Оценка влияния напряжений на газоносность приконтурной части пласта

Е. Н. Козырева

канд. техн. наук, заведующая лабораторией ФГБНУ «ФИЦ УУХ СО РАН»

А. А. Рябцев

ведущий инженер ФГБНУ «ФИЦ УУХ СО РАН»

I. ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ГЕОМЕХАНИКА INDUSTRIAL SAFETY AND GEOMECHANICS

УДК 622.121

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ НА ГАЗОНОСНОСТЬ ПРИКОНТУРНОЙ ЧАСТИ ПЛАСТА

Представлены описание разработанного метода и результаты измерений газокинетических характеристик пласта путем контроля давления и температуры газа в колбах с пробами выбуренного угля. Получены высокая сходимость результатов по параллельным пробам и их соответствие известному снижению геологической газоносности в приконтурной части пласта под влиянием снижения напряжений.

Ключевые слова: УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ, ГОРНАЯ ВЫРАБОТКА, ШПУР, ПРОБА, ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ, ДИНАМИЧЕСКАЯ И ОСТАТОЧНАЯ ГАЗОНОСНОСТЬ, ТВЕРДЫЙ УГЛЕГАЗОВЫЙ РАСТВОР, НАПРЯЖЕНИЯ, ДАВЛЕНИЕ И ТЕМПЕРАТУРА ГАЗА, СКОРОСТЬ ГАЗОИСТОЩЕНИЯ

Основой проектирования режимов проветриваний шахт и оценки эффективности технологических решений по управлению метаноо-бильностью и газодинамической безопасностью является информация о газоносности угольных пластов. Актуальность этой задачи значительно

Е. С. Непеина

ведущий инженер ФГБНУ «ФИЦ УУХ ^А СО РАН»

н? ш

Р. И. Родин Щ

младший научный сотрудник ФГБНУ «ФИЦ УУХ СО РАН»

Е. М. Цуран

ведущий инженер ФГБНУ «ФИЦ УУХ СО РАН»

возросла при широком внедрении в практику горных работ высокопроизводительных технологий добычи угля. В изменившихся условиях стало явно недостаточно геологоразведочных данных о газоносности пласта на основе весьма редкой сети пробуренных с поверхности скважин. Все большее количество работ ориентируется на определение газоносности из горных выработок. Над этими решениями работает ряд научно-исследовательских коллективов при активном участии специалистов шахт и угольных компаний.

Фундаментальный научный задел в этом направлении сделан российскими учеными в начале 80-х годов [1-2], а в 90-х годах он признан научным открытием [3]. Открыто свойство «органического вещества угля образовывать с газами мета-стабильные однофазные системы по типу твердых растворов, возникновение которых происходит как в результате метаморфизма угля, так и в результате внедрения газа в межмолекулярное пространство угля при совместном воздействии газового давления и механической нагрузки».

Из приведенной формулы открытия твердых углегазовых растворов (ТУГР) следует, что при неиз-

16

менных внешних условиях газоносность пласта может сохраняться сколь угодно долго. А при снижении напряжений, например в зоне влияния горных работ метан выделяется из твердого раствора в трещинно-пористую систему пласта, формируя градиент давления свободного газа и, соответственно, фильтрационный поток в направлении к обнаженной поверхности. Поскольку исходная механическая нагрузка (геостатическое давление) в 2,5 раза больше газового давления (гидростатического давления) в фильтрующих трещинах (кливаж), то потенциально возможное повышение давления, выделяющегося из раствора метана (диффузия), в значительной мере определяется снижением механических напряжений. В результате давление газа над внутренней поверхностью угля возрастает, соответствующая часть перешедшего в свободное состояние метана адсорбируется, снижая прирост давления газа. Чем выше сорб-ционный потенциал угля, тем больше его влияние на «демпфирование» динамики давления свободного метана. Величина этого давления и определяет режим фильтрации газа в направлении к обнаженной поверхности пласта, создаваемой выработкой или скважиной, и газодинамическую устойчивость слоя угля между этой поверхностью и трещиной. Отметим, распад твердого раствора сопровождается повышением, а десорбция газа - понижением температуры. В силу меньшей связанности адсорбированного метана с поверхностью угля, по сравнению с «растворенным», например, при разрушении предварительно разгруженного, но недегазиро-ванного угля начальная скорость газовыделения будет значительно выше [4]. В настоящее время исследования свойств газоносных угольных пластов как двухкомпонентных геоматериалов активно развиваются [5-21].

Принимая, что снижение механических напряжений предшествует распаду ТУГР, который является основой диффузии свободного метана к границам блока угля, для изолированного от выработки блока на некоторый момент времени от начала снижения напряжений, справедливы соотношения

а + Р< а,, МПа,

2 6 1 ' '

Р= Х Р /П ,МПа,

6 св ат у 4 7

где а1 > а2- механические напряжения, МПа; Р6 - избыточное давление свободного газа в изолированном блоке угля при снижении в нем механических напряжений, МПа; Хсв - приведенное к нормальным условиям количество свободного метана в пустотах блока угля, м3/т;

Рат - атмосферное давление, МПа;

Пу - объем пустот в блоке угля, м3/т.

Отметим, размеры блока угля равны расстоянию между трещинами в пласте, обеспечивающими его как минимум водопроницаемость. При распаде ТУГР эти размеры могут существенно уменьшаться за счет развития в блоке закрытых микротрещин (микродислокаций в структуре угля) с выходом их на систему фильтрующих трещин. Эта перспектива определяется условием:

Р6 - рф * [а], МПа

где Рф - давление в фильтрующих трещинах, ограничивающих блок, МПа; [аар] - предельные растягивающие напряжения для угля, МПа.

Динамика перехода формы существования газа из одного метастабильного состояния в другое соответствует закону сохранения его массы, в нашем случае отражающем изменение структуры газоносности угля по формам существования метана

Х (а)-Х2(а2 ,рб Л)=Хсв(р6 Лу^+Хр ,А,В,ТЛ) +

+Х

где Х1(а1) > Х2 (а2,Р6,() - газоносности ТУГР, соответствующие а1 и (о2+Рб), м3/т; ( - время с момента снижения напряжений, с; Ха - адсорбированный метан, м3/т; А, В - константы изотермы сорбционной метано-емкости угля, м3/т, 1/МПа, соответственно; Т - температура в пласте, градус; Хд - диффундировавший метан, м3/т; Ка - коэффициент диффузии метана из блоков угля;

R6 - приведенный размер блока угля, м.

В условиях газодинамической связи поверхности блока с обнаженной поверхностью пласта через систему фильтрующих трещин

ХХф

где АХф - увеличение объема фильтрующегося к обнаженной поверхности пласта метана на интервале R6, м3/т;

Кф - коэффициент газопроницаемости пласта; Ь - расстояние от блока до обнаженной поверхности пласта, м.

Все слагаемые в равенстве (3) являются затухающими во времени функциями. Их общая асимптота при (^ да определяется условием

Р6 - рф, (5) так как закон диффузии применим лишь к свободному и адсорбированному метану, а газ в составе ТУГР связан напряжениями а2+Р6.

Вне зоны влияния горных работ наличие в пласте значимых объемов свободного и, следовательно, адсорбированного метана невозможно, так как за геологический период времени

17

он, диффундируя в систему фильтрующих трещин, «вымывается» их них потоками подземных вод. По этой причине измеряемое через пробуренную скважину давление газа в пласте в наиболее благоприятной ситуации (оперативная и надежная герметизация измерительной камеры) лишь приближается к гидростатическому давлению, то есть в общем случае следует принимать

Рф ^ Рг > РФ

где Рг - гидростатическое давление в фильтрующих трещинах, МПа.

При наличии в пласте свободной воды и связи с дневной поверхностью гидравлическое давление на блок угля при а1=const не столько поддерживает существование небольшой части метана в свободном и адсорбированном состоянии (3 и 5), а создает свою часть напряжений в пласте аналогично действию литологического давления вышележащих пород. Из соотношения плотности пород и воды следует, что эта часть может повысить газоносность ТУГР до 40 %. Отметим, что регистрируемое на малых глубинах некоторых участков месторождений снижение газоносности пластов в зонах их высокой влажности имеет принципиально другие причины (генезис ТУГР), а в уравнении (3) вводится фактическая газоносность пласта при а1.

Обоснованность приведенного описания особенностей существования метана в угольных пластах можно проиллюстрировать опытом их дегазации.

На глубинах залегания до 300 м, где гидродинамика месторождения относительно активна, снижение газоносности не разгруженного от горного давления пласта через пластовые скважины составляет до 40 % при технологически приемлемых параметрах. Дегазационная скважина, пересекая сеть фильтрующих трещин, снижает в них давление воды, что приводит к распаду соответствующей части ТУГР в межтрещинных блоках угля, диффузии из них метана (3) с формированием давления газа в фильтрующих трещинах и вытеснением воды к скважине. Поступление при этом воды в скважины требует установки на дегазационных трубопроводах специальных водоотделителей. Отметим, что снижение газоносности блоков, начинающееся с берегов трещин, приводит к усадке угольного вещества и, следовательно, к некоторому снижению механических напряжений в зоне усадки с дополнительным распадом ТУГР. Но интегральное влияние этой особенности невелико, так как удельный объем природных фильтрующих трещин мал. Резкое увеличение их плотности обеспечивается гидроразрывом пласта с соот-

ветствующим ростом эффективности дегазации, но только после вытеснения воды из системы трещин, на что потребуется до двух лет.

На глубинах больше 300 м значительная часть природных трещин закрывается, их гидродинамическая связь с дневной поверхностью снижается, и газоносность ТУГР зависит в основном от литологического давления. Поступление воды в дегазационные скважины практически отсутствует. Эффективность дегазации не разгруженных от горного давления пластов на глубинах 500-700 м по данным мониторинга дегазационных систем составляет менее 10 % при плотности бурения 3-5 м и продолжительности работы скважин более одного года. Даже весьма затратные технологии гидроразрывов пласта на значительной площади не позволяют достичь необходимого эффекта. Гидродинамическое давление в трещинах и геостатическое - в блоках угля в результате их упругого восстановления после гидроразрыва пласта выравниваются, состояние ТУГР остается практически неизменным и приток метана из блоков, необходимый для осушки трещин большой протяженности через удаленную скважину, минимизируется. Для достижения эффекта более перспективна технология поинтервального ориентированного гидроразрыва пласта непосредственно через дегазационную скважину [22, 23], когда радиус гидроразрыва составляет несколько метров и осушка трещин гидроразрыва не требует больших давлений в них газа для вытеснения воды.

Сложность изучения состояния метана в угольных пластах обусловлена техническими трудностями извлечения проб в их природном состоянии, то есть без изменения напряжений и газоистощения. За время от начала выбуривания до герметизации проб в колбе напряжения в них снижаются до давления бурового раствора или до атмосферного (при выбуривании без промывки). Значительная часть газа теряется без контроля, а восстановить эти потери без информации о динамике изменений газоносности и давления невозможно. Не снижает потери и выбуривание крупного образца (керна), так как интенсивное снижение действовавших в нем напряжений с формированием давления свободного газа приводит, как показано выше, к развитию микро-, а затем и макротрещин в керне и соответствующему увеличению скорости выделения метана. Отметим, что время выбуривания и герметизации керна много больше времени выбуривания такой же массы разрушенного угля.

Для повышения точности измерений газокинетических свойств газоносных пластов в ФИЦ

18

УУХ СО РАН разработана специальная методика и, совместно с ИФП СО РАН, взрывозащи-щенные термобарометрические колбы с электронными датчиками давления и температуры и чипами хранения информации [24].

Проба выбуренного угля помещается в колбу и герметизируется. Контролируемая электронной системой термо- и бародинамика процесса определяется снижением газоносности угля с нарастанием давления в постоянном свободном объеме. При средневзвешенном диаметре частиц 1-2 мм и продолжительности отбора пробы до 1,5 минут сохранение остаточных напряжений в угле исключается. Но рост давления выделяющегося из угля газа в колбе создает напряжения в частицах угля, что сдерживает процесс распада ТУГР. Тем самым условия экспериментов соответствуют уравнению (3), когда отток диффундирующего из блока угля газа по фильтрующим трещинам отсутствует. Непрерывная регистрация давления и температуры газа в колбе через 0,1-10 минут обеспечивает количественную оценку динамики газокинетического процесса газоистощения газоносного угля. Для снижения теплообмена с окружающей средой внутренняя поверхность колбы футеруется термоизолятором. Замеренное время выравнивания температур в колбе и атмосфере составляет около 2 часов при перепаде температур в 5 0С.

Подобные измерения возможны и при искусственном насыщении предварительно дегазированной пробы угля метаном с последующим определением сорбционной метаноемкости при соответствующих давлении и температуре. Для краткости изложения результатов исследований условимся определять такие условия подготовки проб к опыту как газонасыщенный уголь.

Отметим, что приведенное к нормальным условиям (давление 760 мм.рт.ст, температура

20 оС) общее количество газа в угле и свободном объеме колбы после ее герметизации не зависит от изменения температуры и давления. При этом количество свободного газа определяется законом Клайперона. Следовательно, можно использовать правило двух сообщающихся сосудов с различными термобарическими характеристиками, известными для одного из них.

Отбор и анализ проб газоносного угля выполнялись путем бурения шпуров из подготовительной выработки на шахте «Чертинская-Коксовая». Глубина залегания пласта в месте отбора проб около 550 м, геологическая газоносность составляет 28,5 м3/т. Глубина отбора проб от борта выработки 2-3,5 м на расстоянии от забоя 2-3 м. После загрузки в колбы пробы герметизировались и активировались электронные системы контроля давления и температуры. Время доставки колб на поверхность составляло 4-6 часов, в лабораторию - до 10 часов. Снятие показаний электронных чипов проводили в лаборатории. Затем колбы помещались в термостат (20 0С), где выдерживались в течение двух суток для стабилизации давления и температуры. После стабилизации значений колбы подсоединяли к заполненным водой газосборным сосудам и выполнялись ступенчатые выпуски газа с измерением выпускаемых объемов и последующим контролем и стабилизацией на каждой ступени изменений давления и температуры (рис. 1). Выпускаемые объемы газа приводились к давлению 760 мм рт. ст. и температуре 20 оС. После окончания измерений выполнялись анализы технического и гранулометрического состава проб (табл. 1).

При обработке результатов измерений учитывалось, что рост давления газа в колбах обусловлен газоистощением угля. При этом скорость распада ТУГР снижается как по мере газоистощения частиц, так и с ростом давления

Таблица 1 - Результаты измерений технического и гранулометрического состава проб угля

Показатель проба № 1 проба № 2 проба № 3

Объем колбы,см3 755 755 750

Масса пробы, г 369,5 353,5 384,2

Зольность, % 21,9 15,3 14,8

Влажность, % 0,52 0,56 0,63

Выход летучих, % 33,9 34,8 35,4

Сухая беззольная масса, г 286,7 297,4 325

Средневзвешенный диаметр частиц, см 0,14 0,13 0,10

Общая удельная поверхность, м2/г 0,78 0,42 1,34

р,

0,3

0,2

0,1

и

X,

м3/т

10 8

6 ,

2 0

у г »

/

г

50 100 150 20 ч

0,5

Рпар, МПа 2

0

0

1

0

Рисунок 1 - Изменение давления газа Р в колбе при его ступенчатых выпусках во времени Т

свободного газа с переходом в пределе, в новое метастабильное состояние (см. рис. 1). Исходя из этого представления, по графику давления определялись эмпирические коэффициенты аппроксимирующей функции. С учетом свободного объема колбы, рассчитывалась динамика соответствующего притока метана, динамическая газоносность при различных установившихся давлениях (рис. 2) на момент герметизации (табл. 2). Отметим, что идентификация аппроксимирующей функции позволяет найти значение скорости газоистощения угля, в том числе и в начальный момент после герметизации колбы. Принимая в первом приближении, что это значение в период от начала выбуривания до герметизации пробы остается постоянным, можно оценить также объем упущенного метана на единицу сухой беззольной массы угля (табл. 2).

Методика не предусматривала этап дробления и термовакуумирования пробы после выпуска метана при атмосферном давлении для определения остаточной газоносности угля при

Рисунок 2 - Динамическая газоносность X проб угля и соответствующие значения парциального давления метана Рпар при его ступенчатых выпусках

давлении ниже атмосферного. По этой причине измеренные значения следует рассматривать в качестве динамической составляющей газоносности, а для определения более полной величины достаточно к замеренным значениям динамической газоносности на момент герметизации пробы прибавить остаточную газоносность при атмосферном давлении, принимая ее в зависимости от выхода летучих веществ по рекомендациям нормативного документа [25]. Сумма остаточной, динамической газоносности на момент герметизации пробы (см. табл. 1) и упущенного метана до этого момента определяет технологическую газоносность пласта в точке отбора (см. табл. 2).

На рисунке 2 абсциссы точек со значениями давления газа, соответствующего газоносности на момент герметизации колб (см. табл. 2), рассчитывались путем аппроксимации замеров давления и газоносности у начала координат. Значительная экстраполяция одного из параме-

Таблица 2 - Результаты определения газоносности проб угля

Показатель проба № 1 проба № 2 проба № 3

Геологическая газоносность пласта в месте отбора проб, см3/г 28,5

Глубина отбора пробы от обнаженной поверхности пласта, м 3,25 2,25 3,25

Время герметизации, мин 1,12 1,00 1,16

Динамическая газоносность выбуренного угля на момент герметизации пробы, см3/г 12,6 11,3 11,0

Остаточная газоносность, см3/г 2,5 2,5 2,5

Упущенный метан, см3/г 7,5 5,9 6,3

Технологическая газоносность, см3/г 22,6 19,7 19,8

20

тров вполне приемлема, на что указывает достаточно высокая сходимость его замеренных значений с линией тренда ^2 = 0,985). В тоже время длительное сохранение давления свободного газа (= 1,5 МПа) в пласте на удалении 2-3 м от борта выработки не соответствует законам фильтрации, так как геомеханические процессы в этой зоне обуславливают значительное повышение газопроницаемости пласта и интенсивный сток газа в выработку. Следовательно, регистрируемое в колбах давление есть следствие перехода части глубоко связанного под действием пластовых напряжений метана в свободное состояние в результате частичной разгрузки пласта, что является подтверждением существования ТУГР, но косвенным.

Для прямой оценки влияния механических напряжений на газоносность угля часть колб после герметизации заполнялась гелием (Не) под давлением до 0,5 МПа. Гелий - инертный газ, не вносящий искажения связей в адсорбционной системе «уголь-метан», его молекулы много меньше метана и могут проникать в существенно меньшие поры. Следовательно, давление гелия формирует достаточно равномерное распределение напряжений в частицах выбуренного угля вне зависимости от их размеров. По этим причинам парциальное давление гелия в колбе с пробой угля можно рассматривать как способ создания не связанных с давлением метана напряжений, близких по своему следствию механическим напряжениям.

На рисунках 3 и 4 представлены результаты измерения динамической газоносности проб угля при различных парциальных давлениях метана в следующих условиях:

- давление газа в колбе формируется только за счет газоистощения пробы угля;

- начальное давление создается запол-

ЦО

0 200 400 600 Т, мин 1000

Рисунок 3 - Динамика давления газа Р в колбах с газоносным углем

нением колбы гелием, а последующий его рост обеспечивается за счет газоистощения пробы угля.

Сравнивая динамику давления газа в колбах (рис. 3 и 1) видно, что прирост давления смеси СН4 и Не в результате поступления метана из угля в свободный объем колб с Не близок давлению при его отсутствии (0,5 МПа). Следовательно, этого противодавления недостаточно для существенного ограничения процесса распада ТУГР с тем газосодержанием, с которым проба поступила в колбу (см. табл. 2). Однако полный цикл измерений метастабильных состояний углеметанового геоматериала путем ступенчатых выпусков подтвердил значимость дополнительных к парциальному давлению метана напряжений (рис. 4) и в первом приближении количественно определил эту связь (рис. 5).

Вычисленное по прямым замерам давление (см. рис. 2, правые верхние точки), соответствующее динамической газоносности пробы на момент герметизации (см. табл. 1), указывает на напряжения, при которых уголь может содержать такое количество метана. Снижение напряжений активирует распад ТУГР, формируя давление газа с переходом его части в адсорбированное состояние и фильтрацией к внешней поверхности частицы (блока) угля.

О термодинамике процессов распада, десорбции и нарастания давления газа в колбе можно судить по показаниям датчика температуры (рис. 6). При заполнении колбы углем температура повышается до 20 0С (начальная температура равна температуре в выработке = 18 0С). Затем практически до момента герметизации колбы снижается до 15,4 0С. После чего отмеча-

• газоносность с гелием  газоносность без гелия _ • сорбционная метаноемкость

Рисунок 4 - Газоносность и сорбционная метаноемкость проб угля с избыточным парциальным давлением метана Рпар под влиянием дополнительных напряжений в угле

Р, IV! Па

0,3 0,2 0,1 0

а

1 1 . 1 /

-

— -р(т) -1-

ъ °С

22 20 18 16 14 12

1,0 1,5 Рсм /Рпар 2,5

Рисунок 5 - Относительное повышение динамической газоносности проб угля с гелием ХНд

и без гелия X с ростом отношения общего давления смеси Рсм к парциальному давлению

метана Рпар

ется нарастание температуры до = 20 0С, в некоторых колбах до 23 0С, и давления до 0,28-0,43 МПа в течение 250 мин.

Из графика температуры видно, что в период от разрушения угля до герметизации колбы превалирует влияние десорбции и расширения газа, протекающих с понижением температуры. После герметизации нарастание давления снижает их интенсивность и проявляется влияние диссипации ТУГР с повышением температуры. Однако, поскольку полный распад ТУГР происходит за 3 часа [21], то на изменение температуры в этот период влияет и теплообмен с окружающей средой.

Выводы.

1. Результаты измерений термобарических характеристик газоносного угля подтверждают, что газоносный угольный пласт следует

100

Т, мин

Рисунок 4 - Газоносность и сорбционная метаноемкость проб угля с избыточным парциальным давлением метана Рпар под влиянием дополнительных напряжений в угле, создаваемых давлением гелия

рассматривать как однофазную систему по типу твердого раствора, необратимо распадающуюся при снижении напряжений на двухфазную систему с сорбционным взаимодействием газовой и твердой компонент.

2. Газоносность блоков угля в приконтур-ной части выработки зависит от действующих напряжений, при снижении которых пропорционально снижается, формируя давление свободного газа в фильтрующих трещинах.

3. Разработанные методика и оборудование для изучения свойств и состояний углеме-тановых геоматериалов применимы для измерения газоносности угольных пластов из горных выработок, скорости газовыделения из разрушаемого угля и максимально возможного давления газа в фильтрующих трещинах при снижении напряжений в оконтуренных ими блоках угля.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Эттингер, И. Л. Физическая химия газоносного угольного пласта / И. Л. Эттингер. - М.: Наука, 1981. - 104 с.

2. Эттингер, И. Л. Растворы метана в угольных пластах / И. Л. Эттингер // Химия твердого тела. -1984. - № 4. - С. 28 - 35.

3. Алексеев, А. Д. Свойства органического вещества угля образовывать с газами метастабильные однофазные системы по типу твердых растворов / А. Д. Алексеев, А. Т. Айруни, И.В. Зверев [и др.] // Диплом № 9 на научное открытие. - АЕН, 1994.

4. Полевщиков, Г. Я. Динамические газопроявления при проведении подготовительных и вскрывающих выработок в угольных шахтах / Г. Я. Полевщиков. - Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН, 2003. - 317 с.

5. Рябцев, А. А. Подготовка данных о газоносности пластов для электронного картирования / А. А. Рябцев // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2011. - № 2. - С. 120-124.

6. Козырева, Е. Н. Газокинетические следствия нелинейных геомеханических процессов в массиве горных пород на шахтах Кузбасса / Е. Н. Козырева, М. В. Шинкевич, Р. И. Родин // Нелинейные гео-механико-геодинамические процессы при отработке месторождений полезных ископаемых на больших глубинах: Труды 2-ой Российско-Китайской науч. конф., Новосибирск, 2012. - С. 267-272.

22

0

7. Назарова, Л. А. Определение коэффициента диффузии и содержания газа в пласте на основе решения обратной задачи по данным измерения давления в герметичной емкости с угольным веществом / Л. А. Назарова, Л. А. Назаров, Г. Я. Полевщиков, Р. И. Родин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2012. - № 5. -С. 15-23.

8. Полевщиков, Г. Я. Оценка газодинамической активности углеметановых пластов физико-химическими методами / Г. Я. Полевщиков, Е. С. Непеина, Е. М. Цуран // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2013. - Отдельный выпуск. № 6. - С. 259-264.

9. Малинникова, О. Н. Эффект образования метана и дополнительной сорбции при разрушении газонасыщенного угля в условиях объемного напряженного состояния / О. Н. Малинникова, Г. Н. Фейт // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - Вып.8. - С. 196-200

10. Фейт, Г. Н. Механохимические процессы метанообразования в угольных пластах в условиях высоких напряжений / Г. Н. Фейт, О. Н. Малинникова // Горный информационно-аналитический бюллетень. Тематическое приложение МЕТАН. - 2006. - С. 137-144.

11.Тайлаков, О. В. Определение остаточной газоносности угольных пластов на основе макро-кинетических десорбционных процессов фильтрации и диффузии метана для оценки эффективности дегазации / О. В. Тайлаков, А. Н. Кормин, В. О. Тайлаков // Наука и техника в газовой промышленности. - 2014. - № 1. - С. 10-13.

12. Фельдман, Э. П. Физическая кинетика системы угольный пласт - метан: массоперенос, пред-вбросные явления / Э. П. Фельдман, Т. А. Василенко, Н. А. Калугина // Физико-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых. - 2014. - № 3. - С. 46-65.

13. Алексеев, А. Д. Распад твердых углегазовых растворов / А. Д. Алексеев, А. Т. Айруни, И. Т. Зверев [и др.] // Физико-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых. -1994. - № 3. - С. 65-75.

14. Черданцев, Н. В. Геомеханический подход к обоснованию рационального проведения выработок в массиве осадочных пород и повышению безопасности работ / Н. В. Черданцев, В. Т. Преслер // Безопасность труда в промышленности. - 2010. - № 5.- С. 13-17.

15. Бакланов, А. М. Наноаэрозольная фракция в техногенной угольной пыли и ее влияние на взрывоопасность пылеметановоздушных смесей / А. М. Бакланов, С. В. Валиулин, С. Н. Дубцов [и др.] // Доклады академии наук. - Физическая химия. - 2015. - Т. 461. - № 3. - С. 1-5.

16. Архипов, В. А. Определение краевого угла смачивания угольной поверхности / В. А. Архипов, Д. Ю. Палеев, Ю. Ф. Патраков, А. С. Усанина // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2011. - № 5. - С. 22-28.

17. Радченко, А. В. Численное моделирование поведения хрупких анизотропных материалов и конструкций из них при динамических нагрузках / А. В. Радченко, П. А. Радченко, Г. Я. Полевщиков // Известия Алтайского государственного университета. - 2014. - № 1. - С. 114-117.

18. Опарин, В. Н. О некоторых особенностях взаимодействия между геомеханическими и физико-химическими процессами в угольных пластах Кузбасса / В. Н. Опарин, Т. А. Киряева, В. Ю. Гаврилов [и др.] // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2014. - № 2. - С. 3-29.

19. Шепелева, С. А. Метан и выбросоопасность угольных пластов / С. А. Шепелева, В. В. Дырдин, Т. Л. Ким, В. Г. Смирнов, Т. Н. Гвоздкова. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2015. - 180 с.

20. Потокина, Р. Р. Изучение газоносности углей прямым и объемным методами / Р. Р. Потокина, Н. В. Журавлева, З. Р. Исмагилов // Мат-лы междунар. науч.-практич. конф. «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов». - Новокузнецк, 2015. - С. 283-288.

21. Малышев, Ю. Н. Фундаментально-прикладные методы решения проблемы угольных пластов / Ю. Н. Малышев, К. Н. Трубецкой, А. Т. Айруни. - М.: ИАГН, 2000. - 519 с.

22. Плаксин, М. С. Гидроразрыв угольного пласта в шахтных условиях как панацея решения газовых проблем шахт (основы разработки и внедрения) / М. С. Плаксин, Р. И. Родин, А. А. Рябцев [и др.] // Уголь. - 2015. - № 2. - С. 48-50.

23. Сластунов, С. В. Методика и результаты измерения пластового давления метана и сорбцион-ных свойств угольного пласта / С. В. Сластунов, Г. Г. Каркашадзе, Е. В. Мазаник // Газовая промышленность. - 2012. - Спец. вып. - С. 48-49.

24. Полевщиков, Г. Я. Определение газокинетических характеристик угольных пластов / Г. Я. Полевщиков, А. А. Рябцев, В. П. Титов // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2013. - № 2. - С. 78-84.

25. Инструкция по применению схем проветривания выемочных участков угольных шахт с изо-

лированным отводом метана из выработанного пространства с помощью газоотсасывающих установок // Утверждена приказом Минприроды России от 8 октября 2009 года № 325. - 146 с.

ASSESSMENT OF STRESSES ON GAS CONTENT OF THE MARGINAL PART OF A COAL SEAM

Polevshchikov G. Y., Kozyreva Y. N., Riabtsev A. A., Rodin R. I., Nepeina E. S., Tsuran E. M.

Description of the developed method and the coal seam gas kinetic characteristics measurement results received by gas pressure and temperature controlling in flasks with drilled coal samples are presented. High convergence of results for parallel samples and their correspondence to the known geological gas content reduction at the marginal part of the seam effected by stresses reduction are received.

Key words: COAL SEAM, MINE OPENING, BOREHOLE, SAMPLE, GEOLOGICAL, DYNAMIC AND RESIDUAL GAS CONTENT, SOLID COAL AND GAS SOLUTION, STRESSES, GAS PRESSURE AND TEMPERATURE, GAS CONTENT DEPLITION VELOCITY

Полевщиков Гзннадий Яковлевич e-mail: gas_coal@icc.kemsc.ru

Козырева Елена Николаевна e-mail: gas_coal@icc.kemsc.ru

Рябцев Андрей Александрович e-mail: gas_coal@icc.kemsc.ru

Родин Роман Иванович e-mail: rodinri@mail.ru

Непеина Елена Сергеевна e-mail: gas_coal@icc.kemsc.ru

Цуран Елена Михайловна e-mail: gas_coal@icc.kemsc.ru

24