Лукинов В.В., доктор геол.–мин. наук, Клец А.П., канд. техн. наук (ИГТМ им. Н. С. Полякова). Бокий Б.В., доктор техн. наук, Ефремов И.А., канд. техн. наук (АП «Шахта им. А. Ф. Засядько»).

Прогноз метановыделения из подработанных пород в выработки выемочного участка

Источник: Прогноз метановыделения из подработанных пород в выработки выемочного участка / Лукинов В.В., Клец А.П., Бокий Б.В., Ефремов И.А., // Уголь Украины. – 2011. – №1.

  Изложена новая методика прогноза объемов метановыделения из подработанного углепородного массива кровли в выработки выемочного участка во время работы лавы. Приведен пример прогнозного расчета метановыделения из пород кровли в выработки 18–й западной лавы на шахте им. А. Ф. Засядько.

   Метанообильность выемочного участка прогнозируется как суммарное ожидаемое метановыделение из разрабатываемого пласта, сближенных угольных пластов-спутников, вмещающих пород и выработанного пространства. Как показывает практика отработки высо конагруженных лав с метанообильностью 15 м3/мин и выше, до 80 % метана (иногда и более) поступает на участок из подработанного углепородного массива кровли.

В действующей нормативной методике прогноза метановыделения из сближенных угольных пластов–спутников и вмещающих пород [1] имеются существенные недостатки — не приняты к расчету объемы метана, сорбированного рассеянным органическим веществом (РОВ), которое рассредоточено в породах, и не учтены экранирующие свойства пород (газоупоров), препятствующие перетоку метана из источников его выделения в лаву и участковые выработки.

   Разработанная авторами методика направлена на повышение точности прогнозирования метановыделения из пород кровли подработанного массива в горные выработки выемочного участка. Задача исследований заключалась в оценке плотности ресурсов метана Рр, сосредоточенных в углепородном массиве кровли, плотности запасов метана, которые могут быть извлечены с помощью дегазационных скважин Рз.д, и плотности запасов метана Рз.л, которые после подработки будут перетекать в лаву и участковые выработки .

  Чтобы оценить прогнозные ресурсы метана, сосредоточенные в углепородном массиве кровли, следует определить размеры интервала разгрузки пород в сторону кровли после выемки отрабатываемого пласта. Из–за различия деформационных характеристик породы, отличающиеся по литологическим характеристикам, при одних и тех же условиях подработки ведут себя поразному [2]. Так, подработанные породы, обладающие более высокими значениями предельных деформаций растяжения, будут менее разуплотнены и менее проницаемы для флюидов и наоборот. Кроме того, каждый геологический объект углепородного массива при его подработке необходимо рассматривать как в аспекте газоотдачи, если это газоносные породы, так и в аспекте фильтрации газа через него, будь то газоносные или негазоносные породы.

   Газоносность угольных пластов–спутников принимают в соответствии с данными геологического отчета по шахте с учетом природной зольности и влажности угля [1]. Газоносность песчаников, алевролитов и аргиллитов находят как суммарное значение свободного метана в открытом поровотрещинном пространстве и метана, сорбированного РОВ. Объем свободного метана рассчитывают по известным коэффициенту эффективной пористости и давлению газа, которое, при отсутствии прямых замеров, принимают равным 80–90 % гидростатического [5]. Объем метана, сорбированного РОВ, зависит от условий сорбции и количества органики, содержащейся в породах. Его определяют с учетом пластовой природной и пластовой остаточной газоносности ближайшего пласта-спутника. Усредненные показатели содержания РОВ приведены в табл. 1.

Таблица 1

   В газовом балансе участка учитывают только прогнозные объемы метана, рассчитанные на базе значений плотности запасов Рзл По данным о них принимают решение о дегазационных мероприятиях. Но дегазационные скважины могут пересекать газоносные геологические объекты с извлекаемыми запасами метана, даже теми, которые не учтены в газовом балансе лавы или участка. В указанных случаях в них будет поступать метан сверх реального газового баланса. Поэтому при расчете извлекаемых запасов метана экранирующие свойства вмещающих пород не используются. Показатель плотности извлекаемых запасов метана применяется при необходимости добычи метана дополнительно к объемам, извлекаемым с помощью дегазационных мероприятий. Данные о плотности ресурсов метана позволяют оценить оставшиеся после отработки участка его техногенные запасы в целях дальнейшей добычи...

  Выводы. Разработанную методику рекомендуется использовать для расчетов метановыделения из подработанного углепородного массива кровли при прогнозе метанообильности выемочного участка.

Литература

1. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. – К.: Основа, 1994.

2. Иофис М. А., Шмелев А. И. Инженерная геомеханика при подземных разработках. – М.: Недра, 1985.

3. Скупчення вільного метану у непорушеному вуглепородному масиві. Методика прогнозування зон та визначення їх параметрів: СОУ 10.1.05411357.004:2005. – Чинний від 2006–01–01. – К.: Мінвуглепром України, 2005.

4. Техногенні скупчення метану у порушеному вуглепородному масиві. Методика прогнозування зон підвищеної газонасиченості та визначення їх параметрів: СОУ 10.1.05411357.007:2007. – Чинний від 2008–01–01. – К.: Мінвуглепром України, 2007.

5. Забигайло В. Е., Лукинов В. В., Широков А. 3. Выбросоопасность горных пород Донбасса. – К.: Наук, думка, 1983.