Повышение метанобезопасности угольных шахт на основе совершенствования технологии заблаговременной дегазационной подготовки шахтных полей

• Автор: Швец, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Караганда, Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Анализ состояния вопроса

1.1. Запасы и состояние метана в угольном месторождении Карагандинского бассейна

1.2. Концентрация и интенсификация горного производства. Применяемые способы дегазации
1.3. Опыт концентрации работ по дегазации на шахтах бассейна в управлении Спецшахтомонтаждегазация.

1.4.Анапиз применяемых на шахтах Карагандинского бассейна способов дегазации

1.5. Анализ технологий утилизации шахтного метана.

1.6. Цель, идея и задачи исследований .

Выводы.

2. Исследования эффективности комплексной дегазации при работе выемочных участков.4

2.1.Формирование техногенного газового коллектора в выработанном пространстве действующего очистного забоя
2.2. Исследование работы вертикальных скважин с поверхности в купола обрушения.
2.3. Исследования работы подземных скважин, пробуренных из оконтуривающих выработок в купола обрушения
2.4. Исследования комплексных схем извлечения метана из выработанного пространства.
2.5. Аназиз структуры газового баланса высокопроизводительных выемочных участков.
Выводы.
3. Заблаговременная де1азационная подготовка как основа совершенствования дегазации в Карагандинском угольном бассейне
3.1. Обоснование необходимости заблаговременной дегазационной подготовки для повышения безопасности отработки угольных пластов в Карагандинском бассейне
3.2. Технологии расчленения угольных пластов
3.3. Анализ эффективности гидрорасчленения угольных пластов на ранее обработанных участках
4. Совершенствование технологии заблаговременной дегазации.
4.1. Механизм лневмогидродинамического воздействия с обработкой пласта в режиме кавитации.
4.2. Разработка параметров технологии пнсвмогидродинамичсского воздействия с обработкой пласта в режиме кавитации.
4.3. Исследования эффективности новой технологии.
5. Техникоэкономическая эффективность и область применения новых способов заблаговременной дегазационной подготовки
5.1. Оценка техникоэкономической эффективности новых способов заблаговременной дегазационной подготовки.
5.2. Экологическая эффективность использование метана в теплоэнергетике шахты
5.3. Рекомендации по заблаговременной дегазационной
подготовке угольных пластов Карагандинского бассейна
Выводы.
Заключение.
Литература


В пластах и пропластках угля и углистых пород сорбированный метан составляет до от общего объема. В толщах бедных органикой,
газ может находиться в свободном состоянии в порах, трещинах или в растворах. В особых термобарических условиях метан может находиться в кристаллогидратной форме. Максимальное количество газа до м 7т содержится в угольных пластах, минимальное 1 4 м 3т во вмещающих породах 3 , что определяет неравномерность газоносности угленосной толщи как в разрезе, так и в плане. На угольных месторождениях обычно выделяют два вида коллекторов коллектора сорбированных газов угольные пласты, пропластки, включения, углистые породы с высоким более содержанием органики и коллектора свободных газов вмещающие породы с малым до содержанием органических веществ 4 . Свободный газ занимает поровое пространство и различные трещины и пустоты. Содержание его в угле и породах зависит от их пористости, трещиноватости коллекторские свойства и от давления, под которым находится газ. Если поры и трещины пород в той или иной мере заполнены водой, то количество содержащегося в пустотах газа соответственно снижается. На глубинах до м количество свободного газа в угольных пластах и вмещающих породах обычно незначительно, на больших глубинах газоносность возрастает главным образом за счет повышения содержания свободного газа. В угольных пластах основные количества 1азов находятся в сорбированном состоянии преимущественно в виде раствора в твердом веществе абсорбция, в сгущенном виде на поверхности пор адсорбция и конденсированном в надмолекулярных порах. Исследованиями пористости
углей , установлено, что основной объем их обусловлен молекулярными порами размером в несколько ангстрем, т. Происхождение пустот увязывается с отщеплением метана и воды из вещества угля в процессе его метаморфизма, с наличием атомарных пустот в молекулах вещества угля или с расстояниями между углеродными слоями в кристаллитах. Надмолекулярные переходные поры, в значительных объемах имеющие практические значения, обнаружены только в некоторых мало метаморфизованных каменных углях. В угольных пластах с участками или зонами измельченного препарированного угля, уплотненного в природных условиях горным давлением до состояния брикета без просветов между отдельными кусочками угля, при разгрузке от горного давления создаются возможности расширения угля. Это может происходить в результате упругого расширения вещества угля, а также за счет перехода метана из абсорбированного состояния в адсорбированное на поверхности кусочков угля в таком случае между ними образуются зазоры, измеряемые в долях нанометра. Под давлением и в результате работы, производимой газом, перешедшим из сорбированного состояния в свободное, эти зазоры при благоприятных условиях могут увеличиваться. В сорбированном состоянии будущие газы не могут реализовать внутреннюю энергию, пока не перейдут в свободную фазу, а для этого необходимо, чтобы давление газа снизилось или бы появилась возможность расшириться углю, насыщенному газом. Газоносность вмещающих пород угленосной толщи Карагандинского бассейна оценена в работе 4 , где отмечается, что наибольшей газоносностью обладают аргиллиты карагандинской свиты. Па глубине 0 м она составляет 2 м 3т породы, а на глубине 0 м 3 м 3т, причем аргиллиты Карагандинской синклинали на глубине 0 м 9 обладают несколько большей газоносностью на 0,5 1,0 м 3т породы . Наименьшая газоносность характеризует аргиллиты долинской свиты Тентекского района. На глубине 0 м она составляет 1,0 1,3 м 3т породы. Оценке потенциальных ресурсов метана в угольных пластах Карагандинского бассейна посвящены работы 3, . Ресурсы метана в угольных пластах рабочей мощности в интервале глубин 0 м М. В. Голицыным оцениваются в 0 млрд. Из них в разведанных запасах угля 0 млрд. Примерно такое же количество метана по этой оценке содержится в нерабочих пластах и пропластках угля. Содержание метана во вмещающих породах оценено в 1 трлн. Общее количество метана в угленосной толще М. В. Голицыным оценивается в 2 трлн. В.А. Садчиковым в 3 3,5 трлн. А.Т. Айруни и др.