|
Возможные значения фильтрационных параметров вмещающих пород на шахтах восточного района Донбасса приведены в табл. 4.6. При расчетах использовалась исходная информация, представленная в табл. 4.5. В табл. 4.7 приведены значения мощности зон влияния разрабатываемого угольного пласта и коэффициенты кратности этих зон. Результаты расчетов имеют удовлетворительную сходимость с шахтными наблюдениями. Выводы 1. Давление свободного метана в угольных пластах до начала разработки является следствием установившегося стационарного состояния термодинамической системы «газ-уголь», которое зависит от природной метаноносности, пористости, плотности, зольности, влажности, температуры и сорбционных свойств угля. Следовательно, на основе карты изогаз можно рассчитать начальное давление метана, используя существующую базу данных. 2. Давление метана в метаноуглекислотоносных угольных пластах необходимо рассчитывать с учётом парциального давления углекислотного газа, гак как его сорбционный потенциал в несколько раз превышает сорбционный потенциал метана. Давление метана при постоянной метаноносности увеличивается с ростом содержания углекислого газа в угле за счёт увеличения доли свободного метана, вытесненного из сорбционного объёма углекислым газом. 4. Г азоносность вмещающих пород и смежных угольных пластов удовлетворительно описывается линейной зависимостью газового давления от глубины. 5. Газовая проницаемость призабойной части метаноносного разрабатываемого угольного пласта изменяется во времени по периодическому закону с периодом прямо пропорциональным шагу обрушения пород основной кровли и обратно пропорциональным средней скорости подвигания очистного забоя. 156 |
ной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контракт № 02.740.11.0319). Целью работы является уточнение закономерностей фильтрационного движения газов в разрабатываемых угольных пластах и атмосфере горных выработок очистных и подготовительных участков угольных шахт для совершенствования методики расчета количества воздуха при интенсивной отработке угольных пластов и снижения риска аварий по газовому фактору при добыче угля подземным способом. Идея работы заключалась в том, что совершенствование методики расчета количества воздуха при интенсивной отработке угольных пластов и снижение риска аварий по газовому фактору при добыче угля подземным способом основываются на адекватных математических моделях газообмена горного массива с атмосферой горных выработок и оценке допустимой нагрузки на очистные забои по величине остаточной газоносности разрабатываемых угольных пластов. Основные научные положения состоят в следующем: ■ давление свободного метана в угольных пластах до начала разработки является следствием установившегося стационарного состояния термодинамической системы «газ уголь», которое зависит от природной метаноносности, пористости, плотности, зольности, влажности, температуры и сорбционных свойств угля; ■ давление метана в метаноуглекислотоносных угольных пластах необходимо рассчитывать с учётом парциального давления углекислотного газа, так как его сорбционный потенциал в несколько раз превышает сорбционный потенциал метана; * газовая проницаемость угольного пласта представляет собой обобщенную характеристику свойств газа, фильтрационных свойств угля и релаксации процесса фильтрационного движения газа; ■ процессы фильтрации газа в горном массиве описываются уравнением гиперболического типа, а применение уравнений параболического типа яв6 Формула (4.33) позволяет рассчитать газовую проницаемость призабойной части пласта, если известна величина периода релаксации. Обработка результатов шахтных наблюдений за метановыделением с поверхности обнажения угольных пластов на шахтах Кузнецкого, Донецкого, Печерского и Челябинского угольных бассейнов позволила оценить порядок этой величины (табл. 4.5). Результаты оценки периодов релаксации представлены в табл. 4.5. Таблица 4.5 Периоды релаксации процесса фильтрации газа в разрабатываемых угольных пластах У гольный бассейн Значение периода релаксации, tr, с Минимальное Максимальное Среднее Кузнецкий 1,5-КГ" 3,52*10"'® 2,71-10-" Донецкий 0,9-10'15 4,96-10 7,23-10-" Печерский 0,5-10'15 2,0-10'“ 4,11-10" Челябинский 0,2 10® 3,17 -10 5 5,78 10 6 Подмосковный 0,9-10'5 7,2 -IQ'5 3,40 -10-5 Таким образом, получены зависимости, позволяющие оценить в времени изменение деформаций и рассчитать газовую проницаемость краевой части угольного пласта. Выводы 1. Давление свободного метана в угольных пластах до начала разработки является следствием установившегося стационарного состояния термодинамической системы «газ-уголь», которое зависит от природной метаноносности, пористости, плотности, зольности, влажности, температуры и сорбционных свойств угля. Следовательно, на основе карты изогаз можно рассчитать начальное давление метана, используя существующую базу данных. 2. Давление метана в мстано-углекислотоносных угольных пластах необходимо рассчитывать с учётом парциального давления углекислотного газа, так 140 как его сорбционный потенциал в несколько раз превышает сорбционный потенциал метана. 3. Давление метана при постоянной меганоносности увеличивается с ростом содержания углекислого газа в угле за счёт увеличения доли свободного метана, вытесненного из сорбционного объёма углекислым газом. 4. Газоносность вмещающих пород и смежных угольных пластов удовлетворительно описывается линейной зависимостью газового давления от глубины. 5 . Периоды релаксации, процесса фильтрации газа в разрабатываемом угольном пласте изменяется в широких пределах, так для Донецкого, Печорского, Кузнецкого бассейнов эта величина в среднем составляет (2,7 ... 7,2)10'11 1/с для Челябинского и Подмосковного бассейнов средние периоды релаксации составляют 5,8-Ш6 1/с и 3,4* 10’51/с соответственно. 6. Исходными данными для расчета фильтрационных свойств вмещающих пород и смежных угольных пластов являются геологические сведения о разрабатываемом угольном пласте, технологические параметры, и прочностные характеристики пород, слагающих угленосную толщу. 141 |