Совершенствование метода прогноза потенциально выбросоопасных зон в угольных пластах

• Автор: Шепелева, Софья Алексеевна
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. Состояние изученности опроса. Газодинамические явления в угольных пластах, методы их прогноза и предупреждения

1.1 Общие сведения о внезапных выбросах угля и газа.

1.2 Особенность в распределении газодинамических явлений в Кузбассе.

1.3 Система угольгаз и выбросоопасность

1.4 Методы прогноза и предотвращения внезапных выбросов

угля и газа.

1.5 О формах связи молекул метана в угольном пласте.

1.6 Основные представления о газовых гидратах.

ВЫВОДЫ. Цель и задачи исследований.

2. Теоретические исследования участия твердых растворов природных газов но типу газовых гидратов в процессе внезапного выброса угля и газа
2.1 Роль диссоциации твердых растворов природных газов по типу газовых гидратов в газовом балансе внезапных выбросов при подземной разработке угольных пластов.
2.2 Влияние твердых растворов природных газов по типу газовых гидратов на формирование выбросоопасных ситуаций в угольных пластах
ВЫВОДЫ.
3. Математические модели диссоциации твердых растворов природных газов по типу газовых гидратов.
3.1 Основные модели диссоциации твердых растворов природных газов но типу газовых гидратов.
3.2 Тепловой метод
3.3 Модель понижения давления.
ВЫВОДЫ.
4. Разработка способа выявления в угольных пластах зон, содержащих твердый раствор природных газов но типу газовых гидратов
4.1 Общие принципы обнаружения залежей газовых гидратов
4.2 Лабораторные исследования формы скопления газовых гидратов в угольной матрице
4.3 Изучение электрических свойств углей.
4.4 Изучение УЭС системы угольная матрица влага газ при различных температурах.
4.5 Разработка способа определения потенциально выбросоопаеных зон в угольных пластах
4.6 Экспериментальная проверка способа определения потенциально выбросоопаеных зон в угольных пластах па основе шахтных измерений.
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Идея работы состоит в том, что природный газ в угольных пластах при определенных термодинамических параметрах может находиться в связях по типу газовых гидратов, которые при диссоциации могут выделять дополнительно большие объемы свободного газа и тем самым влиять на формирование выбросоопасных ситуаций. Оценить вклад диссоциации твердых растворов природных газов по типу газовых гидратов в газовый баланс внезапного выброса угля и газа и их влияние на формирование выбросоопасных ситуаций. Изучить закономерности диссоциации твердых растворов природных газов по типу газовых гидратов при понижении давления газа в угольном пласте. Разработать методику выявления в угольных пластах зон, содержащих твердые растворы природных газов по типу газовых гидратов. Разработать способ определения потенциально выбросоопасных зон в угольных пластах. Методы исследований. При термодинамических условиях, обеспечивающих существование метана в виде твердого раствора по типу газового гидрата, при интенсивном трещинообразован и и в некоторой зоне краевой части массива происходит диссоциация газовых гидратов, что вызывает в данной зоне повышение газового давления в 2 - 3 раза и играет основную роль н развитии внезапного выброса, а доля газа, полученного при диссоциации твердых растворов природных газов по типу газовых гидратов, составляет около % от общего объема выброшенного газа. Скорость подвигания границы разложения твердых растворов природных газов по типу газовых гидратов повышается с 3,5 до 5,3 м/с при понижении естественной влажности угольного пласта с 3,0 до 1,0 % и по порядку величины совпадает со скоростью «волны дробления» при внезапном выбросе угля и газа. При отрицательных температурах удельное электрическое сопротивление (УЭС) твердых растворов природных газов в 1, - 1, раза ниже, чем УЭС в системе «угольная матрица -лед» при давлении 0, МПа, а при положительных температурах УЭС твердых растворов природных газов примерно в 1,5 - 2,0 раза выше, чем УЭС" системы «угольная матрица -влага». Наличие твердых растворов природных газов по типу газовых гидратов в угольном массиве устанавливается по величине термодинамических параметров, а объем выделившегося газа при диссоциации - по соотношению УЭС и влажности массива. Отличие от ранее выполненных работ заключается в том, что при оценке выбросоопасности угольных пластов дополнительно учитывается диссоциация твердых растворов природных газов по типу газовых гидратов, влияющая на величину активных сил. Научное значение работы заключается в установлении закономерностей диссоциации твердых растворов природных газов по типу газовых гидратов в краевых зонах угольных пластов при подземной разработке месторождений, расширяющих представления о механизме внезапных выбросов угля и газа. Практическое значение работы заключается в разработке способа определения потенциально выбросоопасных зон в угольных пластах с учетом ширины зоны с твердым раствором природных газов, что позволяет повысить точность прогноза внезапных выбросов и обеспечить безопасность при подземной отработке пластов, угрожаемых и опасных по внезапным выбросам угля и газа. Реализации работы. Результаты работы будут переданы в качестве дополнения к действующей «Инструкции по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа» после согласования в установленном порядке для использования в ОАО «НЦ ВостНИИ» и в других научных учреждениях и организациях, а также используются при чтении курсов лекций «Физика твердого тела» и «Термодинамика» в Кузбасском государственном техническом университете. Апробации работы. Основные положения и выводы работы в период ее выполнения докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя горняка» ( - января г. Екатеринбург, ИГД УрО РАН); VI Российско-китайском симпозиуме «Строительство и эксплуатация угольных шахт и городских подземных сооружений» ( - сентября г. Кемерово, КузГТУ); в ОАО «НЦ ВостНИИ» и др. Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано научных работ, в том числе 6 - в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях ВАК РФ. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения. Содержит 4 страниц текста, рисунков, таблиц, список литературы из 5 наименований.