Прогнозирование уровня метановыделения вдоль выемочного столба

Авторы: Зинченко Н.Н., Бригида В.С., Костенко В.К. ,ДонНТУ

Описание: Определяются границы зон, в которых происходят различные газодинамические явления, наиболее газообильных участков, анализируется влияние сейсмических колебаний на процесс метановыделения.

Источник: Збірка доповідей студентів та аспірантів першоі регіональної конференції «Комплексне використання надр»(24 листопада 2008 р.) - Донецьк: ДонНТУ, 2008.-100 с.

1.    Актуальность. В течение 1991-2001 гг. средняя эффективность дегазации шахт снизилась с 23 до 17 процентов. Объем метана, удаленного дегазационными системами, уменьшился с 590 до 230 млн. кубических метров в год. Количество шахт, использующих дегазацию, уменьшилась с 86 до 45. На 26 шахтах в дегазационных трубопроводах циркулируют взрывоопасные концентрации метана. Существующее на шахтах оборудование для бурения дегазационных скважин устаревшее и не обеспечивает необходимые параметры и режимы дегазации. Объемы дегазационного бурения с поверхности земли уменьшилось в 20, а с подземных горных выработок – в 8 раз. Темпы бурения дегазационных скважин не отвечают современным темпам ведения очистных работ. Существующие дегазационные системы физически изношены (более 50 процентов) и требуют реконструкции. Практически ни на одной дегазационные системы не обеспечивают необходимой технической продуктивности.

Кроме того, в течении нескольких лет, значительно увеличилось количество газодинамических явлений (случайные выделения угля и газа, суфлярные выделения газа). Их возрастание связано как с ухудшением горно-геологических условий, так и с несовершенностью прогнозирования уровня метанообильности по всей длине выемочного участка.

  2. Цель исследования: определение границ зон, в которых происходят различные газодинамические явления, наиболее газообильных участков. Анализ влияния сейсмических колебаний на процесс метановыделения [1].

  3. Основная часть. Основными методами данной работы являются: метод анализа и синтеза. За основу исследования брались следующие данные: паспорт выемочного участка 18 восточной лавы пл. m₃ шахты им. А. Ф. Засядько, журналы регистрации сейсмической активности 18 восточной лавы пл. m₃, таблицы изменения концентрации метана и величины разряжения в кустах дегазационных скважин находящихся по всей длине участка.

  Результатами обработки всего объема информации стали составленные на его основе аналитические графики динамики интенсификации процессов, происходящих в разного рода скважинах (пологих), которые приведены ниже (рис. 1–2).

  На рис. 1 изображены изменения относительных показателей концентрации метана в пологих скважинах, по дням. Исходя, из этого мы можем оценить характер изменения метанообильности во времени, и понять, как повлиял скачек акустической активности на динамику изменения концентрации метана. Для этого проанализированы значения концентрации метана за 16.06.08 по всем пикетам. 

  На рис. 2 показано изменение концентрации метана. Положительные значения расстояния до лавы – перед лавой, а отрицательные – позади лавы. Данные концентрации метана, на рисунке, начинаются с самой правой точки пикета (за 02.06.08 число) и заканчиваются самой левой точкой (за 30.06.08 число). Изменение расстояния между точками одного пикета взято по данным подвигания лавы за это число.

  Из результатов журналов сейсмической активности следовало, что в период с 16 по 13.06.08 по 16.06.08 произошел существенный скачек активности. Как и предполагалось, влияние сейсмического скачка на динамику изменения метановыделения из спутников в дегазационные скважины, при значительном удалении от лавы (для крутонаклонных – от 60 м и более; для пологих – от 60 м до 220 м; для осевых – от 60 м и более) практически отсутствует.

Рисунок 1. Динамика изменения (относительная) концентрации метана в скважинах (пологих) при движении лавы

Рисунок 2. Изменение концентрации метана в скважинах (пологих) при движении лавы: 119, 117, 115, 113, 29, 25, 21 – номера пикетов (кустов) скважин находящихся вдоль линии выемочного столба.

  Интересно, что на других участках произошли следующие изменения в пологих скважинах: при расстоянии перед лавой 15-40 м – еще продолжалось увеличение до 7% метана в скважинах, а при расстоянии 5-15 м – произошел резкий перелом с падением до -7% к уровню предыдущего дня. Далее позади лавы произошло незначительное падение до -3%. Общая тенденция, показанная на примере пологих скважин, прослеживается и применима для крутонаклонных и осевых скважинах.

  4. Выводы. Графики, построенные по аналитическим данным, показывают, что влияние акустической активности на характер изменения метановыделения одинаково для всех видов скважин. Показано, что после 50 м перед лавой, очистные работы не влияют на величину метановыделения. При уменьшении расстояния до лавы от 50 м наблюдается резкий скачек концентрации метана, набирающий своего максимального значения за 15 м перед лавой, после чего наблюдается резкий перелом в сторону его уменьшения. Позади лавы, до 30 м все еще продолжается падение концентрации, но динамика падения постепенно замедляется [2].

Список литературы:

1.  Паспорт выемочного участка 18 восточной лавы пл. m3 шахты им. А. Ф. Засядько.

2. Методические указания по составлению курсового проекта по дисциплине “Ремонт и ликвидация горных выработок” (для студентов специальности 7.090301 – РПМ) / Сост.: А.О. Новиков. – ДонНТУ, 2007. – 21 с.