НИТУ «МИСиС»:

Каркашадзе Г. Г., проф., д-р техн. наук, g-karkashadze@mail.ru

ОАО «СУЭК-Кузбасс»:

Мазаник Е. В., зам генерального директора – директор по аэрологической безопасности, канд. техн. наук

Ростехнадзор:

Ермак Г. П., начальник Управления по надзору в угольной промышленности, канд. техн. наук

В работе также принимал участие докт. техн. наук, профессор НИТУ «МИСиС» С. В. Сластунов.

Представлены результаты компьютерного моделирования напряженно-деформированного состояния угольного массива в процессе его дегазации пластовыми скважинами. Исследовано распределение геомеханических напряжений в угольном пласте в зависимости от интенсивности массопереноса метана под действием градиента пластового давления. Показано, что в процессе усадки угля изменяется напряженное состояние с появлением растягивающих и сжимающих деформаций, достигающих предельных прочностных значений. Построены графические зависимости дебита метана из скважины в процессе дегазации. Выполнен анализ напряженного состояния угольного пласта в процессе его дегазации через скважины. Продемонстрирована методика расчета суперпозиции сорбционных и геомеханических напряжений. Выявлен характер изменения энергии деформаций угольного пласта между скважинами в течение времени. Установлено, что в процессе пластовой дегазации происходит весомая разгрузка пласта от горного давления, что снижает вероятность проявления опасных геодинамических явлений.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания НИТУ «МИСиС» по соглашению № 14.575.210025. Уникальный идентификационный номер RFMEF157514X0025.

1. Yan Gray. Coal Mine Outburst Mechanism, Thresholds and Prediction Techniques C14032. August, 2006. URL: http://www.undergroundcoal.com.au/outburst/pdfs/C14032%20Final%20Report.pdf (дата обращения 07.09.2015).
2. Пучков Л. А., Каледина Н. О., Кобылкин С. С. Системные решения обеспечения метанобезопасности угольных шахт // Горный журнал. 2014. № 5. С. 12–16.
3. Сластунов С. В., Каркашадзе Г. Г., Лупий М. Г. Влияние газоносности, горного давления и пластового давления метана на выбросопасность угольного пласта // ГИАБ. 2009. Отд. вып. Метан. С. 37–44.
4. Алексеев А. Д., Василенко Т. А., Гуменник К. В., Калугина Н. А., Фельдман Э. П. Диффузионно-фильтрационная модель выхода метана из угольного пласта // Журнал технической физики. 2007. Т. 77. Вып. 4. С. 65–74.
5. Qingquan Liu. Permeability distribution characteristics of protected coal seams during unloading of the coal body // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014. Vol. 71. P. 105–116.
6. Большинский М. И., Лысиков Л. А., Каплюхин А. А. Газодинамические явления в шахтах. – Севастополь : Вебер, 2003. – 284 с.
7. Bo Li, Jianping Wei, Kai Wang, Peng Li, Ke Wang. A method of determining the permeability coefficient of coal seam based on the permeability of loaded coal // International Journal of Mining Science and Technology. 2014. Issue 5. Vol. 24. P. 637–641.
8. Pinkun Guo, Yuanping Cheng. Permeability Prediction in Deep Coal Seam: A Case Study on the No. 3 Coal Seam of the Southern Qinshui Basin in China. The Scientific World Journal. 2013. Volume 2013. Article ID 161457, 10 p. http://dx.doi.org/10.1155/2013/161457
9. Liu S., Harpalani S. A new theoretical approach to model sorption induced coal shrinkage or swelling // AAPG Bulletin. 2013. Vol. 97. No. 7. P. 1033–1049.
10. Эттингер И. Л. Напряжение набухания в системе газ–уголь как источник энергии в развитии внезапных выбросов угля и газа // ФТПРПИ. 1979. № 5. С. 78–87.
11. Liu J., Chen Z., Elsworth D., Miao X., Mao X. Linking gas-sorption induced changes in coal permeability to directional strains through a modulus reduction ratio // International Journal of Coal Geology. 2010. Vol. 83. No. 1. P. 21–30.
12. Liu J., Chen Z., Elsworth D., Miao X., Mao X. Evolution of coal permeability from stress-controlled to displacement-controlled swelling conditions // Fuel. 2011. Vol. 90. No. 10. P. 2987–2997.
13. Каркашадзе Г. Г., Сластунов С. В., Коликов К. С., Ермак Г. П. Методика расчета допустимой нагрузки на очистной угольный забой по газовому фактору // ФТПРПИ. 2013. № 6. С. 53–59.
14. Сластунов С. В., Каркашадзе Г. Г., Мазаник Е. В. Методика и результаты измерения пластового давления метана и сорбционных свойств угольного пласта // Газовая промышленность. 2012. Спец. вып. С. 48–49.
15. Cластунов С. В., Каркашадзе Г. Г., Ермак Г. П., Никитин С. Г. Прогноз допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору. 2012. URL: http://www.rusnauka.com/28_NII_2012/Tecnic/13_117650.doc.htm (дата обращения 07.09.2015).