КАК УПРАВЛЯТЬ МЕТАНОМ

Подведены итоги Конкурса молодых ученых по присуждению премий выдающихся ученых СО РАН. Премия имени академика Н.В.Черского присуждена работе научного сотрудника Института угля и углехимии СО РАН, кандидата технических наук Елены КОЗЫРЕВОЙ "Динамика реализации газового потенциала вмещающих пород при подземной разработке углеметановых пластов комплексно-механизированными забоями".

Коллектив Института угля и углехимии СО РАН поздравляет Елену Козыреву с достойным успехом и желает дальнейших творческих открытий. Наш корреспондент Д.КОРНИЛОВ попросил Елену рассказать о своей работе.

— Целью представленной работы является создание метода определения параметров комплексного управления газовыделением на высокопроизводительных выемочных участках шахт Кузбасса. Неравномерность свойств горного массива даже на ограниченных участках месторождений и возросшие темпы добычи угля комплексно-механизированными выемочными участками приводят к снижению, среднему по выемочному столбу, притока метана на тонну добываемого угля при существенном росте динамики реализации газового потенциала подрабатываемых пород. Следствием этого являются затруднения при проектировании и эксплуатации систем управления газовыделением, а отсюда — снижение производительности забоев, рост их газовой аварийности.

Нам показалась заманчивой идея использования ресурсов метана в качестве индикатора геомеханических процессов изменения свойств и состояний горных пород. Индикатора, работоспособность которого круглосуточно контролируется системой мониторинга рудничной атмосферы, вплоть до компьютерного оснащения с практически любой заданной дискретностью.

Развитие указанной идеи потребовало решения ряда экспериментально-аналитических задач по определению эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород посредством идентификации пространственных информационно-аналитических моделей.

В ходе исследований закономерностей пространственного распределения эмиссионных ресурсов участка углеметанового месторождения и свойств массива горных пород нами установлены существенные отклонения природной метаноносности угольных пластов от положений теории сорбции при соответствующих гидростатическому закону значениях давления газа.

Удалось доказать зависимость изменения направления и интенсивности аэрогазового обмена на границе очистной забой - выработанное пространство при комбинированной схеме управления газовыделением от динамики метанообильности выработанного пространства.

Выявлена взаимосвязь предельной величины метанообильности забоя с коэффициентами газовоздухораспределения и эффективности дегазации основных источников метановыделения, определяющая объемы и условия совместного и раздельного применения основных способов управления газовыделением на выемочном участке.

Уточнена волнообразность периодичности метанообильности выемочного участка по длине выемочного столба (период 170-520 м, амплитуда до 40%) и определены ее структурные составляющие — газокинетический паттерн массива горных пород.

Разработан новый подход к прогнозу газообильности выемочных участков, учитывающий особенности газогеомеханических процессов в горном массиве при современной технологии работ. Выполнено научное сопровождение соответствующих проектных решений по четырем выемочным участкам с производительностью 3000-15000 тонн угля в сутки для ОАО "Шахта "Комсомолец" и ОАО "Шахта им. С.М.Кирова".

Посредством анализа газовой аварийности шахт Кузнецкого бассейна, их метанообильности, производительности, а также газоносности разрабатываемых пластов и выхода летучих веществ выполнено ранжирование шахт по уровню газовой опасности и объемам применения комплексного управления газовыделением, включая перспективы утилизации шахтного метана.

Полученные закономерности стали основой горно-технологической части технического отчета по гранту ПРООН/ГЭФ ("Снижение эмиссии метана в Кузнецком угольном бассейне Российской Федерации") и гранту 241-GR5/ISC-2000 ("Тиражирование опыта подготовки инвестиционных проектов по извлечению и утилизации метана на шахтах Кузбасса").

На основе оценки изменений относительной газообильности выемочного участка с учетом активизации сдвижений горных пород предложен способ определения зон выхода газа на дневную поверхность при подработке горного массива очистным забоем.

Выполнено обоснование перспективности пяти метанодобывающих участков на Чертинском месторождении Кузбасса ПО "Беловоуголь". Разработана, утверждена и апробирована на четырех шахтах Кузбасса отраслевая "Методика оценки ресурсов метана в отработанных горных отводах шахт и обоснования мест заложения метанодобывающих скважин".

Таким образом, выполненные исследования физических закономерностей и процессов при подземной разработке углеметановых месторождений, а также аэрогазодинамических процессов на выемочных участках угольных шахт в направлении совершенствования систем управления аэрогазовыми потоками и обоснования возможных объемов использования попутного метана, как обязательной составляющей технологической культуры, представляют существенный научный интерес и практическую значимость.