Установлено залежності розрідження в устях сведловини, концентрації метану в суміші та витрати метаноповітряної суміші (МПС) від відстані устя свердловини до лінії очисного вибою, дебіту газоповітряної суміші від розрідження в усті свердловини до лави, витрат метану, відстані устя свердловини до лави, дебіту метану від розрідження у свердловині. За одержаними результатами складено рівняння парних і множинних регресій. Виконано обгрунтування топологічних параметрів дегазаційних свердловин за умов дегазації зближених пластів, що підробляються, на базі математичного апарату аналітичної геометрії. Розроблено методику розрахунку для визначення параметрів закладення свердловин, що буряться з виробок виїмкової ділянки за зазначених умов. Наведено методи визначення дебітів МПС, метану та розрідження на устях свердловин одночасно на всіх виїмкових дільницях шахти з урахуванням продуктивності працюючих вакуум-насосів. Запропоновано модель балансу МПС та сумарного масового дебіту метану на виїмковій ділянці з урахуванням концентрації метану у газопроводі. Здійснено розрахунок зміни тиску МПС за довжиною газопроводу з використанням диференціального рівняння, до складу якого входять масові витрати МПС, що дозволяє враховувати зміни втрат та щільності МПС за довжиною газопроводу за умов підсмоктування повітря у трубопровід.

  Скачати повний текст

Розроблено методику та подано ідентифікацію речовин, що виділяються з вугілля за нормальної та підвищеної температури за тривалого збереження вугілля. Запропоновано систему рівнянь та аналітичне розв'язання задачі метановиділення з часток відірваного від масиву вугілля різних фракцій та часу відбійки, що відрізняються від відомих тим, що враховують інтенсивність переходу метану зі зв'язаного у вільний стан. За методом математичного моделювання процесу знайдено залежності для визначення коефіцієнтів внутрішньої дифузії та порівняння для опису динаміки переходу метану зі зв'язаного до вільного стану. Розроблено математичну модель метанонакопичення у вугільних бункерах за різної інтенсивності їх завантаження вугіллям, години відторгнення вугілля від масиву, ємності бункера, інтенсивності провітрювання. Опрацьовано дані більше 10-ти натурних експериментів з метанонакопичення в бункерах шахт ДХК "Макіїввугілля", "Донвугілля", "Жовтеньвугілля". Показано можливість застосування запропонованої теорії визначення концентрації метану в надбункерному просторі для практичних розрахунків. Виконані теоретичні та експериментальні дослідження дали змогу розробити галузевий стандарт на розрахунки провітрювання накопичувальних бункерів вугілля.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання безпеки підривних робіт запобіжними вибуховими речовинами п'ятого класу. Встановлено, що основними напрямками підвищення безпеки підривних робіт є збільшення стійкості запобіжних вибухових речовин (ЗВР) проти вигоряння за рахунок зниження їх підпалюваності, покращання детонаційної здатності та водостійкості ЗВР за умови більш високої працездатності, ніж у вугленіта Е-6. Висвітлено спосіб зниження підпалюваності за рахунок введення до складу ЗВР вуглекислого кальцію. Розроблено математичну модель, що описує запаленння метано-повітряної суміші під час підривних робіт, за допомогою якої визначено граничну кількість сенсибілізатора (13 %) у складі ЗВР, що забезпечує його максимально можливу детонаційну здатність. Досліджено оптимальну кількість інгібітора у складі ЗВР з позиції підвищення рівня запобіжності та працездатності. Доведено підвищення водостійкості ЗВР заміною деревної муки полістиролом.

  Скачати повний текст

Проаналізовано існуючі методи вимірювання вмісту метану, засобів і систем контролю вибухонебезпечності гірничих виробок шахт. Досліджено причини неоднозначної та нестабільної роботи засобів контролю вмісту метану та вплив неконтрольованих компонентів і параметрів рудникової атмосфери на їх роботу. Запропоновано нові методи контролю, що усувають можливість неоднозначного вимірювання концентрації даного газу в гірничих виробках шахт і розроблено засоби контролю вибухонебезпечності, що підвищують вірогідність й ефективність контролю та забезпечують однозначність роботи сигналізації та захисту. Визначено шляхи удосконалення даних засобів і систем.

  Скачати повний текст

Розроблено методи та засоби підвищення швидкодії вимірювача у разі необхідної точності контролю концентрації метану у вугільних шахтах на базі оптико-абсорбційного методу контролю з відкритим оптичним каналом за умов обліку та компенсації впливу дестабілізуючих факторів. Розроблено математичну модель вимірювача, яка передбачає використання оптико-абсорбційного методу контролю концентрації метану та враховує вплив дестабілізувальних факторів рудничної атмосфери (зміни температури та тиску, концентрації вугільного пилу) на параметри оптоелектронного вимірювача, що дозволило оцінити метрологічні характеристики вимірювальної системи за реальних умов експлуатації. Розроблено метод нелінійної мультиплікативної компенсації впливу вугільного пилу на результати виміру концентрації метану, який передбачає введення у вимірювальну систему додаткового компенсаційного відкритого оптичного каналу, що дозволяє експлуатувати вимірювач за умов високої запиленості атмосфери вугільних шахт. Обгрунтовано структурно-алгоритмічну організацію комп'ютеризованої ІВС контролю концентрації метану у вугільних шахтах. Розроблено макетний зразок даного контролю, за результатами його дослідження оцінено швидкодію та точність розробленого вимірювача.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Теоретично досліджено десорбцію метану з вугілля у вугільний простір і замкнений об'єм у моделі, що враховує дифузію метану у вугільних блоках і його фільтрацію через систему пор і тріщин. Побудовано систему рівнянь, що описує десорбцію метану у вугіллі залежно від часу та координати з урахуванням того, що значна частина метану, що міститься у вугіллі, знаходиться у закритих порах і у твердому розчині. У явному вигляді встановлено залежність швидкості виходу метану з пласта від розміру блоків, відкритої та закритої пористості, в'язкості та розчинності, пластового тиску та температури. На підставі збігу теоретичних і експериментальних кривих десорбції метану в замкнений об'єм за відповідного вибору параметрів запропоновано метод визначення коефіцієнта фільтрації метану у вугіллі. Базуючись на результатах тоеретичних і експериментальних досліджень розроблено "Методику визначення об'єму закритих пор вугілля", що використовується для визначення загальної пористості вугілля, та метод розрахунку часу утворення небезпечної концентрації у бункерах за умов аварійної ситуації у випадку припинення провітрювання.

  Скачати повний текст

На підставі аналізу експериментальних досліджень щодо взаємозв'язку метану та вугілля, молекулярної структури вугілля побудовано модель мікроструктури вугільної речовини, визначено кінематичні й енергетичні параметри метану у мікропорах вугілля, обгрунтовано конформаційний механізм деформування вугільної речовини, установлено вплив конформаційних переходів на параметри дифузії метану у міжпоровому просторі. Визначено параметри вібродії на мікросорбційний простір вугілля для ефективної десорбції газу. Розроблено методику виконання гірничо-експериментальних робіт з газодинамічного розвантаження мікросорбційного простору вугільного пласта вібраційною дією під час проведення підготовчих виробок. Запропоновані параметри вібродії включено як уточнені параметри вібраційного способу до галузевого нормативного документа "Правила ведення гірничих робіт на пластах, схильних до газодинамічної активності".

  Скачати повний текст

Вперше запропоновано показники фільтраційних властивостей підробленого вуглепородного масиву, якими є його інтегральна ефективна порожнистість та інтегральна проникність. Досліджено їх взаємозв'язок і розроблено розрахункові методи визначення. Одержано аналітині залежності для розрахунку добувних запасів метану в підробленому вуглепородному масиві, які враховують його фізико-механічні властивості та параметри підроблення. До наукового обігу вперше введено поняття та розроблено прогнозний коефіцієнт добування метану, який дорівнює відношенню питомої кількості метану, яка може бути добута з вугільних або порідних пластів, що підробляються, до їх природної газоносності.

  Скачати повний текст

Запропоновано нове комплексне рішення задачі визначення загальної пористості вугілля і прогнозу часу утворення пожежонебезпечних і вибухонебезпечних концентрацій метану в пластових виробках. Встановлено, що вплив високого гідростатичного тиску до 2,1 ГПа на викопне вугілля не викликає необоротних змін у його кристалічній і поруватій структурі. Визначено закономірності руйнування викопного вугілля в умовах високого нерівнокомпонентного тиску до 1,4 ГПа. Виявлено, що руйнування викопного вугілля в таких умовах відбувається в кілька стадій, що характеризуються різними механізмами: перша - від 100 до 500 МПа, друга - від 500 до 750 МПа, третя - від 750 МПа до 1,25 ГПа; під дією тиску в 500 МПа відбувається перехід від крихкого руйнування до пластичного. Отримано закономірності впливу температури на процеси руйнування під дією високого нерівнокомпонентного тиску до 1,4 ГПа. Визначено, що вплив температури також має стадійний характер, впливаючи як на флюїди в поровому об'ємі, так і на аліфатичну складову структури. Виявлено, що закрита пористість викопного вугілля є джерелом газу, виділення з якого розтягнуто за часом, час утворення небезпечних концентрацій зростає зі збільшенням пористості. На основі отриманих закономірностей руйнування пористості запропоновано експрес-методику визначення загальної пористості викопного вугілля та удосконалений метод прогнозу часу утворення небезпечних концентрацій метану в гірничих виробках.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання прогнозування викидонебезпечності вуглепородного масиву в шахтах на основі використання геолого-геофізичних даних. Досліджено й обгрунтовано петрофізичні взаємозв'язки показників викидонебезпечності та геофізичних параметрів вугільних пластів. Встановлено, що всі параметри стандартного комплексу каротажу розвідувальних свердловин інформативні, їх можна використовувати для оцінки викидонебезпечності в багатомірних петрофізичних моделях, що розраховуються за допомогою сучасних методів регресійного аналізу або класифікації, реалізованих комп'ютерними програмами вітчизняного і зарубіжного виробництва. Розроблено нетрадиційну технологію прогнозу викидонебезпечності вуглепородного масиву, що об'єднує всі види прогнозу на шахті за допомогою геоінформаційних систем у режимі відкритого моніторингу.

  Скачати повний текст

Проаналізовано чинники виникнення вибухів метану на вугільних шахтах, засобів і систем аерогазового захисту. Досліджено причини відмов газоаналізатора, зокрема внаслідок дії неконтрольованих чинників за їх екстремальних значень і несанкціонованого втручання в роботу газоаналізаторів. Теоретично й експериментально обгрунтовано методи автоматичної діагностики стану термокаталітичного датчика та виявлення несанкціонованого обмеження надходження метаноповітряної суміші до чутливих елементів термокаталітичного датчика. За результатами досліджень запропоновано схемні рішення й алгоритми роботи аналізаторів метану з автоматичною діагностикою працездатності та захистом від несанкціонованого втручання, на базі яких розроблено технічні завдання на виконання дослідно-конструкторських робіт зі створення засобів контролю вибухонебезпечності гірничих виробок шахт нового технічного рівня.

  Скачати повний текст

Досліджено особливості газовиділення з вироблених просторів відпрацьованих лав і запропоновано шляхи запезпечення безпечного відпрацювання газоносних вугільних пластів під час активації зрушування порід. Проаналізовано сучасні уявлення про процеси утворення газу у вугільних родовищах і формах знаходження метану у вугіллі і породах. Встановлено умови та причини, що спричиняють газовиділення з вироблених просторів відпрацьованих лав під час активізації зрушування порід. Обгрунтовано й покладено в основу концепції залежність газовиділення у зонах впливу очисних виробок від ступеня підпрацьованості порід та їх напруженого стану. Розроблено модель, що якісно пов'язує газовиділення в гірничі виробки і дегазаційні свердловини з зон з різним напруженим станом порід під час розвитку очисних робіт у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Виявлено умови утворення та розташування зон метановиділення відносно очисного вибою. Встановлено прямо пропорційну залежність між кількістю газу, що виділився з вироблених просторів відпрацьованих лав і об'ємами мульд зрушування земної поверхні, спричинених відпрацюванням чергової виїмкової дільниці. Розроблено схеми провітрювання та дегазації виїмкових дільниць під час активізації зрушування порід. Здійснено апробацію розроблених схем і методів та підтверджено правильність та ефективність запропонованих рішень.

  Скачати повний текст

Розроблено метод контролю параметрів газових викидів (ГВ) промислових вибухів на основі дослідження процесу утворення та поширення ГВ від вибухів вибухових речовин (ВР) для оцінки загазованості атмосфери кар'єру. На підставі дослідження процесу утворення та поширення ГВ від вибухів ВР у кар'єрах і умов визначення параметрів ГВ виявлено критерії вимірювання об'єму сформованих ГВ, а також концентрації діоксиду азоту. Для встановлення даних величин розроблено дистанційний метод контролю параметрів газових викидів промислових вибухів у кар'єрі. На основі розробленого методу з'ясовано рівень загазованості атмосфери кар'єру ГВ від промислових вибухів ВР та отримано залежності, що визначають вплив способу закладання зарядів на параметри та динаміку поширення газових викидів у кар'єрі (вздовж борту кар'єру та на робочих місцях площадок уступів).

  Скачати повний текст

Розроблено метод розрахунку параметрів процесу фільтрації метану з урахуванням напружено-деформованого стану вуглепородного масиву, якого порушено внаслідок ведення очисних робіт, визначено закономірності фільтральції метану. Розроблено математичну модель, алгоритм і комплекс програм для дослідження фільтраційних процесів, що відбуваються у зоні впливу очисного вибою, з урахуванням зменшення метановиділення у часі. Для розв'язання поставленої задачі у тривимірній постановці застосовано числовий метод скінченних елементів. Проведено обчислювальні експерименти з метою визначення закономірностей зміни параметрів процесу фільтрації метану залежно від коефіцієнта розвантаження порід покрівлі від гірського тиску та швидкості посування лави. З застосуванням запропонованого методу створено методику визначення фільтраційних параметрів гірського масиву та вибору оптимального напрямку буріння дегазаційних свердловин у зоні впливу діючої лави.

  Скачати повний текст

Досліджено процеси займання та горіння метану, а також заглушення полум'я в дегазаційних системах. Встановлено вплив потужності джерела займання, місця його розташування та руху газової іонної суміші на розвиток вибухів у промислових трубопроводах. Запропоновано та вивчено нові способи та пристрої запобігання та заглушення спалахів і вибухів метану в газопроводах. Розроблено нові засоби для вибухозахисту, пошкоджено їх промислових випуск. Створено й атестовано натурний стенд для випробування засобів щодо запобігання та заглушення спалахувань метану в дегазаційних системах.

  Скачати повний текст

Досліджено сорбційні явища у системі вугілля - метан за різних термабаричних умов. Розроблено фізичні засади процесу масопереносу метану у вугільній речовині на базі встановлення закономірностей взаємодії у системі вугілля - газ під впливом високих тисків і температур з урахуванням фазового стану метану, розчинності, співвідношення закритої та відкритої пористості вугільної речовини, коефіцієнтів дифузії та фільтрації метану у вугілля. Розроблено фізичну модель системи вугілля - газ. Встановлено, що у системі вугілля - газ пріоритетною є закрита пористість. Одержано часову залежність швидкості виходу метану з вугілля у вільний і обмежений об'єм з урахуванням дифузії та фільтрації. Експериментально та теоретично визначено ступінь впливу температури на кінетику газовиділення з вугілля, кількість метану у вугіллі та його розподіл за фазовими станами. Знайдено основний безрозмірний параметр, який враховує роль масштабних факторів, співвідношення коефіцієнтів дифузії та фільтрації, закритої пористоті та розчинності метану у процесі його витікання з вугілля. Обгрунтовано умови та встановлено асимптотичні критерії поділу й експериментально розділено метан на "фільтраційний" і "дифузійний". Розраховано коефцієнти дифузії для різних схем навантаження та визначено енергію активації виходу метану з вугілля. Доведено, що зв'язок метану з вугільною речовиною у твердому розчині не є хімічний, а носить характер фізичної сорбції. Встановлено, що у разі спільного впливу температури та тиску вугілля поводиться як аморфне тверде тіло.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено встановленню природи структурних перетворень вуглевміщуючих пісковиків Донбасу та прогнозу їх викидонебезпечності. Доведено, що у зернах кварцу та пісковику, що містить вугілля, під впливом термобаричних умов формується система площин ковзання та кристалоподібні тіла, які в рамках кожного ієрархічного рівня мають сумірні розміри. Виявлено сутурні та стилолітові мікродеформації, губчату структуру в зернах кварцу пісковиків Донбасу. Запроповано нові та вдосконалено існуючі показники викидонебезпечності порід. Розроблено метод встановлення межі викидонебезпечності порід та ступеня катагенезу. Вирішено важливу прикладну проблему комплексного прогнозу викидонебезпечності пісковиків Донбасу на основі геологічних і гірничотехнічних даних.

  Скачати повний текст

Доведено, що зростання фільтраційних параметрів газоносних порід в зонах активізації деформаційних процесів залежить від ступеня різнокомпонентності головних напружень, що обумовлює геомеханічний стан газоносного масиву гірських порід. Встановлено, що на сполученні підробленого та незайманого масивів утворюється зона, в якій геомеханічні процеси розшарування після підробки й ущільнення, відбуваються повільніше, ніж в інших місцях. Зазначено, що розташування дегазаційних свердловин в таких зонах дозволяє витягувати метан високої концентрації задовго до підходу очисних робіт, тобто виконувати випереджаючу дегазацію. Сформульовано концепцію створення теплоенергетичних комплексів на базі використання метану вугільних шахт. Визначено структуру та режими роботи теплоенергетичних комплексів.

  Скачати повний текст