Разработка и обоснование метода прогноза газодинамических явлений в подготовительных выработках с учетом газогидратов в угольных пластах

• Автор: Ким, Татьяна Леонидовна
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАГАЗИРОВАНИЕ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК И ВНЕЗАПНЫЕ ВЫБРОСЫ УГЛЯ И ГАЗА
1.1 Газодинамические явления в подготовительных выработках при подземной разработке угольных пластов
1.2 Основные факторы, влияющие на загазирование выработок и формирование выбросоопасных ситуаций

1.3 Основные модели и методы прогноза газодинамических явлений

1.4 Возможность существования твердого углегазового раствора по типу газогидратов и их влияние на газодинамические явления в краевых зонах

угольных пластов

ВЫВОДЫ. Цель и задачи исследований

2. ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ТВЕРДОГО УГЛЕГАЗОВОГО РАСТВОРА ПО ТИПУ ГАЗОГИДРАТОВ В УГОЛЬНОЙ МАТРИЦЕ
2.1 Исследование процессов образования твердого углегазового раствора в угольной матрице при различных условиях
2.2 Исследование распределения газогидратных частиц по размерам пор
угольной матрицы
ВЫВОДЫ
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИССОЦИАЦИИ ТВЕРДОГО УГЛЕГАЗОВОГО РАСТВОРА ПО ТИПУ ГАЗОГИДРАТОВ В УГОЛЬНОЙ МАТРИЦЕ
3.1 Математическое моделирование скорости диссоциации твердого углегазового раствора по типу газогидратов в зависимости от их размеров
в угольной матрице
3.2 Влияние размеров твердого углегазового раствора по типу

газогидратов и газового давления на скорость нодвигания границы их
диссоциации
ВЫВОДЫ
4. ВЛИЯНИЕ ДИССОЦИАЦИИ ТВЕРДОГО УГЛЕГАЗОВОГО РАСТВОРА НА ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВПЕРЕДИ ЗАБОЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ
4Л Оценка влияния диссоциации твердого углегазового раствора по типу газогидратов на газодинамические процессы в краевой зоне угольных пластов
4.2 Математическое моделирование распределения давления газа при диссоциации твердого углегазового раствора по типу газогидратов в краевой зоне угольного пласта
4.3 Математическое моделирование загазирования выработки при диссоциации твердого углегазового раствора по типу газогидратов при постоянной и переменной проницаемости краевой

ВЫВОДЫ
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ ПРИ НАЛИЧИИ ТВЕРДОГО УГЛЕГАЗОВОГО РАСТВОРА ПО ТИПУ ГАЗОГИДРАТОВ В МАССИВЕ
5.1 Определение наличия твердого углегазового раствора в угольных пластах впереди забоя подготовительных выработок геофизическими методами
5.2 Лабораторные исследования по определению скорости упругих волн
5.3 Сравнительный анализ величины скорости упругих волн угольной матрицы без газа и содержащей твердый углегазовый раствор по типу газогидратов в зависимости от температуры
5.4 Разработка метода определения вида газодинамических явлений для

участка пласта, содержащего твердый углегазовый раствор по типу
газогидратов
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Решение о выдаче патента на изобретение
Приложение 2. Методическое руководство по прогнозу зон, потенциально опасных по ГДЯ, при проведении подготовительных выработок с учетом
газогидратов
Приложение 3. Свидетельство о государственной регистрации программы по расчету показателя выбросоопасности при подземной разработке
угольных пластов
Приложение 4. Акт внедрения ОАО Угольной компании «Северный Кузбасс» шахта «Первомайская»

Таблица 1.
Статистические данные по внезапным выбросам угля и газа на шахтах Кузнецкого бассейна [38, 39]
Бассейн, Шахта, Количество выброшенного: Количество газа, % Газоносность пласта, м3/т
Пласт Угля, т Г аза, м ’ X, Х
Кузнецкий, Северная, Владимировский 55.0 90.0 53.0 2250 8500 4500 61,1 26,5 29,4 38,9 73.5 70.6 25,
120,0 8000 37,5 62,
200,0 10000 50,0 50,
Кузнецкий, Усинская, 150,0 8000- 10000 30,0- 46,9 70,0- 53,1 20,0-25,

Хрколичество газа, обусловленное природной газоносностью;
Х2- дополнительный объем выброшенного газа.
Газовые гидраты — твердые кристаллические вещества, - классические представители клатратных соединений [40, 41, 42, 43], похожие на снег или рыхлый лед. Способностью образовывать гидраты обладают все гидрофобные газы, в том числе природный газ, находящийся в угольных пластах.
Известно, что метан в угольных пластах может находиться в различных формах связи с углем: свободном, сорбированном, растворенном,
газокристаллическом в виде ТУГР [44].Формы нахождения метана в угольных пластах до сих пор не учитывались при разработке теории внезапных выбросов, а также при разработке методов их прогноза и предотвращения. Метан в угольных пластах может находиться в виде газовых гидратов и представляет собой молекулярные соединения, в которых молекулы гидрофобных газов включены в полости кристаллического каркаса, построенного посредством водородных связей из молекул воды. Помимо газовых гидратов метан может находиться в виде