Анотація до роботи:

Пугач І.І. Вдосконалення методів розрахунку параметрів дегазації зближених пластів, що підробляються. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.01 – “Охорона праці”, Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2006.

Дисертація присвячена підвищенню ефективності та забезпеченню стабільної роботи системи дегазації вугільних пластів, що підробляються, за рахунок обґрунтування: топологічних параметрів дегазаційних свердловин за координатами вибою свердловини, вибору необхідних параметрів дегазації шляхом рішення системи рівнянь, що описують роботу дегазаційної мережі. Розроблено методику визначення топологічних параметрів дегазаційних свердловин за координатами вибою свердловини. Розроблено методи розрахунку дебіту МПС на виїмкових дільницях дегазаційної системи; витрати метану, що каптується на виїмкових дільницях з урахуванням підсмоктувань повітря в свердловини; розрідження на устях свердловин на всіх виїмкових дільницях, що входять у дегазаційну систему, з використанням залежностей витрат МПС і метану, що отримані у результаті натурних спостережень; відстані між свердловинами з урахуванням зміни концентрації метану за довжиною трубопроводу. При дегазації вугільних пластів свердловинами, які пробурені з поверхні, дається обґрунтування, що дозволяє розширити галузь застосування нагнітального способу провітрювання на газових шахтах.

У дисертаційній роботі, яка є закінченою науково-дослідною роботою, поставлена і вирішена актуальна науково-прикладна задача підвищення ефективності та забезпечення стабільної роботи системи дегазації вугільних пластів, що полягає в розробці нових та вдосконаленні існуючих методик визначення основних параметрів дегазаційної системи: топологічних параметрів дегазаційних свердловин, дебіту метану та МПС з урахуванням розрідження, що визначається на усті свердловин. Запропоновані у дисертації рішення дозволять вчасно корегувати параметри дегазації пластів, приймати відповідні заходи щодо усунення недоліків у роботі системи, а також забезпечувати стабільність роботи дегазаційної системи при змінних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умовах у процесі експлуатації виїмкових дільниць.

Основні наукові і практичні результати, висновки і рекомендації роботи полягають у такому:

1. Виконано аналіз існуючих методів розрахунку та оптимізації параметрів дегазації вугільних пластів, що підробляються. Виявлено недостатній ступінь охоплення ними всіх існуючих гірничо-геологічних умов. Встановлено причини низької ефективності сучасних дегазаційних систем. Вказано на необхідність вдосконалювання методів визначення топологічних параметрів дегазаційних свердловин та основних параметрів дегазаційної системи.

2. Запропоновано аналітичне обґрунтування розрахунку параметрів дегазаційних свердловин з урахуванням гірничо-геологічних умов. При цьому встановлено, що для ефективної дегазації необхідно щоб: свердловини перетинали пласт, що дегазується, у зоні розвантаження від гірничого тиску товщі порід; при закладенні свердловин враховувався кут розвантаження () товщі порід, що підробляється; свердловина до моменту відключення від дегазаційної мережі не перетинала зону безладного обвалення гірничих порід; свердловини перетинали пласт, що дегазується, на лінії максимального газовиділення (y_max) зі зближеного пласту в дегазаційну свердловину, паралельно виробці, з якої вона буряться.

Розроблено методики визначення топологічних параметрів дегазаційних свердловин за координатами вибою свердловини, складена програма розрахунку на ЕОМ, що дозволяє оперативно визначати параметри свердловин у змінних гірничо-геологічних умовах виїмкових ділянок.

3. На основі натурних спостережень отримано залежності розрідження в усті свердловин, концентрації метану в суміші та витрати МПС від відстані устя свердловини до лінії очисного вибою; дебіту газоповітряної суміші від розрідження в усті свердловини, від витрат метану, від відстані устя свердловини до лави; дебіту метану від розрідження в свердловині і її відстані від лави; витрат метаноповітряної суміші від дебіту метану та розрідження в усті свердловини.

Отримані залежності дебіту метану та витрати МПС від розрідження в свердловині і її відстані від лави були використані при визначенні необхідної кількості свердловин і відстані між ними для досягнення заданого рівня дегазації зближених пластів, при забезпеченні необхідної концентрації метану в дегазаційному трубопроводі. Експонентна залежність дебіту метану та лінійна залежність витрат МПС від розрідження використана для визначення необхідної величини розрідження на усті свердловини при розподілі МПС в мережі дегазаційної системи.

4. Розроблено метод розрахунку дегазаційної системи, що описується системою рівнянь, при рішенні якої визначаються: дебіт МПС на виїмкових дільницях дегазаційної системи при відомих значеннях витрат метану; витрати метану з урахуванням підсмоктувань повітря в свердловини; розрідження на устях свердловин на всіх виїмкових дільницях, що входять у дегазаційну систему, з використанням залежностей дебіту МПС і метану, що отримані у результаті натурних спостережень; відстань між свердловинами з урахуванням зміни концентрації метану за довжиною трубопроводу.

Розроблено метод визначення оптимальних діаметрів ділянок газопроводу, що входять у дегазаційну систему, на базі вартості труб і витрат електроенергії на просування МПС по газопроводу з урахуванням нового методу визначення депресії ділянки трубопроводу великої довжини.

Метод розрахунку розподілу метаноповітряної суміші в мережі дегазаційної системи необхідний при виборі її раціональних параметрів при проектуванні, а також при обґрунтуванні заходів щодо підвищення ефективності дегазації.

5. Результати роботи відображені в «Рекомендаціях з підвищення ефективності дегазації вугільних пластів, що підробляються, при відпрацюванні пластів С^В₈, С^Н₈ та С^В₁₀ шахти «Західно-Донбаська» ВАТ «Павлоградвугілля».

6. При дегазації вугільних пластів свердловинами, пробуреними з поверхні, запропоноване обґрунтування, яке дозволяє розширити область ефективного застосування нагнітального способу провітрювання на газових шахтах, що використовується в теперішній час при метановості не вище 10 м³/хв. На базі рівняння Бернуллі та за результатами рішення чисельного прикладу показане збільшення витрат МПС по дегазаційній свердловині, пробуреній з поверхні при нагнітальному способі провітрювання шахти.

При виборі рівнів дегазації та вентиляції за умови заданого навантаження на очисний вибій пропонується використовувати метод конфліктних ситуацій.

Основні положення і результати дисертації опубліковані у роботах:

1. Кременчуцкий Н.Ф., Пугач И.И. Расчет распределения метановоздушной смеси в сети дегазационной системы // Науковий вісник НГА України. – 2002. – № 5. – С. 86-88.

2. Кременчуцкий Н.Ф., Муха О.А., Пугач И.И. Обоснование уровней дегазации на выемочных участках шахты // Сб. научных тр. НГА Украины. – 2002. – № 15. т.1 – С. 204-210.

3. Кременчуцкий Н.Ф., Муха О.А., Пугач И.И. Определение параметров дегазации подрабатываемых угольных пластов // Сб. научных тр. НГУ. – 2003. – № 16. том 1 – С. 137-140.

4. Голинько В.И., Кременчуцкий Н.Ф., Пугач И.И. Обоснование способа вентиляции шахты для повышения эффективности дегазации скважинами, пробуренными с поверхности // Науковий вісник НГУ. – 2003. – № 2. – С. 81-83.

5. Пугач И.И. Обоснование топологических параметров скважин с помощью аппарата аналитической геометрии // Науковий вісник НГУ. – 2003. – № 10. – С. 73–77.

6. Кременчуцкий Н.Ф., Муха О.А., Пугач И.И. Обоснование параметров дегазации на призабойном участке газопровода / Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць / Ін-т геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України. – Дніпропетровськ, 2004. – Вип. 48 – С. 185-192.

7. Пугач И.И. Обоснование параметров дегазации при регулировании воздухораспределения шахтной вентиляционной сети / Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць / Ін-т геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України. – Дніпропетровськ, 2004. – Вип. 49 – С. 61-67.

8. Кременчуцкий Н.Ф., Муха О.А., Пугач И.И. Обоснование уровней дегазации и вентиляции при использовании теории игр // Науковий вісник НГУ. – 2004. – № 1. – С. 70–72.

9. Кременчуцкий Н.Ф., Муха О.А., Пугач И.И. Определение параметров дегазационной системы с учетом изменения их величины по длине газопровода // Науковий вісник НГУ. – 2004. – № 12. – С. 52–54.

10. Кременчуцкий Н.Ф., Муха О.А., Пугач И.И. Пути повышения эффективности дегазации сближенных подрабатываемых пластов / Сборник научных трудов НГУ – 2004. –№ 19, том 3 – С. 197–204.

11. Пугач И.И., Пугач С.И., Муха О.А. Методика определения параметров дегазационных скважин, пробуренных на подрабатываемые пласты // Науковий вісник НГУ. – 2005. – № 7. – С. 82–84.

12. Муха О.А., Пугач И.И. Обоснование топологических параметров скважин с помощью аппарата аналитической геометрии // Проблемы природопользования, устойчивого развития и техногенной безопасности регионов. Материалы Второй Международной научно-практической конференции; г. Днепропетровск, 2003. – С. 208-210.

13. Пугач И.И. Определение параметров скважин при дегазации подрабатываемых пластов на выемочных участках шахты // Сб. научых тр. НГУ. Тр. межн. науч.-техн. конф. “Форум гірників» – 2003. – №17, том 2. – С. 382-384.

14. Голинько В.И., Кременчуцкий Н.Ф., Муха О.А., Пугач И.И. Методы расчета параметров дегазации подрабатываемых сближенных пластов / Сб. научных тр. НГУ. Доклад на междунар. науч.-техн. конф. «Проблемы аэрологии горнодобывающих предприятий» – 2004. –№ 19, том 3 – С. 65–69.