автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Разработка метода определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород для совершенствования комплексного газоуправления

На правах рукописи

О,1

КОЗЫРЕВА ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭМИССИОННЫХ РЕСУРСОВ И ГАЗОКИНЕТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ГАЗОУПРАВЛЕНИЯ (на примере шахт Кузбасса)

Специальность: 05.15.11 - "Физические процессы горного производства"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2000

Работа выполнена в Институте угля и углехимии СО РАН

Научный руководитель: доктор технических наук

ПОЛЕВЩИКОВ ГЕННАДИЙ ЯКОВЛЕВИЧ Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ШЕВЧЕНКО ЛЕОНИД АНДРЕЕВИЧ, кандидат технических наук СТЕКОЛЬЩИКОВ ГЕННАДИЙ ГАВРИЛОВИЧ

Ведущая организация - Государственный Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (ВостНИИ).

Защита диссертации состоится "18" июля 2000 г. в 15.00 часов па заседании Диссертационного Совета Д 003. 57. 01 В Институте угля и углехимии СО РАН по адресу:

650610, Кемерово, ГСП, ул. Рукавишникова, 21

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института угля и углехимии СО РАН.

Автореферат разослан "18" июня 2000 г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета, ¿¿(^

доктор технических наук, проф. ------ Б.В. Власенко

ШЛл

Актуальность темы. Особенностью угольных месторождений Кузбасса является их высокая газоносность при небольшой, 80-130 м, глубине залегания верхней границы зоны метановых газов. На современных глубинах ведения горных работ содержание метана достигает 20 м3/т и более. Наряду со значительной угленосностью месторождений, до 18 %, эти особенности Кузбасса заставляют рассматривать его месторождения в качестве углеметановых с соответствующей модификацией технологий разработки.

Наблюдающийся в настоящий период рост добычи угля сопровождается выраженной тенденцией роста производительности выемочных участков, особенно при разработке пологих пластов комплексно-механизированными забоями. Как свидетельствуют статистические данные шахт Кузбасса, это не только увеличивает их метанообильность, но и обусловливает рост, по степенной зависимости, загазирований выработок, служащей основой для воспламенения метана с вероятностью около 2 %, Решениями УКО Госгортехнадзора РФ в период 1997-1999 гг. около 10 лав отрабатывались с существенно ограниченной по газовому фактору производительностью. Эти обстоятельства заставляют признать, что наиболее распространенная в Кузбассе комбинированная схема проветривания комплексно-механизированного выемочного участка, основанная на разжижении меньшей части выделяющегося метана вентиляционной струей и оттеснении от забоя с последующим изолированным отводом большей составляющей газового баланса, требует дальнейшего совершенствования в направлении расширения комплексного газоуправления.

В 80-х годах проф. A.A. Мясниковым для рассматриваемых условий было предложено комплексное газоуправление на выемочном участке, дополняющее комбинированную схему третьим способом управления газовыми потоками - дегазацией разрабатываемого пласта и выработанного пространства. Однако научная проработка этого комплекса ограничилась уровнем технического предложения без количественного анализа горнотехнологических условий совместного и раздельного применения его основных способов. За прошедшие годы произошел существенный прогресс в части технологий дегазации угольных пластов и создании средств бурения скважин. Эффективное использование этого научно-технического потенциала для повышения производительности шахт и забоев требует разработки соответствующего метода определения параметров комплексного газоуправления, основанного на определении эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород.

В 90-х годах международные экологические организации подняли вопрос об обязательности утилизации шахтного метана, как одного из "парниковых" газов. Шахты Кузбасса выбрасывали в атмосферу в 1990 и 1998 гг. соответственно

1,3 и 0,7 млрд. м3/год чистого метана. Метан является весьма ценным химическим и экологически чистым энергетическим сырьем. Локальные участки его попутной добычи, шахты и разрезы, являются и энергопотребителями с вполне соответствующим потенциалом, что создает достаточные условия для рационального природопользования.

Таким образом, исследования закономерностей распределения эмиссионных ресурсов разрабатываемого участка месторождения и газокинетических свойств массива горных пород, а также и аэрогазодинамических процессов на выемочных участках угольных шахт в направлении совершенствования комплексного управления аэрогазовыми потоками и обоснования возможных объемов использования попутного метана, как обязательной составляющей технологической культуры, представляют существенный научный интерес и практическую значимость.

Работа выполнялась в соответствии с основными заданиями к плану научно-исследовательских работ Института угля и углехимии СО РАН на 1998-2000 гг. по основному направлению научных исследований "Системы и процессы эффективной ресурсосберегающей и экологически безопасной разработки угольных месторождений".

Цель работы. Повысить точность определения параметров комплексного газоуправления на основе исследования эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород.

Основная идея заключается в использовании закономерностей пространственного распределения эмиссионных ресурсов и их влияния на кинетику газовыделения при переменной скорости подвигания забоя.

Задача исследований:

• развить метод определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород посредством применения пространственных информационно-аналитических моделей;

• установить зависимость эмиссии метана на шахтах Кузбасса от их производительности, газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих и оценить перспективность комплексного газоуправления, включающего современные способы и схемы дегазации;

• уточнить зависимости кинетики поступления газа на выемочный, участок из основных источников от скорости подвигания забоя и времени транспортирования угля в условиях аэрогазового обмена между призабойным объемом и выработанным пространством при комбинированном газоуправлении;

• разработать метод определения области применения способов комплексного газоуправления;

• провести предварительную оценку эмиссионного потенциала углеме-танового месторождения, разрабатываемого открытым способом, для подтверждения установленных закономерностей.

Методы исследований: методы идентификации информационно-аналитических моделей свойств массива горных пород при определении эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород; метод номографии; метод графической интерпретации данных; методы газовой динамики для определения параметров аэрогазового обмена на выемочном участке; методы математической статистики при установлении тенденций развитая процессов и аппроксимации экспериментальных и статистических данных.

Защищаемые научные положения:

• применение пространственных информационно-аналитических моделей свойств массива горных пород повышает точность определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород и позволяет установить отклонения природной метаноносности угольных пластов с ростом глубины залегания на ненарушенных участках месторождений от положений теории сорбции при соответствующих гидростатическому закону значениях давления газа;

• величина общешахтной эмиссии метана с учетом производительности, газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих, влияет на объемы применения комплексного газоуправления на шахтах Кузбасса и их газовую аварийность, показателем которой служит количество загазирований выработок на миллион тонн добычи угля;

• характеристики основных источников метанообильности выемочных участков зависят от совокупного влияния свойств массива и параметров технологии работ и при отработке выемочных столбов значительных размеров существенно изменяются по мере отработки, а аэрогазодинамическое качество системы газоуправления характеризуется отношением расходов аэрогазовой смеси по основным направлениям (вентиляционный и конвейерный штреки, газоотводящая выработка);

• область применения и необходимая эффективность основных способов комплексного газоуправления на выемочном участке при прочих равных условиях определяются направлением и интенсивностью аэрогазового обмена между зризабойным объемом и выработанным пространством;

• изменения газокинетических характеристик газоносных угольных планов в зонах влияния надработки отслеживаются при доразведке месторождения, отрабатываемого открытым способом.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается:

• корректностью постановки задач согласно развитию основной идеи в направлении поставленной цели;

• использованием представительного объема (69 шахт, 430 геологоразведочных скважин, 5 выемочных участков) статистических и экспериментальных данных по рассматриваемым физическим процессам.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• повышена точность метода определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород по геологоразведочным данным и дискретным значениям параметров технологии горных работ и на этой основе установлена эмпирическая зависимость природной метаноносности пласта от глубины его залегания;

• установлены зависимости газовой аварийности шахт от их метано-обильности и производительности, газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих веществ, с ранжированием шахт по уровню газовой опасности и объемом применения комплексного газоуправления с учетом современных способов и схем дегазации, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей при утилизации метана;

• получены эмпирические функции, уточняющие влияние скорости под-вигания забоя и времени транспортирования угля на кинетику поступления газа из разрабатываемого пласта; введено, следующее из закона сохранения массы метановоздушной смеси, понятие коэффициента газовоздухораспределения на выемочном участке, позволившее установить зависимость метанообильности действующего забоя от свойств пласта и параметров технологии работ в условиях аэрогазового обмена между призабойным объемом и выработанным пространством;

• установлена взаимосвязь метанообильности забоя с коэффициентами газовоздухораспределения и эффективности дегазации основных источников ме-тановыделения, определяющая объемы и условия совместного и раздельного применения основных способов газоуправления на выемочном участке;

• установлено, что снижение литологического давления при ведении открытых горных работ инициирует переход углеметанового пласта в другое состояние с формированием соответствующего эмиссионного потенциала.

Личный вклад автора состоит:

• в уточнении метода определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород на основе геологоразведочных данных по осям скважин и дискретных значений параметров технологии горных работ;

• в установлении линейности зависимости природной метаноносности пласта от глубины его залегания в определенном диапазоне условий;

• в установлении зависимости газовой аварийности шахт от их метано-обильности и производительности, газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих, с определением объема каптирования метана, как основы для применения комплексного газоуправления на выемочных участках угольных шахт;

• в обосновании выбора способа дегазации, обеспечивающего минимизацию затрат в условиях утилизации метана;

• в установлении эмпирических функций, уточняющих влияние скорости подвигания забоя и времени транспортирования угля па кинетику поступления газа из разрабатываемого пласта и введении понятия коэффициента газовоздухо-распределения на выемочном участке, позволившее установить зависимость ме-танообилыюсти действующего забоя от свойств пласта и параметров технологии работ в условиях аэрогазового обмена между призабойным объемом и выработанным пространством;

• в установлении взаимосвязи метанообильности забоя с коэффициентами газовоздухораспределения и эффективности дегазации, определяющей объемы эмиссии метана и условия совместного и раздельного применения основных способов газоуправления на выемочном участке;

• в уточнении особенностей формирования эмиссионного потенциала при открытой разработке утлеметановых месторождений, подтверждающих установленные в этом диапазоне зависимости.

Практическое значение работы. Результаты исследований позволяют:

• определять эмиссионные ресурсы и газокинетические свойства массива горных пород и уточнять значения газоносности пластов;

• ранжировать шахты по уровню потенциальной газовой опасности с определением соответствующих объемов каптирования метана;

• оценивать перспективность применения основных способов дегазащш в рамках комплексного газоуправления;

• повысить точность расчета метанообильности действующих выемочных участков на пологих средней мощности пластах;

• уточнять параметры аэрогазодинамических процессов на выемочном участке и область применения комплексного газоуправления;

• устанавливать необходимую производительность дегазационных систем на выемочном участке, как части технологически необходимого объема изо-шрованного отвода метана;

• определять объем эмиссии метана при ведении открытых горных работ, так разность между запасами метана в массиве горных пород и их остаточным

значением, соответствующим изменению литологического давления в результате вскрышных работ.

Реализация работы.

Разработанные в процессе исследований методические средства включены в состав программного комплекса адаптивной автоматизированной системы прогноза газопроявлений (АдАСП ГП), подготовленной к промышленной апробации. Выполнено обоснование перспективности пяти метанодобывающих участков на Чертинском месторождении Кузбасса ПО "Беловоуголь" в 1995 г. Разработан инвестиционный проект использования дегазационного метана в котельной ОАО "Шахта "Первомайская" в 1997 г.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции "Наукоемкие технологии угледобычи и углепереработки" (Кемерово, 1998), на научно-практической конференции "Опыт и перспективы наукоемких технологий в угольной промышленности Кузбасса" (Кемерово, 1998 г.); на Международной научно-практической конференции "Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию" (Кемерово, 1999 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 работах, включая 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертация содержит 6 глав, введение и заключение, список используемой литературы из 67 наименований, изложена на 120 страницах машинописного текста, включая 12 таблиц и 59 рисунков.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОДЕРЖАНИЯ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности, цель, идею работы, формулировку задач исследования, защищаемые научные положения, личный вклад, обоснованность, достоверность научных положений и выводов и др.

В первой главе диссертационной работы проанализированы горнотехнологические характеристики разрабатываемых угольных месторождений Кузбасса, обобщены сведения о газовой аварийности шахт и проведен анализ снижения технологической и экологической опасностей горных работ.

Вторая глава посвящена изучению особенностей коллекторских свойств пластов угля, уточнению методов расчета запасов метана и определения эмиссионных ресурсов метана на участках месторождений с использованием пространственных информационно-аналитических моделей свойств массива горных пород.

Третья глава посвящена оценке технологически необходимых объемов кэширования метана, обеспечивающих, по газовому фактору, работу угольных шахт Кузбасса. Определяется перспективность способов газоуправления на выемочном участке средствами вентиляции, а также основных способов дегазации шахт.

В четвертой главе уточняются зависимости кинетики поступления газа на выемочный участок из основных источников от скорости подвигания забоя и времени транспортирования угля при системе разработки длинными столбами по простиранию в условиях аэрогазового обмена между призабойным объемом и выработанным пространством при комбинированном газоуправлении (на примере лавы 1843 шахты "Комсомолец").

Пятая глава посвящена разработке метода определения области применения и расчету эффективности основных способов комплексного газоуправления аэрогазовыми потоками на выемочном участке. Исследуется влияние местных аэродинамических сопротивлений на контуре выработанного пространства на эффективность способов газоуправления средствами вентиляции.

Шестая глава посвящена предварительной оценке эмиссионного потенциала углеметанового месторождения, разрабатываемого открытым способом, для подтверждения установленных закономерностей.

В заключении обобщены результаты исследований в соответствии с поставленными задачами и сформулированы основные выводы по диссертационной работе.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Применение пространственных информационно-аналитических моделей свойств массива горных пород повышает точность определения эмиссионных ресурсов и газоклнетичсских свойств массива горных пород и позволяет установить отклонения природной метаноносности угольных пластов с ростом глубины залегания на ненарушенных участках месторождений от положений теории сорбции при соответствующих гидростатическому закону значениях давления газа.

Величина газоносности пластов является одной из наиболее важных характеристик месторождений при определении эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств горных пород. Однако, плотность газового опробования пластопересечений при геологоразведке далеко не всегда обеспечивает достаточную точность результатов. В настоящее время расчеты газокинетических ха-

рактеристик основываются на теории сорбции метана углем и некоторых гипотезах, появившихся на основе исследований крупнейших ученых (академика А.А.Скочинкого, профессоров Абрамова Ф.А., Айруни А.Т., Баймухометова С.Х., Боброва А.И., Вылегжанина В.Н., Грицко Г.И., Дубинина М.М., Егорова П.В., Ерохина С.Ю., Зверева И.В., Игишева В.Г., Казакова С.П., Клебанова Ф.С., Колмакова В.А., Комарова В.В., Лидина Г.Д., Малышева Ю.Н., Морева A.M., Петросяна А.Э., Пучкова Л.А., Сергеева И.В., Сластунона C.B., Тарасова Б.Г., Трофимук А.А., Шевченко JI.A., Ходота В.В. и др.).

Для уточнения изменений газоносности пластов с глубиной их залегания выполнен анализ геологоразведочных данных Чертинского и Березово-Бирюлинского месторождений Кузбасса. Расчет газоносности выполнялся на основе теории сорбции и газового состояния с учетом гидростатического изменения давления газа с глубиной согласно эмпирической зависимости, установленной Ефремовым К.А. На рис. 1 представлены основные результаты, из которых следует, что изменение природной газоносности с глубиной залегания пласта подчиняется закону, близкому линейному: Чертинское .месторождение:

X = 0,0457Я + 3,22, м3/т; (2)

Березово-Бирюлинское месторождение:

X = 0,0437/f-t-1,08, м3/т. (3)

Месторождения:---Чертинское,-Березово-Бирюлинское

Рис. 1. Изменение природной газоносности % пластов с глубиной их залегания Н при выходе летучих V = 38 % и V = 22 %.

Коллекторские свойства массива горных пород определяют количество содержащегося в нем газа. Основным методом определения запасов метана в

угольных месторождениях в настоящее время является метод, утвержденный Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых в 1987 г. Он базируется на данных карт газоносности угольных пластов и величинах запасов угля в рассматриваемом контуре горного отвода. При высокой трудоемкости расчетов их точность по ряду причин нельзя признать удовлетворительной.

Эти недостатки устраняются применением современных компьютерных технологий, существенно изменяющих подход к определению ресурсов углеме-тановых месторождений в целом. Метод основан на использовании в качестве базовой информации данных каждой геологоразведочной скважины, по оси которой однозначно зафиксированы все необходимые для выполнения расчетов сведения. При этом использовались пространственные информационно-аналитические модели, разработанные Преслером В.Т., формируемые геологоразведочными данными по геолого-газовым разрезам. По этим данным рассчитываются запасы угля и метана в прямоугольной призме с площадью основания 1м2 и высотой, задаваемой, по желанию пользователя, от некоторого горизонта до поверхности или до следующего горизонта. В результате получаем удельные запасы для точечной зоны каждой скважины и можем построить соответствующие карты путем интерполяции уже конечного результата точечной оценки, полностью отражающей данные разведки. На этой основе создан и апробирован в промышленных условиях автоматизированный метод. С его использованием выполнено обоснование перспективности пяти метанодобывающих участков на Чертинском месторождении Кузбасса ПО "Беловоуголь" в 1995г.

Этот же подход использован и при определении эмиссионных ресурсов массива горных пород.

Рис.2. Карта эмиссионных ресурсов метана (пласт XXVII, лава 370 ш. "Первомайская")

и

Эмиссионные ресурсы характеризуются количеством выделившегося газа и определяются разностью между запасами метана в массиве и остатком метана в рассматриваемом участке после отработки пластов. Последний, для каждого рассматриваемого выемочного участка, зависит от порядка отработки пластов в свите и параметров систем их разработки. В результате величина эмиссионных ресурсов является не только функцией координат, но и периода развития горных работ и должна определяться для каждого выемочного участка. Основой расчетной модели приняты зависимости нормативного метода ("Руководство по проектированию вентиляции шахт"). Его разделы, посвященные прогнозу метано-обильности забоев по геологразведочным данным, дополненные возможностями пространственных информационно-аналитических моделей, позволяют существенно повысить точность определения. Апробация метода проведена в 1997 г. при разработке инвестиционного проекта использования дегазационного метана в котельной шахты "Первомайская" (рис.2).

2. Величина общешахтной эмиссии метана с учетом производительности, газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих, влияет на объемы применения комплексного газоуправления на шахтах Кузбасса и их газовую аварийность, показателем которой служит количество загазирова-пий выработок на миллион тонн добыча угля.

Основой этой части исследования являлись статистические данные УКО Госгортехнадзора и Минтопэнерго РФ о показателях работы шахт Кузбасса в 1990-1998 гг., а также литературные и фондовые материалы по горногеологическим условиям шахт, включая экономическую информацию о современных технологиях меганодобычи в США.

Статистический подход.

В качестве' показателя надежности управления аэрогазодинамическими процессами в вентиляционной сети принято число загазирований горных выработок. Обработка статистических данных позволила выявить зависимость количества загазирований от общей эмиссии метана шахт Кузбасса (рис.З).

NK, сл./год

Рис.3. Зависимость количествазагазирований Л^ от годовой эмиссии метана Эк на шахтах. Кузбасса

Получены зависимости методами математического анализа: абсолютной метанообильности I от годовой добычи А (коэффициент корреляции 0,74); общего количества загазирований Л'3 от абсолютной метанообильности / (коэффициент корреляции 0,83); числа аварийных загазирований Л'а от абсолютной метанообильности 1 (коэффициент корреляции 0,83); а также функции обобщающего критерия газовой аварийности от основных производственных показателей

AIN R=ocA~r + aI-r + <xN —, (1)

Àn NH

где R - критерий газовой аварийности; А - годовая добыча угля, млн.т; I - абсолютная метанообильность, м3/мин; N - число загазирований за год аварийных (vVa), или общее (Л^); «д > aI> aN ' веса< определяющие приоритеты показателей шахт при их ранжировании; н - признак нормативного показателя ("а" гаи "з").

При равных значениях коэффициентов «д/, aj, а дг =1/3 выполнена рейтинговая оценка шахт. На ее основе рассчитаны, в первом приближении, объемы каптирования метана, которые могли бы обеспечить газовую аварийность не выше некоторого условно допустимого уровня 1998 г. В качестве показателей этого уровня приняты значения общего количества загазирований - 4 сл./год-млн'.т и аварийных - 2,5 сл./год-млн.т, соответствующее минимизации числа воспламенений (вероятность около 2 %).

На этой основе выделено 22 шахты Кузбасса с общим потенциалом снижения эмиссии-98 в 212 млн.м3/год. Для шахт с R > 0,5 (11 шахт) продолжен анализ перспективности внедрения комплексных технологий.

На третьем этапе анализа учитывались планы развития горных работ на 2001-2005 гг. с оценкой перспективы газовой обстановки и производственно-технической базы для создания участков по извлечению и использованию метана. По совокупности признаков выделены базовые шахты: "Комсомолец", "Абашевская", им. В.И. Ленина и "Усинская". О весомости их потенциала свидетельствует значительная доля в возможном снижении эмиссии метана. Ее общая величина составляет 78,7 млн.м3/год или около 54 % от 11 шахт-кандидатов и 37 % от общего потенциала по Кузбассу согласно данных рейтинга 1998 г.

Экспериментально-аналитический подход.

В настоящее время базой для использования может служить лишь дегазационный метан, т.к. каптируемая при этом метановоздушная смесь удовлетворяет требованиям кондиционности по условиям наиболее экономичных технологий утилизации. Для учета этой особенности привлечена информация о горнотехнологических характеристиках подземной разработки с общим количеством данных более 800. Применение этой статистической выборки позволило расширить решение задачи и выявить эмпирические зависимости, обеспечивающие достаточно объективную оценку тенденций и искомых показателей (рис.4).

Рис.4. Зависимость эмиссии метана Э от газоносности %, выхода летучих V' и объемов добычи угля Ам на группах шахт Кузбасса

Использование этих эмпирических связей позволяет оценивать эмиссионный потенциал групп шахт со средней погрешностью ±30 %.

Оценка объема снижения эмиссии метана, соответствующего минимизации газовой аварийности, устанавливается по принимаемому за технически достижимый в данный период допускаемому уровню загазирований. Тогда, количественные значения допускаемой эмиссии определяются по зависимости, представленной на (рис.3). Однако есть и второй критерий, связанный с газодинамической опасностью горных работ.

25 22,5 20 17,5 ] 15 12,5 1С X, ы'/т

О 50 100 150 200 250 Э, млн.м'/год

Рассматривая вид и уровень опасности газопроявлений, как реакцию массива на технологические возмущения, Полевщиковым Г.Я. предложено представлять их развитие в виде логистического ряда. Принимая, что рост загазиро-ваний наиболее характерен для условий, соответствующих появлению слабых газодинамических явлений типа выдавливаний и высыпаний угля, получена по данным О.И. Чернова и В.Н. Пузырева, критическая величина газоносности 12 м3/т для углей средней стадии метаморфизма. Эта величина меняется с изменением выхода летучих и может быть принята в качестве ближайшего ориентира при предварительной оценке перспективности проектов по снижению эмиссии метана, согласно зависимостей, полученных Кнуренко В.Л. и Рудаковым В.А.

Реализация этого подхода с учетом взаиморасположения горных отводов шахт позволяет выделить 15 шахт (табл.1).

Таблица 1

Шахты Кузбасса, перспективные по применению комплексного газоуправления

Шахты Объемы каптируемого метана, млн.м3 Прогноз эмиссии метана на 2005 г., млн.м3

Базовые Развития

1995 г. 1998 г. Ожидаемая Снижение

Комсомолец 37,95 0 110,18 92,25

Им. 7 Ноября 0 0 26,92 15,23

Им. С.М.Кирова 6,40 25,93 43,81 34,65

Полысаевская 10,36 3,34 68,84 52,90

Октябрьская 2,68 0 103,37 81,74

Абашевская 4,51 2,36 123,11 93,05

Юбилейная 10,37 5,66 61,23 45,89

Есаульская 0 0 20,95 13,27

Зыряновская 5,59 0,80 81,04 66,55

Им. В.И.Ленина 4,98 0,01 48,68 29,18

Усинская 0,30 4,06 19,30 12,62

Томская 0,90 1,26 80,72 40,40

Распадская 1,47 0,03 98,64 65,56

Коксовая 6,56 0 26,00 15,44

Красногорская 2,31 0 12,73 6,71

Итого: 94,38 43,45 925,60 665,45

Рассматривая в качестве потенциала снижения эмиссии метана долю ме-танообилыюсти шахты, соответствующую объему изолированного вывода на поверхность метановоздушных смесей повышенных концентраций, выполнена оценка аэрогазодинамических следствий применения широко распространенных

систем газоуправления на выемочном участке средствами вентиляции (газоотсос). Для анализа использованы основные допущения и правила, принятые при их проектировании:

- эффективность дегазации основных источников метановыделения равна

нулю;

- расход воздуха вдоль линии забоя должен обеспечивать разжижение до концентрации в 1 % всего притока метана из разрабатываемого пласта и отбитого угля;

- устойчивость режима проветривания достигается при величине утечек воздуха через выработанное пространство в пределах 40-60 % от подаваемого в лаву.

Получены зависимости, отражающие эти правила (рис.5). Из правой части номограммы следует, что основная часть забоев имеет в активно вентилируемом выработанном пространстве концентрацию метановоздушной смеси, близкую и даже превышающую порог ее взрываемости. В тоже время, левая часть номограммы позволяет заключить, что при достаточно эффективной дегазации источников метановыделения в выработанное пространство этой потенциальной опасности можно избежать.

Рис.5. Номограмма к оценке значений средней концентрации метана па газоотводе из выработанного пространства при газоуправлении средствами вентиляции

Область применения дегазации существенно зависит от технического оснащения работ. С появлением средств направленного бурения скважин ее возможности резко увеличились, но возросла и стоимость строительства систем дегазации. На рис.6 представлены данные о затратах на извлечение метана при

различных способах дегазации. За основу были приняты экономические показатели строительства и эксплуатации дегазационных систем по данным Горного бюро США 1984 г., а фильтрационные и коллекторские свойства соответствовали Березово-Бирюлинскому месторождению Кузбасса. Причиной такого симбиоза является отсутствие достаточно подробной отечественной экономической информации.

Способы дегазации:

■ гилрорасчленение пласта с поверхности ;

бурение с поверхности пластовых направленных скважин;

Ш - то же, с ориентированным поннтервальным гидроразры вом пласта (ОПТ);

IV - бурение из горных выработок встречных

пластовых направленных скважин с ОПГ;

V - бурение из горных выработок параллельных

очистному забою пластовых скважин с ОПГ и встречной направленной скважины над пластом

ЗАМ..

Рыночная иена газа 0,0732 лол/м1

[- на тонну добываемого в зоне дегазации угля, дол,/т; Г*Л - на кубометр извлекаемого метана, дол./м

Рис.6. Оценка затрат на дегазацию угольных пластов при горно-геологических условиях, близких к Березово-Бирюлинскому месторождению Кузбасса

Из полученных результатов следует, что при рациональном подходе к выбору технологий извлечения газовых ресурсов месторождений можно существенно компенсировать затраты на обеспечение газовой безопасности высокопроизводительной добычи угля.

3. Характеристики основных источников метанообильности выемочных участков зависят от совокупного влияния свойств массива и параметров технологии работ и при отработке выемочных столбов значительных размеров существенно изменяются по мере отработки, а аэрогазодинамическое качество системы газоуправления характеризуется отношением расходов аэрогазовой смеси по основным направлениям (вентиляционный и конвейерный штреки, газоотводящая выработка).

Неравномерность свойств массива горных пород даже на ограниченных участках месторождения и непостоянство технологических параметров обуслав-

8.5

V

ливают проектирование проветривания горных выработок на действующих шахтах преимущественно с позиций аналогов. В результате практически не используется значительная область знаний о прямых закономерностях влияния физических свойств массива в его конкретном объеме на кинетику газовыделения. Исследованиями установлено, что отклонения обусловлены попыткой судить о газовыделении на конкретном участке лавы по физическим показателям, осред-ненным для всего выемочного столба значительной площади. Устранение этого недостатка возможно с помощью вышеописанного подхода на основе информационно-аналитических моделей.

Исследования выполнялись по фактическим данным горных работ ОАО "Шахта "Комсомолец" по уклонному полю 184. Предварительными расчетами установлено, что наличие целиков по вышележащему пласту приводит к изменениям относительной метанообильности участка на 230-600 %. По этой причине анализ выполнялся путем прогноза метанообильности по геологоразведочным данным с последующей адаптацией результатов оперативной информации о работе лавы-аналога.

Прогноз выполнялся по геологоразведочным данным, соответствующим их пространственному распределению для каждого интервала помесячного подвигания лавы-аналога. Использование пространственных моделей свойств массива горных пород обеспечило рассогласование средних расчетных и фактических значений 10 %, 7 % и 52 % по выемочному участку, выработанному пространству и разрабатываемому пласту, соответственно. Физически не объяснимы высокие стабильные отклонения по последнему источнику, т.к. среднее снижение его метанообильности в 52 % превышает реальные возможности эффективной работы системы газоуправления.

При дальнейшем анализе в качестве основных технологических параметров приняты: длина забоя; среднесуточная скорость подвигания с учетом количества рабочих дней в рассматриваемом календарном месяце; вентиляционный режим.

В результате применения комплексного подхода к оценке метановыделения из разрабатываемого пласта и отбитого угля получена зависимость

Яп = Е\ -9п,н ,ехР(сХт+Ю' м3/т- (4)

где Б] = 0,7 - коэффициент, уточняющий влияние свойств угля на склонность его к газоотдаче; qnlH - относительное метановыделение, рассчитываемое по нормативному методу; а = -0,0391 - коэффициент, уточняющий влияние времени ¡г транспортирования угля, 1/с; = -0,0255 коэффициент, уточняющий влияние скорости Vподвигания забоя, с/и.

Одним из основных показателей эффективности способов газоуправления

средствами вентиляции на выемочном участке является коэффициент распределения аэрогазовых потоков, величина которого позволяет судить о качестве разделения притока метана из разрабатываемого пласта и отбитого угля от притока метана из выработанного пространства. Расчет применяющегося в настоящее время коэффициента воздухораспределения основан на законе сохранения массы воздуха. Однако на границах функций его значения приводят к искажению физической сущности аэрогазодинамической модели. Для устранения этого недостатка вводится, основанный на законе сохранения массы смеси, коэффициент га-зовоздухораспределения Кг

QcM,K всм,6 Qcm,K Iу

(5)

где Qcm^, QCM,e " соответственно расходы мегановоздушной смеси на устье

конвейерного штрека и сопряжении лавы с вентиляционным; Iv - абсолютная ме-танообилыюсть выемочного участка.

С его использованием проанализированы экспериментальные данные о аэрогазодинамике выемочного участка 1843 за весь период отработки лавы и получено выражение для уточнения метанообильности забоя.

А-а

При 0,18 <КГ< 1: 10Ч=—2М-Е{Е2Ет, exp(atT + pV + уКг) ,м3/мин.

При 0 < Кг<0,18: 10ч = 1у -ехр(-12,б427/Гг). м3/мин , (6)

где Е2 =1,3879 и y=-¡,3592 - аэродинамические коэффициенты; Ез =1,4 - коэффициент запаса; 1у - абсолютная метанообилыюст выемочного участка, м7мин. Использование этих выражений повышает точность оценки метанообильности забоя в 1,5-2 раза по сравнению с нормативным методом (рис.7).

; з ■ —

Л л .1 * *

° O-^&T-j-

С?Х"

"»Та"

в в е

-4-

4-

-РЯЦ1

А РЯЛ2

0 РядЗ

1 В«4

-4

О 100 2Ó0 300 400 SOO 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 L, М

Рис.7. Фактические и расчетные данные абсолютной метанообильности забоя: 1 - нормативный прогноз; 2 - прогноз по геологоразведочным данным, соответствующим их пространственному распределению; 3 - факт; 4 - расчет с учетом аэродинамики.

Знание газообмена между выработанным пространством и забоем позволяет выделить основной источник в формировании газовой обстановки в лаве и определить, с учетом возможностей проветривания, необходимую степень его дегазации при заданных значениях эффективности системы газоотвода средствами вентиляции. Тем самым конкретизируется, а в отдельных случаях расширяется область применения рекомендаций, обоснованных проф. Н.О. Калединой и Г.Г. Стеколыциковым.

4. Область применения и необходимая эффективность основных способов комплексного газоуправления на выемочном участке при прочих равных условиях определяются направлением и интенсивностью аэрогазового обмена между прязабойным объемом и выработанным пространством.

Эффективное проветривание на выемочном участке ограничено значениями предельно допускаемой скорости струи воздуха в забое и технически возможным для конкретной вентиляционной системы шахты расходом воздуха на проветривание выемочного участка.

С учетом приведенных выше результатов исследований можно показать, что взаимосвязь основных параметров комплексной системы газоуправления на выемочном участке определяется равенством

КэфЫ-^^ввО-Кт) (7)

где Кзф - коэффициент эффективности дегазации, доли ед.; С,„ - максимальное значение концентрации метана на выемочном участке, %; Сп - концентрация метана на входе вентиляционной струи в выемочный участок, %; £2ех • расход воздуха, поступающий на выемочный участок, м3/мин.

Неравенство (7) оптимизирует поиск эффективного технологического решения по комплексу способов и средств газоуправления на выемочном участке. Его апробация для условий лавы 1843 шахты "Комсомолец" показала, что при ее производительности 10000 т/сут значение К„р >0 даже при Кг=0,6. Следовательно, применение дегазации является обязательным. Причем, ее требуемая эффективность и выбор источника при заданном расходе (2Ю зависят от величины Кг.

•приКг=0,2:

- дегазация разрабатываемого пласта с КЭф>25 %

или

- дегазация призабойной части выработанного пространства с К,ф>50 %;

• при Кг=0,4:

- дегазация разрабатываемого пласта с Кэ^>19 %.

Величина коэффициента газовоздухораспределения является характеристикой аэродинамического качества комплексной системы газоуправления на выемочном участке. С ее ростом увеличивается доля изолированного отвода метана, снижается нагрузка на систему проветривания. Однако этот рост неизбежно сопровождается непроизводительным расходом воздуха и разубоживанием отводимой через выработанное пространство метановоздушной смеси. Этих недостатков можно избежать, если повышение аэродинамических качеств системы обеспечить созданием местных аэродинамических сопротивлений (MAC) на контуре выработанного пространства.

Проверка эффективности этого решения выполнялась аналитическими методами на аэрогазодинамической модели, разработанной ВостНИИ. Исходные данные о кинетике газовыделения рассчитывались на основе вышеописанного информационно-аналитического подхода.

Установлено:

• при остановке ВМЦГ, без применения способов дегазации, концентрация метана на исходящей струе лавы достигает 3,9 % при расходе воздуха вдоль линии забоя до 900 м3/мин.;

• при отсутствии MAC лава не может обеспечить нагрузку в 2000 т/сут, т. к. во всем реальном диапазоне технических возможностей типовой системы газоуправления средствами вентиляции минимальное значение концентрации метана на исходящей струе воздуха превышает 1 %;

• возведение MAC у сопряжения с воздухоподающей выработкой более эффективно (до 20 %) нежели на сопряжении с воздухоотводящей;

• рост эффективности MAC с увеличением их длины более 40 м незначителен;

• применение MAC совместно с дегазацией подрабатываемого массива скважинами с поверхности повышает эффективность системы почти в 2 раза;

• применение MAC совместно с ВМЦГ обеспечивает повышение эффективности комплексной системы газоуправления до 40 %, а с учетом снижения в него газопритока за счет перехвата газовых потоков в массиве направленными дегазационными скважинами показатель эффективности приближается к значениям, близким единице.

Таким образом, основанный на пространственном моделировании свойств массива в зоне активных технологических возмущений подход, обеспечил новые возможности анализа аэрогазодинамических процессов на выемочном участке, необходимые для определения параметров комплексного газоуправления на выемочном участке.

5. Изменения газокинетических характеристик газоносных угольных пластов в зонах влияния надработки отслеживаются при доразведке месторождения, отрабатываемого открытым способом.

Основной особенностью открытых горных работ является интенсивная разгрузка массива, инициирующая возникновение мощных потоков метана к поверхности. Причины интенсификации потоков метана однозначно проявляют себя в установленных выше закономерностях изменения газоносности угольных пластов с глубиной их залегания. Принимая величину снятия напряжений в пласте, соответствующей глубине вскрышных работ, нетрудно видеть (рис.1), что разгрузка существенно изменит состояние углеметанового пласта. Эти изменения с учетом угленосности месторождения формируют газовые потоки к поверхности, интенсивность и продолжительность существования которых зависит от объемов метана, отторгаемого средой. Интегральной характеристикой следствий этих процессов является потенциально возможный объем эмиссии метана, рассчитываемый как разность величин газоносностей до и после разгрузки.

По данным геологической организации, проводившей доразведку горного отвода разреза "Бачатекий", этот вывод полностью подтверждается (рис.8).

Газоносность, м'Ут

Рис.8. Графики изменений газоносности с глубиной на горном отводе разреза "Бачатекий": 1 - в синклиналях и в зонах влияния нарушений; 2 - в условиях влияния горных работ

Зависимости изменения газоносности пластов от глубины их залегания до и в процессе открытых горных работ, подтверждая результаты настоящих исследований (рис.5), указывают и на весьма существенную перспективу извлечения и использования метана при разработке месторождений открытым способом. Эти возможности впервые оценены Тайлаковым О.В. Результаты настоящей работы позволяют проводить расчеты с большей точностью при проектировании систем управления аэрогазодинамическими процессами на выемочных участках разрезов в штилевую погоду.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся научной квалификационной работой, содержится решение задачи определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород для совершенствования комплексного газоуправления, имеющей существенное значение в области управления аэрогазодинамическими процессами на выемочных участках угольных шахт.

Основные выводы:

1. Изменение природной метаноносности угольного пласта с глубиной залегания подчиняется линейной зависимости (коэффициент корреляции 0,97). Для углей с выходом летучих 22 % и 38 %, для Березово-Бирюлинского и Чер-гинского месторождений соответственно, угол наклона линии регрессии соответственно составляет 0,0437 м3/т-м и 0,0457 м3/т м, а величина свободного члена 1,08 м3/т и 3,22 м3/т. На глубинах около 500 м природная газоносность пласта превышает предельную сорбционную метаноемкость углей примерно на 60 % и на 67 % ее сумму с газосодержанием трещинно-порового объема при давлении газа, соответствующему эмпирической зависимости для Кузбасса.

2. Применение пространственных информационно-аналитических моделей повышает на 15-250 % точность определения запасов метана, по сравнению с общепринятым методом треугольников, и эмиссионных ресурсов массива горных пород при их дифференцировании по участкам выемочного столба для уточнения метанообильности забоя на интервалах подвигания.

3. Газовая аварийность угольных шахт связана с их абсолютной метано-обилыюстью степенной зависимостью с показателем 2,9. Это позволяет с достаточной надежностью (коэффициент корреляции 0,74) ранжировать их по критерию, включающему совокупность показателей: производительность добычи угля, абсолютная метанообильность, количество загазирований. При этом группа наиболее опасных включает 22 шахты (44 % от общего числа) с суммарной метано-обильностью по данным 1998 г. 907 м3/мин. Для этих шахт объемы дополнительного повышения производительности систем изолированного отвода метана

с целью снижения загазирований до 4 случ./год-млн.т составляют 212,2 млн.м3/год. Оценка эмиссионных ресурсов шахт на ближайшую перспективу (до 2005 г.) с использованием установленных зависимостей метанообильности от производительное™ шахт, газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих, указывает на необходимость внедрения комплексного газоуправления минимум на 15 действующих шахтах Кузбасса. Их суммарная производительность по изолированному отводу метана должна составить в 2005 г. 665 млн.м3.

4. Использование для изолированного отвода эмиссионных потоков в выработанное пространство только средств вентиляции создает в нем взрывоопасные смеси (4-15 %), однако уменьшить концентрацию смесей возможно путем снижения интенсивности этих потоков средствами дегазации. При этом экономически наиболее эффективным способом является дегазация пластовыми скважинами с гидроразрывом, пробуренными из горных выработок параллельно забою и встречной направленной скважины над пластом.

5. Фактическое метановыделение из разрабатываемого пласта и отбитого угля (шахта "Комсомолец", пласт Толмачевский) характеризуется, по сравнению с общепринятыми зависимостями, существенно большей скоростью затухания, что требует введения поправочных экспоненциальных функций с коэффициентами затухания (-0,0391) - для транспортируемого угля и (-0,0255) - для газовыделения через поверхность забоя, при общем множителе перед экспонентой 0,7.

6. Величина коэффициента газовоздухораспределения определяет направление и интенсивность аэрогазового обмена между призабойным объемом и выработанным пространством при комбинированной схеме газоуправления и в отличии от общепринятой оценки по распределению воздуха позволяет устанавливать, с точностью ±40 %, параметры аэрогазового обмена во всем диапазоне режимов, включая возвратноточную схему проветривания.

7. Взаимосвязь коэффициентов газовоздухораспределения и эффективности дегазации определяет область применения и параметры способов каптирова-ния метана. В частности, на примере лавы 1843 ОАО "Шахта Комсомолец" установлено, что с повышением производительности добычи угля до 10000 т/сут и при расходе воздуха вдоль забоя 500 м3/мин необходимо обеспечить:

• при Кг = 0,2:

- дегазацию разрабатываемого пласта с КЭф >25%

или

дегазацию призабойной части выработанного пространства с К3ф > 50 %;

• при Кг = 0,4:

- дегазацию разрабатываемого пласта с КЭф > 19 %.

В первом случае применение дегазации можно исключить, если на сопряжении лавы с конвейерным штреком создавать местное аэродинамическое сопротивление, например, в виде пеноизолирующей полосы протяженностью в 40 м вдоль лавы, что снизит газообмен на 40 %.

8. Разгрузка углеметанового пласта от литологического давления в процессе вскрышных работ на угольных разрезах инициирует переход среды в другое состояние, близкое к ранее существовавшему на соответствующей глубине разработки. Потенциал эмиссии метана при этом оценивается по разности этих состояний.

9. Разработанный метод определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород для совершенствования комплексного газоуправления и установленные закономерности аэрогазодинамических процессов на выемочных участках указывают на достаточную перспективность комплексного газоуправления, обеспечивающего повышение производительности забоев до мирового уровня при соответствующей этому уровню газовой безопасности работ с возможностью использования в промышленных целях части выделяющегося метана.

Основное содержание диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Полевщиков ГЛ., Козырева E.H. Обоснование параметров комплексной системы газоуправления на выемочном участке / II Международная конференция "Сокращение эмиссии метана" - Новосибирск, 2000. - С.419-424.

2. Козырева E.H. Обоснование объемов и технологий капгирования метана на шахтах Кузбасса / II Международная конференция "Сокращение эмиссии метана" - Новосибирск, 2000. - С.495-500.

3. Преслер В.Т., Козырева E.H. Оценка природных запасов метана по геологоразведочным данным на участках углегазового месторождения. / Вестник Куз-ГТУ. № 2, 2000. - С.58-61.

4. Полевщиков ГЛ., Преслер В.Т., Козырева E.H. Особенности аэрогазодинамических процессов на выемочных участках / Вестник КузГТУ. № 6, 1999.- С.49-55.

5. Рудаков В.А., Козырева E.H. Возможный подход к совершенствованию методов оценки газодинамического состояния призабойной части пласта / Труды международной научно-практической конференции "Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию" - Кемерово, 1999. Т 2. - С. 196-200.

6. Рудаков В.А., Козырева E.H. Методы оценки газодинамического состояния призабойной части пласта. / Сборник научных трудов ВостНИИ "Предупреждение травматизма и аварий в угольных шахтах и на разрезах " - Кемерово, 1999.- С.42-46.

7. "Способ проветривания высокогазообильных очистных забоев". Патент РФ №2149263 от 25.03.1998 г. / Полевщиков Г.Я., Тризно С.К., Преслер В.Т., Гарта-га A.B., Козырева E.H.

8. Полевщиков Г.Я., Козырева E.H. Комплексное извлечение и использование ресурсов углеметановых месторождений. / Труды международной научно - практической конференции "Наукоемкие технологии угледобычи и углспереработки" - Кемерово, 1998. - С.21-23.

9. Козырева E.H. Оценка производительности газодобывающих скважин. / Труды международной научно-практической конференции "Наукоемкие технологии угледобычи и углепереработки" - Кемерово, 1998. - С. 162-163.

10. Полевщиков Г.Я., Козырева E.H. Автоматизация прогноза и непрерывного контроля газопроявлений при проектировании и эксплуатации угольных шахт / Труды научно-технической конференции "Опыт и перспективы наукоемких технологий в угольной промышленности Кузбасса" - Кемерово, 1998. - С.53-60.

11. Полевщиков ГЛ., Козырева E.H. Оценка эмиссии метана при ликвидации шахт/ Труды международной научно-практической конференции "Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию" - Кемерово, 1999. Т 2. - С.220-223.

12. Полевщиков Г.Я., Козырева E.H. Повышение эффективности газоуправления на выемочном участке на основе направленного бурения длинных скважин из горных выработок. // Метан угольных шахт: прогноз, управление, использование. Препринт Метанового Центра. Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН, 1998. - №14,- С.17-19.

Лицензия ЛР № 071467 от 11.07.97 Лицензия ПЛД № 44-12 от 10.11.99

Подписано к печати 15.06.2000. Формат 60х84'/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уел; печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 332.

Издательство «Кузбассвузиздат». 650043 Кемерово, ул. Ермака, 7. Тел. 23-34-48.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБОБЩЕНИЕ СВЕДЕНИЙ ПО ВЛИЯНИЮ ГАЗОКИНЕТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД НА ЭМИССИЮ МЕТАНА И ГАЗОВУЮ ОПАСНОСТЬ ШАХТ КУЗБАССА

1.1. Основные горнотехнологические характеристики угольных месторождений Кузбасса, влияющие на газокинетические процессы при их разработке.

1.2. Обобщение сведений о газовой опасности шахт

1.3. Анализ методов снижения технологической и экологической опасностей горных работ по газовому фактору.

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ЗАПАСОВ И ЭМИССИОННЫХ РЕСУРСОВ МЕТАНА УЧАСТКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СВОЙСТВ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД.

2.1. Изучение особенностей коллекторских свойств пластов угля

2.2. Уточнение метода расчета запасов метана в угольных пластах

2.3. Уточнение метода определения эмиссионных ресурсов метана на участках месторождений.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ НЕОБХОДИМЫЕ ОБЪЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ КАПТИРОВАНИЯ МЕТАНА

3.1. Оценка технологически необходимых объемов каптирования метана на шахтах Кузбасса.

3.2. Оценка перспективности способов газоуправления на выемочном участке средствами вентиляции.

3.3. Оценка перспективности основных технологий дегазации шахт

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ ГАЗА

НА ВЫЕМОЧНЫЙ УЧАСТОК И УСЛОВИЙ АЭРОГАЗОВОГО ОБМЕНА НА ГРАНИЦЕ ПРИЗАБОЙНОГО ОБЪЕМА И ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА

4.1. Описание экспериментального участка и выбор метода исследования

4.2. Оценка влияния свойств массива на метановыделение.

4.3. Изучение влияния производительности лавы и газокинетических свойств пласта на метанообильность очистного забоя.

4.4. Изучение влияния газовоздухораспределения на выемочном участке на данные о метанообильности очистного забоя.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СПОСОБОВ КОМПЛЕКСНОГО ГАЗОУПРАВЛЕНИЯ

5.1. Установление области применения способов газоуправления на выемочном участке.

5.2. Изучение влияния местных аэродинамических сопротивлений по контуру выработанного пространства на эффективность способов газоуправления средствами вентиляции

ГЛАВА 6. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭМИССИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА УГЛЕМЕТАНОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ, РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

Актуальность темы. Особенностью угольных месторождений Кузбасса является их высокая газоносность при небольшой, 80-130 м, глубине залегания верхней границы зоны метановых газов. На современных глубинах ведения о горных работ содержание метана достигает 20 м /т и более. Наряду со значительной угленосностью месторождений, до 18 %, эти особенности Кузбасса заставляют рассматривать его месторождения в качестве углеметановых с соответствующей модификацией технологий разработки.

Наблюдающийся в настоящий период рост добычи угля сопровождается выраженной тенденцией роста производительности выемочных участков, особенно при разработке пологих пластов комплексно-механизированными забоями. Как свидетельствуют статистические данные шахт Кузбасса, это не только увеличивает их метанообильность, но и обусловливает рост, по степенной зависимости, загазирований выработок, служащей основой для воспламенения метана с вероятностью около 2 %. Решениями УКО Госгортехнадзора РФ в период 1997-1999 гг. около 10 лав отрабатывались с существенно ограниченной по газовому фактору производительностью. Эти обстоятельства заставляют признать, что наиболее распространенная в Кузбассе комбинированная схема проветривания комплексно-механизированного выемочного участка, основанная на разжижении меньшей части выделяющегося метана вентиляционной струей и оттеснении от забоя с последующим изолированным отводом большей составляющей газового баланса, требует дальнейшего совершенствования в направлении расширения комплексного газоуправления.

В 80-х годах проф. A.A. Мясниковым для рассматриваемых условий было предложено комплексное газоуправление на выемочном участке, дополняющее комбинированную схему третьим способом управления газовыми потоками - дегазацией разрабатываемого пласта и выработанного пространства. Однако научная проработка этого комплекса ограничилась уровнем технического предложения без количественного анализа горнотехнологических условий совместного и раздельного применения его основных способов. За прошедшие годы произошел существенный прогресс в части технологий дегазации угольных пластов и создании средств бурения скважин. Эффективное использование этого научно-технического потенциала для повышения производительности шахт и забоев требует разработки соответствующего метода определения параметров комплексного газоуправления, основанного на определении эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород.

В 90-х годах международные экологические организации подняли вопрос об обязательности утилизации шахтного метана, как одного из "парниковых" газов. Шахты Кузбасса выбрасывали в атмосферу в 1990 и 1998 гг. соответсто венно 1,3 и 0,7 млрд. м /год метана. Метан является весьма ценным химическим и экологически чистым энергетическим сырьем. Локальные участки его попутной добычи, шахты и разрезы, являются и энергопотребителями с вполне соответствующим потенциалом, что создает достаточные условия для рационального природопользования.

Таким образом, исследования закономерностей распределения эмиссионных ресурсов разрабатываемого участка месторождения и газокинетических свойств массива горных пород, а также аэрогазодинамических процессов на выемочных участках угольных шахт в направлении совершенствования комплексного управления аэрогазовыми потоками и обоснования возможных объемов использования попутного метана, как обязательной составляющей технологической культуры, представляют существенный научный интерес и практическую значимость.

Работа выполнялась в соответствии с основными заданиями к плану научно-исследовательских работ Института угля и углехимии СО РАН на 1998-2000 гг. по основному направлению научных исследований "Системы и процессы эффективной ресурсосберегающей и экологически безопасной разработки угольных месторождений".

Цель работы. Повысить точность определения параметров комплексного газоуправления на основе исследования эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород.

Основная идея заключается в использовании закономерностей пространственного распределения эмиссионных ресурсов и их влияния на кинетику газовыделения при переменной скорости подвигания забоя.

Задачи исследований:

• развить метод определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород посредством применения пространственных информационно-аналитических моделей;

• установить зависимость эмиссии метана на шахтах Кузбасса от их производительности, газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих и оценить перспективность комплексного газоуправления, включающего современные способы и схемы дегазации;

• уточнить зависимости кинетики поступления газа на выемочный участок из основных источников от скорости подвигания забоя и времени транспортирования угля в условиях аэрогазового обмена между призабойным объемом и выработанным пространством при комбинированном газоуправлении;

• разработать метод определения области применения способов комплексного газоуправления;

• провести предварительную оценку эмиссионного потенциала углеме-танового месторождения, разрабатываемого открытым способом, для подтверждения установленных закономерностей.

Методы исследований: методы идентификации информационно-аналитических моделей свойств массива горных пород при определении эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств; метод номографии; метод графической интерпретации данных; методы газовой динамики для определения параметров аэрогазового обмена на выемочном участке; методы математической статистики при установлении тенденций развития процессов и аппроксимации экспериментальных и статистических данных.

Защищаемые научные положения:

• применение пространственных информационно-аналитических моделей свойств массива горных пород повышает точность определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород и позволяет установить отклонения природной метаноносности угольных пластов с ростом глубины залегания на ненарушенных участках месторождений от положений теории сорбции при соответствующих гидростатическому закону значениях давления газа;

• величина общешахтной эмиссии метана с учетом производительности, газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих, влияет на объемы применения комплексного газоуправления на шахтах Кузбасса и их газовую аварийность, показателем которой служит количество загазирований выработок на миллион тонн добычи угля;

• характеристики основных источников метанообильности выемочных участков зависят от совокупного влияния свойств массива и параметров технологии работ и при отработке выемочных столбов значительных размеров существенно изменяются по мере отработки, а аэрогазодинамическое качество системы газоуправления характеризуется отношением расходов аэрогазовой смеси по основным направлениям (вентиляционный и конвейерный штреки, газоот-водящая выработка);

• область применения и необходимая эффективность основных способов комплексного газоуправления на выемочном участке при прочих равных условиях определяются направлением и интенсивностью аэрогазового обмена между призабойным объемом и выработанным пространством;

• изменения газокинетических характеристик газоносных угольных пластов в зонах влияния надработки отслеживаются при доразведке месторождения, отрабатываемого открытым способом.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается:

• корректностью постановки задач согласно развитию основной идеи в направлении поставленной цели;

• использованием представительного объема (69 шахт, 430 геологоразведочных скважин, 5 выемочных участков) статистических и экспериментальных данных по рассматриваемым физическим процессам.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• повышена точность метода определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород по геологоразведочным данным и дискретным значениям параметров технологии горных работ и на этой основе установлена эмпирическая зависимость природной метаноносности пласта от глубины его залегания;

• установлены зависимости газовой аварийности шахт от их метанообильности и производительности, газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих веществ, с ранжированием шахт по уровню газовой опасности и объемом применения комплексного газоуправления с учетом современных способов и схем дегазации, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей при утилизации метана;

• получены эмпирические функции, уточняющие влияние скорости подвигания забоя и времени транспортирования угля на кинетику поступления газа из разрабатываемого пласта; введено, следующее из закона сохранения массы метановоздушной смеси, понятие коэффициента газовоздухораспреде-ления на выемочном участке, позволившее установить зависимость метано-обильности действующего забоя от свойств пласта и параметров технологии работ в условиях аэрогазового обмена между призабойным объемом и выработанным пространством;

• установлена взаимосвязь метанообильности забоя с коэффициентами газовоздухораспределения и эффективности дегазации основных источников метановыделения, определяющая объемы и условия совместного и раздельного применения основных способов газоуправления на выемочном участке;

• установлено, что снижение литологического давления при ведении открытых горных работ инициирует переход углеметанового пласта в другое состояние с формированием соответствующего эмиссионного потенциала.

Личный вклад автора состоит:

• в уточнении метода определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород на основе геологоразведочных данных по осям скважин и дискретных значений параметров технологии горных работ;

• в установлении линейности зависимости природной метаноносности пласта от глубины его залегания в определенном диапазоне условий;

• в установлении зависимости газовой аварийности шахт от их метанообильности и производительности, газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих, с определением объема каптирования метана, как основы для применения комплексного газоуправления на выемочных участках угольных шахт;

• в обосновании выбора способа дегазации, обеспечивающего минимизацию затрат в условиях утилизации метана;

• в установлении эмпирических функций, уточняющих влияние скорости подвигания забоя и времени транспортирования угля на кинетику поступления газа из разрабатываемого пласта и введении понятия коэффициента газовоздухораспределения на выемочном участке, позволившее установить зависимость метанообильности действующего забоя от свойств пласта и параметров технологии работ в условиях аэрогазового обмена между призабойным объемом и выработанным пространством;

• в установлении взаимосвязи метанообильности забоя с коэффициентами газовоздухораспределения и эффективности дегазации, определяющей объемы эмиссии метана и условия совместного и раздельного применения основных способов газоуправления на выемочном участке;

• в уточнении особенностей формирования эмиссионного потенциала при открытой разработке углеметановых месторождений, подтверждающих установленные в этом диапазоне зависимости.

Практическое значение работы. Результаты исследований позволяют:

• определять эмиссионные ресурсы и газокинетические свойства массива горных пород и уточнять значения газоносности пластов;

• ранжировать шахты по уровню потенциальной газовой опасности с определением соответствующих объемов каптирования метана;

• оценивать перспективность применения основных способов дегазации в рамках комплексного газоуправления;

• повысить точность расчета метанообильности действующих выемочных участков на пологих средней мощности пластах;

• уточнять параметры аэрогазодинамических процессов на выемочном участке и область применения комплексного газоуправления;

• устанавливать необходимую производительность дегазационных систем на выемочном участке, как части технологически необходимого объема изолированного отвода метана;

• определять объем эмиссии метана при ведении открытых горных работ, как разность между запасами метана в массиве горных пород и их остаточным значением, соответствующим изменению литологического давления в результате вскрышных работ.

Реализация работы.

Разработанные в процессе исследований методические средства включены в состав программного комплекса адаптивной автоматизированной системы прогноза газопроявлений (АдАСП ГП), подготовленной к промышленной апробации. Выполнено обоснование перспективности пяти метанодобывающих участков на Чертинском месторождении Кузбасса ПО "Беловоуголь" в 1995 г. Разработан инвестиционный проект использования дегазационного метана в котельной ОАО "Шахта "Первомайская" в 1997 г.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции "Наукоемкие технологии угледобычи и углепереработки" (Кемерово, 1998), на научно-практической конференции "Опыт и перспективы наукоемких технологий в угольной промышленности Кузбасса" (Кемерово, 1998 г.); на Международной научно-практической конференции "Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию" (Кемерово, 1999 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 работах, включая 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертация содержит 6 глав, введение и заключение, список используемой литературы из 67 наименований, изложена на 120 страницах машинописного текста, включая 12 таблиц и 59 рисунков.

Основные выводы:

1. Изменение природной метаноносности угольного пласта с глубиной залегания подчиняется линейной зависимости (коэффициент корреляции 0,97). Для углей с выходом летучих 22 % и 38 %, для Березово-Бирюлинского и Чер-тинского месторождений соответственно, угол наклона линии регрессии соото о ветственно составляет 0,0437 м /т-м и 0,0457 м /т-м, а величина свободного чле

3 3 на 1,08 м /т и 3,22 м /т. На глубинах около 500 м природная газоносность пласта превышает предельную сорбционную метаноемкость углей примерно на 60 % и на 67 % ее сумму с газосодержанием трещинно-порового объема при давлении газа, соответствующему эмпирической зависимости для Кузбасса.

2. Применение пространственных информационно-аналитических моделей повышает на 15-250 % точность определения запасов метана, по сравнению с общепринятым методом треугольников, и эмиссионных ресурсов массива горных пород при их дифференцировании по участкам выемочного столба для уточнения метанообильности забоя на интервалах подвигания.

3. Газовая аварийность угольных шахт связана с их абсолютной метано-обильностью степенной зависимостью с показателем 2,9. Это позволяет с достаточной надежностью (коэффициент корреляции 0,74) ранжировать их по критерию, включающему совокупность показателей: производительность добычи угля, абсолютная метанообильность, количество загазирований. При этом группа наиболее опасных включает 22 шахты (44 % от общего числа) с суммарной ме-танообильностью по данным 1998 г. 907 м3/мин. Для этих шахт объемы дополнительного повышения производительности систем изолированного отвода метана с целью снижения загазирований до 4 случ./год-млн.т составляют 212,2 млн.м3/год. Оценка эмиссионных ресурсов шахт на ближайшую перспективу (до 2005 г.) с использованием установленных зависимостей метанообильности от производительности шахт, газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих, указывает на необходимость внедрения комплексного газоуправления минимум на 15 действующих шахтах Кузбасса. Их суммарная производительность по изолированному отводу метана должна составить в 2005 г. 665 млн.м3.

4. Использование для изолированного отвода эмиссионных потоков в выработанное пространство только средств вентиляции создает в нем взрывоопасные смеси (4-15 %), однако уменьшить концентрацию смесей возможно путем снижения интенсивности этих потоков средствами дегазации. При этом экономически наиболее эффективным способом является дегазация пластовыми скважинами с гидроразрывом, пробуренными из горных выработок параллельно забою и встречной направленной скважины над пластом.

5. Фактическое метановыделение из разрабатываемого пласта и отбитого угля (ОАО "Шахта Комсомолец", пласт Толмачевский) характеризуется, по сравнению с общепринятыми зависимостями, существенно большей скоростью затухания, что требует введения поправочных экспоненциальных функций с коэффициентами затухания (-0,0391) - для транспортируемого угля и (-0,0255) -для газовыделения через поверхность забоя, при общем множителе перед экс-понентой 0,7.

6. Величина коэффициента газовоздухораспределения определяет направление и интенсивность аэрогазового обмена между призабойным объемом и выработанным пространством при комбинированной схеме газоуправления и в отличии от общепринятой оценки по распределению воздуха позволяет устанавливать, с точностью ±40 %, параметры аэрогазового обмена во всем диапазоне режимов, включая возвратноточную схему проветривания.

7. Взаимосвязь коэффициентов газовоздухораспределения и эффективности дегазации определяет область применения и параметры способов каптиро-вания метана. В частности, на примере лавы 1843 ОАО "Шахта Комсомолец" установлено, что с повышением производительности добычи угля до 10000 т/сут и при расходе воздуха вдоль забоя 500 м3/мин необходимо обеспечить:

• приКг = 0,2:

- дегазацию разрабатываемого пласта с КЭф > 25 % или дегазацию призабойной части выработанного пространства с КЭф > 50 %;

• при Кг = 0,4:

- дегазацию разрабатываемого пласта с КЭф > 19 %.

В первом случае применение дегазации можно исключить, если на сопряжении лавы с конвейерным штреком создавать местное аэродинамическое сопротивление, например, в виде пеноизолирующей полосы протяженностью в 40 м вдоль лавы, что снизит газообмен на 40 %.

8. Разгрузка углеметанового пласта от литологического давления в процессе вскрышных работ на угольных разрезах инициирует переход среды в другое состояние, близкое к ранее существовавшему на соответствующей глубине разработки. Потенциал эмиссии метана при этом оценивается по разности этих состояний.

9. Разработанный метод определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород для совершенствования комплексного газоуправления и установленные закономерности аэрогазодинамических процессов на выемочных участках указывают на достаточную перспективность комплексного газоуправления, обеспечивающего повышение производительности забоев до мирового уровня при соответствующей этому уровню газовой безопасности работ с возможностью использования в промышленных целях части выделяющегося метана.

Основное содержание диссертационной работы опубликованы в еле

1. Полевщиков Г.Я., Козырева E.H. Обоснование параметров комплексной системы газоуправления на выемочном участке / II Международная конференция "Сокращение эмиссии метана" - Новосибирск, 2000. - С.419-424.

2. Козырева E.H. Обоснование объемов и технологий каптирования метана на шахтах Кузбасса / II Международная конференция "Сокращение эмиссии метана" - Новосибирск, 2000. - С.495-500.

3. Преслер В.Т., Козырева E.H. Оценка природных запасов метана по геологоразведочным данным на участках углегазового месторождения. / Вестник Куз-ГТУ. № 2, 2000. -С.58-61.

4. Полевщиков Г.Я., Преслер В.Т., Козырева E.H. Особенности аэрогазодинамических процессов на выемочных участках / Вестник КузГТУ. № 6, 1999.- С.49-55.

5. Рудаков В.А., Козырева E.H. Возможный подход к совершенствованию методов оценки газодинамического состояния призабойной части пласта / Труды международной научно-практической конференции "Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию" -Кемерово, 1999. Т 2. - С. 196-200.

6. Рудаков В.А., Козырева E.H. Методы оценки газодинамического состояния призабойной части пласта. / Сборник научных трудов ВостНИИ "Предупреждение травматизма и аварий в угольных шахтах и на разрезах " -Кемерово, 1999.- С.42-46.

7. "Способ проветривания высокогазообильных очистных забоев". Патент РФ №2149263 от 25.03.1998 г. / Полевщиков Г.Я., Тризно С.К., Преслер В.Т., Гарна-га A.B., Козырева E.H.

8. Полевщиков Г.Я., Козырева E.H. Комплексное извлечение и использование ресурсов углеметановых месторождений. / Труды международной научно -практической конференции "Наукоемкие технологии угледобычи и углеперера-ботки" - Кемерово, 1998. - С.21-23.

9. Козырева E.H. Оценка производительности газодобывающих скважин. / Труды международной научно-практической конференции "Наукоемкие технологии угледобычи и углепереработки" - Кемерово, 1998. - С.162-163.

10. Полевщиков Г.Я., Козырева E.H. Автоматизация прогноза и непрерывного контроля газопроявлений при проектировании и эксплуатации угольных шахт / Труды научно-технической конференции "Опыт и перспективы наукоемких технологий в угольной промышленности Кузбасса" - Кемерово, 1998. - С.53-60.

11. Полевщиков Г.Я., Козырева E.H. Оценка эмиссии метана при ликвидации шахт/ Труды международной научно-практической конференции "Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию" - Кемерово, 1999. Т 2. - С.220-223.

12. Полевщиков Г.Я., Козырева E.H. Повышение эффективности газоуправления на выемочном участке на основе направленного бурения длинных скважин из горных выработок. // Метан угольных шахт: прогноз, управление, использование. Препринт Метанового Центра. Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН, 1998.-№14.- С.17-19.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся научной квалификационной работой, содержится решение задачи определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород для совершенствования комплексного газоуправления, имеющей существенное значение в области управления аэрогазодинамическими процессами на выемочных участках угольных шахт.

1. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. Редактор В.И. Яворский. Том 7. Кузнецкий, Горловский бассейны и другие угольные месторождения Западной Сибири. М.: Недра, 1969.- 912 с.

2. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. Редактор Н.И. Погребнов. Том 12.0бщие данные по угольным бассейнам и месторождениям СССР. М.: Недра, 1978.- 259 с.

3. Методика разведки угольных месторождений Кузнецкого бассейна. Гл. редактор Э.М. Синдерзон. Кемерово, 1978.-236 с.

4. Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР. Том II. Угольные бассейны и месторождения Сибири, Казахстана и Дальнего Востока.- М., Недра, 1979, 454 с.

5. Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР. Гл. редактор А.И. Кравцов. Том 3. Генезис и закономерности распределения природных газов угольных бассейнов и месторождений СССР. М.: Недра, 1979.-218 с.

6. Прогнозный каталог шахтопластов Кузнецкого угольного бассейна с характеристикой горногеологических факторов и явлений. М., ИГД им. A.A. Скочинского, 1983.- 190 с.

7. Кузнецов C.B., Трофимов В.А. Анализ результатов измерения давления газа в угольных пластах в связи с проявлением проницаемости около скважин и горных выработок. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. № 2. 1998. с.17-23.

8. Дубинин М.М., Астахов В.А. // Изв. АН СССР, серия химическая, 1971,5.

9. Вышемирский B.C., Конторович А.Э., Трофимук A.A. Миграция рассеянных битумоидов. Новосибирск. "Наука", 1971. - 168 с.

10. Малышев Ю.Н., Айруни А.Т., Зверев И.В. Научные основы методов прогноза и предотвращения опасных газопроявлений в шахтах.: Препринт Метанового Центра / Институт угля СО РАН. -Кемерово, 1997. № 2.-С.1-4.

11. Шевченко Л.А., Шевченко И.Л. Основные тенденции изменения структуры смертельного травматизма на шахтах России // Вестн. КузГТУ. 1999. № 6.- с.57-58.

12. Скочинский A.A., Комаров В.Б. Рудничная вентиляция. М., Углетех-издат, 1959.

13. Лидин Г.Д. Сорбция метана ископаемыми углями при высоких давлениях // Изв. АН СССР. Отд. техн. наук. 1941. № 3.

14. Лидин Г.Д. Газовыделения в угольных шахтах и меры борьбы с ними. -М., Углетехиздат, 1952.

15. Лидин Г.Д. , Петросян А.Э. Расчет проветривания выработок по их газообильности. ИГД АН СССР, 1960.

16. Воронин В.Н. Основы рудничной аэрогазодинамики. М., Углетехиздат, 1951.

17. Ходот B.B. Внезапные выбросы угля и газа. М., Госгортехиздат, 1961.

18. Эттингер И.Л., Шульман Н.В. Распределение метана в порах ископаемых углей. М, "Наука", 1975, - 112 с.

19. Ксенофонтова А.И., Бурчаков A.C., Орехов B.C., Ушаков К.З Метано-выделение и пылеобразование в подготовительных выработках большой протяженности шахт Карагандинского бассейна и расчет их проветривания. М., изд. МГИ, 1960.

20. Христианович С.А. Распределение давление газа вблизи движущейся свободной поверхности. // Изв. АН СССР, ОТН. Механика и математика, 1953, №12, -с.1673-1678.

21. Отчет о научно-исследовательской работе "Разработать комплексную схему управления метановыделением на выемочных участках со значительной газообильностью и программу использования каптируемого газа на шахтах ПО "Ленинскуголь". -Кемерово, 1989. 127 с.

22. Шейман Э.М. Метод расчета метановыделения из разрабатываемого пласта. // Безопасность труда в промышленности. 1997, №10. -с.15-17.

23. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. 1989.

24. Шейман Э.М. Параметры метановыделения из отбитого угля в очистном забое. // Безопасность труда в промышленности. 1995, №9. -с.36-38.

25. Бобров А.И., Кузьмин Д.В., Иотенко Б.Н. О метановыделении из выработанного пространства на выемочном участке. // Уголь Украины. 1998, №3, с.27-29.

26. Пучков Л.А., Каледина Н.О. Влияние режима проветривания на распределение метана в выработанном пространстве. // Изв. вузов Горн, журнал, 1980, №10, с.46-49.

27. Каледина Н.О. Оптимизация аэрогазодинамических режимов угольных шахт. //Горн, инф.-анал. бюл. / Моск. гос. горн. ун-т. 1995, №4, с.32-34.

28. Каледина Н.О. Оптимальные режимы вентиляции газообильных угольных шахт. // Горн, инф.-анал. бюл. / Моск. гос. горн. ун-т. 1997, №3, с. 124-128.

29. Колесниченко И.Е. Методика расчета расхода воздуха по концентрации метана для проветривания очистных забоев. // Соверш. учеб. науч.-метод. комплекса / Шахт. Ин-т Новочерк. гос. техн. ун-та. Ростов н/Д, 1997. - с.5-6.

30. Колесниченко И.Е. Технология интенсивной выемки метаноносных пластов. Новочеркасск, 1996. - 102 с.

31. Гук А.И. Изолированный отвод метановоздушной смеси из выработанного пространства. // Горн, инф.-анал. бюл. / МГГУ. -1994, №6, с. 17-19.

32. Шувалов Ю.В. и др. Проблемы аэрогазодинамики при разработке Вор-кутинского месторождения. // Сб. науч. трудов / С.-П Гос. техн. ун-т, 1998, №3. -с.145-154.

33. Христенко A.B. Новый метод управления утечками воздуха и газовыделением в выработанном пространстве. // Сб. трудов молодых ученых / СПГГИ, 1998, №2. -с.112-114.

34. Колмаков В.А. Создание и реализация нового научного направления шахтной газовой динамики. // Актуальные проблемы горного производства в Кузбассе / Кузбасский политехнический институт Кемерово, 1993. -с.85-88.

35. Зайденварг В.Е., Айруни А.Т. Влияние газопылеобразных отходов добычи полезных ископаемых на состав и свойства биосферы и на климат планеты. М.: ЦНИЭИуголь, 1993, 275 с.

36. Methane emissions and opportunities for control. Workshop results of Intergovernmental panel on Climate Change. US. Environmental protection Agency, September 1990, 400/9-90/007, 129 p.

37. Батраков Н.Ф. Физическая модель системы уголь-газ. -Ростов-на-Дону: Издательство СКРЦНВШ, 1992. С. 272.

38. Смолякова С.И. О метаноемкости ископаемых углей Донбасса // Вопросы безопасности в горном деле. Т. 4. М., 1952.

39. Чернов О.И., Пузырев В.Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. -М.: Недра, 1979. -295 с.

40. Ефремов К.А., Пролыгин Д.М., Кайсаров JI.M. Давление газа в угольных пластах Кузнецкого бассейна.: // Борьба с газом, внезапными выбросами и пылью в угольных шахтах. Т.14.-:Кемеровское книжное изд-во, 1972.-С.35-50.

41. Временные методические требования к геолого-экономической оценке и подсчету запасов метана в угольных пластах. М. 1987. 11 с. (Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых при Совете Министров ССССР).

42. Руководство по применению метода заблаговременного снижения газоносности и выбросоопасности угольных пластов путем их гидрорасчленения на шахтах Донецкого и Карагандинского бассейнов. Изд-е МГИ, МакНИИ и КНИУИ. 1986 г.

43. Г.Я. Полевщиков, С.К. Тризно "Способ дегазации угольных пластов "Патент РФ 2117764 от 08.04.96г.

44. Тризно С.К., Полевщиков Г.Я., Преслер В.Т. Программа пространственного прогноза метанообильности выемочного участка // Информационный листок № 236-96, ЦНТИ, Кемерово, 1996.

45. Горная энциклопедия. -М.: Советская энциклопедия, 1986. -С.549.

46. Полевщиков Г.Я. Разработка адаптивных методов предупреждения и локализации динамических газопроявлений при проведении выработок по угольным пластам: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. Кемерово, 1998.-48 с.

47. Пузырев В.Н. О возможности и целесообразности добычи метана из угольных месторождений Кузбасса. / Вестник КузГТУ, 1999, №6. С.23-26.

48. Кнуренко В.А., Рудаков В.А., Егоров П.В., Сурков А.В. Региональный прогноз выбросоопасности угольных пластов Кузбасса. Кемерово: Академия горных наук, 1997.- 119 с.

49. И.Д. Мащенко. Принципы оптимизации управления газовыделением в выработанное пространство очистного забоя // Препринт Метанового центра : Институт угля и углехимии СО РАН, Кемерово, № 3, декабрь 1995. с.6-8.

50. Г.Я. Полевщиков и др. "Способ управления газовыделением при отработке свиты угольных пластов." Патент РФ № 2118458 от 27.08.98.

51. Г.Я. Полевщиков и др. "Способ газоуправления на выемочном участке." Заявка на изобретение № 98106172/03(005798) от 5.08.98

52. И.К. Брейкер, Д.К. Ойлер, ДЖ.К. Перри, Г.Л. Финфинглер. Экономическая оценка направленного бурения при дегазации угольных пластов. // Отчет Горного бюро США № 8842 , 1984.

53. Руководство по дегазации угольных шахт. М., Недра, 1990. с186.

54. Полевщиков Г.Я., Преслер В.Т., Головков М.А., Злобина М.А. Методика и программа расчета запасов метана и угля по геологоразведочным скважинам // Информационный листок № 229-94, УДК 622.417:681.-181.4, Кемеровский ЦНТИ, 1994.

55. Тризно С.К., Полевщиков Г.Я., Преслер В.Т. Программа пространственного прогноза метанообильности выемочного участка // Информационный листок № 236-96, ЦНТИ, Кемерово, 1996.

56. Г.Я. Полевщиков и др. "Устройство для образования направленных трещин" /Патент РФ № 1751316.

57. Инструкция по применению ориентированного гидроразрыва пласта для предотвращения газодинамических явлений при проведении подготовительных выработок. Кемерово, ИУ СО РАН, 1994.- с 9.

58. Ли.Ж.Жанлайнг, Д.Швобел, Д.Брюнер. Извлечение газа вертикальным скважинами на шахтах угольного управления Тайфа в Китае // Препринт Метанового центра ИУУ СО РАН № 21, Апрель, 1998. с. 6-11.

59. Технический проект ОАО "Бачатский разрез".

60. Табаков А.Г. Результаты работ по дегазации угольных пластов на шахтах Кузбасса // Дегазация угольных пластов. -М.: Госгортехиздат, 1961. -С.74-116.