Исследование эмиссии угольного метана на поверхность из ликвидируемых шахт

УДК 622.85+ 622.012.2+351.823.3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭМИССИИ УГОЛЬНОГО МЕТАНА НА ПОВЕРХНОСТЬ ИЗ ЛИКВИДИРУЕМЫХ ШАХТ

Т.В. Корчагина, Н.В. Ефимова, А.Б. Жабин, С.А. Ишутина

Проанализирован мировой опыт и теоретические исследования эмиссии метана на поверхность при консервации (закрытии) шахт затоплением, что позволило сделать выводы о том, что вода заполняя пустоты, с одной стороны повышает давление свободного метана над своим уровнем (эффект поршня), а с другой - на порядок понижает новое поступление газа из затопленного пространства. При этом эмиссия метана из затопленного угля на порядок ниже, чем из сухого, а величина гидростатического давления незначительно влияет на кинетику эмиссии газа из угля. Эти выводы подтверждается результатами сравнения результатов измерений концентрации метана в устьях профилактических скважин, пробуренных с поверхности в купола обрушения на закрытой шахте имени Ворошилова в г. Прокопьевске, с уровнем затопления горных выработок.

Ключевые слова: эмиссия метана, уголь, затопление, поверхность, закрытая шахта, лабораторные исследования, гидростатическое давление, выработанное пространство, купола обрушения.

Введение, актуальность проблемы. Процесс эмиссии газа на поверхность ликвидированных шахт неуправляемый процесс и может длиться десятилетиями. В случаях его выделения на свободной от застройки поверхности вблизи горных отводов бывших шахт, вовлечение этих земель в хозяйственный оборот (строительство, другое использование) может быть затруднено или становится вовсе невозможным.

Затронутая в статье проблема эмиссии метана на поверхность закрывшихся шахт не имеет своего разрешения как в России так и за рубежом. Ее решение является важной актуальной задачей, фактором снижения социальной напряженности в угольных регионах, которое в значительной мере обусловлено закрытием угольных предприятий, осуществляемым в процессе реструктуризации отрасли.

В последние годы в связи с возрастанием интереса к проблеме угольного метана ряд исследователей обратили внимание на закрываемые и закрытые угольные шахты нашей страны как на источники эмиссии метана в атмосферу и потенциально возможные ресурсы этого нетрадиционного топлива и сырья. К сожалению, этой тематике посвящено сравнительно небольшое количество публикаций, а имеющиеся работы в основном посвящены определению ресурсов метана и методическим подходам к их оценке.

Анализ литературных источников по исследуемой проблеме.

Анализ литературных источников, посвященных этой теме, свидетельствует о различных, подчас противоречивых подходах к решению данной задачи, что говорит о необходимости расширения и углубления исследований в этом направлении с учетом особенностей объектов «закрытая шахта» как своеобразных потенциальных техногенных месторождений шахтного метана [1,2].

Впервые случай утилизации метана в литературе зарегистрирован в Англии в 1846 г., когда газом, вытесненным после затопления шахты «Кэмбрия», около двух лет пользовались для освещения [3].

Значительные объемы каптации и утилизации шахтного метана из закрытых шахт зафиксированы в Германии, Бельгии, Польше, Франции и ряде других стран. Так, из закрытой в 1959 г. шахты «Санта-Барбара» (Германия) за 25 лет извлечено 265 млн м шахтного метана. Во Франции в 1982-1984 гг. из отработанных полей шахт бассейна Нор и Па-де-Кале кап-тировано 9 млн м газа с концентрацией метана до 70 %, а объем извлечен-ного шахтного метана только в 1985 г. составил 55 млн м . В Австралии из шахты «Бэлмайн», закрытой в 1942 г., в течение 25 лет каптировано 365 млн м шахтного метана с содержанием 50-60 % метана и 3 % этана. Из выработанного пространства шахт Блу Крик № 3, 4, 5 и 7 (США) при глубинах 500-700 м с применением 85 скважин в течение 7 лет добыто 1,5 млрд м газа высокого качества [4].

Вызывает интерес статья Distribution of methane enrichment zone in abandoned coal mine and methane drainage by surface vertical boreholes: A case study from China, где авторы делятся опытом извлечения метана из купола обрушения в закрытой шахте Китая через пробуренную с поверхно-сти скважину. Пиковый дебит метана в скважине достигал 6,4 м /мин, по-том стабилизировался до 2,5 м /мин, с концентрацией метана около 80 %

[5].

Изучение геодинамических, геофизических и геохимических процессов, происходящих в закрытой шахте дело весьма сложное, однако, такую попытку сделал автор статьи Modeling and analysis of gas capture from sealed sections of abandoned coal mines. В ней он, основывалось на сопоставлении анализов долголетнего мониторинга, описал модель исследования, которое призвано обосновать возможность извлечения метана из заброшенной угольной шахты, (Спрингфилд, штат Индиана, США) отработанной камерно столбовой системой, [6].

В своей работе авторы статьи An improved void-resistance model for abandoned coal mine gas reservoirs спроектировали модель газового коллектора в закрытой шахте с целью изучения в нем зависимостей давления метана от различных физико-динамических процессов, происходящих в отработанном пространстве [7].

Вопросы газовой проницаемости, газовыделения и утилизации метана анализировались российскими учеными в работах выполненных в странах с традиционно развитой угольной промышленностью - США, Австралии, Китае, Польше [8].

Наибольший интерес, на наш взгляд, вызывают исследования эмиссии метана из затопленных выработок закрытых угольных шахт, приведенные в статье Investigations on Methane Emission from Flooded Workings of Closed Coal Mines. Вследствие повышения уровня подземных вод и затопления шахты, утверждают авторы, происходят следующие явления:

снижение интенсивности десорбции метана в результате влияния повышенного гидростатического давления и миграции газа с водой в остаточные пустоты, поры, трещины;

увеличение давления газа в выработках над уровнем воды, так называемый «эффект поршня».

Увеличение давления шахтного газа создает условия для миграции метана через трещины к поверхности. Выход метана на поверхности очень сложный процесс, который зависит от многих факторов, связанных, помимо прочего, со структурой и проницаемостью верхних слоев породы, скорости десорбции метана из нарушенных угольных целиков и оставшегося угля в выработанном пространстве затопляющих шахт [9].

Лабораторные исследования эмиссии газа из затопленного угля. Следует отметить, что, несмотря на проведение в течение более десяти лет исследований и мониторинга эмиссий газа после закрытия шахт в Европе (Burrel, Фрил - 1996 г.; Крал, Platenik, Новотны - 1998 г.; Pokryszka, Tauziede; Робинсон - 2000 г.; Besnard, Pokryszka - 2005 г., и во многих других), вопрос о выделении метана и его миграции из затопленных угольных пластов был изучен слабо. Натурные наблюдения в затопленных шахтах показали, что наличие воды и связанного с ним гидростатического давления приводит к десорбции и миграции метана из погашенных горных работ. Тем не менее, в научной литературе, нет информации, представляющей значительный научный вклад в описании подробного рода процессов.

В связи с вышеизложенным, представляет интерес совместные лабораторные исследования Национальным Институтом по изучению промышленной среды и рисков (Франция) и Центрального института горного дела (Польша) проведенные в 2004-2005 годы, которые были, направленные на определение физических зависимостей в системе "уголь-газ-вода"

[9].

Испытания включали в себя следующие основные этапы. - Определение сорбционной емкости угля в его сухом состоянии через определение изотерм сорбции метана на образце угля, взятого из анализируемого угольного пласта.

Определение изотермы сорбции позволяет с достаточной точностью оценить объем газа, содержащегося в угле, при заданном уровне сорбционно-го равновесного давления (соответствующему давлению в целике угля в шахте), а затем определить количество десорбируемого (УсЬб) газа из указанных образцов угля, при падении давления до уровня атмосферного. Насыщение образцов угля метаном до заданного сорбционного равновесного давления.

Образцы угля в его сухом состоянии, с размером зерен 0,5... 1 мм насыщали метаном в различных условиях уровней давления газа, то есть между давлением сильно дегазированных пластов (относительное давление <0,1 МПа) и давлении, близком к уровню недегазированных пластов (относительное давление> 1 МПа).

Эксперимент проводили в автоклавах, в условиях контролируемой температуры и давления (рис. 1).

монометр

намерение метана

измерение тепературы

воздушая подупжа

вода

о о

з

-50 тт

Рис. 1. Затопление образцов угля водой с применением заданного уровня гидростатического давления

Образцы насыщенного метаном угля быстро заливали водой таким образом, чтобы уголь полностью покрылся слоем воды глубиной в 1 см. Далее устанавливался заданный уровень давления в верхней части автоклава путем накачивания сжатого воздуха над уровнем воды. Это давление было передано на уголь в виде гидростатического давления (рис. 1). В ходе данной серии экспериментов, гидростатическое давление было установлено на уровень ниже, равным и на более высокий уровень, для того, чтобы

производить различные комбинации по отношению к давлению сорбцион-ного метана в угле.

Эмиссия метана наблюдалась путем измерения концентрации метана в воздушной подушке с заданным объемом над уровнем воды, покрывающей образец угля. Для большинства испытаний наблюдалась стабилизация концентрации метана в воздушной подушке после 14-30 дней. Испытания проводились на нескольких образцах угля, взятых из угольных бассейнов Верхней Силезии (Польша) и Лотарингии (Франция), для различных комбинаций сорбционных давления (Ps) и гидростатического (Pli) давления, что обеспечило более точное, количественное определение воздействия воды и гидростатического давление на интенсивность эмиссии метана из угля. Для сравнения также были проделаны опыты по эмиссии метана из сухих образцов.

В качестве примера на рис. 2 представлена зависимость интенсивности эмиссии метана, наблюдаемой для различных образцов угля, в зависимости от относительного избыточного давления адсорбированного газа

по отношению к гидростатическому давлению.

—100—

Относите TLIIOO избыточное л a m о н н о адсорбированного мотана, %

-90-

-80--

-70---60--50-

-40-

-30-

Гндрос татнчес кое давление от 0,1 до 1 МРА

«•О"

Я

20  10 -о

0 0,5 1

Рис. 2. Эмиссия метана из затопленного угля класса 0,5-1 мм

Наблюдаемая относительная эмиссия метана из затопленного угля определяется по формуле

где Ум, - объем метана, выделяемого из угля определенного образца; — объем десорбируемого метана при падении давления от заданного начального до атмосферного.

Относительное избыточное давление метана Я определяется соотношением

П

где Рё - начальное абсолютное давление метана в угле, соответствующее его сорбционному равновесию; Р}, - абсолютное гидростатическое давление воды.

Результаты испытаний содержащих метан угольных образцов, затопленных водой, представленные выше, показывают, что гидростатическое давление воды значительно снижает эмиссию метана из угля. Этот эффект возрастает с увеличением давления воды по отношению к начальному давлению метана в угле, соответствующему его сорбционному равновесию.

Значение коэффициента эмиссии газа становится минимальным в случае равновесия между гидростатическим давлением и давлением выделяемого из угля газа. Затем, она остается примерно постоянной, несмотря на большее преобладание гидростатического давления по отношению к давлению газа. В этом диапазоне гидростатического давления объем газа, выделенного из угля в проведенных экспериментах, остался около 10 % от теоретического десорбируемого объема.

Таким образом, лабораторные исследования показали, что эмиссия метана из затопленных образцов угля в 9 раз ниже, чем из сухих и гидростатическое давление воды незначительно влияет на её кинетику, которая через 14-30 дней практически стабилизируется (рис. 2).

Эмис — сил

метана из

угля к

100 90

«О »

№

50 «

3>

а

.ж---

Сухой уголь

Уголь, погруженный в воду гидростатич. давление 0.0 МРа гидростатич. давление 0,2 МРа гидростатич. давление 0,4 МРа - I- гидростатич. давление 0,5 МРа

6 8 10 Время, дни

Рис. 3. Кинетика эмиссии газа из затопленного угля

Представлены результаты испытаний по эмиссии метана, проведенных на образцах сухого угля, взятого из пласта № 361 шахты Ршолуек, и на этих же образцах, залитых водой при различных уровнях гидростатического давления (0; 0,2; 0,4 и 0,5 МПа), при одинаковом начальном давлении газа сорбционного равновесия равном 0,4 МПа.

Анализ экологического воздействия на окружающую среду эмиссии газа из закрытых шахт Донбасса и Кузбасса. Представленные выше анализ мировой практики и лабораторных исследований чрезвычайно важен для понимания процессов, происходящих при закрытии и затоплении шахт в России и в постсоветских странах, особенно в аспекте экологического воздействия на окружающую среду.

Так, автор Яна Магда в своей статье «Быть или не быть? Эколого-геологические последствия массового закрытия шахт Донбасса» отмечает, что закрытие шахт вызывает вытеснение водой метана из горного массива на дневную поверхность и проникновение его в здания и сооружения. Только в Луганской области общая площадь участков, на которых существует опасность выделения метана на поверхность, составляет свыше 8 га, а участков, где такая угроза возможна, - свыше 2,5 тыс, га. По полям шахт «Центральная-Ирмино», имени Ильича, «Брянковская» установлено, что на территории 7-ми таких опасных зон расположены 1871 жилой дом, 283 производственных и административных здания. В 78-ми домах обнаружено поступление метана, а это - взрывоопасная ситуация и в буквальном, и в переносном значении. Анализ случаев газовыделения на поверхность из выработанных пространств показывает, что оно может начаться спустя несколько лет после ликвидации шахты и происходить длительное время, например, на ликвидированной шахте «Центральная Первомайская» газовыделение наблюдается с 1973 года [10].

Не лучшим образом обстоят дела и в Кузбассе. При закрытии шахт метан продолжает выделяться на поверхность бывших горных работ. При этом его появление может иметь случайный, не предсказуемый характер. Такая эмиссия газа представляет непосредственную угрозу из-за миграции метана в различных его состояниях и растворимости, возможности его возгорания или взрыва. Увеличилась так же опасность отравления токсическими газами. Особенно актуально это для расположенных вблизи источников выделения газа жилых и промышленных зданий, которые достаточно конкретно локализованы с учетом топографической привязки и плотности зон застройки.

К настоящему времени в Кузбассе в стадии ликвидации находятся 34 шахты. Наблюдения за эмиссией газов на поверхность уже сейчас позволили определить опасные зоны, в границах которых имеется 1643 жилых домов и 85 промышленных объектов. В подвальных помещениях таких домов и в промышленных зданиях происходят частые выделения метана и

других газов с превышением санитарных норм и даже достигающие взрывоопасных концентраций. Появилась насущная потребность в обеспечении безопасности людей [11, 12].

Подтверждение теоретических положений эмиссии газа из затопленного угля практическими измерениями на закрытой шахте. Особо стоит вопрос: какую степень экологического воздействия будут нести сравнительно недавно (1990-2016 гг.) закрытые затопленные шахты Прокопьевско-Киселевского месторождения Кузбасса? Что можно ожидать от их эндогенных процессов?

Поверхность горного отвода этих шахт значительно нарушена, так как отрабатывались мощные угольные пласты с углом падения 50° и более. [13,14]. Нарушенность рельефа поверхности главным образом сформирована зонами провалов. При этом следует иметь в виду, что к зоне провалов прилегает зона больших трещин. Следовательно, по условиям возможного выделения метана и других вредных газов на дневную поверхность, размер зоны значительно увеличивается по сравнению с размером (контуром) зоны провалов. Ширина распространения зоны трещин в крест простирания пластов определяется углами разрывов, значения которых для условий Кузбасса приведены в "Инструкции о порядке контроля за выделением газов на земную поверхность при ликвидации (консервации) шахт", 1999. Все эти виды нарушения сплошности подработанной толщи пород служат основными путями миграции метана и других вредных газов на земную поверхность.

Из горной практики известно, что на границе с целиками со стороны отработанного пространства длительное время сохраняются пустоты, заполненные метаном и другими вредными газами. Заполнены метаном и трещины, образовавшиеся во вмещающих породах при их обрушении.

С одной стороны, в случае их обрушения, а также при подъеме уровня воды, метаногазовая смесь будет испытывать некоторое избыточное давление, при этом проникновение метана в контур угрожаемой зоны у устьев выработок, выходящих на поверхность, может значительно возрасти, даже если эти выработки ликвидированы много лет назад. С другой стороны, затопление выработанного пространства резко уменьшает эмиссию метана [9].

Т.е. вода заполняя пустоты, с одной стороны повышает давление свободного метана над своим уровнем, а с другой - на порядок прекращает туда новое поступление газа из затопленного пространства. А так как большинство закрытых шахт Прокопьевско-Киселевского месторождения имеет связь по образовавшимся трещинам с земной поверхностью, то можно теоретически предположить, что у большинства затопленных шахт объемы метана, скопившиеся в искусственных коллекторах будут незначительны и газовыделение на поверхность не будет грозить большими эколо-

гическими проблемами.

Это предположение отчасти подтверждается результатами измерений уровня затопления горных выработок и концентрации метана в устьях профилактических скважин, пробуренных с поверхности в купола обрушения на шахте имени Ворошилова в г. Прокопьевске (таблица 1). Наблюдения отражены по трем из 18 скважин из Книги учёта работы профилактических скважин, и на дату взятия проб приведен уровень затопления шахты из Журнала учета уровня воды в Центральном стволе. Начало затопления шахты с рабочего горизонта (-40 м) с 27.09. 2013, окончание затопления до проектной отметки (+120 м) - 1.06.2016.

По анализу наблюдений видно, что интенсивность выхода газа на земную поверхность представляет собой слабо динамичный процесс. Всплеск концентрации метана зависит от многих факторов: перепадов атмосферного давления или геомеханических процессов происходящих в закрытой шахте. Например, при обрушении зацеличенных участков отработанных угольных пластов, или подтопления пустот заполненных метаном, который под давлением вытесняется, в нашем случае, по профилактическим скважинам. Так, через два года после начала затопления мы наблюдаем всплеск концентрации метана на выходе из скважин пробуренных в три разных купола, находящиеся примерно на одной отметке (+113 - +117 м), на 10 метров выше уровня воды на 21.09.2015, который фактически уже поднялся на эту дату до 165 м от начального. И через пол года до проектной отметки затопления наблюдается полное затухание концентрации газа, которое на сегодняшний день в данном примере равно 0 %.

Результаты измерений уровня затопления горных выработок _ и концентрации метана_

Наименование вы- Дата измерения и концентрация газа метана, %

№п/п работки 27.09 14.09. 31.03. 01.06. 21.09. 02.12. 03.03. 1.06.

2013 2014 2015 2015 2015 2015 2016 2016

Разведочная сква-

жина 1264 с по-

1 верхности на пл. Мощный с кв - га №23 16,1 18,4 7,1 0,00 15,33 3.4 0,00 0,00

Разведочная сква-

жина1566 с по-

2 верхности на пл.Мощный с кв -га №33 16 17,0 4,76 0,00 15,14 2,6 0,00 0,00

Разведочная сква-

жина1763 с по-

3 верхности на пл.Горелый с кв -га №13 37 38,0 12,0 0,00 34,64 8,1 0,00 0,00

4 Отметка уровня воды в метрах -40 +52 +67 +86 +105 +113 +116 +120

Выводы

Мировой опыт и теоретические исследования эмиссии метана на поверхность при консервации (закрытии) шахт чрезвычайно важны для понимании процессов, происходящих при закрытии и затоплении шахт в России. Так как от их объективной оценке закрытую шахту можно рассматривать или как источник экологической опасности эмиссии метана в атмосферу или как потенциальный возможный ресурс этого нетрадиционного топлива и сырья. Приведенный анализ литературы и результатов опытных работ по рассматриваемой проблеме позволили сделать следующие выводы:

при затоплении шахты происходит миграции газа в остаточные пустоты, поры, трещины и происходит увеличение свободного давления газа в выработках над уровнем воды, так называемый «эффект поршня»;

при повышения уровня подземных вод, происходит снижение интенсивности десорбции метана в результате влияния гидростатического давления, при этом эмиссия метана из затопленного угля в 9 раз ниже, чем из сухого;

величина гидростатического давления незначительно влияет на кинетику эмиссии газа из угля, которая через 14-30 дней стабилизируется.

Эти выводы подтверждается результатами сравнения измерений концентрации метана в устьях профилактических скважин, пробуренных с поверхности в купола обрушения на закрытой шахте имени Ворошилова в г. Прокопьевске, в зависимости от уровня затопления горных выработок.

Список литературы

1. Трубецкой К.Н., Гурьянов B.C. Некоторые аспекты освоения ресурсов метана закрытых угольных шахт//Уголь. №2. 2007. С.27-30.

2. Эффективные технологии использования техногенных ресурсов -основа технологической безопасности освоения недр/ К.Н. Трубецкой, В.Н. Захаров, Д.Р. Каплунов, М.В. Рыльникова// Горный журнал. 2016. № 5. С. 34-40.

3. Берелл Р., Кершо С. Утилизация метана закрытых шахт: опыт Сибири и Великобритании. Сокращение эмиссии метана: доклад II Международной конференции/ Новосибирск, СО РАН. 2000. С. 518.

4. Пучков JI.A., Сластунов C.B. Системный подход к решению проблемы угольного метана: труды VII Международной научно-практической конференции/ Кемерово, ЗАО КВК «Экспо-Сибирь». 2005. 9 с.

5. Guorui Feng, Shengyong Hu, Zhen Li, Haina Jiang, Yuting Zhang, Guang Xu, Zhuo Wang, Lixun Kang. Distribution of methane enrichment zone in abandoned coal mine and methane drainage by surface vertical boreholes: A

case study from China. Journal of Natural Gas Science and Engineering. Volume 29. February 2016. P. 550-558.

6. Ozgen Karacan C. Modeling and analysis of gas capture from sealed sections of abandoned coal mines. International Journal of Coal Geology. 15 January 2015. P. 30-41.

7. Ji-Quan Shi, Ruben Martinez Rubio, Sevket Durucan. An improved void-resistance model for abandoned coal mine gas reservoirs - International Journal of Coal Geology, 1 August 2016. P. 257-264.

8. Воробьев С.А., Качурин H.M. Зарубежный опыт исследования проблем комплексного освоения угольных месторождений подземным способом// Горный журнал. 2016. № 5. С. 78-85.

9. Eugeniusz Krause, Zbigniew Pokryszka. Investigations on Methane Emission from Flooded Workings of Closed Coal Mines . Journal of Sustainable Mining, Volume 12, Issue 2, 2013. P. 40-45.

10. Магда Я. Быть или не быть? Эколого-геологические последствия массового закрытия шахт Донбасса// Энергетическая политика Украины. №2. 2005.

11. Шимотюк В.Д., Тимофеенков В.Ю. Мониторинг закрывающихся угольных шахт: Британские ноу-хау в Кузбассе / ЭКО-бюллетень ИнЭкА [Электронный ресурс]. 2000. № 5(52). Режим доступа: http ://www. ecolo gyandculture.ru/ index.php?cnt= 187.

12. Мониторинг ликвидируемых шахт Кузнецкого угольного бассейна/ В.И. Ефимов, Ю.С. Лермонтов, Р.В. Сидоров, Т.В. Корчагина// Уголь. 2015. № 9 (1074). С. 79-84.

13. Ефимов В.И., Сидоров Р.В., Корчагина Т.В. Проблемы проектирования консервации (ликвидации) шахт Прокопьевско-Киселевского района Кемеровской области// Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. № 4. С. 18-24.

14. Ефимов В.И., Сидоров Р.В., Митичкин С.И. Перспективы добычи и утилизации шахтного метана закрытых шахт Прокопьевско-Киселевского месторождения Кузбасса// Наука и техника в газовой промышленности. 2015. № 2 (62). С. 12-17.

Корчагина Татьяна Викторовна, канд. техн. наук, зам. директора, t.korchagina(a),sds-ugol.ги, Россия, Кемерово, ООО «Сибирский институт горного де-

Ефимова Наталья Викторовна, канд. экон. наук, доц., efi azmail.rii^ Россия, Москва, Московский государственный институт международных отношений (университет),

Жабин Александр Борисович, д-р техн. наук, проф., Zhabin.tula,mail.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Ишутина Софья Александровна, асп., galina stas(d>,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

RESEARCHING METHANE EMISSION INTO EARTH SURFACE FROM LIO UIDA TED MINES

Т. V. Korchagina, N. V. Efimova, A.B. Gabin, S.A. Ishutina

World experience and theoretical researches of methane emission into earth surface by liquidation of mines by flooding were analyzed. It's allowed making conclusions that water filling hollow spaces arising pressure of free methane above-water level (effect of plunger) but reduce new gas emission from flooded space on order. Methane emission from flooded coal reduces on order than from dry coal and value of hydrostatic pressure influences upon gas emission on kinetics gas emission from coal. These conclusions are corroborated by comparing results of measuring methane concentration in wellheads, which drilled from surface to cupola of gob caving in liquidated mine of Prokopievsk with flooded workings.

Key words: methane emission, coal, flood, surface, liquidated mine, laboratory research, hydrostatic pressure, gob, cupola of gob caving.

Korchagina Tatiyna Viktorovna, Candidate of Technical Science, Vice Director, t. korcyagina(a),sds-ugol. ru , Russia, Kemerovo, ООО "Sibirskyi Institut Gornogo Dela ",

Efimova Nataliy Viktorovna, Candidate of Economical Science, Docent, e fi(a),zmail. ru, Russia, Moscow, MGIMO,

Gabin Alexander Borisovich, Doctor of Technical Sciences, Full Professor, Zhabin.tnla(ci>, mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Ishutina Sofiy Alexandrovna, Post-Graduate Student, galina_stas(a),mail.ru, Russia, Tula, Tula State University

Reference

1. Trubeckoj K.N., Gur'janov V.S. Nekotorye aspekty osvoenija resursov metana zakrytyh ugol'nyh shaht//Ugol'. №2. 2007. S.27-30.

2. Jeffektivnye tehnologii ispol'zovanija tehnogennyh resursov - osnova tehnologicheskoj bezopasnosti osvoenija nedr/ K.N. Trubeckoj, V.N. Zaharov, D.R. Kaplunov, M.V. Ryl'nikova// Gornyj zhurnal. 2016. № 5. S. 34-40.

3. Berell R., Kersho S. Utilizacija metana zakrytyh shaht: opyt Sibiri i Ve-likobritanii. Sokrashhenie jemissii metana: doklad II Mezh-dunarodnoj konferencii/ Novosibirsk, SO RAN. 2000. S. 518.

4. Puchkov L.A., Slastunov S.V. Sistemnyj podhod k resheniju problemy ugol'nogo metana: trudy VII Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii/ Kemerovo, ZAO KVK «Jekspo-Sibir1». 2005. 9 s.

5. Guorui Feng, Shengyong Hu, Zhen Li, Haina Jiang, Yuting Zhang, Guang Xu, Zhuo Wang, Lixun Kang. Distribution of methane enrichment zone in abandoned coal mine and methane drainage by surface vertical boreholes: A case study from China. Journal of Natural Gas Science and Engineering. Volume 29. February 2016. P. 550-558.

6. Ozgen Karacan C. Modeling and analysis of gas capture from sealed sections of abandoned coal mines. International Journal of Coal Geology. 15 January 2015. P. 30-41.

7. Ji-Quan Shi, Ruben Martinez Rubio, Sevket Durucan. An improved void-resistance model for abandoned coal mine gas reservoirs - International Journal of Coal Geology, 1 August 2016. P. 257-264.

8. Vorob'ev S.A., Kachurin N.M. Zarubezhnyj opyt issledovanija problem kom-pleksnogo osvoenija ugol'nyh mestorozhdenij podzemnym sposobom// Gornyj zhurnal. 2016. № 5. S. 78-85.

9. Eugeniusz Krause, Zbigniew Pokryszka. Investigations on Methane Emission from Flooded Workings of Closed Coal Mines . Journal of Sustainable Mining, Volume 12, Issue 2, 2013. P. 40-45.

10. Magda Ja. Byt' ili ne byt'? Jekologo-geologicheskie posledst-vija massovogo zakrytija shaht Donbassa// Jenergeticheskaja politika Ukrainy. № 2. 2005.

11. Shimotjuk V.D., Timofeenkov V.Ju. Monitoring zakryvajushhihsja ugol'nyh shaht: Britanskie nou-hau v Kuzbasse / JeKO-bjulleten' InJekA [Jelektronnyj resurs], 2000. № 5(52). Rezhim dostupa: http://www.ecologyandculture.ru/index.php?cnt=187.

12. Monitoring likvidiruemyh shaht Kuzneckogo ugol'nogo bas-sejna/ V.I. Efimov, Ju.S. Lermontov, R.V. Sidorov, T.V. Korchagina// Ugol'. 2015. № 9 (1074). S. 79-84.

13. Efimov V.I., Sidorov R.V., Korchagina T.V. Problemy proektirovanija kon-servacii (likvidacii) shaht Prokop'evsko-Kiselevskogo rajona Kemerovskoj oblasti// Izvestija Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. 2016. № 4. S. 18-24.

14. Efimov V.I., Sidorov R.V., Mitichkin S.I. Perspektivy dobychi i utilizacii shahtnogo metana zakrytyh shaht Prokop'evsko-Kiselevskogo mestorozhdenij a Kuzbassa// Nauka i tehnika v gazovoj pro-myshlennosti. 2015. № 2 (62). S. 12-17.

УДК 621.833

ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПРЕДОБРАБОТКИ

ГИПЕРСПЕКТРАЛЬНЫХ ДАННЫХ С ПРОИЗВОДНОЙ

ПЕРВОГО ПОРЯДКА

И.Э. Мамедов, Т.И. Сулейманов, К.Х. Исмаилов, Х.Г. Асадов

Предложен математический аппарат для устранения воздействия преобладающих шумов путем достижения режима экстремальной информативности с использованием суммы основного спектра и производной первого порядка в сильно за-шумленных гиперспектральных сигналах при дистанционном зондировании. В дистанционном зондировании первая производная спектральной характеристики изображений часто используется для усиления специфических особенностей исследуемого объекта.

Ключевые слова: шумы, гиперспектрометр, дистанционное зондирование, информативность, оптимизация, функционал.