|
А.Т. Айруни, A.C. Бурчакова, Л.Н. Быкова, А.Т. Горбачева, Н.Ф. Гращенкова, Ю.Б. Васючкова, Н.М. Качурина, Ф.С. Клебанова, В.А. Колмакова, Т.М. Кричевского, Г.Д. Лидина, И.И. Медведева, Н.В. Ножкина, А.Э. Петросяна, И.В. Сергеева, Э.М. Соколова, М.Б. Суллы, Б.Г. Тарасова, К.З. Ушакова, П.П. Фельдмана, И.Л. Эттингера, С.А. Ярунина и др. [26-59, 91-111]. Анализ этих работ показал, что приближенные методы полуэмпирического характера не могут заменить аналитических методов, и дальнейшее решение проблемы прогноза газовыделений, несомненно, связано с совершенствованием теоретических положений движения газов в горном массиве. Эти исследования должны позволить надежно и быстро решать краевые задачи фильтрационного газопереноса и принимать эффективные инженерные решения по обеспечению безопасного состояния рудничной атмосферы. Основным исходным уравнением газовой динамики горного массива является дифференциальное уравнение баланса массы газа — + div(p\) = 0, (1..3) Ot где х газоносность элементарного объема пористой среды AV; pV вектор массовой скорости газа в пористой среде. Из уравнения (1.3) следует, что необходимо знать вид связи массовой скорости фильтрации с давлением газа, поэтому одними из основных задач газовой динамики породоугольного массива является прогноз его природной газоносности и выявление адекватных законов сопротивления при фильтрации газов в пористых средах. Уровень адекватности физической модели и математического описания контролируется данными о реальном процессе газовыделепия, позволяющими оцепить влияние различных факторов на этот процесс. Таким образом, теоретические основы динамики газовыделений можно условно разделить на следующие взаимосвязанные разделы: газовая статика породоугольного массива; феноменологическая теория сопротивления при 30 |
системе высшего горного образования России Московским, СанктПетербургским и Екатеринбургским горными университетами, на горных факультетах и кафедрах Кузнецкого и Дальневосточного технических университетов, а также Тульского государственного университета [64-90]. Фундаментальные положения теории прогноза динамики газовыделений в угольных шахтах разработаны и сформулированы в трудах Ф.А. Абрамова, А.Т. Айруни, А.С. Бурчакова, Л.Н. Быкова, А.Т. Горбачева, Н.Ф. Гращенкова, Ю.Б. Васючкова, Н.М. Качурина, Ф.С. Клебанова, В.А. Колмакова, Т.М. Кричевского, Г.Д. Лидина, И.И. Медведева, II.В. Ножкина, А.Э. Петросяна, И.В. Сергеева, Э.М. Соколова, М.Б. Суллы, Б.Г. Тарасова, К.З. Ушакова, П.П. Фельдмана, И.Л. Эттингера, С.А. Ярунина и др. [26-59, 91-111]. Анализ этих работ показал, что приближенные методы полуэмииривеского характера не могут заменить аналитических методов, и дальнейшее решение проблемы прогноза газовыделений, несомненно, связано с совершенствованием теоретических положений движения газов в горном массиве. Эти исследования должны позволить надежно и быстро решать краевые задачи фильтрационного газоперсноса и принимать эффективные инженерные решении по обеспечению безопасного состояния рудничной атмосферы. Основным исходным уравнением газовой динамики горного массива является дифференциальное уравнение баланса массы газа ох -j+ div(pV) = 0, (1.1) СЧ где х газоносность элементарного объема пористой среды AV; pV вектор массовой скорости газа в пористой среде. Из уравнения (1.1) следует, что необходимо знать вид связи массовой скорости фильтрации с давлением газа, поэтому одними из основных задач газовой динамики породоугольного массива является прогноз его природной газоносности и выявление адекватных законов сопротивления при фильтрации газов в 19 пористых средах. Уровень адекватности физической модели и математического описания контролируется данными о реальном процессе газовыделения, позволяющими оцепить влияние различных факторов на этот процесс. Таким образом, теоретические основы динамики газовыделений можно условно разделить на следующие взаимосвязанные разделы: газовая статика породоугольного массива; феноменологическая теория сопротивления при фильтрации газов, которая позволяет установить вид закона сопротивления; газовая динамика горного массива, изучающая движение газов в угольных пластах и вмещающих породах Газовая статика угленосной толщи, характеризуется пространственным распределением газоносности угольных пластов и вмещающих пород. Длительность процессов переноса газов в породоугольном массиве, ненарушенном горными работами, превышает периоды эксплуатации месторождений на несколько порядков, поэтому существующее стационарное распределение газоносности представляет собой начальное условие в математических моделях газовой динамики и, как свидетельствует накопленный опыт, определяет в целом газовую ситуацию при подземной выемке угля. В 1932 г. Л.Н. Быков обобщил результаты натурных наблюдений и лабораторных экспериментов по угольным месторождениям Донецкого бассейна [112-114], целью которых являлось установление закономерностей распределения метана в угольных пластах и разработке теоретических положений возникновения внезапных выбросов. Им отмечалось, что без знания основных условий распределения метана в угольных пластах и характера этого распределения в различных участках пласта невозможно вести достоверную оценку газопроявлений в шахтах. Л.Н. Быков отмечал особо тот факт, что находящиеся в угольных пластах газы, будь то углекислый газ или метан, какого бы происхождения они ни были, распределяются в пластах не случайно, а подчиняясь какой-то закономерности, обусловленной причинами геологического порядка. 20 |