ДЕГАЗАЦИЯ
УДК 622.272:622.831.325.3 Ó Г.Г. Каркашадзе, С.В. Сластунов, Г.П. Ермак, Е.В. Мазаник, 2015
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333
(Online) • Уголь №
11-2015 /1076/
Название
Интенсификация дегазации угольного пласта
на основе учета его геомеханического состояния в условиях нестационарных
механических и сорбционных деформаций
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2015-11-62-65
Авторы
Каркашадзе Г.Г., профессор кафедры «Физические процессы горного
производства и геоконтроль» Горного института НИТУ «МИСиС», доктор техн.
наук,
Сластунов С.В., профессор кафедры «Безопасность и экология
горного производства» Горного института НИТУ «МИСиС», доктор техн. наук,
Ермак Г.П., начальник Управления по надзору в угольной
промышленности Ростехнадзора, канд. техн. наук,
Мазаник Е.В., заместитель генерального директора ОАО
«СУЭК-Кузбасс», директор по аэрологической безопасности горных работ, канд.
техн. наук,
Аннотация
Представлены результаты исследований напряженно-деформированного состояния угольного пласта в процессе дегазации через пластовые скважины под влиянием суперпозиции геомеханических и сорбционных деформаций, развивающихся во времени.
Установлено, что при изменении давления метана в угольном пласте более 5 бар возникают сорбционные механические напряжения, сравнимые с прочностными характеристиками угля. Следствием изменения напряженно-деформированного состояния является развитие трещиноватости, что приводит к росту газопроницаемости угольного пласта и интенсификации дегазации. Данный эффект особенно проявляется в ближней зоне вокруг дегазационной скважины, где давление свободного метана наименьшее. На основе выполненных аналитических исследований предложены новые технические решения по интенсификации дегазации угольного пласта. На шахте им. С.М. Кирова апробирован способ повышения дебитов метана путем циклического открытия и закрытия устья дегазационных скважин, что приводит в росту газопроницаемости угля и повышению дебитов метана в 3-5 раз.
Иллюстрации:
Рис. 1. Геометрическая модель исследуемого объекта
Рис. 2. Дебит метана из скважины в течение одного года дегазации
Рис. 3. Распределение горизонтальных сорбомеханических напряжений на
горизонтальных уровнях y = 0; 0,5; 1,0 через 6 мес. дегазации
Рис. 4. Распределние сорбуионных деформаций вокруг скважины через
каждые 3 месяца
Ключевые слова
Уголь, метан, сорбция напряжения, деформации, давление метана, газопроницаемость, дебит метана.
Поддержка
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках Соглашения № 14.575.21.0025 от 23.06.2014 г. о предоставлении субсидии. Уникальный идентификатор проекта RFMEFI57514X0025.
Список литературы
1. Диффузионно-фильтрационная модель выхода метана из угольного пласта / А.Д. Алексеев, Т.А. Василенко, К.В. Гуменник и др. // Журнал технической физики, 2007. Т. 77. Вып. 4. С. 65-74.
2. Эттингер И.Л., Ковалева И.Б., Радченко С.А. Изменение тонкой структуры углей при воздействии на них сорбции и сдвиговых напряжений / Тез. докл. VIII Всесоюзн. конф. по коллоидной химии и физико-химической механике. Ч. 5. Ташкент, 1983.
3. Большинский М.И., Лысиков Л.А., Каплюхин А.А.. Газодинамические явления в шахтах. Монография. Севастополь: Вебер, 2003. 284 с.
4. Эттингер И.Л. Напряжение набухания в системе газ-уголь как источник энергии в развитии внезапных выбросов угля и газа // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1979. № 5. С. 78-87.
5. Баклашов И.В. Геомеханика: Учебник для вузов. Т. 1. Основы геомеханики. М.: МГГУ, 2004. 208 с.
6. Аналитическая методика расчета допустимой нагрузки на очистной угольный забой по газовому фактору / С.В. Сластунов, Г.Г. Каркашадзе, К.С. Коликов, Г.П. Ермак // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2013. № 6. С. 53-59.
7. Сластунов С.В., Каркашадзе Г.Г., Мазаник Е.В. Методика и результаты измерения пластового давления метана и сорбционных свойств угольного пласта // Газовая промышленность. 2012. Спец. вып. С. 48-49.
