ПОДЗЕМНЫЕ РАБОТЫ
Оригинальная статья
УДК622.232.72:622.411.33 © М.В.Павленко, В.Г.Мерзляков,Е.В.Синицкая,И.А.Флорова, Д.А.Адигамов, 2023
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 5-2023 /1167/
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2023-5-37-40
Название
Роль вибрационного воздействия в трещинообразовании и газоотдачи из низкопроницаемого угольного пласта
Авторы
Павленко М.В., канд.техн. наук, доцент НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: mihail_mggy@mail.ru
Мерзляков В.Г., доктор техн. наук, профессор, ФГАОУ ВО «Московский политехнический университет», 107023, г. Москва, Россия, e-mail: vgm458@mail.ru
Синицкая Е.В., старший преподаватель НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: sinitskaya.ev@misis.ru
Флорова И.А., старший преподаватель НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: //e.mail.ru/compose/?mailto=mailto%3Aflorova.ia@misis.ru" title="https://e.mail.ru/compose/?mailto=mailto%3Aflorova.ia@misis.ru">florova.ia@misis.ru
Адигамов Д.А., аспирант Самарского государственного экономического университета (СГЭУ),
443090, г. Самара, Россия, e-mail: //e.mail.ru/compose/?mailto=mailto%3Adanil.adigamov@yandex.ru" title="https://e.mail.ru/compose/?mailto=mailto%3Adanil.adigamov@yandex.ru">danil.adigamov@yandex.ru
Аннотация
Низкопроницаемый угольный пласт рассматривается как активная среда. Под активной средой будем понимать среду, реагирующую на внешнее воздействие. К таким средам относятся и угольные пласты, находящиеся в процессе отработки. При вибровоздействии упругие волны способствуют развитию в пласте разнонаправленных сил, что приводит к появлению нескольких систем газопроводящих трещин. Как и все трещиноватые среды, уголь обладает свойством - хрупкостью, которое заключается в том, что при встряхивании угля происходит резкое снижение крепости из-за разрушения структуры массива. Это явление может использоваться в практике увеличения газоотдачи из пластов, в частности, при использовании вибрационного воздействия на угольный массив. Исследования подтверждают, что при воздействии низкими частотами в пласте генерируются колебания, которые должны, соответствовать частоте естественных колебаний скелета породы, что приводит к появлению резонанса в угольном пласта.
В виброакустическом поле происходит увеличение трещиноватости массива, а также наблюдается существенное снижение сцепления молекул метана с углем, и это явление вызывает несколько эффектов, отражающихся на состоянии и свойствах низкопроницаемого газонасыщенного угольного пласта. Колебания, которые распространяются в продуктивном пласте в виде упругих волн, изменяют структуру угольного массива, значительно увеличивают проявление знакопеременных сил, обеспечивая образование новых систем трещин, стимулируя выход метана из пористой среды угля.
Ключевые слова
Проницаемость угольного массива, метаноотдача, трещиноватость, вибрационное воздействие, колебания, низкопроницаемый угольный массив.
Список литературы
1. Лопухов Г.П., Павленко М.В., Сальников А.Н. Блочное строение горной породы каменноугольной системы // Горная промышленность. 2016. № 4. С. 68-69.
2. Садовский М.А. Автомодельность геодинамических процессов // Вестник АН СССР. 1986. № 8. С. 3–11.
3. Чеботарёв А.Г., Пальцев Ю.П. Виброакустические факторы рабочей среды при подземной и открытой добыче твёрдых полезных ископаемых // Горная Промышленность. 2012. № 5. С. 50-59.
4. Energy analysis of coaldamage deformation under pulsating pore water pressure / H. Zhu, M. Zhang, B. Gu et al. // Journal of Central South University (Science and Technology). 2014.Vol. 45. No. 10. P. 3657–3663.
5. The mechanism of breaking coal and rock by pulsating pressure wave in single low permeability seam / X. Li, B. Lin, C. Zhai et al. // Journal of China Coal Society. 2013. Vol. 38. No. 6. P. 918–923.
6. Pore/fracture structure and gas permeability alterations induced by ultrasound treatment in coal and its application to enhanced coalbed methane recovery / P. Liu, A. Liu, F. Zhong et al. // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021. Vol. 205. P. 108862–108877.
7. Вибрационное воздействие через скважины и технология дегазационной подготовки низкопроницаемого угольного пласта / М.В. Павленко, Н.Г.Барнов, Д.А. Кузиев и др. // Уголь. 2020. № 1. С. 36-40. DOI: 10.18796/0041-5790-2020-1-36-40.
8. Павленко М.В., Иванов П.Д. Степень восприимчивости угольного массива к изменениям при вибровоздействии и технические решения по увеличению метаноотдачи из пласта // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021. № 2-1, (специальныйвыпуск 2-1). С. 174-183. DOI: 10: 25018/0236-1493-2021-210-174-183.
9. Shmonov V., Vitovtova V., Zharikov A. Experimental study of seismic oscillation effect on rock permeability under high temperature and pressure // Int. J. Rock Mech. and Mm. Science. 1999. Vol. 36. № 3. P. 405-412.
10. Pavlenko M.V.Boreholesystem for formation of increased fracturing of atcoal seam using vibration /Proceedings of the International Colloquium DYMAMESI 2020. Prague, CzechRepublik, 2020, pp. 29–32.
11. Павленко М.В., Кенжебаев К. Н. Особенности метановыделения в процессе вибровоздействия в блоках угольного массива// Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019. № 5. (специальный выпуск 10). С. 51-50. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-5-10-51-59.
12. Факторы воздействия комбайна при добыче угля на увеличение метаноотдачи массива в рабочее пространство лавы / М.В. Павленко, М.П. Хайдина, Д.А. Кузиев и др. // Уголь. 2019. № 4. С. 8-11. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-4-8-11.
13. Kong Q., Wang H.L., Xu W.Y. Experimental study on permeability and porosity evolution of sandstone under cyclic loading and unloading // Chinese Journal of Geotechnical Engineering. 2015. Vol. 37. No. 10. P. 1893–1900.
14. Changes in pore structure and permeability of low permeability coal under pulse gas fracturing / P. Hou, F. Gao, Y. Ju et al. // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2016. Vol. 34. P. 1017–1026.
15. Formation of Comprehensive Service System of Belt Conveyor Gearboxes / B. Gerike, Y. Drozdenko, E. Kuzinet al. // E3S Web of Conferences. 2018. No 41. 03011. DOI: 10.1051/E3SCONF/20184103011.
16. Performability of electro-hydro-mechanical rotary head of drill rig in open pit mining: A case-study / D.A. Kuziev, V.V. Zotov, E.S. Sazankovaa et al. // Eurasian Mining. 2022. No 37. P. 76–80. DOI: 10.17580/em.2022.01.16.
17.Impact of pulsation frequency and pressure amplitude on the evolution of coal pore structures during gas fracturing / Y. Liu, X. Wen, M. Jiang et al. // Fuel. 2020. Vol. 268. ArticleID 117324.
Для цитирования
Роль вибрационного воздействия в трещинообразовании и газоотдачи из низкопроницаемого угольного пласта / М.В.Павленко, В.Г.Мерзляков,Е.В.Синицкая и др. // Уголь. 2023. № 5. С. 37-40. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-5-37-40.
Информация о статье
Поступила в редакцию: 22.12.2022
Одобрена рецензентами: 15.03.2023
Принята к публикации: 27.04.2023
