СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТАНОНОСНОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА
METHOD OF DETERMINING METHANE CONTENT IN COAL BED

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения метаноносности угольного пласта с целью определения исходного показателя для выбора способов интенсификации процессов дегазации и снижения газообильности горных выработок, борьбы с внезапными выбросами газа и угля, снижения вероятности возникновения взрывов метана и угольной пыли, а также для контроля эффективности дегазации и противовыбросных мероприятий.
Известен способ определения газоносности пласта. Сущность изобретения базируется на экспериментально установленной зависимости газовыделения из пробы и разности газоносности угля в момент отбора пробы и остаточной газоносности, соответствующей атмосферному давлению. Газовыделение из пробы замеряется в два этапа: первый - после отбора пробы из массива, второй - после установления сорбционного равновесия в сосуде с пробой. Приведена расчетная формула для определения газоносности [1].
Недостатком этого способа являются низкая точность определения газоносности пласта в связи с использованием герметичного сосуда для размещения пробы угля, установлением сорбционного равновесия остаточной газоносности отбитого угля (на поверхности), длительность процесса определения газоносности пласта.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату с целью определения исходного показателя для выбора способов интенсификации процессов дегазации и снижения газообильности горных выработок, контроля эффективности дегазации и противовыбросных мероприятий является способ определения метаноносности угольного пласта, включающий проходку выработки по пласту, определение в два этапа расхода метана путем измерения в замерных пунктах выработки ее сечения, скорости движения воздушного потока и содержания в нем метана, отбор проб отбитого угля и определение остаточного в нем содержания метана, влаги и золы [2].
Этому известному способу присущи следующие недостатки: низкая точность определения метаноносности пласта, величина которой используется для расчетов газообильности и параметров дегазации угольных пластов, из-за многооперационности и недостаточной точности получаемых данных для определения метаноносности угольного пласта.
Целью изобретения является повышение точности определения метаноносности пласта, чтобы обосновать параметры способов интенсификации процессов дегазации угольного массива и снижения газообильности горных выработок, осуществить контроль эффективности дегазации и противовыбросных мероприятий путем определения достоверной величины метаноносности угольного пласта.
Согласно изобретению эта задача решается тем, что в способе определения метаноносности угольного пласта, включающем проходку выработки по пласту, определение в два этапа расхода метана путем измерения в замерных пунктах выработки ее сечения, скорости движения воздушного потока и содержания в нем метана, отбор проб отбитого угля и определение остаточного в нем содержания метана, влаги и золы, измеряют время движения отбитого угля от забоя тупиковой выработки до ее устья, определяют расход метана на обоих этапах одновременно в забое и на устье выработки, причем на первом этапе - после прекращения работы проходческого комбайна и удаления отбитого угля из выработки, а на втором - в процессе его работы по истечении измеренного периода времени движения отбитого угля по выработке, отбирают пробу угля на устье проводимой тупиковой выработки дополнительно к отобранной в забое пробе угля с тем же периодом измеренного времени. На втором этапе определения расхода метана выемку угля комбайном производят непрерывно с постоянной производительностью. Численное значение остаточной метаноносности призабойной части пласта определяют сложением экспериментально определенных величин остаточной метаноносности отбитого угля и удельного объема метана, выделившегося из отбитого угля в процессе работы комбайна в течение времени движения отбитого угля от забоя до устья проводимой тупиковой выработки, а величину природной метаноносности пласта устанавливают с учетом величины остаточной метаноносности пласта и коэффициента естественной дегазации угольного массива выработкой.
Способ осуществляется следующим образом.
Проходят выработку по пласту. Определяют в два этапа расход метана путем измерения в замерных пунктах выработки ее сечения, скорости движения воздушного потока и содержания в нем метана. Отбирают пробу отбитого угля и определяют остаточное в нем содержание метана, влаги и золы. Измеряют время движения отбитого угля от забоя тупиковой выработки до ее устья. Определяют расход метана на обоих этапах одновременно в забое и на устье выработки, причем на первом этапе - после прекращения работы проходческого комбайна и удаления отбитого угля из выработки, а на втором - в процессе его работы по истечении измеренного периода времени движения отбитого угля по выработке. Отбирают пробу угля на устье проводимой тупиковой выработки дополнительно к отобранной в забое пробе угля с тем же периодом измеренного времени.
На втором этапе определения расхода метана выемку угля комбайном производят непрерывно с постоянной производительностью.
Численное значение остаточной метаноносности призабойной части пласта определяют сложением экспериментально определенных величин остаточной метаноносности отбитого угля и удельного объема метана, выделившегося из отбитого угля в процессе работы комбайна в течение времени движения отбитого угля от забоя до устья проводимой тупиковой выработки. Величину природной метаноносности пласта устанавливают с учетом величины остаточной метаноносности пласта и коэффициента естественной дегазации угольного массива выработкой.
Численное значение метаноносности угольного пласта устанавливают с использованием измеренных данных о метановыделениях в тупиковую выработку на этапах 1 и 2 и следующих математических зависимостей:
В формулах (1) - (6) приняты следующие обозначения терминов:
пов.p
3
J - метановыделение из обнаженных поверхностей пласта (расчетное), м/мин;
пов
3
J' - метановыделение из обнаженных поверхностей пласта (измеренное), м/мин;
c.в
3
J - метановыделение в выработку, привнесенное свежим воздухом от вентилятора местного проветривания, м/мин;
к.p
3
J - метановыделение в выработку при работе проходческого комбайна по отбойке угля в забое (расчетное), м/мин;
к
3
J' - метановыделение в выработку при работе проходческого комбайна по отбойке угля в забое (измеренное), м/мин;
в
3
х - метановыделение из отбитого в забое угля, м/т с.б.м;
в
t - время движения отбитого в забое угля до устья выработки, мин;
о.у
в
М- масса отбитого угля за время t, т;
j - производительность проходческого комбайна, т/мин;
3
x' - содержание метана в угольном пласте в призабойной его части, м/т с.б.м;
о.у
3
х - метаноносность отбитого комбайном угля, м/т с.б.м;
3
х - метаноносность угольного пласта, м/т с.б.м;
е
к - коэффициент естественной дегазации угольного массива в призабойной части, доли ед. Определяют в соответствии с рекомендациями нормативного документа.
Внедрение способа позволит увеличить точность определения метаноносности угольного пласта, что будет способствовать выбору способов и определению параметров для интенсификации процессов дегазации и снижения газообильности горных выработок, повышения качества контроля эффективности дегазации и противовыбросных мероприятий, обеспечения безопасности горных работ за счет снижения вероятности взрывов метана и угольной пыли.
Источники информации
1. Патент на изобретение РФ №2015348 С1, МПК 5 E21F 7/00, «Способ определения газоносности пласта». 1994 г. Бюл. №12.
2. Авторское свидетельство СССР №836365, М. Кл. 3 E21F 7/00, E21F 5/00, «Способ определения газоносности угольного пласта». 1981 г. Бюл. №21 (прототип).