Некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт
Статья направлена на исследование методов и средств повышения эффективности аэрогазового контроля в угольных шахтах. Научная основа совершенствования аэрогазового контроля (АГК) в шахтах – надежное прогнозирование динамики метанообильности выемочного участка, а также модернизация методов и систем АГ...
Gespeichert in:
| Datum: | 2017 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2017
|
| Schriftenreihe: | Геотехнічна механіка |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138613 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт / А.Н. Смирнов, С.П. Минеев, А.С. Янжула, Д.Ю. Самохвалов, И.А. Ященко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 132. — С. 183-192. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-138613 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1386132025-02-23T17:25:21Z Некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт Деякі питання аерогазового контролю в умовах вугільних шахт Some issues on air-gas control in the conditions of coal mines Смирнов, А.Н. Минеев, С.П. Янжула, А.С. Самохвалов, Д.Ю. Ященко, И.А. Статья направлена на исследование методов и средств повышения эффективности аэрогазового контроля в угольных шахтах. Научная основа совершенствования аэрогазового контроля (АГК) в шахтах – надежное прогнозирование динамики метанообильности выемочного участка, а также модернизация методов и систем АГК. В статье проанализированы основные причины возникновения аварийных ситуаций в результате необъективного отображения аэрогазовой обстановки на выемочном участке аппаратурой комплекса АГК и приведен пример реальной ситуации с диаграммами показаний датчиков содержания метана. Авторы провели анализ современных методов мониторинга аэрогазовой обстановки на выемочных участках в угольных шахтах и обозначили основные пути развития АГК с учетом прогнозирования метановыделения на основании комплекса данных о работе участка. Предложен способ управления проветриванием подготовительной выработки, позволяющий управлять вентиляторами местного проветривания на основании данных телеконтроля содержания метана в выработке. Стаття спрямована на дослідження методів і засобів підвищення ефективності аерогазового контролю у вугільних шахтах. Наукова основа вдосконалення аерогазового контролю (АГК) в шахтах надійне прогнозування динаміки багатометановості виїмкової ділянки, а також модернізація методів і систем АГК. У статті проаналізовано головні причини виникнення аварійних ситуацій в результаті необ'єктивного відображення аерогазової обстановки на виїмковій ділянці апаратурою комплексу АГК і наведено приклад реальної ситуації з діаграмами показників датчиків вмісту метану. Автори провели аналіз сучасних методів моніторингу аерогазової обстановки на виїмкових ділянках у вугільних шахтах і позначили основні шляхи розвитку АГК з урахуванням прогнозування метановиділення на підставі комплексу даних про роботу ділянки. Запропонований спосіб управління провітрюванням підготовчої виробки, що дозволяє управляти вентиляторами місцевого провітрювання на підставі даних телеконтролю вмісту метану у виробці. Objective of the work is to study methods and means for improving efficiency of the air-gas control in the coal mines. Scientific basis for the improvement of air-gas control (AGC) in the mines is a reliable forecast of methane-bearing capacity dynamics in the panel and modernization of the AGC methods and systems. In the article, main reasons, which cause emergencies in result of the air-gas situation in the panel incorrectly represented by the AGC equipment, are analyzed on the example of diagrams with sensor readings of methane content taken from real situation. The authors have analyzed up-to-date methods for monitoring of air-gas situation in the panels of the coal mines and have specified main trends of the AGC development with taking into account methane-emission forecast made on the basis of complex data on total operations in the working area. An airing control method is proposed for the preparatory roadways, which controls operation of local-airing fans based on remote-control data on methane content in the tunnels. 2017 Article Некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт / А.Н. Смирнов, С.П. Минеев, А.С. Янжула, Д.Ю. Самохвалов, И.А. Ященко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 132. — С. 183-192. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138613 622.647.2 ru Геотехнічна механіка application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Статья направлена на исследование методов и средств повышения эффективности аэрогазового контроля в угольных шахтах. Научная основа совершенствования аэрогазового контроля (АГК) в шахтах – надежное прогнозирование динамики метанообильности выемочного участка, а также модернизация методов и систем АГК. В статье проанализированы основные причины возникновения аварийных ситуаций в результате необъективного отображения аэрогазовой обстановки на выемочном участке аппаратурой комплекса АГК и приведен пример реальной ситуации с диаграммами показаний датчиков содержания метана. Авторы провели анализ современных методов мониторинга аэрогазовой обстановки на выемочных участках в угольных шахтах и обозначили основные пути развития АГК с учетом прогнозирования метановыделения на основании комплекса данных о работе участка. Предложен способ управления проветриванием подготовительной выработки, позволяющий управлять вентиляторами местного проветривания на основании данных телеконтроля содержания метана в выработке. |
| format |
Article |
| author |
Смирнов, А.Н. Минеев, С.П. Янжула, А.С. Самохвалов, Д.Ю. Ященко, И.А. |
| spellingShingle |
Смирнов, А.Н. Минеев, С.П. Янжула, А.С. Самохвалов, Д.Ю. Ященко, И.А. Некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Смирнов, А.Н. Минеев, С.П. Янжула, А.С. Самохвалов, Д.Ю. Ященко, И.А. |
| author_sort |
Смирнов, А.Н. |
| title |
Некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт |
| title_short |
Некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт |
| title_full |
Некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт |
| title_fullStr |
Некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт |
| title_full_unstemmed |
Некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт |
| title_sort |
некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2017 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138613 |
| citation_txt |
Некоторые вопросы аэрогазового контроля в условиях угольных шахт / А.Н. Смирнов, С.П. Минеев, А.С. Янжула, Д.Ю. Самохвалов, И.А. Ященко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 132. — С. 183-192. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT smirnovan nekotoryevoprosyaérogazovogokontrolâvusloviâhugolʹnyhšaht AT mineevsp nekotoryevoprosyaérogazovogokontrolâvusloviâhugolʹnyhšaht AT ânžulaas nekotoryevoprosyaérogazovogokontrolâvusloviâhugolʹnyhšaht AT samohvalovdû nekotoryevoprosyaérogazovogokontrolâvusloviâhugolʹnyhšaht AT âŝenkoia nekotoryevoprosyaérogazovogokontrolâvusloviâhugolʹnyhšaht AT smirnovan deâkípitannâaerogazovogokontrolûvumovahvugílʹnihšaht AT mineevsp deâkípitannâaerogazovogokontrolûvumovahvugílʹnihšaht AT ânžulaas deâkípitannâaerogazovogokontrolûvumovahvugílʹnihšaht AT samohvalovdû deâkípitannâaerogazovogokontrolûvumovahvugílʹnihšaht AT âŝenkoia deâkípitannâaerogazovogokontrolûvumovahvugílʹnihšaht AT smirnovan someissuesonairgascontrolintheconditionsofcoalmines AT mineevsp someissuesonairgascontrolintheconditionsofcoalmines AT ânžulaas someissuesonairgascontrolintheconditionsofcoalmines AT samohvalovdû someissuesonairgascontrolintheconditionsofcoalmines AT âŝenkoia someissuesonairgascontrolintheconditionsofcoalmines |
| first_indexed |
2025-11-24T02:34:53Z |
| last_indexed |
2025-11-24T02:34:53Z |
| _version_ |
1849637411129131008 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №132
183
УДК 622.647.2
Смирнов А. Н., канд. техн. наук,
Минеев С. П., д-р техн. наук, профессор
(ИГТМ НАН Украины),
Янжула А. С., магистр
(ШУ «Покровское»),
Самохвалов Д. Ю., магистр
(управление Гоструда по Донецкой области),
Ященко И.А., канд. техн. наук
(Минэнергоуголь Украины)
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ АЭРОГАЗОВОГО КОНТРОЛЯ В УСЛОВИЯХ
УГОЛЬНЫХ ШАХТ
Смірнов А. М., канд. техн. наук,
Мінєєв С. П., д-р техн. наук, професор
(ІГТМ НАН України),
Янжула О. С., магістр
(ШУ «Покровське»),
Самохвалов Д. Ю., магістр
(управління Держпраці по Донецкій области),
Ященко І.О., канд.. техн. наук
(Міненерговугілля України)
ДЕЯКІ ПИТАННЯ АЕРОГАЗОВОГО КОНТРОЛЮ В УМОВАХ
ВУГІЛЬНИХ ШАХТ
Smirnov A. N., Ph.D. (Tech.),
Mineev S. P., D.Sc. (Tech.), Professor
(IGTM NAS of Ukraine),
Yanzhulа A. S. M.S. (Tech.)
(MD ―Pokrovskое‖),
Samokhvalov D. Y. M.S. (Tech.)
(Department of Statework of Donetsk region),
Yashchenko I.A., Ph.D. (Tech.)
(Ministry of Power Engineering and Coal Industry of Ukraine)
SOME ISSUES ON AIR-GAS CONTROL IN THE CONDITIONS
OF COAL MINES
Аннотация. Статья направлена на исследование методов и средств повышения эффек-
тивности аэрогазового контроля в угольных шахтах.
Научная основа совершенствования аэрогазового контроля (АГК) в шахтах – надежное
прогнозирование динамики метанообильности выемочного участка, а также модернизация
методов и систем АГК.
________________________________________________________________________________
© А.Н. Смирнов, С.П. Минеев, А.С. Янжула, Д.Ю. Самохвалов, И.А. Ященко, 2017
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №132
184
В статье проанализированы основные причины возникновения аварийных ситуаций в ре-
зультате необъективного отображения аэрогазовой обстановки на выемочном участке аппа-
ратурой комплекса АГК и приведен пример реальной ситуации с диаграммами показаний
датчиков содержания метана.
Авторы провели анализ современных методов мониторинга аэрогазовой обстановки на
выемочных участках в угольных шахтах и обозначили основные пути развития АГК с учетом
прогнозирования метановыделения на основании комплекса данных о работе участка.
Предложен способ управления проветриванием подготовительной выработки, позво-
ляющий управлять вентиляторами местного проветривания на основании данных телекон-
троля содержания метана в выработке.
Ключевые слова: угольная шахта, аэрогазовый контроль, метан, датчик, прогнозирова-
ние.
Развитие современных методов проведения горных работ, повышение их
эффективности и интенсивности требует совершенствования нормативно-
методической базы для аэрогазовой безопасности угольных шахт. Научная ос-
нова этого совершенствования – изучение возможности более надежного про-
гнозирования динамики метанообильности выемочного участка на базе иссле-
дования закономерностей этой динамики, отражающей реакцию вмещающего
массива на техническое воздействие, а также на базе анализа недостатков су-
ществующих методов и систем аэрогазового контроля (АГК), выявленных в
процессе реального опыта эксплуатации на шахтах [1,2].
На шахтах Украины для аэрогазового контроля наиболее часто применяется
аппаратно-программный комплекс представления и обработки информации об
аэрогазовой обстановке в горных выработках КАГИ. Этот комплекс осуществ-
ляет прием и анализ дискретных сигналов аппаратуры автоматического кон-
троля метана (АКМ) и аппаратуры измерения скорости и направления воздуха
(ИСНВ), а также хранение этой информации на жестком диске сервера участка
АГК, что дает возможность оперативного управления режимами добычи угля
путем прогнозирования газовой обстановки и управления технологическими
решениями.
Комплекс КАГИ может быть интегрирован в систему УТАС – комплексную
систему автоматизации, позволяющую контролировать до 100 параметров в ты-
сячах контролируемых точках шахт, осуществлять непрерывный контроль всех
параметров работы горно-шахтного оборудования и изменений в окружающей
среде шахты, прогноз аварийных ситуаций и распознавание опасности на на-
чальных стадиях, обеспечивать безаварийную эксплуатацию конвейеров.
На данном этапе исследований достаточно важным становится вопрос полу-
чения достоверной информации от датчиков контроля низового уровня системы
АГК, причем, основными причинами получения данных, не соответствующих
действительности, являются следующие: проблема с электропитанием; перенос
датчиков; неверная настройка и расположение датчиков контроля; потеря связи
с сервером; нестабильность системы проветривания; ремонтные операции с
системой контроля; отсутствие датчиков скорости воздуха в местах размещения
датчиков контроля метана.
В ряде случаев возможно несанкционированное вмешательство в работу ап-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №132
185
паратуры контроля метана, связанное с ограничением доступа атмосферы к
чувствительному элементу датчика, что желательно определять в автоматиче-
ском режиме. Существуют некоторые способы определения подобных ситуа-
ций [3].
Примером может служить запись показаний датчиков содержания метана,
работающих в системе УТАС на шахте Степова ГП «Львовуголь», предшест-
вующих аварийной ситуации (рис 1, 2), март 2017 года. На рисунке 1 приведена
диаграмма изменения концентрации метана на основании показаний датчика,
установленного в 119 конвейерном штреке у всасывающей трубы в 15 м перед
установкой УВМЦГ-7м на шахте Степова ГП «Львовуголь», а на рисунке 2
приведена диаграмма изменения концентрации метана в 119 конвейерном
штреке на основании показаний датчика, установленного в 10-20 м от гезенка
на той же шахте.
Рисунок 1 – Диаграмма изменения концентрации метана у всасывающей трубы в 15 м перед
установкой УВМЦГ-7м на шахте «Степова» ГП «Львовуголь»
Из рисунка 1 видно, что в промежутке времени с 6 ч 00 мин до 7 ч 37 мин на
графике зафиксированы плавающие показания в пределах 1,4 – 1,55 % концен-
трации метана в трубопроводе газоотсасывающей установки перед ВМЦГ-7М.
С 7 ч 37 мин информация от датчика пропала, т.к. пропала связь с контролле-
ром, и до 9 ч 12 мин, а также с 9 ч 14 мин до 12 ч 20 мин информация на графи-
ке показана прямой линей. Это связано с особенностями системы УТАС, в ко-
торой после потери сигнала от датчика или потери связи с контроллером пока-
зания на графике фиксируются на последнем значении до тех пор, пока не во-
зобновится связь или сигнал от датчика. Во время таких интервалов аэрогазовая
обстановка на участке становится неконтролируемой, то есть содержание мета-
на может расти до аварийноопасной концентрации.
На рисунке 2 видно в 5 ч 00 мин резкое снижение показаний метана в исхо-
дящей струе конвейерного штрека, и в 8 ч 37 мин потерю связи с датчиком до
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №132
186
10 ч 30 мин, затем в 11 ч 50 мин прекращение работы датчика.
Рисунок 2 – Диаграмма изменения концентрации метана в 119 конвейерном штреке в 10-20 м
от гезенка на шахте «Степова» ГП «Львовуголь»
Такие близкие к аварийным ситуации возникают из за проблем с электропи-
танием, потери связи с сервером либо, как часто бывает в реальных условиях, в
результате несанкционированного вмешательства в работу аппаратуры для
предотвращения аварийного отключения оборудования на участке, например,
путем накидывания на датчик фуфайки, полиэтиленового мешка либо опуска-
ния датчика на почву выработки.
Немаловажную проблему для службы АГК шахты представляет сбой про-
граммного обеспечения работы ПЭВМ комплекса, что делает невозможным за-
пись на жесткий диск истории показаний датчиков. В связи со сказанным необ-
ходимо совершенствование программного обеспечения комплексов рудничного
мониторинга с целью их перевода на качественно новый уровень - от контроля
к прогнозу ситуаций при планируемых технологических параметрах и режимах
работы забоев.
Существенной проблемой при работе комплекса АГК шахты является во-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №132
187
прос влияния газовых перегрузок на параметры средства АКМ. Как установле-
но [3], это связано с тем, что термокаталитические сенсоры датчиков метана,
которые имеют близкую к линейной выходную характеристику в узком рабо-
чем диапазоне – от 0 до 5 % объемной доли СН4, подвергаются воздействию
концентраций, существенно превышающих рабочий диапазон. Такие перегруз-
ки нередко приводят к искажению выходных сигналов, изменению параметров
преобразователей и к появлению эффекта «селективного пропуска цели». Дан-
ный эффект появляется в виде прекращений срабатывания метанометров, когда
концентрация метана превысит определенный уровень.
В связи с этим приобретает особую важность оценка технического состоя-
ния газоанализаторов. Как правило, ремонт осуществляется специалистами
участка АГК в производственных условиях, поэтому важно взаимодействовать
со специализированными службами, осуществляющими качественный ремонт
датчиков с последующей их поверкой. Это касается также датчиков ИСНВ и
всех других измерителей параметров АГК.
Вполне очевидным и перспективным является применение более современ-
ных измерительных средств, имеющих большее быстродействие, точность и
надежность, использующих новейшую элементную базу. Причем, достаточно
важным вопросом эксплуатации средства АГК является более эффективное ис-
пользование измерительной техники в комплексе с электрооборудованием
шахтных подстанций и распределительных устройств. В частности, при работе
в системе АГК аппарата сигнализации АС-9 с менее, чем тремя датчиками ме-
тана, неиспользованные каналы телесигнализации можно задействовать для
других исполнительных функций, например, для отключения электропотреби-
телей штрека в случае одновременной остановки нескольких газоотсасываю-
щих установок, либо в других экстренных ситуациях, не связанных с работой
датчиков метана (например, АГК шахты «Краснолиманская»).
Наряду с совершенствованием системы текущего контроля аэрогазовой об-
становки в шахтных выработках, приобретают особую важность вопросы про-
гнозирования метанообильности очистных забоев, что дает возможность пре-
дусматривать аварийные ситуации в выработках.
Авторами [4] предложена многомерная регрессионная модель прогнозной
оценки метанообильности очистных забоев по данным опробования с помощью
керногазонаборников (КГН), однако это применимо на стадии геологоразведки
и не учитывает интенсивности продвижения работ по выемке угля.
Как показано в работе [5], максимально допустимая нагрузка на очистной
забой по газовому фактору должна рассчитываться на основе условий прогноза
газообильности очистных забоев и выемочных участков по данным фактиче-
ского газовыделения в лавы-аналоги или же на основании данных природной
газоопасности разрабатываемых пластов.
В последнее время разработан ряд способов прогноза метановыделения в
подготовительной выработке, которые в увязке с данными телеконтроля содер-
жания метана могут применяться для текущего прогноза расхода воздуха при
проветривании выработки. Для этого раздельно определяют концентрацию ме-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №132
188
тана в периоды работы комбайна и при отсутствии выемки угля при разгружен-
ном конвейере. Прогноз осуществляется на основе измерений динамики кон-
центрации метана и расхода воздуха для проветривания выработки с учетом
фактических расходов воздуха во время замеров концентрации метана и коэф-
фициентов метановыделения по источникам для фактической и проектной длин
выработок [6].
Прогноз газового баланса очистного забоя может производиться путем из-
мерения объемов добываемого угля и интенсивности газовыделения, установ-
ления зависимости между измеряемыми величинами и определения показателя
газоотдачи отрабатываемого пласта [7].
Повышение точности прогноза метаноопасности шахт по показателям со-
держания метана в угольных пластах по числовым значениям абсолютной ме-
танообильности очистных выработок было предложено способом, который
включает определение расхода метана из источников его выделения на вы-
емочных участках шахты по метаноносности угольных пластов и остаточной
метаноносности отбитого в забое угля. Кроме того, определяют также произво-
дительность угледобывающей техники, степень естественной дегазации и абсо-
лютное метановыделение на выемочных участках шахты по рекомендациям [8].
В работе [9] предложено устройство, позволяющее на основании данных о
состоянии рудничной атмосферы и электрооборудования, а также автоматиче-
ской газовой защиты (АГЗ) на участке рассчитывать вероятность опасного аэ-
рогазового состояния в забое и диагностировать состояние оборудования.
В работе [10] обосновываются возможности создания геоинформационной
системы мониторинга аэрогазовой обстановки в горных выработках (ГИСМ
АГО), базирующейся на моделях физических процессов в зонах ведения гор-
ных работ, математических средствах моделирования и прогнозирования кар-
тин аэрогазового состояния в этих зонах и геоинформационной среде, интегри-
рующей горно-геологические. маркшейдерские, технологические, модельные и
оперативные (телеметрические) данные.
При создании новых систем мониторинга большое значение имеет текущий
прогноз, при помощи которого можно определить количество воздуха, необхо-
димого для проветривания выработок. В связи с этим в ИГТМ НАН Украины
разрабатываются средства автоматизированного управления аэрогазовой об-
становкой для автоматического регулирования режимами вентиляционных ус-
тановок. Это позволяет снизить энергоемкость работы этих установок и более
оперативно реагировать на изменение аэрогазовой обстановки на участке.
Так ИГТМ НАН Украины предложен способ управления проветриванием
подготовительной выработки, суть которого поясняется следующим. Как из-
вестно из [11], при увеличении длины выработки с фактической Lф, м. до про-
ектной L, м. метановыделение из массива увеличивается пропорционально ко-
эффициенту
ôL
L
, а из отбитого угля пропорционально коэффициенту 4
ôL
L
.
Если заменить проектную длину выработки на текущую Lx, м, т.е.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №132
189
L = Lx , м, (1)
то текущий прогноз расхода воздуха для проветривания xQ можно рассчитать
из выражения
ô
x
ô
x
ôx
L
L
C
L
L
CCQQ 040max )(88,1 , м
3
/мин , (2)
где Qф – фактический расход воздуха во время замера концентрации метана,
м
3
/мин; С0 – концентрация метана выработки, обусловленная метановыделени-
ем из массива угля (при разгруженном конвейере), %; С𝑚𝑎𝑥
- среднее значение
максимумов концентрации метана в период работы комбайна (огибающий) в
течении цикла выемки (отбойка угля – крепление выработки), %; Кр - коэффи-
циент превышения среднего из максимумов концентрации с вероятностью р
(например, при р=0,95 рK =1,88).
Тогда на основании этой информации появляется возможность управлять
режимами работы вентиляторов местного проветривания ВМП.
На рисунке 3 показана блок-схема, описывающая способ управления про-
ветриванием подготовительной выработки.
Рисунок 3 – Блок-схема способа управления проветриванием подготовительной выработки
Информация с датчиков метана ДМ и датчика скорости и направления воз-
духа ДСНВ поступают в блок 1 обработки (см. рис.3), в котором сигналы пре-
образуются в цифровую форму, вычисляется расход воздуха для данной длины
выработки Lф, среднее значение концентрации метана в период работы комбай-
на в течении цикла выемки Сmax , % и концентрация метана в выработке, обу-
словленная метановыделением из массива угля (при разгруженном конвейе-
ре),%. Затем, согласно (2), строится зависимость расхода воздуха Qx от текущей
длины выработки Lx, и эта информация передается в блок контроллера 2. В
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №132
190
блок контроллера 2 из призабойного пространства поступает информация о те-
кущей длине выработки, по которой контроллер определяет необходимый для
проветривания расход воздуха Qx и преобразует его в сигнал управления час-
тотным преобразователем 3, который в соответствии с этим регулирует частоту
вращения привода вентилятора 4.
Кроме того, информация с датчиков передается на компьютер диспетчеру
для записи истории аэрогазовой обстановки в выработке. При этом, если горно-
геологическая ситуация меняется, операция расчета расхода воздуха произво-
дится заново для новых данных.
В результате применения способа управления проветриванием подготови-
тельной выработки появляется возможность управления вентиляторами мест-
ного проветривания путем регулирования режимами работы приводов вентиля-
торов на основании расчета зависимости расхода воздуха от длины выработки,
базирующегося на данных телеконтроля содержания метана в выработке. Это
приведет к снижению энергоемкости работы вентиляторов, а значит, повыше-
нию их срока службы и надежности, экономии расхода воздуха, а также позво-
лит обоснованно управлять параметрами атмосферы в выработке с точки зре-
ния правил безопасности.
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Минеев, С.П. Вопросы контроля за выполнением противовыбросных мероприятий по газовы-
делению из угольного пласта / С.П. Минеев, А.А. Потапенко. - Межвед. сб. науч. тр. «Геотехническая
механика», Днепропетровск, 2013, Вып. 112 . – С. 231-242.
2. Morris J. Mine ventilation: some recent ucrievementg and trends. «Collier Guardian», 1981 том 229,
№ 6. C.221-224.
3. Медведев, В.Н. Контроль содержания метана в шахтной атмосфере / В.Н. Медведев // Уголь
Украины.- 2008.- №3.- С.37-39.
4. Окалелов, В.Н. Прогнозная оценка метанообильности очистных забоев по данным геологиче-
ской разведки угольных пластов / В.Н. Окалелов // Сборник научных трудов Донбасского государст-
венного технического университета. - 2012. - Вып. 38.- С. 5-9.
5. Тимошенко, А.М. Прогноз газообильности выемочных участков при высокопроизводительной
добыче угля. Автореф. дисс. на соиск. канд. техн. наук – Кемерово.-2000. – 20 с.
6. Пат. № 2514313 РФ, Е21F7/00 Способ обработки информации о концентрации метана в подго-
товительной выработке / С. П. Казаков, К.Х. Ли. - 2012146881/03, заявлено 01.11.2012; Опубл.
27.04.2014; Бюл. №7.
7. Пат. № 2541342 РФ, Е21 F7/00; Способ прогноза газового баланса очистного забоя / В.С. За-
бурдяев. - Подано 30.01.2014; Опубл. 10.02.2015.
8. Пат. № 2527096 РФ, Е21 F5/00; Способ прогноза метаноопасности шахт /В.С. Забурдяев. -
Подано 4.05.2013; Опубл. 27.08.2014.
9. Федорченко, А.А. Устройство прогнозирования опасности взрыва метановоздушной смеси в
шахте / А.А. Федорченко, С.В. Василец // Материалы Международной научно-технической конфе-
ренции «Сучасні проблеми систем електропостачання». – Донецк, 2013. - С. 107-109.
10. Преслер, В.Т. Стратегия и тактика геоинформационного обеспечения мониторинга аэрогазо-
вой обстановки в угольной шахте / В.Т. Преслер // Вестник Кузбасского университета. - 2006. - №4. -
С. 60-71.
11. Руководство по проектированию и организации проветривания подготовительных выработок
действующих угольных шахт. - М.: Ротапринт ВостНИИ, 1984. – 225 с.
REFERENCES
1. Mineev S.P. and Potapenko A.A. (2013) ―Control over implemenation of the outbust preentation meas-
ures on gas emissions from the coal seam‖ Megvedomstveniy sbornik nauchnih trudov ―Geotehnicheskaya
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №132
191
mehanika‖ [Interdepartmental collection of scientific papers "Geotechnical Mechanics], vol. 112, pp. 231-
242.
2. Morris J. Mine ventilation: some recent ucrievementg and trends. «Collier Guardian», 1981 vol 229,
№ 6. pp .221-224.
3. Medvedev, V.N. (2008), ―Control of methane content in the mine atmosphere‖, Coal of Ukraine, vol.
2, pp. 37-39.
4. Okalelov, V.N. (2012), ―Predictive assessment of methane yield of bottom faces according to the data
of geological exploration of coal seams‖, Sbornik nauchnykh trudov Donbasskogo gosudarstvenogo tekhni-
cheskogo universiteta [Collection of scientific works of Donbass State Technical University], vol. 38, pp. 5-
9.
5. Timoshenko, A.M. (2000), ―Forecast of gas content of extraction districtes in high-productivity coal
mining‖, Abstract of Ph.D. dissertation, Occupational Safety and Health, East Scientific Research Institute of
Safety of Works in Mining Industry, Kemerovo, Russia.
6. Kazakov, S.P. and Lee, K.H. (2014), Sposob obrabotky informatsii o kontsentratsii metana v podgo-
tovitelnoy vyrabotke [Method for processing information on methane concentration in the preparatory work],
Russia, Pat. № 2514313.
7. Zaburdiaev, V.S. (2015), Sposob prognoza gazovogo balansa ochistnogo zaboya [Method for fore-
casting the gas balance of the extraction face], Russia, Pat. № 2541342.
8. Zaburdiaev, V.S. (2014), Sposob prognoza metanoopasnosti shaht [Method for forecasting the me-
thane hazard of mines], Russia, Pat. № 2527096.
9. Fedorchenko, A.A. and Vasilets, S.V. (2013), ―The device for forecasting the danger of explosion of
methane-air mixture in the mine‖, Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-technicheskoy konferentsii ―Suchas-
ni problem system elektropostachannya [Proceedings of the International Scientific and technical conference
―Modern problems of electric power supply systems‖], Donetsk, p. 107-109.
10. Presler, V.T. (2006), ―Strategy and tactics of geoinformation support for monitoring the air and gas
situation in a coal mine‖, Vestnik Kuzbasskogo universiteta, no.4, pp. 60-71.
11. Myasnikov, A.A., Kazakov, S.P., Mashchenko, I.D. et. al (1984), Rukovodstvo po proektirovaniyu i
organizatsii provetrivaniya podgotovitelnykh vyrabotok ugolnykh shakht [Guidance on the design and organ-
ization of ventilation of development headings of existing coal mines], Moscow, Russia.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторах
Смирнов Андрей Николаевич, кандидат технических наук, научный сотрудник в отделе физико-
механических основ горного транспорта, Институт геотехнической механики им. Н. С. Полякова На-
циональной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина, sm.contur@mail.ru.
Минеев Сергей Павлович, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом управле-
ния динамическими проявлениями горного давления Института геотехнической механики им. Н.С.
Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепр, Украина,
sergmineev@gmail.com.
Янжула Алексей Сергеевич, магистр, главный инженер шахтоуправления "Покровское", Димит-
ров, Украина, sergmineev@gmail.com.
Самохвалов Дмитрий Юрьевич, магистр, начальник отдела Гоструда по Донецкой области, По-
кровск, Украина, sergmineev@gmail.com.
About the authors
Smirnov Andriy Mykolayovych, Candidate of Technical Sciences (Ph.D.), Researcher in Department of
Mining Transport Physics and Mechanics, M. S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the
National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnipro, Ukraine, sm.contur@mail.ru.
Mineev Sergiy Pavlovych, Doctor of Technical Sciences (D.Sc.), Professor, Head of Department of
Control of Dynamic Manifestations of Rock Pressure, M. S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics
under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnipro, Ukraine,
sergmineev@gmail.com.
Yanzhula Oleksiy Sergiyovych, Master of Science (M.S.), Chief Engineer of the Mine "Pokrovskaya",
Dimitriv, Ukraine, sergmineev@gmail.com.
Samohvalov Dmitriy Yuriyovych, Master of Science (M.S.), Head of Statework department of Donetsk
region, Pokrovsk, Ukraine, sergmineev@gmail.com.
mailto:sm.contur@mail.ru
mailto:sergmineev@gmail.com
mailto:sergmineev@gmail.com
mailto:sergmineev@gmail.com
mailto:sm.contur@mail.ru
mailto:sergmineev@gmail.com
mailto:sergmineev@gmail.com
mailto:sergmineev@gmail.com
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №132
192
–––––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. Стаття спрямована на дослідження методів і засобів підвищення ефективності
аерогазового контролю у вугільних шахтах.
Наукова основа вдосконалення аерогазового контролю (АГК) в шахтах - надійне прогно-
зування динаміки багатометановості виїмкової ділянки, а також модернізація методів і сис-
тем АГК. У статті проаналізовано головні причини виникнення аварійних ситуацій в резуль-
таті необ'єктивного відображення аерогазової обстановки на виїмковій ділянці апаратурою
комплексу АГК і наведено приклад реальної ситуації з діаграмами показників датчиків вміс-
ту метану.
Автори провели аналіз сучасних методів моніторингу аерогазової обстановки на виїмко-
вих ділянках у вугільних шахтах і позначили основні шляхи розвитку АГК з урахуванням
прогнозування метановиділення на підставі комплексу даних про роботу ділянки. Запропо-
нований спосіб управління провітрюванням підготовчої виробки, що дозволяє управляти ве-
нтиляторами місцевого провітрювання на підставі даних телеконтролю вмісту метану у ви-
робці.
Ключові слова: вугільна шахта, аерогазовий контроль, датчик, метан, прогнозування.
Abstract. Objective of the work is to study methods and means for improving efficiency of the
air-gas control in the coal mines.
Scientific basis for the improvement of air-gas control (AGC) in the mines is a reliable forecast
of methane-bearing capacity dynamics in the panel and modernization of the AGC methods and
systems. In the article, main reasons, which cause emergencies in result of the air-gas situation in
the panel incorrectly represented by the AGC equipment, are analyzed on the example of diagrams
with sensor readings of methane content taken from real situation.
The authors have analyzed up-to-date methods for monitoring of air-gas situation in the panels
of the coal mines and have specified main trends of the AGC development with taking into account
methane-emission forecast made on the basis of complex data on total operations in the working
area. An airing control method is proposed for the preparatory roadways, which controls operation
of local-airing fans based on remote-control data on methane content in the tunnels.
Keywords: coal mine, air-gas control, methane, sensor, forecasting.
Статья поступила в редакцию 20.02.2017
Рекомендовано к публикации д-ром технических наук Бунько Т.В.
|