Способ определения газосодержания в угольном пласте Российский патент 2024 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно к угольной отрасли, и может быть использовано при проектировании новых шахт на неизученных газоугольных месторождениях, обосновании исходных данных для составления проекта разработки шахтных полей с учетом газового фактора, природной величины газосодержания в угле при проходке горных выработок комбайновым способом.

Известен способ определения содержания газа в угольном пласте, включающий измерение мощности пласта угля, длины очистного забоя и скорости его подвигания при установлении допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору [Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка-Донбасс, 1989. - 319с. - С. 98-105].

Недостатком этого способа является использование природной величины газоносности пласта вне ее связи с конкретными ранее неизученными геологическими условиями углегазового месторождения.

Известен способ использования природной газоносности угольного пласта при определении параметров скважинной дегазации разрабатываемого пласта [Инструкция по дегазации угольных шахт. Серия 05. Выпуск 22. - М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2012. – 250 с. - С.104-105].

К недостаткам данного способа определения газоносности пласта при дегазации следует отнести использование величины газоносности пласта угля без ее привязки к условиям неизученного угольного месторождения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий проходку выработки по пласту, определение сечения выработки, скорости движения воздуха, содержания в нем метана, определение выхода летучих веществ и содержания в угле газа [Патент РФ №2372485 С1. М.Кл.E21F 5/00 от 15.04.2008 г. (прототип)].

Недостаток данного способа заключается в том, что в неизученных условиях месторождения угля, отсутствуют исходные данные об угольном пласте, свойствах угля, нет возможности определить содержание газа в пласте.

Технической задачей изобретения является определение газосодержания в пласте неизученного угольного месторождения.

Указанная цель достигается за счет оптимального режима измерения интенсивности газовыделения из выработки, проводимой по пласту угля, измерения с начала времени разрушения угля комбайном до времени его остановки, продолжительности удаления отбитого угля из выработки и его объема, определения показателей интенсивности газовыделения из обнаженных ею поверхностей пласта, выхода летучих веществ, таким образом цель достигается тем, что в способе, включающем измерение глубины залегания угольного пласта от зоны газового выветривания, мощности пласта, выхода летучих веществ, содержащихся в угле, объема разрушенного комбайном угля при проходке выработки и расхода выделяющегося из нее газа, режим измерения интенсивности газовыделения из выработки производят с начала времени разрушения угля комбайном до времени его остановки, затем измеряют продолжительность времени удаления отбитого угля из выработки и его весовой объем, после чего определяют показатели интенсивности газовыделения из выработки и из обнаженных ею поверхностей, при этом объем газа в угольном пласте определяют в связи с содержанием выхода летучих веществ в угле.

Способ осуществляют следующим образом.

На исследуемом углегазовом месторождении определяют глубину залегания пласта угля от зоны газового выветривания, мощность угольного пласта и выход летучих веществ, содержащихся в угле. В соответствии с проектом и планом начала ведения горных работ проводят в плоскости пласта подготовительную выработку проходческим комбайном, разрушающим массив угля, транспортируют отбитый в забое уголь за пределы проводимой выработки.

Согласно требованиям ПБ угольных шахт, на участке выхода воздуха из проводимой подготовительной выработки оборудуют замерную станцию «в свету» с целью измерения скорости потока воздуха, вытекающего из выработки, и концентрации газа, преимущественно метана, который является основным газом в угольном пласте. Упомянутые замеры производят стандартными методами и средствами: устанавливают расход воздуха, протекающего по проводимой выработке и по ее длине, определяют динамику и интенсивность выделения из нее газа по длине выработки во время разрушения угля и после удаления из выработки отбитого угля.

Режим измерения расхода воздуха и интенсивность выделения газа производят с начала времени разрушения угля комбайном до времени его остановки. Затем измеряют продолжительность удаления отбитого в забое угля и его весовой объем за время разрушения угля, для чего используют техническую производительность комбайна по разрушению массива пласта в забое выработки или емкость, с помощью которой устанавливают весовой объем разрушенного угля. При этом в течение времени разрушения угля комбайном измеряют скорость потока воздуха и содержание в нем газа с помощью средств автоматической записи расхода воздуха и концентрации в нем газа, либо иным путем.

После того как отбитый в забое уголь удалят из выработки определяют показатели интенсивности газовыделения из выработки и обнаженных ею поверхностей пласта путем проведения газовой съемки по длине выработки, устанавливают интегральную зависимость интенсивности газовыделения по длине проводимой выработки (м³/мин) и дифференциальную зависимость (м³/(м²·сут), для чего используют измеренные мощность пласта и протяженность выделенных участков по длине выработки, что позволяет установить показатели газоотдачи пласта в выработку, то есть интенсивность начального газовыделения и темп ее снижения во времени в соответствие с положениями Инструкции по дегазации угольных шахт (2012г.). Полученные данные по результатам газовоздушных съемок определяют объем газа, выделившегося из отбитого угля в выработку, и содержание в нем газа.

Содержание газа в угольном пласте определяют по показателю выхода летучих веществ как интегрального параметра, характеризующего физико-химические и вещественные свойства угля. При этом определяют предельное содержание газа в угле путем исследования сорбционных характеристик угля, выявления сорбционных показателей уравнения Лэнгмюра по известному методу.

Установлено, что в пределах выхода летучих веществ в углях от 12,5% до 52%, предельное содержание газа в углях составило 37,5 м³/т с.б.м., показатель влияния выхода летучих веществ на природное содержание газа в угольных пластах - 0,55 м³/т с.б.м./%.

Изобретение относится к способу определения газосодержания в угольном пласте. Техническим результатом является повышение качества определения газосодержания в пласте неизученного угольного месторождения. Способ включает определение глубины залегания угольного пласта от зоны газового выветривания. Также определение мощности пласта и выхода летучих веществ, содержащихся в угле. Также определения объема разрушенного комбайном угля при проходке выработки и расхода выделяющегося из неё газа. Режим измерения интенсивности газовыделения из выработки производят с начала времени разрушения угля комбайном до времени его остановки. Также измеряют продолжительность удаления отбитого угля из выработки и его весовой объём. После чего определяют показатели интенсивности газовыделения из выработки и обнажённых ею поверхностей пласта путем проведения газовой съемки по длине выработки. Также устанавливают интегральную зависимость интенсивности газовыделения по длине проводимой выработки и дифференциальную зависимость. Объём содержания газа в угольном пласте определяют по показателю выхода летучих веществ как интегрального параметра, характеризующего физико-химические и вещественные свойства угля. Также определяют предельное содержание газа в угле путем исследования сорбционных характеристик угля, выявления сорбционных показателей уравнения Лэнгмюра.

Способ определения газосодержания в угольном пласте, включающий определение глубины залегания угольного пласта от зоны газового выветривания, мощности пласта, выхода летучих веществ, содержащихся в угле, объема разрушенного комбайном угля при проходке выработки и расхода выделяющегося из неё газа, отличающийся тем, что режим измерения интенсивности газовыделения из выработки производят с начала времени разрушения угля комбайном до времени его остановки, измеряют продолжительность удаления отбитого угля из выработки и его весовой объём, после чего определяют показатели интенсивности газовыделения из выработки и обнажённых ею поверхностей пласта путем проведения газовой съемки по длине выработки, устанавливают интегральную зависимость интенсивности газовыделения по длине проводимой выработки и дифференциальную зависимость, при этом объём содержания газа в угольном пласте определяют по показателю выхода летучих веществ как интегрального параметра, характеризующего физико-химические и вещественные свойства угля, а также определяют предельное содержание газа в угле путем исследования сорбционных характеристик угля, выявления сорбционных показателей уравнения Лэнгмюра.