автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Совершенствование методики прогноза газовыделений при разработке метаноуглекислотноносных угольных пластов

Государственный комитет РСФСР по делам науки и высшей школы

Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический

институт

На правах рукописи

БАКУНИН Евгений Иванович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОГНОЗА ГАЗОВЫДЕЛЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕТАНОУГЛЕКИСЛОТОНОСНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

Специальность 05.26.01 - Охрана труда и пожарная безопасность (по техническим наукам)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Туда 1991

Работа выполнена в Тульском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте.

Научный руководитель - канд.техн.наук, доцент Н.М.Качурин

ч., на заседании специализированного совэтаД 063.47.01 в Тульском политехническом институте по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина, 32.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке Тульского политехнического института.

Автореферат разослан " " ноября 1991 г

Ученый секретарь спецпализировяинп™

совета, канд.тега.наук, доцент —— О.М.Пискунов

Официальные оппоненты: докт.техн.наук, проф. М.Е.Сулла,

канд.техн.наук, с.н.с, И.С.Тищенко

Ведущее предприятие - производственное объединение "Краснодонуголь"

V

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Развитие угольной промышленности СССР базируется на интенсификации технологических процессов путей концентрации горних работ,! использовании новых элективных и безопасных технологий я внедрения впсокопроизводзтельноЗ техники.

Рост эффективности подземной добычи угля планируется осуществить на основе ускоренного роста производительности труда. Доститагае этой цела'возмогло лииь за счет внедрения технологий нового уровня. Ведение горных работ на болызих глубинах приведет к существенномупоешвйцнй газообильности.добычных и подготовительных участков и в значительной степени ослоетит добычу угля-.

В этих условиях особую актуальность приобретает проблема обеспечения бэзоппзности горных работ по газовому фактору. Применительно к условиям разработки матаноуглекислотоносных угодьннх пластов практика проектирования. л эксплуатации вентиляции угздь-■ них шахт показывает, что прогнозируемые газошделения могут существенно отличаться от фактических величин, .фзксируешх при газовоздушных съемках,. Это обусловлено тем, что прогноз метано-выделений осуществляется без учета увеличения пластового давления метана при наличии в угле сорбированного углекислого газа.

.Советскими.учеными разработаны основы фпльтрационно-дифЗу-. зионншг методов прогноза газовыделений в горные выработки,- позволявшие существенно повысить достоверность прогноза. Поэтому разработка ноецх и уточнение существуй®!, методических положений прогноза гйзовыделений. применительно к условиям разработки глета-нЬугЛёкислот'онос!Щ2 пластов являетсявесьма актуальной, так как позволит повысить.'безопасность'"на многих вахтах Донецкого и Кузнецкого бассейнов. •

Диссертационная работа выполнена в соответствии с отраслевым планом ПНР. Мпнуглепрома' СССР,"в ксторзй вотяи-хоздоговорные теш'кафедра';АОТлбС Об' гос. регистрации 01840084145 , 01860132199).

Ц ел ь р а б о т ы - установление закономерностей дпнаш-ка газсвнделения из разрабатываемых'угольных пластов, содержащих квтан и углекислый газ, для повышения достоверности прогноза га-зоЕпдзлеПий на очастнцх. и подготовительных .участках мвтаноугле-кисл'отообзлыых шахт. - ".

Идея р а 6 о т н - повышение достоверности прогноза • газошделений из разрабатываемых метаноуглекиолотоносных угольных пластов достигается за счет количественной оценки увеличения начального пластового давления газовой смеси при наличии в угле . сорбированного углекислого газа;:

О с но в пи е на у ч н н е п о л о * е н и я работы заключаются в следуюшем:

закономерности метановыделения из разрабатываемого метано-углекислотоносного угольного пласта.удовлетворительно оцисывают-ся уравнением фильтрации параболического типа, j котором кинетические параметры yraTHBároT конкурентную сорбцию метана й углекислого газа;

начальное давление газовой смеси в угольном пласте увеличивается с ростом углекислотонос.насти угля за счет более высокого сорбционного потенциала углекислого газа по сравнению с метаном;

сорбция метана и углекислого газа частицами угля диаметром ' менее 0,1 мм, 'перемещающимися, в газовой среде под действием сил тяеэстй,. происходит в кинетической■области процесса, что ускоряет процесс сорбции и сокращает длительность лабораторных исследований;

периода времени , соответствующие сорбдаи. rasa углем в количестве 30 и 60 % от расчетной величины равновесной сорбции, могут быть использованы для достоверного, определения фактического значения равновесной сорбцвд газа углем. '

Н о в и э н а .н а у ч ват п о л о а е й е. й: ■■. установлены закономерности газошделения' из' разрабатываемого угольного пласта, отличающиеся тем, чтс динамийа .мётанойыде-лений описывается с учетом природной углекпслотоносности угля;

получены уравнения для' определения пластош* давлений газовой смеси, отличащееся теи, что в них входят ца^вметры,.характера зукцие конкурентную сорбцию метана и"углекислого газа; :.'-.'".

установлена/терактернае периода, времени процесса сорбдая' ' газов углями,, характеризующие йеличину равновесной сорбции при : фиксированных значениях давления и температур!.

Достоверность научных П' о л о s е -ни й, выводов и рекомендаций подтверждается: .i"' ''•-'.•'■■■.•■ .'•;'■'■'.■".■ ' '

корректной постановкой- задач исследований.,^применением классических методов физической' хиши, матитаткческой фиалки,' матема-.;

тической статистики, тэорш вероятностей и современных достижений вычислительной техники;

удовлетворительной сходимостью результатов прогноза с фактическими данными (отклонения не превышали 20 %) и значительным объемом шахтных наблюдений (газовоздушные съемка выполнены на 6 очистных участках шахт Донбасса), а также результатами анализа плановых замеров (проанализированы данные по 206 очистным участкам) ;' ... • ' ■

полскателшши результатами иррмышленной апробации математического обеспечения задач прогноза газовыделений на шахтах производственных объединений "Краснодонуголь", "Гуковуголь".

Практическое значение работы. Усовершенствованная методика прогноза газошделений из разрабатываемого угольного пласта^ реализованная в виде комплекта прикладных программ для персональных ЭВМ. позволяет удовлетворительно и с минимальной трудоемкостью прогнозировать динамику газошделений. .Предложенные' способы и устройства для определения физико-химических свойств угольного пласта снппают трудоёмкость исследований и обеспечивают требуемый уровень достоверности исходной информа-■ для. .

Реализация выводов и рекомендаций работа. Внедрены' на шахтах и использованы ПО "Красно- .. донуголь", и "Гуковуголь" штодака прогноза газошделений из разрабатываемого метаноуглекислстоносного угольного пласта, результаты тазовпздушнйх съемок, рекомендации по обеспечению предельно-допустимых скоростей подвигания очистных и подготовительных забоев по газовому фактору,, способа и устройства для получения исходной • информация "о физико-химических свойствах и газовом состоянии угольных пластов. '•'

А п-.р о б а ц и я раб о т ы. Основные, положения влссерта-щш долоейны и обсуадены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГГТ! (г. Тула, , 1987 ^ 1990 г.т.); на" технических советах ПО "Краснодонуголь" (г.; Краснодон, 1988 г.) я "Гуковоуго.ть" (г.. Гукойо., 1988 г.); па ;научком семинаре лаборатории рудничной вентиляции ГГГД ш. А.А.Ско--. чйнского (г. Люберцы, 1988 г.); на всесоюзном совещании по охране труда (Г. Рубейное, 19Б7 г.).

; П у 6 я и к а •■. и и.. По результата'.! выполненных исследований опубликовано-7 статей, получено 2 полонйтельннх роптания на изобро-' тещиг.."'

Объем работы. Диссертация состоит из введения, & глав, заключения и содеркит страниц.машинописного тек-

ста, в том числе'30 рисунков, 3.6 таблиц, список литературы из 116 наименований, 2 прилежания.

ОСНОШОЕ СОДЕР1Ш351Е РАБОТЫ,

Фундаментальные положения прогноза динамики. газэшделеняЗ в угольных шахтах с|ормулироваш в трудах А.А.Скочнпского, Ф.А.Абрамова, А. Т.Айрунц, А.С.Еуряакойа, Л.Н.Быкова, Й.Б.Васта-' кова, ¿.О. Клебанова, В.Л.Колмакова, Р.М.Кричевскбго, С.В;Кузнецова, ГХЛидина, Н.ТЛЛатвеенко, Л. И. Ме два дона,' А :М. ¡.'эроса, . Н.В.Нозшша, А.З.Пегросяца, И.М.Печука,- Л.А.¡Тучкова, П.В.Сергеева. Э.М.Соколова, М.Б.Суллы, Б.Г.Тарасова, К.З.Ушакова, Н.Л.Эттинге-ра и др. . ' "..

Анализэтих научных результатов позволил сформулировать цель и идею работы,'для реализации котор!гг были поставлена и ре-, шещ следуидие Задачи:'

исследовать дзнадлку газошделенпй на очистных участках . метаноугл'екислотообильншс шахт и изучить влияние технологических параметров, торногеолотчеоких условий и зико-хпщческах ■ ■'."'.'■ свойств угля на' метанообильность очистных- участков;

. разработать методику определения начального'пластового давления газовой смеси в мэтапоуглекислотопосном пласте н предяо-«ить технические. решения для определения параметров сорбции газов углами, 'позволяющее снизить трудоемкость исследований; ■ :

разработать усовершенствованнуа методику прогноза газовыде-лзний из разрабатываемого мета.ноуглекийлоТоносного пласта и комплект программ_ для ПЭВМ; : ' . . . '- .

провести -промышленную апробации разработанной методики и.оценить адекватность установленных закономерностей газошделонай.

Газообильность очистных и подготовительных участков является следствием нарушения стационарного состояния те'рМодачамичес-кой системы- "газовая смесь - уголь" технологическими воздействиями при подготовке и разработке ие<;тероаде1ш2. .

Качественная и количественная оценка связи метанообильноети• очистных участков, о природными и технологическими факторами прведена методом корреляционного анализа. Анализировались результаты наблюдений на шахтах Центрального и Луганского районов Дон- . басса. Объем выборки составил 206 участков, из них 101 участок по шахтам производственного объединения "Артемуголь", 50 "Оряоникид-зауголь", 55 "Краснодонуголь". Результативными признаками являясь

значения абсолютного газовнделения в очистной забой - 1оч и газо-выделешае . из выработанного пространства: ¡в.л , а в качестве $ак-.ториальных признаков газовыделенйй рассматривались; интенсивность выделенйй углекислого газа /УГ ; природная метаноносность Хпр ; мощность разрабатываемого угольного, пласта т среднесуточная добыча угля Аоч ; глубина разработки Н ; выход.летучих веществ

Vг; дайна очистного забоя В а ; угол падения разрабатываемого пласта Ы. влажность угля и/ ; природная зольность Ас ; сред-.няя температура угольного пласта \пл ; объем микропор 1Уо ; объём фильтрационных лор . ; сорбцнонная метановмкость угля при давлениях равных 0,1; 0,5; I; 2; 3; 4; 5; Ша.

'Результаты корреляционного анализа данных по центральному району Донбасса .свидетельствует о том, что газообильнссть очистный забоев пропорциональна газовыделенйй из выработанных пространств,. природной .газообильности, выходу летучих веществ, глубине разработка, и величине угла падете разрабатываемых пластов, а также температуре горного массива. Наблюдается половятельная связь с.суточной добычей угля; однако уровень яадеаности этой связи менее 0,95. С атанностыо угля, объемом мйкропор и ссрбпион-' ной- емкостью установлена достаточно тасткая отрицательная связь.

Результаты корреляциоЕшого анализа данных по Лугасдакоиу району Донбасса, в основном подтверждают влияние ка газообильность 1 очистных забоев тех се факторов, что п в шахтах центрального района, но при этом есть, некоторые отличия^ Уровень наддиюстп связи ме-зду газ'ообильностью, сорбционной способностью и влажностью угля менее 0,95. Тазооблдьность нелинейно зависит от объема микро-пор. Кроме того '■• установлена весьма тесная положительная корреля-цяя мэтанообяльности,с углекйслотообильяостьв и даной лавы, а -такке.:с могцностью разрабатываедчого пласта.

■ Йояыение углекислого газа, з метаноуголышх пластах еще более ослоккяет газовую обстановку. Это. связано с тем, что углекислый газ по оравненшо о метано« в. 3-7 раз активнее сорбируется углем я в-результате углокислый газ, занимая сорбционнне вакансии ' перевод:?'? значительное количество метана в свободное состояние.

(Еахтпыа яабл-деншг за динамикой выделения метана и углеклсло-• го газа доказали,, что, во-первых, этот процесс является случайным, но'.ого; .характеристики достаточно хорошо'Коррелируют с периодами* технологическ!'" и геомеханкческлх воздействий на угленосную толщ; '-.эо-вгорых/дате^яндрованная. составляющая скорости газош-

деления удовлетворительно описывается уравнениями параболического тина. Поэтому моделирование процессов газовыделений с поверхности обнажения пласта осуществлялось с помощью следующих • уравнений:

подготовительные выработки

} ^Х7' ' Ф'

очистные забои

гдэ Р -- давление газовой смеси; Э6(Р)~ пьезопроводность угольного пласта; х, ^ - пространственные координаты, связанные соотношением X - Т+. <У"0*>1 . ; I - время; .

(¡Л,) - средняя скорость подвпгания очистного забоя. Уравнепия (I) л (2) решены методом ступенчатой аппроксимации значений пиезопроводности пласта ¿6(Р) при еле,дущих условиях:

РрГ,о!=Я , РА , ' ¿\/7? Р / — (3).

X

О оо

где Рь - начальное пластовое давление газовой смеси; ■ А - давление на контуре стока.

Решение уравнений (I) и (2) для условий (3) позволят представить закономерности газовыделений с поверхности обнажения угольного пласта в виде;

подготовительные выработки

Г/71,7.1 (¡Л? /и0' М/м Л/Ш Т/7 ,

/?7т £ /г /И ' /ии^ /7/Ш & Т/7 ,

очистная забои

(4)

* См Cot /Пял

* exp + i^i'' yj} > (5)

где /77/гл - мощность угольного пласта, м; Тп - время проведения подготовительной выработки на проектную длину ¿л . сут;

\1Гп - средняя скорость проведения подготовительной выработки, ц/сут;

- динамическая вязкость и плотность метана при атмосферном давлении Ра \ С/ч - концентрация метана в газовой смеси;

Cos - длина лавы, м; - газовая проницаемость угольного

пласта, м2; Ар --параметр линеаризации уравнений (I) и (2);

36л - динеаризованЕше значения пьезопроводности пласта, м^/с; Хл =Хл(Лр) ; ^ Ар =ff,.?i£p-J ; Q - объ л газо-

вой смеси, содержащейся, в единичной массе угля, см3/ч.

Значения параметралинеаризации Ар определяются дая каждого интервала • давлений ступенчатой ликеаризадая функции 9в(Р) . При этом период времени Г. ■;, в' течение- которого текущее давление газа будет находиться в рассматриваемом интервале определяется из.уравнений: '

подготовительные выработки

(Ро - /}/=■' р* + (tf - Л'У , (G)

очистные забои. ■'

(к - Pc'/feACVxhs -qfaA») /£' +

/• ехр( м/с fv£yrr <ifo«>

ikJ] W

гдо аР*. - ¿-ый интервал давлений, на котором осуществляется линеаризации.

На рис. 1-2 представлена динамика газовыделения в подготовительную выработку при различных значениях параметра

Л -г?Ь:,1 (с'г > А /■''' . Качественный характер зависимостей и количественные значешщ газообильности соответствуют результатам шахтных наблюдений. Сравнение результатов вычислительных экспериментов для -очистных забоев, с фш тической динамикой газовидалений также свидетельствует об удовлетворительной сходимости (отклонения не превышали 17 %).

Для расчета динамики газ.ошдеденпй из отбитого угля получены следующие зависимости:

, ¿А.

1оу - ХиСс, £ JJ Сл/ Х'л * Я* /-м, (6)

• - , 7 6Сг (сЛ

/ Ху <',-/7; А/-'у' //.< лп//, 4 '

где I'.! - средняя газоносность краевой, части угольного пласта, м3/т;

+ ¿//.О/' \

- остаточная газоносность отбитого угля на расстпяшш-от-комбайна до рассматриваемой точки, м3/т; /(»у "'- коэффициент погрузки угля комбайном на конвейер; /¡¡с ~ пронз.води-'. тельнэсть выемочной машины, т/мин; ' С „г. - концентрация углекислого газа в газовой смеси; ам,О*г, ' .парамотри. изотермы сорбции.Лэнгмюра длй метана и углекислого газа соответственно; - пластовое давление газовой смеси на границе зоны отжима угля, которое 'определяется из решения уравнения (2). .

Численная реализация зависимостей (4) - (9) возможна при том условии, что задана величина начального пластового давления Рь . Исследования кинетики сорбции метана и углекислого газа углями показали, что начальная скорость сорбции углекислого газа превышает в 5 - 7 раз начальную скорость сорбции мошна. При. этом величина равновесной сорбцгп углекислого газа при .0,1 Ша в

-л

График зависимости Т„ % от о , соответствующей,

периоду проведения подготовительной выработки

-г

Графпк заиксииостп '[„ е от -{_ / для подготовитель;;^

г 12 -

3-7 раз больше равновесной сорбции метана. Очевидно, что это приведет к конкурентной сорбции метана в углекислого газа и отразится на величине пластового давления /V . Для определения давления газовой смеси в метаноуглекислотоносном угольном пласте разработан способ, сущность которого- заключается в измерении физико-химических параметров система "газовая смесь.- уголь" а значение Ра находят из решения следуадего 'уравнения:

' //У {¿«с» у4-/ £¡/'¿/¿1'* Щ *

.У

(10)

где / - плотность угля, т/м3-, - температура угольного пласта, °С.

" Сравнение расчетных пластовых давлений с!результатами прямых измерений свидетельствует об удовлетворительной сходимости (отклонения не превышают 30 %), Вычислительный эксперимент подтвердил результаты анализа фактических данных и показал/, что ". пластовое давление возрастает: с увеличением углекислотонооности пласта - (так, например, при ' Су г •'= 30 % /I .= 5,4 ГЛПа, а при С«г = 35 % Я - 11,7 МПа для условий' северной полосы мелкой складчатости Донбасса). ;

Группа факторов, входящих в уравнение (10) принимается по результатам геологических исследований месторождения, а д.тя определения параметров изотерм сорбции используется .существующая база данных иди че проводятся лабораторные исслёдова,ния. Лабораторные эксперименты показали, что кино тика сорЗции 'удовлетворит тельно описывается едедунцим уравнением: • " ■'.' ;

X

где - объем газа, сорбированный единичной массой угля

за время Ь ; - равновесная сорбция при данных значениях давления и температуры; р '•- кинетический коэффициент.

Анализ зависимости -' (II) позволил установить характерные моменты, времени, позволяющие .вычислить значения и . Это периоды времени, соответствующие- значениям 30 % и 60 % от равновесной сорбцииСледовательно, при определении сорбции газов углями можно существенно сократить длительность лабораторного эксперимента. 'Учитывая также тот факт, что частицы угля размером не более 0,1 ил перемещаясь в.газе обеспечивают протекание процесса . сорбции без Заметного-влияния внешнего массообмена и Кнудсеновской .диффузии, мокно существенно увеличить скорость сорбрии. Зги положения- были ' использованы дяя разработки нового способа определена сорбции.газов углями и устройства дяя его реализации.

■ Определение сорбции газов углями осуществляется путем подачи '■исследуемого газа'в адсорбер и-компойспрущий сосуд, измерения температуры.и давления газа. Разработанный способ отличается от известных ранее тем, что для снижения трудоемкости исследований, за счет устранения дйфсТузлонних процессой, обеспечивают перемещение угольных частиц диаметром не-' болео 0,1 ш в адсорбере под . действием'сил тяквети, измеряют периоды времени, соответствуют:«) значениям сорбции 30 % а 60 % от расчетной величины равновесной ; сорбции, а-сорбцию газа при данных значениях давления и температу-• ра определяют по формулам, явдяюйщмйся следствием закономерности (II). Результаты апробация свидетельствует об удовлетворительной сходимости (отклонения по сравнений'с прототипом ко превышали 10 %), а трудоемкость исследований при.этом уменьшается порой в десятки раз.- .....

. Для снижения трудоемкости работ по определении газоемкости углей разработана методика определения этого параметра- по результатам. рентг.ейоструктуринх исследований. В методике принята следующая модель структура угля. Макромолекулы углеродной составляющей угольного вещества представляют собой двумерные ароматические системы регулярйого строения,"расположенные на деформированных поверхностях, евг^шных'меазу собой ковалентными связями. Нерегулярность упадки, конденсированных систем приводит к появлении меж-■адолекулярных..полостей,:которые .способны сорбировать газы на своих 'поверхностях. Сйрагфшвость прлнятой модели- подтверждается нали~. чпеи. разлитого какЬюлума.квтенецв.яос'га отражения- па. рентгенограмме, соответствующего.- интервалу .мэ5Шласкост'ных расстояний от 0,25

- 14-т

до 1,2 мм. Следовательно, газоемкость угля мояно определять по формуле:

п _ /CZfv() 4 ù3 ' (то'*

и - jooxhГЛ ~ Q2)

где К - коэффициент, учитывавший степень заполнения моно'слоя; - удельная внутренняя поверхность угля, м^/т;

Г . _ SffO /У- /I-//- Я/У

~ ■ de /¡/зеро

50г - объемная доля сорбата определяемая ро рентгенограмме; de ABC _ среднее значение межатомных расстояний сорбирующей части угольного вещества (определяется по рентгенограмме);

(?аг - эффективный'радиус шлену.та газа, м; /1/4 - число Аво-гадро. '

Были исследована угли различных стадий метаморфизма (от бурых до антрацитов).

Сравнение со значениями газоноскостей, измеренных еорбцион-шма метода»,га свг.тётельствуют об удовлётворитёльной сходимости. •..

В целом комплексное применение разработанной методики й способа определения сорбции .газов углями позволяёт получить достоверные результаты при существенном снижении Трудоемкости работ.

Выполненные исследованм были использованы при. разработке усовершенствованной методики йрогноза метано- д углекислотовыде-'лений из разрабатываемого угольного пласта на метаноуглекшло-тообкльннх шахтах. Методика основывается на динамических закономерностях движения газовой смеси, состоящей, глааныгл образом, из метана, углекислого газа я азота. В полном .объеме методикой предусматривается: расчет начального состояния угольного пласта, . ■ находящегося в газодинамическом равновесии., и определение начального условия ( Р{г,о/=Р» ); расчет динамики и ■. средних-значений выделения метана и углекислого газа с поверхности обнакс— -кия угольного пласта на очистных и подготовительных участках; расчет динамики газошделений 'из отбитого угля.. ;• • У

Все этапы расчетов автоматизированы, °азработан комплект программ для ПЭ™. Ш.'-ГС и ПЭВМ- совестимых с, Ш'-РС. 'Результаты внелренгя и прошшлеяной. апробации свидетельствует о псвышэняа •

достоверности прогноза газовыделений. Так для шахт производственных объединений "Краснодонугсль" и Туковоуголь" отклонение расчетных значений газообйльностя подготовительных выработок от фактических величин изменялось от 6',5 до 18,5 ? ив среднем составило 12,2 %.. До очистным участкам отклонения'находились-в интервала 6,6 - 15,4■%', а среднее значение было равно 11,5 ^.-Это свидетельствует об удовлетворительном уровне адекватности разработанной методики, прогноза газовыделений.

• -.-ЗАКЛЮЧЕН П В

. Таким образом,.в диссертация дано новое решение актуальной научно-технической задачи'установления закономерностей' газовыделе-тя йз разрабатываемых метаноуглекислотокоскых угольных пластов и получения''исходной'. информации для пошиения достоверности прогноза газоббильности .оч-л^тных п подготовительных' участков мет^оуглекис-лотообильных шахт, что имеет существенное значение для угольной промышлейности, так как повышает безопасность подземных горных работ,'

■ ,'• Основше научные -и практические результаты работы заключаются в следующем. ...

' I. Усовершенствована шторка прогноза газошдэленйй вл разрабатываемого.'угольного пласта на' метаноуглекислотообильных шахтах. Установлены.закономерности метановыделеннй на' очистных участках, разрабатывающих метаноуглеки.слотоносные' уголыше пласты. Показано, что эти'- закономерности являются' следствием решёния нелинейного уравнения фильтрации, для начального условия,-учитывающего конкурентную' сорбций..метана и углекислого газа. Установлено, что природная углекйслотоноснЬсть угля, 'равная 2 - 3 м'/л;, приводит к увеличению скорости^ метановыдёления на 40 '.- 60 % по-сравнению с условиями разработки угольных Пластов, содараащих только метан.

- ;2. Разработай и внедрен способ определения"сорбции газа углем. При этом доказано, что ..обеспечение протекания процесса сорбции в кинетическрй области, а такао'использование Характерных периодов времени процесса равных, длительности достижения сорбции газа 30 % и,60 % ' ¿т равновесной•величины, существенно сокращает трудоемкость получения сорбциояных характеристик угля без. потери точности иссле-довайяй. Разработано и внедрено устройство-для определения сорбции газов угляиа.

3. Установлены зависимости, позволяющие рассчитать давление свободного метана в угольном пласте с использованием существующей базы данных. Обоснован комплекс параметров, которые.необходимо учитывать при расчете изотерм сорбции метана и углекислого ' газа. При этом показано, что для углей метаноуглекислотойосного района Донбасса сорбционная активность углекислого газа в 5-7 раз' выше, чем у метана.

4. Обоснована модель структуры угля в виде совокупности макромолекул углеродного вещества, представляющих собой аройатичес- . кие системы регулярного строения, расположенные на дефордгаротан-ных поверхностях, соединенных меяду собой ковалентнымл связями. Разработана методика определения газоемкости углей по результатам рентгеноструктурного анализа.

5. Разработаны программы для ПЭЕГ.1, позволяющие снизить трудоемкость прогноза динаьшки газовыделетшй из'разрабатываемого угольного пласта и проведена их опыгно-промышленная апробация. Сравнение результатов шахтшх наблюдений с расчетными данными свидетельствует об их удовлетворительной сходимости (отклонения не превышают 20 %). ' ' _

6. Усовершенствованная методика прогноза газошделенпй.из . разрабатываемых меианоуглекислотоносшх угольных пластов апробирована и внедрена на ПО "Краснодонуголь" и "ХукоЕзтоль". Результаты внедрения подтверждают удовлетворительную адекватность разработанных математических моделей к эффективность'комплекта прикладных программ д.ля SR'.T.

Основное содержание диссертации-опубликовано в следующих работах:

1. Качурп-н H.H.Гусев К.Д., Бакунин 2.И.' «"!етапое?.жость и. метаноносность рабочих пластов восточного. Дэнбаоса/ТулШ.-- - .Тула, I9B5- -13 с. - Деп. в ¡ЩИЭИуг.оль 12.03.85, 5 3329.

2. Качурин U.M., Кузнецов В.В., Бакунин 2.П., Гусе.в Н.Д. , . Прогноз метанообильноста очистных участков глубоких шахт восточного Донбасса и оценка допустимой нагрузки на лаву/ТулШ, - Тула, . 1985, 27 с/ Доп. вДШПЗЙуголь 25.06.85, ..'5 3406'. '

3. Бакунин Е И., Кузнецов 5.3. Прогноз та'зошделений из..угольного пласта к шбор рацгглальн.ой схемы Еентиляцпя очистных участков//Проблеш охраны труда: -Сб.ст./Рубежное, I9C6, с , . 287-288.

4. Качурин Н.I.f., Бакунин Е.И., Кузнецов В.В. Особенности распределения метана в угольных пластах северной полосы мелкой ■складчатости Донбасса//Теология, поиски а разведка твердых горючих ископаемых,; геологопрошашенная оценка угольных месторождений: сб. научи.тр./ Ту.-ТНТ. - Тула,: 1986. - с. 93-96.

,5. Кузнецов В.В., Бакунин Е.П., Авдеев 0.50., Щуринов A.B. Динамика газовыделеций на очистных участках./ТулПП. - Тула, ISB6.

- 22 с.'Деп. в ЦНИЭИуголь 13.02.87, В 4045.

6, Качурин R.M., Бакунин Е.И. Факторы, влиявшие на газообильность очистных'участков углекислотометанообильных шахт//Подземная разработка тонких и средней мощности пластов: сб.ст./ТулГШ. - Тула, 1909. - с. J32-I3G. ■

7. Качурин Й.Н. ( Кузнецов B.B., Бакунин Е.П., Носов В.А. Гаэоваделение'из разрабатываемого угольного пласта в очистной забоЗ//Вентнллцня шахт и рудников: Сб*ст./ЛГЯ-Л., 1990.

- о. 73-77.

Подписано к печам 04.11.У1, форма i бумаги'60xfcA i/16. Бумага зтпогр. te 2. Офсег.печ. Усл.яеч. д.0,9. Уч.-'изд.л.0,й. Тирак 100 экз. Заказ 'te 953. Бесплатно.

издано. 2 'Тульском ордена Трудовом Красного .Зициени политехническом институте. Тула,ул.Болдина,151. Отпечатано на ротапринте ь'ТулНЛ.