Разработка способа дегазации газонасыщенных пологих угольных пластов гидродинамическим воздействием

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.

1. Булат А. Ф. Проблемы горного дела, энергетики и экологии / А. Ф. Булат, М. С. Четверик; ИГТМ НАН Украины. Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. Днепропетровск, 2013. № 110. С. 3-14.

2. Ильяшов М. А. Влияние производительности и скорости подвигания забоя на газовый баланс выемочного участка. Горный журнал. 2010. № 7. С. 100-102.

3. Горные работы в сложных условиях на выбросоопасных пластах. С. П. Минеев, А. А. Рубинский, О. В. Витушко, А. Г. Радченко. Донецк: Схщний видавничий д1м, 2010. 603 с.

4. Забурдяев В. С. Способы интенсификации газоотдачи неразгруженных пластов в подземных условиях. В. С. Забурдяев, Г. С. Забурдяев. Современные проблемы шахтного метана: Сб. науч. тр. М.: МГГУ, 1999. С. 106-117.

5. Звягильский Е.Л. Управление метановыделением на выемочных участках угольных шахт / Е. Л. Звягильский, Б. В. Бокий, О. И. Касимов. Донецк: Ноулидж, 2013. 124 с.

6. Чурадзе М. В. Способы гидравлического воздействия на угольные пласты для борьбы с внезапными выбросами угля и газа. ГИАБ. 2000. №7. С. 219-222.

7. Софийский К. К. Безопасность и эффективность метаноугольных шахт: [монография]. К. К. Софийский, Р. К. Стасевич, Б. В. Бокий, А. В. Шейко, В. И. Гаврилов, О. В. Московский, Е. Е. Дудля. К.: ФЛП Халиков Р. Х., 2017. 308 с.

8. Правила ведення прничих роб1т на пластах, схильних до газодинам1чних явищ: СОУ 10.1.0017.4088.011-2005. Чинний вщ 2005-12-30. К.: Мшвуглепром Укра!ни, 2005. 222 с.

9. Софшський К. К. Концептуальна сутшсть способу комплексно! профшактично! обробки напруже-них газонасичених та викидонебезпечних вугшьних пласпв пдродинам1чною д1ею / К.К. Софшський, С.Г. Барадулш, А.В. Аксенов. Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. Днепропетровск, 2001. Вып. 27. С. 144-150.

10. Айруни А. Т. Экономическая эффективность борьбы с рудничными газами методами вентиляции и дегазации. А. Т. Айруни, Ю. Н. Бессонов. - М., 1971. - 55 с.

11. Лидин Г.Д. Борьба со скоплениями метана в угольных шахтах. Г. Д. Лидин, А. Т. Айруни, Ф. С. Клебанов [и др.]. М.: Госгортехиздат, 1961. 140 с.

12. Забурдяев В. С. Дегазация пологих угольных пластов. Уголь. 1978. № 5. С. 57-60.

13. Дегазащя вугшьних шахт. Вимоги до способ1в та схеми дегазаци. К.: Мшпаливенерго Украши, 2004. 161 с.

14. Скипочка С. И. Механизмы генерации метана в угольных шахтах. С. И. Скипочка, Т. А. Паламар-чук. Уголь Украины. 2013. № 2. С. 30-34.

15. Саранчук В. И. Надмолекулярная организация, структура и свойства угля. В. И. Саранчук, А. Т. Айруни, К. Е. Ковалев. К.: Наук. думка, 1988. 192 с.

16. Гончаренко В. А. Автоматизация процесса обработки и расчета сорбционных и структурных свойств угля, определяемых методом ЭПР. В. А. Гончаренко, А. В. Бурчак, В. В. Котляров. Науковий вюник НГАУ: Зб. наук. пр. НГАУ. Дншропетровськ, 2001. № 4. С. 69-71.

17. Бурчак А. В. Исследование системы «уголь-газ» и разработка способов оценки метаморфизма и нарушенности углей методом ЭПР: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.15.11. А. В. Бурчак. Днепропетровск: НГУ, 1994. 14 с.

18. Лукинов В. В. Исследование структурных особенностей выбросоопасных углей методом ЭПР. В. B. Лукинов, А. В. Бурчак; ИГТМ НАН Украины. Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. Днепропетровск, 2005. Вып. 57. С. 35-40.

19. Кузнецов С. В. К вопросу о кинетике десорбции при газодинамических явлениях в угольных шахтах. С.В. Кузнецов, В.А. Бовин. ФТПРПИ. 1980. № 1. С. 58-65.

20. Софийский К. К. Способы интенсификации дегазации угольных пластов и предотвращения выбросов угля и газа: монография. К. К. Софийский, Д. М. Житленок, В.И. Гаврилов [и др.]. Донецк: ТОВ «Схщний видавничий д1м», 2014. 460 с.

21. Софийский К. К. Гидродинамические способы воздействия на напряженные газонасыщенные угольные пласты: монография. К. К. Софийский, В. И. Гаврилов, Д. М. Житленок [и др.]. Донецк: ТОВ «Схщний видавничий д1м», 2015. 364 с.

22. Гаврилов В. И. Интенсификация газовыделения из низкопроницаемого угольного пласта гидродинамическим воздействием. В. И. Гаврилов, К. К. Софийский. Горный журнал. 2019. № 2. С. 83-87.

23. Топчш С. G. Обгрунтування параметр1в способу оперативного контролю та управлшня станом прничого массиву !з застосуванням звукоуловлючо! апаратури : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.15.02. C. €. Топчш. Донецьк: 1ФГП НАН Украши, 2007. 20 с.

24. Черняк И. Л. Управление состоянием массива горных пород / И.Л. Черняк, С.А. Ярунин. М.: Недра, 1995. 395 с.

25. КД 12.01.05.101-99. Прогноз динамических проявлений горного давления по активности акустической эмиссии: методика. Горловка: ДонНИИ, 1999. 21 с.