Спосіб поточного прогнозу метановості

Спосіб поточного прогнозу метановості, що включає збір даних про концентрацію метану і кількості повітря за даними аерогазового контролю у витікаючому стр умені лави або видобувної дільниці, який відрізняється тим, що проводять розрахунок фактичного метановиділення з лави або видобувної дільниці за час не менше 6 днів після періоду первинного осідання масиву покрівлі, на підставі одержаних даних будують динамічний ряд фактичного середньодобового метановиділення для конкретної лави і визначають прогнозну метановість лави або видобувної дільниці способом експоненціального згладжування по формулі: 3 Ι t +1 = Ι t + α × æ ΙΦ - Ιt ö, м /хв, çt ÷ è ø де Іt - прогнозне значення метановості на даний момент часу (береться останнє розрахункове прогнозне значення, одержане на попередньому кроці часу), вхідним показником для поточного оперативного прогнозування метановості є середнє арифметичне середньодобових значень метановості за останні 6 діб роботи дільниці, м 3/хв.; Корисна модель відноситься до гірничої промисловості і може бути використана для оперативного прогнозу метановості підземних гірничих виробок, на основі якої здійснюється управління вентиляцією гірничих виробок, проектування вентиляції вугільних шахт, вибір засобів і способів управління газовиділенням, визначення оптимальних навантажень на очисні забої по газовому фактору, а також розв'язання ряду задач, безпосередньо пов'язаних із забезпеченням безпечних умов праці. Відомий спосіб прогнозу метановості виробок видобувних дільниць для діючих ша хт по фактичній метановості виробки-аналогу даного шахтопласту (статистичний спосіб), який полягає в збиранні даних про гірничо-геологічні, гірничотехнічні умови ведення гірничих робіт; про концентрацію метану та кількість повітря у витікаючому струмені лави або видобувної дільниці і по отриманим даним розраховують усереднену прогнозну метановість виробки по середній метановості виробкианалогу за весь період відробки виїмкового поля лави. За статистичним способом прогнозна метановість гірничих виробок визначається по фактичній метановості виробки-аналогу даного шахтопласту (Ір,м 3/хв): 0,4 0,6 æ l оч.р. ö æ Aр ö 3 ç ÷ ç ÷ к Ip = Iф с.р.к г.р., м /хв. ç l щ ч ф. ÷ ç Aф ÷ . ø è è ø Прогнозна метановість для виробки, що проектується, встановлюється шляхом коректування фактичної метановості лави-аналогу (Іф, м 3/хв.) з урахуванням закономірностей при зміні параметрів: довжини лави (l оч..р, м), навантаження на очисний забій (Ар, т/доб.), системи розробки (к с.р.) і природної метаноносності з глибиною (к г.р.) [Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. - Киев: Основа, 1994. -С.311]. Недоліки відомого способу - прогнозується тільки середня величина метановості очисної виробки на весь період відробки виїмкового поля, яка не дозволяє прогнозувати рівень метановиділення у конкрений момент часу за рахунок того, що не враховується динамічна природа метанови (19) UA (11) 25473 (13) U ΙΦ - фактичне значення метановості за попереt дню добу, м 3/хв.; α - емпіричний коефіцієнт згладжування, що відображає інтегральний вплив практично всіх факторів, які важко враховуються: фізико-механічні властивості порід, літолого-потужна структура під- і надроблюваних масивів, нерівномірність осідань покрівлі і ступінь порушеності, причому коефіцієнт α вибирають оптимальним у кожному конкретному випадку на основі мінімізації помилки прогнозу. 3 25473 ділення, викликана неоднорідністю масиву і нерівномірністю протікання геомеханічних процесів. Спосіб не може застосовуватися при розкритті нових пластів, зміні способу управління покрівлею, при під- або надробці пласту. Технічною задачею корисної моделі є удосконалення способу поточного прогнозу метановості в якій застосування методу експоненціального згладжування із заздалегідь встановленим емпіричним коефіцієнтом для конкретних умов відробки і нового принципу вибору прогнозних значень метановості на початковий момент часу дозволяє здійснювати поточний прогноз метановиділення в просторі і часі з урахуванням інтегрального впливу всі х факторів розробки, середньо-абсолютна відсоткова помилка (МАРЕ) якого складає 10%, що в 2 рази нижче загальноприйнятої у вугільній промисловості. Поставлена задача вирішується так: в способі поточного прогнозу метановості, що включає збір даних про концентрацію метану і кількості повітря по даним аерогазового контролю у витікаючому струмені лави або видобувної дільниці згідно корисної моделі проводять розрахунок фактичного метановиділення з лави або видобувної дільниці за час не менше 6 днів після періоду первинного осідання масиву покрівлі, на підставі одержаних даних будують динамічний ряд фактичного середньодобового метановиділення для конкретної лави і визначають прогнозну метановість лави або видобувної дільниці способом експоненціального згладжування по формулі: I t +1 = I t + a × æ IF - I t ö, м 3/xв. ç t ÷ è ø де Іt - прогнозне значення метановості на даний момент часу (береться останнє розрахункове прогнозне значення, одержане на попередньому кроці часу), вхідним даним для поточного оперативного прогнозування метановості є середнє арифметичне середньодобових значень метановості за останні 6 діб роботи дільниці, м 3/хв.; I F - фактичне значення метановості за попеt редню добу, м 3/хв.; a - емпиричний коефіцієнт згладжування, що відображає інтегральний вплив практично всіх факторів, які важко враховуються: фізикомеханічні властивості порід, літолого-потужна структура під- і надробляємих масивів, нерівномірність осідань покрівлі і ступінь порушеності, причому коефіцієнт а вибирають оптимальним у кожному конкретному випадку на основі мінімізації помилки прогнозу, що дозволяє здійснювати поточний прогноз метановиділення в просторі і часі з урахуванням інтегрального впливу всі х факторів розробки, середньо-абсолютна відсоткова помилка (МАРЕ) якого складає 10%, нижче загальноприйнятої у вугільній промисловості. На Фіг. приведено ілюстрацію здійснення пропонованого способу, крива 1 - динамічний ряд фактичного метановиділення, крива 2 - прогнозне метановиділення, розраховане способом експоненціального згладжування. Спосіб здійснюють таким чином. 4 Для складання поточного прогнозу метановості видобувної дільниці виписуються фактичні середньодобові дані про концентрацію метану і кількість повітря за даними аерогазового контролю (КАГІ), наприклад, за 30 діб роботи після первинної посадки масиву покрівлі. Розраховується фактичний середньодобовий дебіт метану, за цими даними будується динамічний ряд фактичного газовиділення за вибраний період роботи дільниці. (Всі розрахунки виконуються згідно Руководства) (крива 1 Фіг.). Прогнозне значення метановиділення розраховується способом експоненціального згладжування згідно формули: I t +1 = I t + a × æ I F - I t ö, м 3/хв. ç t ÷ è ø де Іt - прогнозне значення метановості на даний момент часу (береться останнє розрахункове прогнозне значення, одержане на попередньому кроці часу), вхідним даним для поточного оперативного прогнозу метановості є середнє арифметичне середньодобових значень метановості за останні 6 діб роботи, м 3/хв.; I F - фактичне значення метановості за попеt редню добу, м 3/хв.; a - емпіричний коефіцієнт згладжування, що відображає інтегральний вплив практично всіх факторів, що важко враховуються: фізикомеханічні властивості порід, літолого-потужна структура під- і надробляємих масивів, нерівномірність осідань покрівлі і ступінь порушеності, коефіцієнт а вибирають оптимальним у кожному конкретному випадку на основі мінімізації помилки прогнозу. При першому виконанні прогнозного розрахунку, прогнозне значення метановості одержане на попередньому кроці часу, знаходимо як середнє арифметичне значення метановості за останні шість діб роботи: I + I + I 3 + I4 + I 5 + I6 , м 3/хв. It = 1 2 6 Дані повинні бути показними, тобто узяті значення не повинні містити відсутніх або невірних значень. Фактичне значення метановості беремо за останню добу. I F =І6. t Коефіцієнт згладжування a підбираємо емпірично з використанням даних про фактичні середньодобові значення метановості за конкретний період роботи дільниці. Для досліджених шахт Донбасу встановлено, що а може дорівнювати 0,50,7. При оперативному прогнозуванні метановості а зберігається постійним для даних умов відробки на період роботи видобувної дільниці. Всі подальші розрахунки прогнозного значення метановості Іt+1 виконуються так: I F (метановість t розрахована по вчорашнім фактичним вимірам); It (метановість прогнозована вчора на сьогодні) (крива 2 Фіг.). 5 25473 Слід мати на увазі, що випадкова помилка у виконанні навіть одного розрахунку може впливати на результати надалі. Це пов'язано з використанням в розрахунковій формулі параметра It, який містить в собі всю передісторію зміни параметра. Тому при виявленні випадкової помилки необхідно перерахувати всі розрахунки, виконані з моменту виявлення помилки. Для контролю якості прогнозу розраховується середньоабсолютна процентна помилка (МАРЕ). Цей показник характеризує точність прогнозу. IF - I t 1 n -1 t MARE = å ×100% F n t =0 It Розрахунок виконується за допомогою програми Excel, яка входить до складу пакету Microsoft Qffice. Приклад застосування способу. 6 Поточний прогноз метановості за способом експоненціального згладжування наведено для умов відробки лави 25 Орловська пласту k2 шахти «Молодогвардійська» ВАТ «Краснодонвугілля». Спочатку розраховують фактичне метановиділення дільниці ( I F ), наприклад за місяць роботи t (див. табл.), по розрахованим даним будують динамічний ряд фактичного метановиділення (кривої Фіг.). Для розрахунку прогнозного метановиділення (It) прийняли коефіцієнт згладжування a =0,5. Далі побудували динамічний ряд прогнозного метановиділення (крива 2 Фіг.). Як видно з кривих Фіг. прогнозні значення в цілому відображають динаміку зміни фактичного метановиділення та мають достатню збіжність і точність. Для приведеного прикладу середньоабсолютна процентна помилка МАРЕ складає 8%, що підтверджує високу точність прогнозу (див. табл.). Таблиця Прогноз метановиділення видобувної дільниці на прикладі 25 Орловської лави пласту k2 ша хти „Молодогвардійська" ВАТ „Краснодонвугілля" Дата роботи Фактичне метановиділення Прогнозне метановиділення Модуль абсолют- Відносна похибдільниці, дільниці ної похибки, е ка, % 3 F It, м 3/хв. I t м /хв. 1.12.03 2.12.03 3.12.03 4.12.03 5.12.03 6.12.03 7.12.03 8.12.03 9.12.03 10.12.03 11.12.03 12.12.03 13.12.03 14.12.03 15.12.03 16.12.03 17.12.03 18.12.03 19.12.03 20.12.03 21.12.03 22.12.03 23.12.03 24.12.03 25.12.03 26.12.03 27.12.03 28.12.03 29.12.03 30.12.03 31.12.03 Точність прогнозу МАРЕ, % 7,40 7,70 7,40 9,80 9,80 8,80 8,40 9,30 8,10 7,30 7,70 8,40 8,30 8,40 7,80 7,80 7,40 9,70 8,50 8,30 9,40 9,90 9,40 9,60 8,80 8,80 8,60 9,80 9,10 8,00 7,20 8,48 9,14 8,97 8,69 8,99 8,55 7,92 7,81 8,11 8,20 8,30 8,05 7,93 7,66 8,68 8,59 8,45 8,92 9,41 9,41 9,50 9,15 8,98 8,79 9,29 9,20 8,10 0,34 0,57 0,62 0,89 1,25 0,22 0,59 0,19 0,20 0,50 0,25 0,53 2,04 0,18 0,29 0,95 0,98 0,01 0,19 0,70 0,35 0,38 1,01 0,19 1,20 0,90 3,86 6,79 6,61 11,02 17,07 2,90 7,01 2,34 2,35 6,43 3,21 7,10 21,00 2,13 3,50 10,16 9,87 0,12 2,02 7,99 3,99 4,37 10,33 2,13 15,00 12,48 7,32 7 Комп’ютерна в ерстка C.Литв иненко 25473 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601