Статья

Наименование	Спектральный анализ процесса метановыделения при повышении нагрузки на очистной забой
Авторы	Кулакова С. И., ст. преп. Павлов В. И., к. т. н., доц.
Раздел	Науки о земле
Год	2020	Выпуск	61	Страницы	35 - 41
УДК	622.81:519.24
Аннотация	Проведено исследование процесса метановыделения в части уточнения влияния высоких нагрузок на его неравномерность. Выполнен кросс-спектральный анализ взаимосвязи метановыделения с нагрузкой. Установлено, что с увеличением нагрузки на механизированный комплекс большие значения мощности спектра метановыделения смещаются в высокочастотную часть и появляются циклические компоненты, согласованные с технологическими ритмами процесса угледобычи.
Реферат	Цель. Исследовать влияние нагрузок, обеспечиваемых современными механизированными комплексами, на неравномерность процесса метановыделения методами кросс-спектрального анализа. Методика. Использованы шахтные непрерывные данные автоматической газовой защиты и суточные диспетчерские отчёты по нагрузке на механизированный комплекс. Составлены сопряжённые суточные ряды среднесуточной метанообильности и суточных нагрузок высокого уровня, а также аналогичные ряды для низкого уровня нагрузок. Разделение уровней произведено по значению нагрузки 1500 т/сут. Стационарность рядов обеспечена цифровым фильтром первых разностей. Характеристики спектрального и кросс-спектрального анализа получены классическим методом на основе периодограммы. Сравнение спектров метановыделения при разных уровнях нагрузки произведено по значениям спектральной мощности на 3-х полосах: на 1-й — от 0 до 0,15 сут–1, на 2-й — от 0,15 до 0,30 сут–1 и 3-й — от 0,30 до 0,50 сут–1. Разделение полос выполнено исходя из идентифицированного диапазона частот по шагам обрушения подрабатываемых пород. Результаты. Плотность мощности спектра метановыделения при высоких и низких нагрузках имеет значительные различия. Дисперсия 1-й полосы (низких частот) при высоких нагрузках меньше, чем при низких. По 2-й и 3-й полосам наблюдаются противоположные тенденции. При высоких нагрузках дисперсия резко возрастает, а при низких, наоборот, снижается. Наблюдаемая динамика значительного роста дисперсии свидетельствует о росте вклада гармоник более высокой частоты в неравномерность процесса метановыделения. Научная новизна. Реализация технических возможностей современного высокопроизводительного оборудования выемочного участка вызывает изменение внутренней структуры процесса метановыделения и его неравномерности, заключающееся в следующем: амплитуда низкочастотных колебаний значительно снижается, что вызывает уменьшение интенсивности метановыделения из метаноносных слоёв; вклад в дисперсию процесса высокочастотной части спектра резко возрастает, что характеризует увеличение неравномерности метановыделения; возникают гармонические колебания метановыделения, вызванные технологическими ритмами процесса угледобычи на выемочном участке. Практическая значимость. Циклические компоненты случайного процесса метановыделения, идентифицированные с нагрузкой на выемочный участок, создают предпосылки к разработке математических моделей текущего прогноза его динамики и управлению им с помощью научно обоснованного ограничения нагрузки.
Ключевые слова	механизированный комплекс, высокие нагрузки, метановыделение, спектральный анализ, спектральная плотность, кросс-спектральный анализ, когерентность.
Полный текст