Оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия
На підставі експериментальних робіт в промислових умовах дана оцінка ефективності гідродинамічної дії на газонасичений вугільний масив.
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2009
|
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15945 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия / Д.М. Житленок // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 84-91. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-15945 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-159452013-02-13T03:10:45Z Оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия Житленок, Д.М. На підставі експериментальних робіт в промислових умовах дана оцінка ефективності гідродинамічної дії на газонасичений вугільний масив. On the basis of the experimental research under industrial conditions was appreciated of effectiveness of hydrodynamic action on the gas-saturated massif. 2009 Article Оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия / Д.М. Житленок // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 84-91. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15945 622.234.5(088.8) ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
На підставі експериментальних робіт в промислових умовах дана оцінка ефективності гідродинамічної дії на газонасичений вугільний масив. |
| format |
Article |
| author |
Житленок, Д.М. |
| spellingShingle |
Житленок, Д.М. Оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия |
| author_facet |
Житленок, Д.М. |
| author_sort |
Житленок, Д.М. |
| title |
Оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия |
| title_short |
Оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия |
| title_full |
Оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия |
| title_fullStr |
Оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия |
| title_full_unstemmed |
Оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия |
| title_sort |
оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15945 |
| citation_txt |
Оценка эффективности дегазации газонасыщенного угольного массива с применением гидродинамического воздействия / Д.М. Житленок // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 84-91. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT žitlenokdm ocenkaéffektivnostidegazaciigazonasyŝennogougolʹnogomassivasprimeneniemgidrodinamičeskogovozdejstviâ |
| first_indexed |
2025-07-02T17:18:07Z |
| last_indexed |
2025-07-02T17:18:07Z |
| _version_ |
1836556419355115520 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
84
УДК 622.234.5(088.8)
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕГАЗАЦИИ
ГАЗОНАСЫЩЕННОГО УГОЛЬНОГО МАССИВА С
ПРИМЕНЕНИЕМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ
Житленок Д. М.
(ГПО «Дзержинскуголь», г. Дзержинск, Украина)
На підставі експериментальних робіт в промислових умовах
дана оцінка ефективності гідродинамічної дії на газонасичений
вугільний масив.
On the basis of the experimental research under industrial con-
ditions was appreciated of effectiveness of hydrodynamic action on
the gas-saturated massif.
Для создания эффективной и безопасной технологии подго-
товки и отработки газонасыщенных угольных пластов, залегаю-
щих в сложных горно-геологических условиях, представляется
весьма перспективной идея использования с целью разгрузки и
дегазации этих пластов таких природных факторов, как давление
вмещающих пород, структура пласта и высокое содержание газа
в угле. Реализация этой идеи возможна при применении гидро-
динамического воздействия на напряженные газонасыщенные
пласты через скважины, пробуренные из подземных горных вы-
работок. В процессе воздействия нарушается равновесие уголь-
ного пласта, что приводит к возникновению и развитию в замк-
нутом объеме динамического явления, сопровождающегося раз-
рушением угля в пласте и интенсивным газовыделением. Распро-
странение этого явления регулируется с помощью специального
оборудования установленного в устье скважины. Этот принцип
показал высокую эффективность при использовании его для сни-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
85
жения газодинамической активности угольных пластов и их дега-
зации.
Разрушение угля и сопровождающая его десорбции газа
продолжается до образования в пласте фильтрующего объема,
обеспечивающего движение жидкости без оказания со стороны
пласта сопротивления, достаточного для отрыва частиц угля от
массива. По достижении такого объема процесс разрушения
угольного пласта прекращается. В результате воздействия внутри
угольного массива образуется зона разупрочненного угля со зна-
чительной поверхностью обнажения, с которой десорбируется
газ, и широко развитой системой трещин, обеспечивающей газо-
выделение в скважину в течение значительного периода времени.
Интенсивная десорбция газа обеспечивает его высокую концен-
трацию в подключаемом к скважине дегазационном ставе.
Способ гидродинамического воздействия не требует ис-
пользования сложного оборудования, а его применение способ-
ствует охране окружающей среды и позволяет интенсифициро-
вать процессы разгрузки и дегазации обрабатываемого участка
угольного пласта.
Местом проведения работ по дегазации гидродинамическим
воздействием является рабочее пространство потолкоуступной
лавы, отрабатывающей угольный пласт l2
1 - «Кирпичевка-восток»
гор. 1026 м и подготовительные выработки, проводимые для ее
подготовки.
Угольный пласт l2
1 - «Кирпичевка-восток» имеет простое
строение, состоит из одной пачки угля полублестящего, слоисто-
го, трещиноватого, трещины мелкие, бессистемные. Для пласта
характерно наличие крупных линз сернистого колчедана.
На всем протяжении выемочного поля пласт подвержен
многочисленным пережимам и раздувам тектонического и гене-
тического характера, которые вытянуты в восточном направле-
нии полосами шириной 10–15 м. Мощность пласта 0,90–1,10 м,
угол падения пласта и пород 60º, природная газоносность 18-
20 м3/т.с.б.м, выход летучих веществ 29,4-31,9.
Пласт опасный по внезапным выбросам угля и газа, по са-
мовозгоранию, по обрушению угля, по взрывчатости угольной
пыли; не опасный по горным ударам.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
86
Гидродинамическое воздействие через скважины произво-
дилось последовательно.
Для дегазации пласта l2
1 «Кирпичевка-восток» г. 1026 м по
падению были пробурены технологические скважины № 1 и № 2
соответственно на ПК 46+2 м и 48+2 м. Породная часть скважи-
ны № 1 длиной 8 м была разбурена до диаметра 150 мм под об-
садные трубы.
У пульта управления на исходящей струе выработки для
контроля содержания метана установлены датчики АГЗ.
Породная часть скважины № 2 длиной 17,3 м была разбуре-
на до диаметра 150 мм под обсадные трубы. Обсадка произведена
трубами диаметром 114 мм. Общая длина труб става обсадки со-
ставила 18 м.
Первый цикл гидродинамического воздействия через сква-
жину № 1 был произведен 26.01.2009 года в 12 ч 30 мин, послед-
ний в 14-00. Выход угля из скважины начался с 1 цикла и про-
должался до конца гидродинамического воздействия. Всего про-
изведено 5 циклов, разность давлений нагнетания и сброса со-
ставляла 3-5 МПа. По техническим причинам произошла разгер-
метизация скважины, что не позволило продолжить работы. Од-
нако, за время воздействия было выбрано 2 т угля, объем извле-
ченного из скважины газа за 20 дней составил 6774 м3. Концен-
трация метана в выработке повысилась, а затем через 45 суток
упала до фоновой. График изменения концентрации во времени
фиксирует ряд резких её повышений, и волнообразный характер,
что свидетельствует об изменении напряженно-
деформированного состояния массива после воздействия.
Первый цикл гидродинамического воздействия через сква-
жину № 2 был произведен 30.03.2009 года в 10 ч 30 мин послед-
ний в 18 ч. 38 мин. Выход угля из скважины начался с 5 цикла и
продолжался до конца гидродинамического воздействия. Всего
было произведено 20 циклов. За время воздействия из скважины
было выбрано 6 т угля, объем газа, извлеченного из скважины
№ 2 за 20 дней, составил 5921,7 м3.
Для изучения изменения динамики газовыделения и напря-
женно-деформированного состояния после гидродинамического
воздействия на угольный пласт были проанализированы данные
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
87
изменения среднесуточных концентраций в выработке в течение
20 сут.
Значения среднесуточных концентраций после гидродина-
мического воздействия на пласт l1
2 - «Кирпичевка-восток» через
скважины № 1, 2 представлены в таблицах 1и 2 соответственно.
Таблица 1
Среднесуточные концентрации метана в выработке после гидро-
динамического воздействия через скважину № 1
Дата
23
.0
1.
09
24
.0
1.
09
25
.0
1.
09
26
.0
1.
09
27
.0
1.
09
28
.0
1.
09
29
.0
1.
09
30
.0
1.
09
31
.0
1.
09
01
.0
2.
09
Среднесут.
концентр., % 0,20 0,20 0,25 0,20 0,20 0,22 0,24 0,26 0,25 0,21
Дата
02
.0
2.
09
03
.0
2.
09
04
.0
2.
09
05
.0
2.
09
06
.0
2.
09
07
.0
2.
09
08
.0
2.
09
09
.0
2.
09
10
.0
2.
09
11
.0
2.
09
Среднесут.
концентр., % 0,22 0,21 0,21 0,22 0,22 0,21 0,20 0,19 0,21 0,23
Таблица 2
Среднесуточные концентрации метана в выработке после гидро-
динамического воздействия через скважину № 2
Дата
28
.0
3.
09
29
.0
3.
09
30
.0
3.
09
31
.0
3.
09
01
.0
4.
09
02
.0
4.
09
03
.0
4.
09
04
.0
4.
09
05
.0
4.
09
06
.0
4.
09
Среднесут.
концентр., % 0,13 0,14 0,11 0,14 0,14 0,15 0,32 0,35 0,34 0,33
Дата
07
.0
4.
09
08
.0
4.
09
09
.0
4.
09
10
.0
4.
09
11
.0
4.
09
12
.0
4.
09
13
.0
4.
09
14
.0
4.
09
15
.0
4.
09
16
.0
4.
09
Среднесут.
концентр., % 0,31 0,25 0,09 0,07 0,10 0,10 0,08 0,07 0,07 0,10
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
88
Обработанная двумя скважинами площадь угольного пласта
составляет
S = 50 м · 30 м = 1500 м2.
Объем обработанного угля:
Vоб.уг. = S · m = 1500 м2 · 1 м = 1500 м3,
где m – мощность пласта, м.
Объем содержащегося в угле газа составляет
Vобщ. = Vугля ·χ γ,
где χ – природная газоносность, м3/т;
γ – объемный вес угля, т/м3, т.е.
Vобщ.газа = 1500 ·20 м3/т · 1,4 т/м3 = 42000 м3.
Объем газа извлеченного за 20 дней дегазации вследствие
гидродинамического воздействия по 1-й скважине составляет:
Vизвл. = Qвент. м3/сут ·(Cобщ. - Cфон.) · n,
где Vизвл – объем извлеченного газа, м3;
Qвент – производительность вентилятора, м3/сут;
Cобщ. – концентрация метана в газовоздушной смеси;
Cфон. – фоновая концентрация;
n – число суток.
Таким образом, из первой скважины извлечено метана за
20 сут:
V1
извл.газа = 147 · 60 · 24 час ·(0,0024 – 0,0008)·20= 6774 м3.
Из второй скважины извлечено за 20 сут.:
V2
извл.газа = 147 · 60 · 24 ·(0,0021 – 0,0007)· 20 = 5927 м3.
Из обеих скважин извлечено: 6774 м3 + 5927 м3 = 12701 м3.
Коэффициент дегазации равен:
3
.
3
.
12701 100 30,1%
42000
извл газа
Д
общ газа
V мK
V м
⋅
= = = .
Анализируя динамику изменения концентрации метана во
времени после гидродинамического воздействия на угольный
пласт через скважины № 1 и № 2 можно констатировать следую-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
89
щее. При бурении скважины № 1 произошло высыпание угля в
количестве 1,5 т и повышение концентрации газа (рис. 1 - первый
пик), что свидетельствует о возможной опасности данного участ-
ка.
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
16
.0
1.
20
09
17
.0
1.
20
09
18
.0
1.
20
09
19
.0
1.
20
09
20
.0
1.
20
09
21
.0
1.
20
09
22
.0
1.
20
09
23
.0
1.
20
09
24
.0
1.
20
09
25
.0
1.
20
09
26
.0
1.
20
09
27
.0
1.
20
09
28
.0
1.
20
09
29
.0
1.
20
09
30
.0
1.
20
09
31
.0
1.
20
09
01
.0
2.
20
09
02
.0
2.
20
09
03
.0
2.
20
09
04
.0
2.
20
09
05
.0
2.
20
09
06
.0
2.
20
09
07
.0
2.
20
09
08
.0
2.
20
09
09
.0
2.
20
09
10
.0
2.
20
09
11
.0
2.
20
09
12
.0
2.
20
09
13
.0
2.
20
09
14
.0
2.
20
09
15
.0
2.
20
09
16
.0
2.
20
09
17
.0
2.
20
09
18
.0
2.
20
09
19
.0
2.
20
09
20
.0
2.
20
09
21
.0
2.
20
09
22
.0
2.
20
09
23
.0
2.
20
09
24
.0
2.
20
09
25
.0
2.
20
09
26
.0
2.
20
09
27
.0
2.
20
09
28
.0
2.
20
09
01
.0
3.
20
09
02
.0
3.
20
09
03
.0
3.
20
09
04
.0
3.
20
09
05
.0
3.
20
09
06
.0
3.
20
09
07
.0
3.
20
09
08
.0
3.
20
09
09
.0
3.
20
09
10
.0
3.
20
09
11
.0
3.
20
09
12
.0
3.
20
09
С
ре
дн
ес
ут
оч
на
я
ко
нц
ен
тр
ац
ия
, %
Дата
Рис. 1. Изменение среднесуточной концентрации метана в
газовоздушной смеси после гидродинамического
воздействия через скважину № 1
После гидродинамического воздействия в течение 45 суток
наблюдалось периодическое повышение и колебание концентра-
ции метана над фоновой. Из-за недостаточно интенсивной обра-
ботки через скважину № 1, дегазация прискважинной зоны про-
исходила довольно медленно и повышение среднесуточных кон-
центраций над фоновой было ниже, чем при обработке через
скважину № 2 (рис. 2).
График изменения концентраций метана после гидродина-
мического воздействия через скважину № 2 показывает, что на
четвертые сутки наблюдалось резкое повышение концентрации
метана, которое сохранялось в течение семи суток, а затем кон-
центрация понизилась до показаний ниже фоновых.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
90
Расчеты показывают, что объемы газовыделения из 1-й и 2-й
скважин в течение 20-ти суток отличаются незначительно: при
воздействии через 1-ю скважину выделилось 6774 м3 газа, через
2-ю – 5927 м3.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
28
.0
3.
20
09
29
.0
3.
20
09
30
.0
3.
20
09
31
.0
3.
20
09
01
.0
4.
20
09
02
.0
4.
20
09
03
.0
4.
20
09
04
.0
4.
20
09
05
.0
4.
20
09
06
.0
4.
20
09
07
.0
4.
20
09
08
.0
4.
20
09
09
.0
4.
20
09
10
.0
4.
20
09
11
.0
4.
20
09
12
.0
4.
20
09
13
.0
4.
20
09
14
.0
4.
20
09
15
.0
4.
20
09
16
.0
4.
20
09
С
ре
дн
ес
ут
оч
на
я
ко
нц
ен
тр
ац
ия
м
ет
ан
а,
%
Дата
Рис. 2. Изменение среднесуточной концентрации метана в
газовоздушной смеси после гидродинамического
воздействия через скважину № 2
Таким образом, можно сделать вывод о том, что увеличение
числа циклов воздействия и количества извлеченного угля уско-
ряют процесс дегазации, но не увеличивает общий объем газовы-
деления [1].
Экспериментальные работы по применению гидродинами-
ческого воздействия на угольный массив в нижней части потол-
коуступной лавы показали его эффективность и позволили опре-
делить параметры воздействия, обеспечивающие необходимые
скорость и объемы дегазации обрабатываемого участка угольного
массива.
Результаты, полученные при проведении шахтных исследо-
ваний процессов интенсификации дегазации, изменения напря-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009
91
женно-деформированного состояния и снижения выбросоопасно-
сти углепородного массива после гидродинамическом воздейст-
вии на него, позволили сделать следующие выводы:
– коэффициент дегазации через 20 суток после гидродина-
мическо- го воздействия составил 30,2 %, что обеспечивает безо-
пасность проведения очистных работ на обработанном участке;
– волнообразный характер изменений концентраций метана
после гидродинамического воздействия свидетельствует об изме-
нении напряженно-деформированного состояния угольного мас-
сива [2, 3];
– экспериментальные работы показали, что продолжитель-
ность гидродинамического воздействия не влияет на глубину де-
газации, но определяет её скорость: чем больше произведено
циклов воздействия и выбрано угля, тем быстрее происходит
процесс дегазации;
– проведенные экспериментальные работы показали высо-
кую эффективность применения способа гидродинамического
воздействия для дегазации угольного массива при отработке по-
толкоуступных лав.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Софийский К. К. Повышение средней скорости газовыделе-
ния при гидродинамическом воздействии на газонасыщенные
угольные пласты / К. К. Софийский, Э. И. Мучник,
В. Г. Александров, А. П. Калфакчиян // Межвед. сб. ИГТМ
НАНУ: «Геотехническая механика». – Днепропетровск. –
2001. – Вып. № 27. – С. 45-49.
2. Софийский К. К. Разгрузка выбросоопасных зон нетрадици-
онным гидродинамическим воздействием при разработке
угольных месторождений на больших глубинах // Межвед. сб.
ИГТМ НАНУ: «Геотехническая механика». – Днепропет-
ровск. – 1998. – Вып. № 5. – С. 87-91.
3. Лукинов В. В. Влияние гидродинамического воздействия на
сорбционные свойства угольного пласта / В. В. Лукинов,
А. В. Бурчак, Д. П. Силин, А. П. Петух // „Геотехнічна механі-
ка”. – Дніпропетровськ. – Вип. № 80. – 2008. – С. 299-306.
|