Определение газоносности угольных пластов в процессе ведения горных работ

© А.Н. Кормин, Д.Н. Застрелов, В.О. Тайлаков, 2013

УЛК 622.831.3

А.Н. Кормин, Д.Н. Застрелов, В.О. Тайлаков

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОНОСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В ПРОЦЕССЕ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ

Представлен метод определения газоносности угольных пластов в процессе ведения горных работ. Приведена информация о способах отбора угольных образцов, методах измерения выделившегося объема газа.

Ключевые слова: методика определения газоносности угля, шахтный кернонаборник, определение упущенного объема газа.

Современная добыча угля подземным способом характеризуется отработкой высокогазоносных угольных пластов с применением высокопроизводительного горношахтного оборудования, эффективность функционирования которого зависит от горно-геологических условий и зачастую ограничивается газовым фактором. Существенное значение для повышения объемов и безопасности добычи угля при этом имеет совершенствование систем дегазации и вентиляции, при проектировании которыхнеобходимо использовать достоверные данные о метаноносностиугольных пластов, обусловливающей объемы поступления метана в горные выработки при разгрузке углепородного массива.

Для определения газоносности угля применяют прямые и косвенные методы. Прямые методы основаны на отборе угольных кернов при бурении с поверхности вертикальных геологоразведочных скважин и определении содержания объема газа, выделяющегося из угольного образца в лабораторных условиях. При этом плотность сетки скважин не всегда достаточна для достоверной оценки газоносности угля, а изогазы, построенные по этим значениям, могут существенно отличаться в пределах отрабатываемого участка. Кроме этого, остаточная газоносность угля на проектируемых и разрабатываемых участках угольных пластов, отличается от метаноносности, полученной на этапе геологической разведки, так как оконтуривание

горными выработками, подработка и надработка рабочих пластов приводят к их разупрочнению и инициирует выделение метана.

Определение газоносности угля косвенными методами основывается на регистрации фактической метанообильно-сти в действующих горных выработках с последующем установлением газового баланса выемочных участков по источникам газовыделения [1]. Однако в процессе измерения метан поступает в горные выработки не только из угольного пласта, но также из вмещающих пород и пластов-спутников.

Таким образом, применяемыеметоды не предусматривают отбор образцов в заданных точках углепородного массива, расположенных на удалении от бортов горных выработок. Поэтому необходимо совершенствование подходов к опре-делениюгазоносности угольных пластов с отбором угольных проб из горизонтальных скважин, пробуренных из горных выработок.

В Лаборатории ресурсов и технологий извлечения угольного метана Института угля СО РАН разработана методика определения остаточной газоносности, которая заключается в отборе угольных образцов из горизонтальных скважин, пробуренных в угольный пласт, и прямых измерениях объемов газа, выделившегося в процессе их дегазации. Особенностью подхода является применение разработанного кернонаборника с оригинальной конструкцией, которая обеспечивает отбор угольных проб с сохранением термодинамических условий и снижением объема упущенного газа. Этот объем определяется обратной экстраполяциейна линейном диффузионном участке десорбционной кривой (рис. 1).

На рис. 2 представлена общая схема отбора угольных проб из скважин, пробуренных по пласту от бортов горной выработки за пределы зоны разгрузки от горного давления [2].

На основе разработанной методики выполнены измерения газоносности угля на шести шахтах Кузбасса. На рис. 3 представлены результаты сопоставительного анализа мета-ноносности, определенной с помощью предлагаемого метода, прямого метода при ведении геологоразведочных работ

15,00

-10,00

Рис. 1. Десорбцияметана из угольного образца, отобранного с помощью кернонаборника

Рис. 2. Схема отбора угольных образцов для пологих и наклонных пластов

Рис. 3. Сопоставительный анализ газоносности угля, полученной на основе применения разработанного метода

и косвенного метода, основанного на регистрации фактической метанообидьности в действующих горных выработках [3].

Установлено, что значения газоносности, полученные прямым методом при ведении геологоразведочных работ выше, чем значения газоносности, полученные на основе разработанной методики, но удовлетворительно согласуется с результатами косвенных измерений. Прямой метод определения га-зоносностив дальнейшем, может быть использован оценивания эффективность дегазации угольных пластов, выбора рациональные параметры схем проветривания горных выработок, а также повышения точности прогноза выбросоопасности пластов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кравцов A.M. // Том. II.Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР. Угольные бассейны и месторождения Сибири, Казахстана и Дальнего Востока. - М., «Недра», 1979.

2. Дмитриев A.M. Проблемы газоносности угольных месторождении -М.: - Недра, 1982.

3. Тайлаков О.В., Мазаник Е.В. Кормин A.H. // Издательство «МИР ГОРНОЙ КНИГИ» - Разработка методики определения газоносности угольных пластов в процессе ведения горных работ - Горный Информационно-аналитический бюллетень. Экология, метанобезопасность. Москва - 2011. -

№ 8 . ГТТТТЗ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Кормин Алексей Николаевич - младший научный сотрудник, kormin@uglemetan.ru,

Застрелов Денис Николаевич - кандидат технических наук, научный сотрудник, zastrelov@uglemetan.ru,

Тайлаков Виталий Олегович - кандидат технических наук, научный сотрудник, vt@ngs.ru

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук.

А