DOI: 10.24412/2519-2418-2024-341-47-56
EDN: VMARRC
Получено: 18.09.2024
Опубликовано: 03.10.2024
Оригинальный язык: ru
Полный текст статьи | JATS XML
Ходырев Евгений Дмитриевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ФГБНУ «РАНИМИ», ведущий научный сотрудник, email: hodyrev_ed@mail.ru
Аннотация
Установлено, что механизм формирования техногенных газовых ловушек при подземной отработке угольных пластов связан с образующимися в подработанном горном массиве зонами повышенной проницаемости, предложена универсальная методика количественной оценки параметров этих зон, в качестве иллюстративного примера выполнен расчет для определенных горно-технических условий и сформулированы условия, необходимые для возникновения внезапных прорывов метана на земную поверхность.
Ключевые слова: техногенные коллекторы газа, математическое моделирование, зоны опасные по прорывам метана, пустотность, проницаемость, градиент давлений, краевая часть пласта
Финансирование
Исследования выполнены в рамках научной темы FRSR 2024-0001 «Изучение геомеханических и геофильтрационных процессов в подработанных обводненных массивах».
ЛИТЕРАТУРА
- Василянский, Н. П. Предотвращение газовыделения на земную поверхность путем дегазации выработанных пространств. / Н. П. Василянский, В. Н. Кочерга // Сб. научных трудов, МакНИИ, 1987. – С. 27-32.
- Айкер, Х. Управление газовыделением из закрытых шахт. / Х. Айкер, Ф. Хесбрюгге // «Глюкауф». –1984. – № 23. –С. 29-34.
- КД 12.01.03.07-2001 «Защита зданий от проникновения метана. «Инструкция». Макеевка-Донбасс, 2002. – 126 с.
- Лукинов, В. В. Создание энергоэффективного комплекса извлечения и использования шахтного газа метана / В. В. Лукинов, В. И. Сулаев, В. Г. Перепелица, Б. В. Бокий, И. А. Ефремов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. – Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2020. – Вип. 88. – С. 3-8.
- Кулибаба, С. Б. Основные положения методики расчета вертикальных сдвижений и деформаций подрабатываемого горного массива // «Маркшейдерия и Недропользование» №5. – М., 2019 – С. 42-45.
- Ходырев, Е. Д. Оценка интенсивности процессов массопереноса в зонах существенных фильтрационных неоднородностей Е. Д. Ходырев, В. В. Трофимов // ТРУДЫ РАНИМИ: сб. научн. трудов. – Донецк, 2023. – № 22-23. – С. 22-32.
- Кулибаба, С. Б. Оценка свойств техногенных коллекторов метана с учетом главных составляющих деформаций горного массива в зоне полных сдвижений / С. Б. Кулибаба, Е. Д. Ходырев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України: зб. наук. пр. – Донецк, 2013. – № 13 (1). – С. 218-229.
- Теория защитных пластов. / И. М. Петухов, А. М. Линьков, В. С. Сидоров и др. М.: Недра, 1974. – 214 с.
- Яхеев, В. В. Методика определения площадей и объема полостей расслоения в кровле горных выработок (полостей Вебера) помощью глубинных реперов // Маркшейдерский вестник. –2013. – № 4. – С. 5.
- Норватов, Ю. А. Изучение и прогноз техногенного режима подземных вод. – Л.: «Недра», 1988. – 260 с.
- Ходырев, Е. Д. Особенности формирования техногенных коллекторов в зонах влияния барьерных целиков / Е. Д. Ходырев, В. В. Трофимов // ТРУДЫ РАНИМИ. – Донецк, 2023. – № 20-21 (35-36). – С. 147-155.
- Ходырев, Е. Д. Особенности изучения процессов подземной гидродинамики при закрытии угольных предприятий / Е. Д. Ходырев, В. В. Трофимов, М. В. Гордиенко // ТРУДЫ РАНИМИ: сб. научн. трудов. – Донецк, 2020. – № 10-11 (25-26). – С. 55-63.
Рецензия (Канин Владимир Алексеевич, доктор технических наук, старший научный сотрудник, ФГБНУ «РАНИМИ», ведущий научный сотрудник отдела горного давления, email: vlkanin2@yandex.ru.)
При закрытии шахт и остановке принудительной вентиляции и при ликвидации стволов происходит инверсия потоков газа и все ранее дренированные зоны постепенно заполняются газом.. При затоплении шахты газ, скопившийся в этих зонах, начинает вытесняться в сторону земной поверхности, т.е. ликвидация шахт в определенном смысле способствует увеличению интенсивности миграции метана по трем типам каналов это: бывшие обводненные трещиноватые породы, геологические нарушения и ликвидированные или заброшенные горные выработки (шурфы, стволы, сбойки и т.д.). Поэтому определение зон, опасных по прорывам метана на земную поверхность в условиях массового закрытия и консервации угольных предприятий является важной и актуальной задачей для угледобывающих регионов Донбасса.
Объектом исследований было изучение обенностей процессов формирования устойчивых высоконапорных техногенных газовых коллекторов при отработке угольных пластов. Эти особенности позволили сформулировать необходимые и достаточные условия возникновения таких коллекторов и дать оценку степени их опасности по прорывам метана на земную поверхность.
Решение поставленных задач выполнено с помощью разработанных в РАНИМИ методов оценки изменений напряженно-деформированного состояния (НДС) и проницаемости массива, происходящих при его подработке с учетом возможности деформирования пород за пределом прочности.
В результате выполненных исследований установлено, что в подработанном горном массиве образуются высоконапорные газовые коллекторы, которые не являются зонами вторичной газоносности. Параметры этих коллекторов определяются особенностями сдвижения горных пород и изменениями их проницаемости при подработке. Количественные оценки этих параметров и степени их опасности могут быть сделаны на основе расчетных методов, разработанных в РАНИМИ для любой горнотехнической ситуации.
Статья Ходырева Е.Д. «К вопросу о формировании зон, опасных но прорывам метана на земную поверхность, при затоплении угольных предприятий» имеет научную и практическую ценность, рекомендуется для публикации в сборнике научных трудов PAНИМИ.