрабатываемых и надрабатываемых пластов пластовыми дегазационными скважинами [5, 27, 32];

г) дегазацией надрабатываемых пластов породными скважинами из полевой выработки [4, 5, 32];

д) дегазацией разрабатываемого пласта пластовыми или породными дегазационными скважинами из полевого штрека с предварительным (или без него) гидроразрывом пласта [4, 5, 32].

11. Снижение газообильности действующих выработок на выемочном участке региональным низконапорным увлажнением пласта через пластовые скважины (блокирование метана в угле водой за счет капиллярного давления и набухания) [4, 5, 13-15, 19].

12. Снижение газообильности подготовительной выработки при ее проведении барьерными разведочно-дегазационными скважинами из боковых ниш (ограждающая дегазация пласта) [4, 5, 26, 32].

13. Снижение газообильности подготовительной выработки при ее проведении интенсивным дренированием призабойной части пласта из остановленного забоя, в том числе:

7

а) бурением опережающих скважин с паузами против опасного загазирования [3-5, 8, 16];

б) гидровымыванием опережающих полостей с паузами против опасного загазирования [3-5, 16, 18, 19];

в) регулируемым гидроотжимом [3-5, 8-20].

14. Уменьшение потребляемой мощности, габаритов и массы вентиляторов местного проветривания (ВМП), количества и диаметра вентиляционных трубопроводов наряду с повышением эффективности проветривания штрека большой протяженности с высокими темпами подвигания забоя комбайном за счет использования следующих технологических мер и технических средств [3-5, 13, 19, 26, 27, 29, 32, 34-36] путем:

а) сокращения длины проветриваемой ВМП части выработки при проходке встречными забоями, парными выработками или с вентиляционной печью;

б) уменьшения метановыделения в выработку дегазацией пласта барьерными скважинами или увлажнением через осевую скважину или параллельные нисходящие скважины из верхнего штрека;

в) применения гибких сварных вентиляционных труб с минимальными утечками воздуха и системы автоматического газового контроля "Метан" с более высоким, чем АКМ, порогом срабатывания на отключение электроснабжения забойных машин.

Перечисленные выше задачи и соответствующие им литературные источники могут быть использованы в дальнейшем для углубленной проработки в качестве специальной части дипломного проекта.

При проектировании каждого из перечисленных вариантов (способов) управления газовыделением и газодинамическими процессами должны быть описаны механизм воздействия способа на источник газовой опасности, технологические схемы (геометрия и их параметры), особенности технологии профилактических работ по предотвращению и локализации газовой опасности, необходимое оборудование и технические средства (их основные технические данные) для выполнения этих работ [5, 38], необходимые средства и меры безопасности [37-39] и контроль эффективности выполненных работ.

8

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Программа и методические указания по учебноознакомительной практике для студентов, обучающихся по специальности 330500 "Безопасность технологических процессов и производств (в горной промышленности)" / Сост.: В.Н. Пузырев. – Кемерово: Кузбас. гос. техн. ун-т, 2000. – 13 с.

2.Методика оценки выбросоопасности угольных пластов с глубиной на разведуемых участках по геологоразведочным данным / Сост.: В.Н. Пузырев, В.А. Рудаков, Л.М. Кнуренко, В.А. Кнуренко и др. – Кемерово: ВостНИИ, 1989. – 10 с.

3.Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. – М.: Минуглепром СССР, 1989. – 191 с.

4.Безопасность труда в угольных шахтах: Практ. руководство / Сост.: Л.П. Белавенцев, А.А. Мясников, В.Н. Пузырев и др. – М.: Нед-

ра, 1992. – 286 с.

5.Пузырев В.Н. Управление газовыделением в шахтах: Учеб. пособие / В.Н. Пузырев, В.А. Колмаков. – Кемерово: Кузбас. гос. техн.

ун-т, 1990. – 96 с.

6.Метод ускоренного прогноза выбросоопасности сближенных

пластов перед вскрытием квершлагом: Информационный листок № 182-78 / Сост.: В.Н. Пузырев, В.Н. Хашин. – Кемерово: Кемеровский ЦНТИ, 1978. – 4 с.

7.Методика дифференцированного текущего прогноза опасности газодинамических явлений, выбора и контроля эффективности способов их предотвращения для условий восточных районов/Сост.: В.Н. Пузырев, В.С. Черкасов, В.С. Зыков, В.А. Никифоров. – Кемерово: Вост-

НИИ, 1979. – 16 с.

8.Схемы и технология прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля и газа при проведении подготовительных выработок комбайнами на выбросоопасных мощных и средней мощности пластах / Сост.: В.Н. Пузырев, В.С. Зыков, Г.Я. Полевщиков. – Кемерово: Вост-

НИИ, 1989. – 45 с.

9.Методика определения возможности возникновения выбросоопасных ситуаций в опасных забоях и выбора безопасных технологических параметров / Сост.: В.И. Мурашев, В.Н. Пузырев, В. М. Неборский. – Кемерово: ВостНИИ, 1983. – 7 с.

9

10. Внезапные прорывы и экстремальные выделения метана в лавы из надрабатываемых и подрабатываемых высокогазоносных пластов (прогноз, предотвращение и локализация газовой опасности) / Сост.: В.Н. Пузырев, Г.Г. Стекольщиков, В.А. Рудаков и др. – Кемерово: Кузбас. гос. техн. ун-т, 1998. – 93 с.

11. Прогноз, предотвращение и локализация опасности внезапных прорывов и экстремальных выделений метана в выработанное пространство: Учеб. пособие / В.Н. Пузырев, П.В. Егоров, В.А. Рудаков, С.Г. Костюк. – Кемерово: Кузбас. гос. техн. ун-т, 1999. – 52 с.

12. Руководство по предупреждению внезапных загазирований выемочных участков при прорывах и экстремальных выделениях метана / Сост.: В.С. Зыков, Г.Г. Стекольщиков, В.А. Рудаков, П.В. Потапов, В.Н. Пузырев и др. – Кемерово: ВостНИИ, 2000. – 36 с.

13. Временное руководство по применению метода профилактической обработки угольных пластов жидкостью для ведения одновременной борьбы с внезапными выбросами угля и газа, горными ударами, газовыделением и угольной пылью /Сост.: О.И. Чернов, В.А. Вологодский, В.Н. Пузырев и др. – Кемерово: ВостНИИ, 1966. – 76 с.

14. Астановицкий М.С. Гидравлическая обработка выбросоопасных пластов / М.С. Астановицкий, Б.Г. Мещеряков, В.Н. Пузырев. – Кемерово: Кемеров. Кн. изд-во, 1976. – 55 с.

15. Инженерные методы расчета параметров региональных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа (руководство по применению) / Сост.: В.Н. Пузырев, В.Н. Хашин, В.С. Черкасов и др. – Кемерово: ВостНИИ, 1986. – 29 с.

16. Инженерные методы расчета параметров локальных способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа (руководство по применению) / Сост.: В.Н. Пузырев, Е.И. Фоминых, В.Н. Хашин и др. – Кемерово: ВостНИИ, 1986. – 9 с.

17. Пузырев В.Н. Опыт вскрытия выбросоопасных пластов гидровымыванием опережающих полостей / В.Н. Пузырев, Б.Г. Мещеряков, М.С. Астановицкий // Уголь. - 1973. - № 2. – С. 56-59.

18. Метод контроля эффективности гидровымывания опережающих полостей с использованием аппаратуры автоматической газовой защиты АГЗ: Информационный листок № 135-78 / Сост.: В.Н. Пузырев, В.Г. Исаченко, В.И. Крючков. – Кемерово: Кемеровский ЦНТИ, 1978. – 6 с.