СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ ШАХТНОГО МЕТАНА НА ВЫЕМОЧНОМ УЧАСТКЕ Российский патент 2024 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной отрасли, и может быть использовано для определения реальных для извлечения и утилизации ресурсов метана в угольных шахтах в пределах действующего выемочного участка пласта, отрабатываемого длинным очистным забоем.

Известен способ прогноза ресурсов шахтного метана на горных отводах угольных шахт, включающий определение метаноносности пластов угля в угленосной свите, запасов угля в ней, изменение метаноносности угля с глубиной от зоны газового выветривания пород, расчет ресурсов метана по запасам угля и метаноносности угольных пластов [Проблемы разработки метаноносных пластов в Кузнецком угольном бассейне / Ю.Н. Малышев, Ю.Л. Худин и др. - М.: Изд. Академия горных наук, 1997. - 463 с. (С. 125-129, 139-146)].

Недостатком этого способа является то, что ресурсы метана устанавливают для всего шахтного поля, хотя только часть их может быть извлечена в разгружаемых от горного давления зонах при разработке угольного пласта.

Известен способ прогноза ресурсов шахтного метана, включающий определение запасов угля в свите и метаноносности угля с глубиной от зоны газового выветривания пород, установление ресурсов метана по запасам угля и метаноносности угольных пластов [Геотехнологические проблемы разработки опасных по газу и пыли угольных пластов / А.Д. Рубан, Г.С. Забурдяев, В.С. Забурдяев; Институт проблем комплексного освоения недр РАН. - М.: Наука, 2007. - 279 с. (стр. 244-247)].

К недостаткам способа относится то, что содержащиеся в угленосных свитах ресурсы метана в пределах шахтного поля нереально извлечь, поскольку метан из угольных пластов и пород выделяется преимущественно на выемочных участках при разгрузке их от горного давления.

Наиболее близким способом прогноза ресурсов шахтного метана по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий определение метаноносности пластов угля в угленосной свите, запасов угля в ней, изменение метаноносности угля с глубиной от зоны газового выветривания пород, установление углов разгрузки пород кровли и почвы при выемке разрабатываемого пласта, определение ресурсов метана по запасам угля, метаноносности угольных пластов и динамике снижения метанообильности (Оценка ресурсов и объемов извлечения метана при подземной разработке угольных месторождений России [А.Д. Рубан, В.С. Забурдяев и Г.С. Забурдяев. М.: Институт проблем комплексного освоения недр РАН, 2005. - 152 с. / стр. 6-14, 41-42, 230 (прототип)].

Недостатком данного способа является низкая точность определения ресурсов метана на выемочном участке из-за того, что ресурсы метана определяют путем перемножения запасов угля на среднюю метаноносность угля в свите.

Целью изобретения является повышение точности определения ресурсов шахтного метана за счет достоверных величин природной и остаточной метаноносности угольных пластов в свите под действием их естественной дегазации в процессе ведения очистных работ на выемочном участке шахтного поля, подвергаемого разгрузке от горного давления.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе прогноза ресурсов шахтного метана на выемочном участке включающем определение параметров углепородного массива, метаноносности пластов угля, дебита каптируемого метана, расхода воздуха на участке и содержания в нем метана, дополнительно определяют запасы и технологические потери угля на выемочном участке пласта, измеряют интенсивность метановыделения в выработки во время разрушения угля комбайном и фоновое его выделение из обнаженных поверхностей пласта и выработанного пространства, ресурсы метана определяют по объемам его выделения в выработки и дегазационные сети участка за время ведения на нем очистных работ, при этом фоновое выделение метана устанавливают в промежутках между очередными хронометражными интервалами работы комбайна по разрушению угля, показаниям датчиков концентрации метана и расхода воздуха.

Способ осуществляют следующим образом.

На участке шахтного поля, включающем свиту угольных пластов выше и ниже разрабатываемого пласта, определяют параметры углепородного массива, метаноносность пластов угля, дебит каптируемого метана, расход воздуха на участке и содержание в нем метана. Природную метаноносность угольных пластов находят экспериментально или по зависимостям изменения ее с глубиной от зоны газового выветривания угленосных пород, либо прямым определением в шахте. При этом согласно нормативному документу устанавливают углы разгрузки пород кровли и почвы от боковых участковых выработок при отработке разрабатываемого пласта. Определяют запасы и технологические потери угля на выемочном участке. Запасы и технологические потери угля, метаноносность угольных пластов, дебит каптируемого метана, расход воздуха на участке и содержание в нем метана определяют известными (стандартными) методами, согласно действующим нормативным документам. Технологические потери угля слагают из оставляемый его целиков под стволы, реки, железные дороги, между выемочными участками и пр.

Для определения реальных ресурсов шахтного метана, выделяющегося в пределах выемочного участка, помимо природной метаноносности пластов угля дополнительно устанавливают степень дегазации подверженных разгрузке от горного давления угольных пластов в свите как в кровле, так и в почве разрабатываемого пласта. Выполняют этот вид операции инструментально путем отбора на участке проб угля керногазоотборниками с последующим определением содержания метана в отобранном угольном керне и пересчетом его на тонну сухой беззольной массы. Либо используют метод на основе фактической зависимости степени дегазации угольных пластов в свите, подверженных разгрузке от горного давления в процессе очистной выемки угля отрабатываемого пласта. Эта зависимость включает степень дегазации призабойной зоны от разрабатываемого угольного пласта, предельные зоны и степень разгрузки сближенных пластов угля междупластья в кровле и почве разрабатываемого пласта в течение времени его отработки на выемочном участке.

Предельные зоны разгрузки пород кровли и почвы устанавливают экспериментально, например, по интенсивности метановыделения из сближенных пластов угля в дегазационные или специально пробуренные скважины.

Опытными работами установлено, что при интенсивной отработке пологих пластов угля при скорости движения очистного забоя 10-15 м/сут на пластах мощностью 3-3,5 м зоны предельной разгрузки пород кровли составляют 100-110 м, а почвы - 40-45 м. При выемке угольного пласта мощностью 2-2,2 м эти зоны составляют соответственно 100 м и 40 м. Углы разгрузки пород кровли и почвы в пределах выемочного участка принимают в соответствии с положениями «Инструкции по дегазации угольных шахт» (2012 г.), геологическим составом пород кровли и почвы отрабатываемого пласта.

Ресурсы метана на выемочном участке определяют с учетом запасов угля в оконтуренной плоскостями разгрузки свите угленосной толщи произведением запасов угля на сумму разностей природной и остаточной метаноносности соответствующих сближенных угольных пластов в подверженных разгрузке угленосных толщах, а ресурсы метана разрабатываемого пласта - по запасам угля и разности между природной метаноносностью пласта и остаточной метаноносностью отбитого угля на выходе из транспортной выработки выемочного участка.

Общие ресурсы метана на выемочном участке шахтного поля суммируют как ресурсы разрабатываемого и сближенных угольных пластов и вмещающих угольные пласты газоносных пород. При этом учитывают динамику снижения интенсивности метановыделения, которую устанавливают по опытным данным. Ресурсы свободного метана в породах принимают в размере 10-15% ресурсов метана разрабатываемого угольного пласта в пределах выемочного участка, либо отбирают керны и затем устанавливают содержание свободного метана в тонне газоносных пород и в объеме обрушенных пород.

Измерение расхода воздуха и содержания в нем метана производят на поступающей в лаву и исходящей из нее струе, на исходящем из выемочного участка потоке воздуха. При этом устанавливают интенсивность метановыделения в пунктах наблюдений за газовым состоянием рудничной атмосферы на выемочном участке, объемах добычи угля.

В пределах горного отвода шахты за весь срок ее работы общие ресурсы шахтного метана слагают из ресурсов отдельных выемочных участков по всем отрабатываемым пластам в угленосной свите.

Способ позволяет повысить точность определения реальных ресурсов шахтного метана на выемочном участке и в целом на горном отводе шахты за весь срок ее работы.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной отрасли. Способ определения ресурсов шахтного метана на выемочном участке включает измерение параметров углепородного массива, определение метаноносности пластов угля, дебита каптируемого метана, расхода воздуха и содержания в нем метана. Дополнительно определяют запасы и технологические потери угля на выемочном участке отрабатываемого пласта. Определяют природную метаноносность угольных пластов и дополнительно степень дегазации подверженных разгрузке от горного давления угольных пластов в свите как в кровле, так и в почве разрабатываемого пласта путем отбора на участке проб угля керногазоотборниками с последующим определением содержания метана в отобранном угольном керне. Устанавливают углы разгрузки пород кровли и почвы от боковых участковых выработок при отработке разрабатываемого пласта. Предельные зоны разгрузки пород кровли и почвы устанавливают по интенсивности метановыделения из сближенных пластов угля в дегазационные скважины. Ресурсы метана на выемочном участке определяют с учетом запасов угля в оконтуренной плоскостями разгрузки свите угленосной толщи. Ресурсы метана разрабатываемого пласта определяют по запасам угля и разности между природной метаноносностью пласта и остаточной метаноносностью отбитого угля на выходе из транспортной выработки выемочного участка. Измеряют интенсивность метановыделения в выработке во время разрушения угля комбайном и фоновое его выделение из обнаженных поверхностей отрабатываемого пласта и выработанного пространства. Ресурсы шахтного метана определяют по объемам его выделения в выработке и дегазационные сети участка за время ведения на нем очистных работ. Фоновое выделение метана определяют в промежутках между очередными хронометражными интервалами работы комбайна по разрушению угля, показаниям датчиков концентрации метана и расхода воздуха. Достигается технический результат – повышение точности определения ресурсов шахтного метана.

Способ определения ресурсов шахтного метана на выемочном участке, включающий измерение параметров углепородного массива, определение метаноносности пластов угля, дебита каптируемого метана, расхода воздуха и содержания в нем метана, отличающийся тем, что дополнительно определяют запасы и технологические потери угля на выемочном участке отрабатываемого пласта, определяют природную метаноносность угольных пластов и дополнительно степень дегазации подверженных разгрузке от горного давления угольных пластов в свите как в кровле, так и в почве разрабатываемого пласта путем отбора на участке проб угля керногазоотборниками с последующим определением содержания метана в отобранном угольном керне, при этом устанавливают углы разгрузки пород кровли и почвы от боковых участковых выработок при отработке разрабатываемого пласта, предельные зоны разгрузки пород кровли и почвы устанавливают по интенсивности метановыделения из сближенных пластов угля в дегазационные скважины, ресурсы метана на выемочном участке определяют с учетом запасов угля в оконтуренной плоскостями разгрузки свите угленосной толщи, а ресурсы метана разрабатываемого пласта – по запасам угля и разности между природной метаноносностью пласта и остаточной метаноносностью отбитого угля на выходе из транспортной выработки выемочного участка, измеряют интенсивность метановыделения в выработке во время разрушения угля комбайном и фоновое его выделение из обнаженных поверхностей отрабатываемого пласта и выработанного пространства, ресурсы шахтного метана определяют по объемам его выделения в выработке и дегазационные сети участка за время ведения на нем очистных работ, при этом фоновое выделение метана определяют в промежутках между очередными хронометражными интервалами работы комбайна по разрушению угля, показаниям датчиков концентрации метана и расхода воздуха.