Днепр
Deterioration of geological and mining conditions for underground extraction of coal deposits with increasing depth leads to significant gas release into mine workings, reaching 45 m3 or more per 1 ton of coal mined at some mines. Existing standard methods for degassing of stressed coal seams often do not provide required degassing efficiency of 50 % and more for rhythmic operation of production faces. In some conditions, open-hole degassing efficiency of 30 % can be achieved, which allows to increase output per face up to 1,000 tpd with gas release from seam up to 5 m3/min. However, at depths of 1,000-1,300 m and high-performance operation of longwall sets of equipment, gas release can reach 170 m3/min that causes face stoppages due to gas hazard and slows down the pace of stope development and stoping. In addition, preliminary seam degassing requires rather long time. Modem achievements in the field of rock hydraulic fracturing are the basis for the development of low-energy safe and environmentally friendly technologies for degassing of stressed gas-saturated coal seams. The paper presents the findings of our studies on hydrodynamic action (HDA) on a gas-saturated flat-lying coal seam and the developed method for degassing and reduction of gas-dynamic activity of stressed coal seams in mine workings. Chemical interaction of some coal free radicals with water molecules and hydrolysis products has been revealed, resulting in formation of stable compounds. This leads to decreasing concentration of coal paramagnetic centers (PMC) and sorption activity. Our mine tests have for the first time found hydrodynamic effects on geotechnical and gas-dynamic processes in a coal mass during formation of a zone of intense gas release. Technology and layout for hydrodynamic action-based degassing of gas-saturated flat-lying coal seams have been developed, providing for spatial and time separation of seam degassing and coal extraction processes.
Ухудшение горно-геологических условий подземной разработки угольных месторождений с глубиной приводит к значительному газовыделению в горные выработки, которое на отдельных шахтах достигает 45 м3 и выше на 1 т добытого угля. Существующие нормативные способы дегазации напряженных угольных пластов часто не обеспечивают необходимой для ритмичной работы очистных забоев эффективности дегазации 50 % и выше. В некоторых условиях можно достичь эффективности скважинной дегазации 30 %, что позволяет увеличить нагрузку на лаву до 1 000 т/сут при газовыделении из пласта до 5 м3/мин. Однако на глубинах 1 000-1 300 м при высокопроизводительной работе очистных комплексов выделение газа может достигать 170 м3/мин, что приводит к остановкам забоев по газовому фактору и сдерживает темпы ведения очистных и подготовительных работ. Кроме того, предварительная дегазация пластов осуществляется довольно продолжительное время. Современные достижения в области гидроразрушения горных пород являются основой для разработки малоэнергоемких безопасных и экологически чистых технологий дегазации напряженных газонасыщенных угольных пластов. В статье приведены результаты исследований влияния гидродинамического воздействия (ГДВ) на газонасыщенный пологий угольный пласт и разработки способа дегазации и снижения газодинамической активности напряженных угольных пластов в горные выработки ГДВ. Установлено химическое взаимодействие части свободных радикалов угля с молекулами воды и продуктами ее гидролиза, в результате которого образуются устойчивые соединения, что приводит к снижению концентрации парамагнитных центров (ПМЦ) в угле, и соответственно к уменьшению сорбционного взаимодействия. Шахтными экспериментами впервые установлено влияние гидродинамического воздействия на протекание геомеханических и газодинамических процессов в угольном массиве при образовании зоны интенсивного газовыделения. Разработаны технология и схема дегазации газонасыщенных пологих угольных пластов гидродинамическим воздействием, предусматривающие разделение в пространстве и времени процессов добычи угля и дегазации пластов.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.