Управление газодинамическим состоянием массива горных пород для безопасной ресурсосберегающей подземной разработки газоносных угольных пластов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.03, кандидат технических наук Иванов, Юрий Михайлович

• Иванов, Юрий Михайлович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Иванов, Юрий Михайлович

Содержание

Введение

1 Состояние проблемы безопасной высокопроизводительной подземной разработки газоносных угольных пластов

1.1 Анализ факторов высокопроизводительной подземной разработки угольных пластов

1.2 Анализ способов дегазации угольных шахт

1.3 Дегазация выработанного пространства газоносных угольных пластов

1.4 Выводы

2 Исследование газодинамического состояния массива горных пород при подземной разработке газоносных угольных 33 пластов

2.1 Механизм формирования техногенного газового коллектора в выработанном пространстве очистного забоя

2.2 Анализ напряженного состояния породного массива при посадке основной кровли

2.3 Анализ притоков метана в выработанное пространство в зависимости от скорости подвигания очистного забоя

2.4 Влияние размеров выработанного пространства и горного давления на притоки метана

2.5 Выводы

3 Обоснование метода управляемой посадки трудно обрушаемой кровли

3.1 Анализ и обоснование метода управляемой посадки трудно обрушающейся кровли в условиях высокопроизводительной отработки угольных пластов

3.2 Обоснование режима гидравлического разрыва пород при посадке кровли

3.3 Результаты апробации способа направленной посадки трудно обрушаемой кровли методом гидравлического разрыва вмещающих пород

3.4 Выводы

4 Анализ механизма проветривания очистного забоя с учетом аэродинамики выработанного пространства

4.1 Моделирование процесса проветривания очистного забоя в зависимости от длины выработанного пространства угольного пласта

4.2 Исследование притоков метана из выработанного пространство в очистной забой по данным шахтных экспериментов

4.3 Методика расчета концентрации и притоков метана из выработанного пространства в исходящую струю очистного забоя

4.4 Анализ влияния места нахождения комбайна в лаве на концентрацию метана в исходящей струе

4.5 Выводы

5 Практическая реализация научно-технических разработок

5.1 Обоснование рекомендаций по расчету максимально допустимой нагрузки на очистной забой с учетом притоков метана из выработанного пространства

5.2 Технологические рекомендации для безопасной 122 ресурсосберегающей подземной разработки газоносных угольных пластов

5.3 Анализ статистической связи себестоимости добычи угля в зависимости от нагрузки на очистной забой

5.4 Выводы

Заключение

Список литературы

Приложение 1. Методика расчета основных параметров газовоздушных потоков в очистной забой по результатам

газовых съемок в лаве

Приложение 2. Результаты обработки данных газовой съемки на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс» в 2011 году

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление газодинамическим состоянием массива горных пород для безопасной ресурсосберегающей подземной разработки газоносных угольных пластов»

Введение

Наблюдаемый в начале XXI века интерес к проблемам тепловой энергетики среди ученых, политиков и широкой общественности развитых стран мира обусловлен повышением спроса на энергоносители и сопутствующей высокой техногенной нагрузкой на природные комплексы. Эта проблема актуальна во всем мире и весьма существенно проявляется в нашей стране, являющейся крупнейшей горнодобывающей державой.

По всей видимости, ископаемые углеводородные энергоресурсы по-прежнему будут доминировать в производстве энергии вследствие сравнительно низкой себестоимости и экономической целесообразности. Органическое топливо - уголь, нефть и природный газ будет оставаться основой энергоснабжения в течение 20-40 лет. В 2020 г. за счет органического топлива и гидравлической энергии удастся обеспечить мировые потребности примерно на 70%. К тому времени возрастет потребность в энергии, которая приведет к двукратному повышению объема мировой добычи угля и природного газа по сравнению с 1980г.

Весьма важной проблемой является обеспечение высокой безопасности при подземной разработке угольных пластов. Углубление горных работ неуклонно сопровождается увеличением притоков метана в выработанное пространство, что повышает вероятность проявления опасных горногеологических явлений: выбросов угля и газа, взрывов метана. В данном случае в непреодолимое противоречие вступают два фактора: с одной стороны - стремление повысить производительность добычи угля, с целью снижения его себестоимости, а с другой - ограничение производительности по критерию предельно допустимой, но нормам ТБ, загазованности очистных забоев.

Угольная промышленность России, с точки зрения воздействия на окружающую среду, является одной их самых экологически опасных отраслей промышленности [23]. Основными потребителями угля являются электроэнергетика - 39%, промышленность и коммунально-бытовой сектор -27%, коксохимические предприятия -14%, население - 8%, сельское хозяйство

4

-5%. В 1994 году добыча угля в России составляла 272 млн. тонн, а по ряду прогнозных оценок в 2020 году составит около 500 млн. тонн в год. Объем мировой добычи угля также постоянно растет и по прогнозам в 2020 году составит 8,8 млрд. тонн.

Сроки функционирования угольных шахт исчисляются десятками лет, в течение которых окружающая среда испытывает значительное негативное воздействие, длительность которого необходимо сокращать. Очевидно, что повышение производительности угледобычи и последующая экологическая реабилитация отработанных шахтных полей представляет собой самый важный путь развития угольной отрасли, как с точки зрения ожидаемой экономической отдачи, так и с позиций экологически чистой энергетики. С учетом этих обстоятельств в России, сектор угольной промышленности, обладающий наибольшим энергетическим потенциалом, должен найти технические возможности резкого повышения экономической эффективности за счет повышения производительности, сбережения природных ресурсов угля и метана и обеспечения полной безопасности производства подземных горных работ.

За последние 20 лет развития экономики рыночные механизмы стимулируют привлечение в угольную отрасль современных высокопроизводительных очистных комбайнов, проходческой и буровой техники мирового уровня[50]. Конкурентоспособность предприятий на рынке угля требует использования самых современных технических и научных разработок, отсутствие которых приводит к закрытию нерентабельных и опасных по газу шахт. На этом пути развития серьезным препятствием является фактор высокой газоносности угольных пластов, осложняющий технологию угледобычи и наносящий к тому же значительный вред окружающей среде.

В современные представления о природе газопроявлений в угольных пластах и породных массивах большой вклад внесли ведущие советские и российские ученые: A.A. Скочинский, А.Д. Алексеев, А.Т. Айруни, A.C.

5

Бурчаков, Ю.Ф. Васючков, Г.И. Грицко, B.C. Забурдяев, Б.М. Иванов, В.А. Колмаков, О.Н. Малинникова, Н.В. Ножкин, Г.Д Лидин, A.A. Мясников, JI.A. Пучков, О.И. Чернов, Г.П. Фейт, С.А. Христианович, И.Л. Эттингер, Н.И. Устинов, К.З. Ушаков, С.А. Ярунин и др.

В последующие 1990-ые годы российское направление исследований возглавил член-корр. РАН Пучков Л.А., под руководством которого научные работы проводил коллектив научной школы МГГУ по проблемам угольного метана: Н.О. Каледина, C.B. Сластунов, К.С. Коликов, Е.А. Ельчанинов, В.Н. Королева, Ю.Г. Анпилогов, Г.Г. Каркашадзе, В.М. Шек, В.А. Малашкина и др.

Направление исследований диссертационной работы входит в Перечень критических технологий Российской Федерации - «Технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых», утвержденный президентом Российской Федерации 21.05.06 (пр-842).

Несмотря на большой объем выполненных ранее исследований проблема безопасной разработки угольных пластов, особенно в направлении повышения нагрузок на очистной забой, еще далека от окончательного решения. Поэтому поставленная в диссертационной работе задача управления газодинамическим состоянием массива горных пород для безопасной ресурсосберегающей подземной разработки газоносных угольных пластов является весьма актуальной.

Цель работы - установление зависимостей массопереноса метана в углепородном массиве и выработанном пространстве от газодинамических и геомеханических характеристик массива для управления состоянием массива, обеспечивающего безопасную ресурсосберегающую подземную разработку газоносных угольных пластов.

Основная идея работы заключается в использовании фундаментальных теоретических и экспериментальных исследований массопереноса метана в улепородном массиве и выработанном пространстве для обоснования условий

безопасной высокопроизводительной разработки газоносных угольных пластов.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:

1. Зависимости притоков метана в выработанное пространство учитывают базовые свойства углепородного массива, включая проницаемость, сорбцию, пластовое давление метана и геомеханическое состояние горных пород.

2. Расчетные зависимости решения совместной геомеханической и фильтрационной задач массопереноса метана из углепородного массива в выработанное пространство описывают функциональную связь проницаемости углепородного массива с величиной среднего нормального напряжения, что позволяет учитывать изменение проницаемости на участках концентрации напряжений и запредельного деформирования.

3. Гидравлический разрыв пород труднообрушаемой кровли, осуществляемый из штреков через восстающие скважины со стартовыми щелями, обеспечивает равномерную посадку кровли в выработанное пространство, что способствует снижению утечек воздуха в выработанное пространство, а также устраняет пучение почвы в выработках смежного выемочного столба.

4. Комплексный методологический подход к определению концентрации метана в исходящей из лавы вентиляционной струе базируется на решениях уравнения массопереноса в утлепородном массиве с учетом его физических свойств, натурных измерений, технологических параметров системы разработки и режима работы очистного забоя.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- использованием в аналитических описаниях углепородного массива фундаментальных законов массопереноса метана и геомеханики, современных средств компьютерного моделирования, согласующихся с результатами производственной практики;

удовлетворительным совпадением теоретических зависимостей массопереноса метана в угольном пласте, вмещающих породах с данными натурных экспериментов и производственной практики.

Научное значение работы. Установлен механизм массопереноса метана в угольных пластах, вмещающих породах, выработанном пространстве очистного забоя и разработана методика определения притоков метана в исходящую из лавы струю для разработки технологических рекомендаций для безопасной ресурсосберегающей подземной разработки угольных пластов.

Практическое значение работы. Усовершенствована методика расчета допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору, учитывающая притоки метана в исходящую струю из углепородного массива, выработанного пространства с учетом режима работы очистного забоя и технологических параметров системы разработки.

Разработаны технологические части проектов на заблаговременную дегазационную подготовку пласта 52 лав 5208 и 5209 на поле шахты «Котинская» и лав 2460 и 2596 на поле шахты им. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс», включающие стадию работ по дегазации выработанных пространств с поверхности.

Разработаны рекомендации по снижению утечек вентиляционного потока при проветривании лавы, а также по устранению пучения почвы в выработках смежного выемочного столба за счет целенаправленной посадки труднообрушаемой кровли методом гидравлического разрыва вмещающих пород с использованием скважин со стартовыми щелями.

Реализация выводов и рекомендаций работы.

Разработанные рекомендации по обоснованию предельно допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору с использованием методики расчета притоков метана в исходящую струю из выработанного пространства приняты к использованию на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс».

Проекты на двухстадийную заблаговременную дегазацию угольных пластов, предусматривающую извлечение метана из выработанных

8

пространств на шахтах «Котинская» и им. Кирова приняты к реализации в 2012 году.

Разработанные рекомендации по параметрам гидравлической посадки труднообрушаемой кровли реализованы на шахте им. Кирова (ОАО «СУЭК-Кузбасс»).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научном симпозиуме «Неделя горняка» в 2010, 2011гг., на технических советах ОАО «СУЭК-Кузбасс» в 2009-2011 гг., научном семинаре и совместном заседании кафедр «Инженерная защита окружающей среды» и «Аэрология и охрана труда».

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 работ, из них 11 в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобнауки России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы из 127 наименований, 2 приложений, содержит 52 рисунка и 7 таблиц.

1 Состояние проблемы безопасной высокопроизводительной подземной разработки газоносных угольных пластов

1.1 Анализ факторов высокопроизводительной подземной разработки угольных пластов

Развитие мировой угольной промышленности, повышение рентабельности и конкурентоспособности подземной добычи угля зависит от успешного решения проблемы безопасности в газовых шахтах [6,24,26,43,96]. Быстрое углубление работ приводит к увеличению объема выделяющегося метана, что требует повышения эффективности методов удаления метана из подземного пространства. В таблице 1.1.1 представлены величины среднего относительного выделения метана на различных глубинах в основных бассейнах мира. Отмечается устойчивая тенденция повышения количества метана с увеличением глубины разработки, достигающая 50 м /т и более на глубинах выше 800 м. Наибольшая метанообильность в странах СНГ проявляется на угольных месторождениях в Карагандинском и Печорском бассейнах. Следует также отметить, что с увеличением глубины разработки проблема безопасности по газовому фактору приобретает все большую актуальность в Кузнецком угольном бассейне, где в близкой перспективе, по прогнозу специалистов, проблема метана станет превалирующей [25,31,34,37,38,65].

Известно, что увеличение метанообильности в шахтах имеет следующие негативные следствия[4,26,28,80,118]:

- рост опасности выбросов угля и взрывов;

- ограничение производительности добычи угля;

загрязнения атмосферы Земли "парниковым" газом - метаном.

Таблица 1.1.1 - Величины среднего относительного выделения на различных глубинах в основных бассейнах мира

Глубин Метанообильность шахт (м"7т) в основных угольных бассейнах мира

а от Бассейны СНГ Германия Британия Чехия Австралия Франция

поверх- Донецкий Кузнец Печорск Кара- Руре Сааре Ланка Иорк Южн Остраво- Сиднейс Боуве Бассе Лотари

ности Центр альны Остальн ые кий ий (Воркут гандински кий кий шине кий шире кий 0- Уэльс Карвинск ий кий бассейн некий бассе йн Нор- нгский бассей

й район районы *** ское месторо ждение) й кий район Верхне-Силезског о басейна (Новый Южный Уэльс) йн и Па- де-Кале н

До 150 0,8 1,2 0,3 1,5 2,5 0,6 - 1,0 0,1 - - - - - -

151-250 4,0 5,7 0,5 6,0 9,7 0,5 3,0 5,0 1,2 2,5 - 10,5 - - -

251-350 8,0 9,8 5,0 12,0 18,5 7,2 8,7 13,0 4,3 7,6 18,5 20,0 14,5 15,4 Н.д.

351-450 15,2 14,9 9,0 20,0 27,0 8,8 12,9 19,8 8,5 14,8 19,6 30,9 25,6 19,6 16,8

451-550 23,0 25,0 14,5 33,0 33,5 12,5 27,4 28,0 14,7 20,6 21,2 40,5 30,3 23,1 18,9

551-650 37,5 35,0 26,8 38,2 36,8 16,7 31,1 36,0 23,6 31,3 23,7 (46) 37,8 27,6 22,5

651-750 44,5 39,0 35,0 42,0 42,0 22,0 36,9 44,5 29,5 38,2 26,5 - 40,2 30,0 27,7

751-850 47,0 46,0 39,5 44,1 (48) 28,0 40,0 50,2 39,6 43,7 29,0 - (43) 34,5 31,0

851-950 52,0 50,0 (43)*** 47,0 (50) 36,7 (49) 52,7 48,9 (46) 31,7 - - 36,9 34,2

951- 56,0 60,7 (45) 52,0 (55) 43,6 - 60,0 53,0 - 36,9 - - 39,8 39,5

1050 60,8 64,2 - (58) - 50,8 - 67,9 56,5 - 42,8 - - 43,0 45,0

1051- 66,5 70,5 - (62) - (57) - 69,0 59,0 - (48) - - 45,5 (50)

1150

Примечания: ** В шахтах Боувенского бассейна Австралии выделяется одновременно метан и диоксид углерода в различных сочетаниях; *** В скобках приведены прогнозируемые величины;**** Не учитываются выделения метана на больших глубинах в районах суперантрацитов__

и

Для основных бассейнов России и СНГ установлены величины природной метаноносности углей различной степени метаморфизма на разных глубинах, представленные в таблице 1.1.2.

Таблица 1.1.2 -Метаноносность угольных пластов в бассейнах стран СНГ

Глубина Природная метаноносность угольных

залегания пластов (м /т г.м.) в интервалах глубин

Бассейн Марка верхней от поверхности, м

угля границы метановой <300 301-600 601-900 9011200

зоны, м

д 65-225 2-10 11-15 14-18 16-20

г 65-270 2-15 12-20 16-24 19-27

Кузнецкий ж 65-180 3-16 13-21 17-25 20-30

к 100-370 3-17 14-23 20-30 23-34

ОС 70-300 3-14 12-22 18-28 21-34

т 70-300 4-15 13-24 17-29 22-35

Д 80-150 3-5 5-7 7-9 9-10

Печорский г 20-150 4-10 8-11 10-12,5 12-13

ж 20-130 7-24 14-32 20-36 22-38

к 100-160 8-15 15-19 17-20 21-30

Кизеловск г 600-800 2-6 4-8 6-10 7-11

ий ж 400-500 2-7 4-18 16-25 22-34

г 100-150 5-9 7-12 9-12 10-13

Партизане ж 100-150 6-10 8-14 10-15 11-16

кий к 100-150 7-12 9-15 12-16 13-17

т 100-150 8-12 10-16 13-18 14-19

Челябинск ий Б 180-700 1-3 4-8 6-9 7-10

д 200-300 2-9 4-11 9-13 10-15

г 200-300 2-11 5-15 7-17 16-18

ж 150-250 4-15 12-20 17-22 20-24

к 100-180 5-16 14-21 18-24 22-26

Донецкий ОС 100-150 6-17 15-21 17-25 25-32

т 100-300 7-20 16-22 18-25 20-26

ПА 100-300 8-20 18-24 20-28 22-30

А* 100-300 12-19 20-25 22-28 24-30

. ** А <1000 0-2 2-3 2-3 3-5

Г 200-400 2-12 10-17 15-25 20-28

Караганди Д 180-250 3-20 18-28 20-32 23-35

некий к 70-200 4-25 20-32 25-35 28-38

ос 110-200 5-20 18-25 24-28 27-30

Общая тенденция такова, что с увеличением степени метаморфизма содержание метана в угольных пластах возрастает и этим фактором объясняется массоперенос метана снизу к верхним горизонтам под влиянием градиента пластовых давлений газа [2,5,22,27].

Созданные в прошлом столетии типовые схемы подземной дегазации не обеспечивают требуемой эффективности в условиях среднесуточной добычи угля в очистном забое 5-10 тыс. т/сутки и более. Многократное увеличение производительности очистных комбайнов резко интенсифицировало приток метана на выемочные участки [55,56,89]. В результате, рассчитываемая на статические режимы вентиляционная система зачастую оказывается не в состоянии обеспечить нормальную газовую обстановку и способствует росту вероятности воспламенений. Не случайно взрывы метана последних лет произошли на шахтах с высокой производительностью добычи угля. Примечательно, что за последнее десятилетие, начиная с 2000-года, на угольных шахтах России произошло 10 взрывов метана, в результате которых погибло 363 человек [73,79].

В решении задач метанобезопасности заслуживает внимания опыт Австралии [118,122], несомненного лидера в технологиях подземной разработки углеметановых месторождений. На глубинах ведения горных работ более 300 м газопроницаемость пластов снизилась, и применение дегазации стало малоэффективным. Скорости подвигания подготовительных выработок в этих условиях уменьшились в три раза. Обеспечение безопасных значений газоносности пластов в технологически приемлемые сроки стало крайне сложным. В первой половине 90-х годов произошло 5 внезапных выбросов, сопровождавшихся гибелью людей. Однако в последующие годы безопасность разработки газовых угольных месторождений в Австралии резко повысилась, что связано в первую очередь с широкой реализацией на практике технологии заблаговременной дегазации угольных пластов, планируемых к отработке. Широкое внедрение технологий промыслового извлечения угольного метана на базе разработанных технических средств бурения

13

скважин и повышения проницаемости угольных пластов привело к требуемому результату - обеспечению высокой безопасности.

Технологии разработки углеметановых месторождений требует постоянного совершенствования в направлениях методов и средств оценки ситуаций, уточнения особенностей физических процессов горного производства и массопереноса метана [27,83], оптимизации и разработки новых технологических решений повышения проницаемости [58,84,87,103,125,126]. В этих условиях также важно обеспечить совершенствование технологического регламента высокопроизводительной отработки угольных пластов на основе использования научно обоснованных рекомендаций по максимально допустимым нагрузкам на очистной забой с учетом фактора угольного метана [99,127].

1.2 Анализ способов дегазации угольных шахт

При обосновании параметров технологии подземной разработки газоносных угольных пластов важнейшей задачей является обеспечение высокой производительности и безопасности добычных работ по факторам выбросо- и взрывоопасности [36,85,105]. Очевидно, для нормального функционирования подземного комплекса необходимо, в первую очередь, обеспечить безопасные концентрации метана в воздушных потоках всего выработанного пространства шахты, технологических выработках и очистных забоях [95].

По принципу действия можно выделить три технологические схемы обеспечения безопасности за счет удаления метана:

1) первая, заблаговременная дегазация газоносных угольных пластов до состояния, приемлемого для последующей производительной разработки месторождения [76,77,78,90,103]. Время реализации схемы три года и более до ведения добычных работ;

2) вторая, предварительная дегазация, исчисляемая во времени до трех лет и более трех месяцев до ведения добычных работ - с помощью скважин, пробуренных с земной поверхности или из подземных горных выработок [31,68];

3) третья, текущая дегазация в пространстве действующей шахты, исчисляемая во времени до трех месяцев до ведения добычных работ, как правило, с помощью скважин, пробуренных из подземных горных выработок [64,69].

Для реализации первой технологической схемы требуется время, исчисляемой иногда десятками лет, в течение которых происходит дегазация пласта до безопасного уровня, установленного контролирующими надзорными органами или решением региональных органов управления. Фактор большого времени ожидания положительного эффекта существенно сдерживает перспективную схему. Опыта реализации первой схемы в России практически нет. Что касается передового зарубежного опыта, то здесь следует выделить США, Канаду, Австралию и Китай [47,120,123]. В этих странах на государственном уровне реализуется законодательные нормы обеспечения безопасности. Наиболее известная, применяемая в США и Австралии - это запрещение начала функционирования угольной шахты до момента дегазации угольных пластов до уровня менее 9 куб. м на тонну угля. По этому поводу в зарубежных публикациях отмечается, что при указанной газоносности имеет место резкое снижение вероятности выброса газа - «the probability of gas outburst is dramatically reduced» [118,122]. Надо отметить, что указанная норма безопасности является приближенным и эмпирическим значением, отражающим истину с запасом по безопасности.

В Российской Федерации заблаговременная дегазация угольных пластов для обеспечения безопасности горных работ пока не ведется. В то же время этот вопрос постоянно обсуждается на высшем уровне, среди ученых и производственников, особенно в последние 10-15 лет, в связи с перспективой промысловой добычи угольного метана [11,33,57,88,93,101,105]. В начале

2000-го года энтузиастом проекта «Угольный метан» стал губернатор Кемеровской области Аман Тулеев. При его активном участии и поддержке дочерняя структура Газпрома ОАО «Промгаз» приступила к осуществлению пилотного проекта «Угольный метан Кузбасса». В конце 2003 года на территории угольного разреза «Талдинский» в 50 км к северу от Новокузнецка при техническом содействии компании Шлюмберже (8сЫитЬе^ег) была пробурена первая пилотная скважина для выявления добычного и ресурсного потенциала угольных пластов, а также для отработки технологий добычи метана из неразгруженных угольных пластов. В ходе бурения геологоразведочных скважин на глубины порядка 1100-1200 м, в некоторых случаях были получены притоки метана, представляющие интерес с точки зрения экономичной промысловой добычи метана. Однако широкого распространения полученного опыта пока не произошло, поскольку промысловая технология добычи метана требует больших стартовых инвестиций, прежде чем удастся выйти на экономически эффективный уровень, по сравнению с традиционными технологиями добычи природного газа. Для сравнения в США на разработку новых технологий ушло порядка $2 млрд, а выход на нынешние экономически приемлемые параметры добычи угольного газа потребовал около 20 лет [62,119].

В российских условиях, как неоднократно отмечалось в выступлениях и публикациях член-корр. РАН Пучкова Л.А. [90, 91,92] главным направлением, которое необходимо внедрять в первую очередь является обеспечение безопасности высокопроизводительных очистных работ, именно за счет заблаговременной дегазации пластов. Этот путь действительно обеспечивает важнейшие факторы производства - безопасность и высокую производительность угледобычи. По мнению Л.А. Пучкова, экономическая целесообразность промысловой добычи метана является фактором второстепенной значимости. При этом, вне всякого сомнения технология промысловой добычи метана остается весьма привлекательной с точки зрения экологии [102,104], ресурсосбережения в горной промышленности [63], а

также в газовой промышленности, особенно в контексте ожидаемого в течение 50 лет истощения традиционных месторождений природного газа в Уренгое, Ямбурге и др.

Принципиальные требования к технологиям дегазации угольных пластов и промысловой добычи метана из углепородного массива можно сформулировать по важности следующим образом:

1) Безопасность последующих горных и добычных работ.

2) Обеспечение необходимых дебитов и кондиционных параметров каптируемого газа.

3) Окупаемость затрат на производство работ по обеспечения безопасности подземных работ, извлечению и сбыту метана.

Предварительная дегазация, требующая времени до трех лет до разработки пласта, обладает практически теми же экономическими недостатками, как и заблаговременная.

Наиболее широко используемой технологией на поле действующей шахты является текущая дегазация угольных пластов. Экономическая состоятельность таких проектов дегазации объясняется короткими сроками окупаемости вложений, поскольку ввод в эксплуатацию дегазационных скважин осуществляется в текущем производственном процессе угледобычи.

Текущая дегазация имеет два направления, включающие:

- пластовую дегазацию через скважины, пробуренные их подземных выработок;

- дегазацию выработанных пространств по мере движения очистного забоя и обрушения вмещающих пород.

На практике важным вопросом, требующим более эффективных решений, являются конструкция и параметры дегазационных скважин. Рациональные параметры дегазационных скважин определяют на основе теоретических, экспериментальных исследований и производственного опыта по теме притока газа в скважину. Необходим учет конкретных условий заложения скважин: число и взаимное расположение дегазируемых

выработанных пространств, года отработки этих пластов, характер и степень дезинтеграции массива в зоне его вскрытия скважиной, наличие и целостность экранирующих пород в вышележащей толще, гидродинамический режим подземных водоносных горизонтов (естественное затопление старых выработанных пространств и его уровень) и пр. Влияющих факторов достаточно много и поэтому однозначной аналитической модели процесса еще не создано.

Расстояние между скважинами должно соответствовать радиусу их влияния, зависящему от фильтрационно-сорбционных свойств дегазируемого массива. При превышении этого расстояния снижается равномерность и эффективность дегазации разгруженных пластов и выработанных пространств, что отрицательно сказывается на безопасности горных работ и технико-экономических показателях извлечения метана.

При дегазации выработанных пространств, как действующих участков, так и на старых отработанных шахтных полях влияние на эффективность извлечения газа оказывает аэродинамический режим дегазируемого участка, определяемый конфигурацией фильтрационных потоков, утечек воздуха и их величиной, что необходимо учитывать при определении параметров заложения дегазационных скважин.

Определенные требования предъявляют к конструктивным элементам подземных дегазационных систем. В соответствии с рекомендациями «Руководства по дегазации угольных шахт» оптимальным считается разрежение на всасывающем патрубке вакуум-насоса от 350 мм рт. ст. Максимальная толщина стенок труб, рекомендуемых для использования в дегазационных системах, составляет 3,5...5 мм. Длина звеньев труб для участковых газопроводов - 2...4 м, для магистральных -6 м. Основное требование, предъявляемое к дегазационным трубопроводам - низкое аэродинамическое сопротивление и хорошая герметичность. Увеличение диаметра трубопроводов с целью уменьшения аэродинамического сопротивления ограничивается их стоимостью.

Темпы выделения метана на действующей шахте изменяются во времени по мере развития горных работ и освоения нижних горизонтов. Как правило, при повторной подработке массива активизируются процессы сдвижения и, соответственно, увеличивается выделение метана в зонах обрушения, что приводит к дополнительному притоку газа в вентиляционную систему шахты. В таких случаях извлечение метана из выработанного пространства требует дополнительных технических мероприятий для повышения эффективности.

Содержание метана в отсасываемой смеси из выработанного пространства, как правило, находится в пределах 60-100 %, а дебит дегазационных скважин зависит от мощности вакуум-насосов и может достигать 150 м3/мин.

При выборе участка заложения дегазационных скважин, пробуренных с поверхности в подработанный массив, рассмотрим факторы, определяющие эффективность функционирования скважин. Имеющаяся научно-методическая база по данному вопросу требует более детальных проработок и поэтому исследования в этом направлении представляют большой практический интерес.

Увеличение длины лавы имеет ограничение не только по фактору интенсивности выделения метана, но и по фактору просадки земной поверхности под действием сил гравитации. Этому нежелательному явлению сопутствует образование протяженных техногенных трещин, выходящих из выработанного пространства на дневную поверхность. По этим трещинам происходит вытеснение метана из нижних горизонтов на земную поверхность, что может представлять экологическую угрозу окружающей среде.

В опыте ведения дегазационных работ предусмотрена также подземная дегазация выработанных пространств. Наклонные дегазационные скважины, пробуренные из подземных горных выработок в купол обрушения пород кровли разрабатываемого пласта, имеют меньшую длину, по сравнению со скважинами с земной поверхности. Этот фактор определяет их практическую

19

и экономическую целесообразность, поскольку решается оперативная задача дегазации массива в пределах выявленной опасной зоны.

В технологии разработки пласта длинными столбами осуществляют дегазацию массива через скважины, пробуренные из вентиляционного и откаточного штреков. Скважины подключают к магистральному трубопроводу и откачивают метан на поверхность. Технология требует больших материальных на бурение и эксплуатацию скважин. Технико-экономическая эффективность существенно зависит от шага расположения скважин, величина которого находится в пределах до 15 м. При этом, стремление сэкономить на буровых работах приводит к увеличению расстояния между скважинами, что снижает уровень дегазации пласта. Длительность функционирования скважин до прихода очистного забоя исчисляется месяцами. Известно, что эффективность работы дегазационных скважин зависит в первую очередь от проницаемости угольного пласта

1 г л

[45,48]. Естественно, если проницаемость высокая - более 1мД (10" м ), то в этом случае дебит метана также высокий. Однако при проницаемости менее 0,01мД, что представляет собой наиболее типичный случай для большинства угольных пластов, эффективность дегазации не высокая и, следовательно, невозможно обеспечить существенное снижение пластового давления метана вокруг скважины. Снижение сетки скважин - мероприятие весьма дорогостоящее. Поэтому выходом из создавшегося положения является целенаправленное повышение проницаемости пласта различными мероприятиями, например, с использованием гидравлического воздействия для создания магистральных трещин и других методов. Гидравлическое расчленение углепородного массива с применением насосов высокого давления обеспечивает высокую эффективность, однако технология является достаточно трудоемкой и применяется редко. В этом отношении весьма обнадеживающе выглядит, так называемая комбинированная технология, по которой угольный пласт дезинтегрируют в ходе заблаговременной дегазации через скважины с поверхности [10,14,53]. В этом случае, даже простые

дегазационные скважины, без дополнительных мероприятий, дают высокие дебиты метана, поскольку пересекают магистральные трещины заблаговременного гидрорасчленения. Такой опыт реализации комбинированной (комплексной) технологии отработан на шахтах Карагандинского угольного бассейна (Казахстан) и его эффективность подтверждена широким опытом работы [13,21,87].

Подводя итоги технологиям дегазации угольных пластов на действующих шахтах можно констатировать, что в ближайшей перспективе при разработке газоносных угольных пластов все более широко будут применяться различные технологии заблаговременной и текущей дегазации, при этом весьма важной задачей является разработка эффективных способов повышения проницаемости разрабатываемых пластов и предотвращение свободной миграции метана из выработанного пространства на дневную поверхность.

1.3 Дегазация выработанного пространства угольных пластов

Как отмечалось, с увеличением нагрузок на очистной забой задача извлечения метана из угольных пластов средствами дегазации в подземных условиях с отводом каптируемых смесей на поверхность становится все более актуальной. При этом необходимо использовать комплексный подход снижения метанообильности путем применения эффективных технологий по дегазации.

Принято считать, что основными источниками выделения метана на

выемочных участках являются разрабатываемые угольные пласты, пласты-

спутники [71,75]. Содержание метана в сближенных вмещающих породах

предполагается менее существенным, однако такая точка зрения, на наш

взгляд, не вполне оправдана. Традиционный подход при оценках

газовыделений из угля связан с широким применением в технологических

расчетах понятия газоносности, представляющего собой отношение

21

содержания метана к единице массы угля, например, в размерности: нормальный кубический метр метана, отнесенный к тонне угля (м3/т). Если судить по этому показателю, то газоносность угля, определенная в

о

лабораторных условиях, может достигать 40 м /т, а газоносность вмещающих пород в тех же условиях, равна нулю. Причиной такого вывода является то, что метан в угле находится в сорбированном (твердом) состоянии, а породе (алевролит, аргиллит, песчаник и др.) - в газообразном состоянии, сжатом под давлением в поровом пространстве [20,59,61,108]. Естественно, при извлечении из массива породного керна для лабораторных исследований весь газообразный метан свободно выходит из порового пространства и в измерениях не фиксируется.

Для более достоверного заключения о содержания метана в угле и вмещающих породах надо рассматривать ситуацию не лабораторных условиях, а в месте залегания пласта с учетом объема вмещающих пород. Выполним приближенный расчет по существу задачи.

Положим, что угольный пласт мощностью т\ =2м имеет газоносность <?=20м3/т при величине пластового давления метана Рпл = 4,5МПа. Пористость угольного пласта составляет щ=2%, вмещающих пород кровли и почвы п2 = щ =1,5%. Сравним содержание метана в угольном пласте и вмещающих породах мощностью а7?2=7Яз=10м, соответственно.

Исходных данных достаточно, что бы вычислить удельное содержание метана в угольном пласте и вмещающих породах.

Масса метана в угольном пласте:

= рст + т1 • 5 • пг ^ • рСН4, (1.3.1)

где Б- единичная площадь, м2;

• рСН4 - плотность метана при атмосферном давлении, кг/м3. Р0 - атмосферное давление, Па.

Масса метана в породах кровли и почвы:

(?2з = 0*2 ' Щ + т3 ■ п3) • 5 ~ • рСН4, (1.3.2) 22

Отношение содержания метана в угле к содержанию метана во вмещающих породах:

(¿1 тг-я-рснл+тг-Пг^-рсн^ <2гз (т2 -п2 +т3 •п3)-^"Рсн4

(1.3.3)

Результат расчета:

0 ' 2 -20- 0,65 + 2 -0,02 — - 0,65

3,1

<?23 (10 -0,015 + 10- 0,015) 0,65 Таким образом, во вмещающих породах кровли и почвы мощностью 10 м содержится не менее 30% метана по сравнению с метаном внутри угольного пласта. По этой причине, процессу дегазации должны подвергаться не только угольные пласты, но также породы кровли и почвы. При этом необходимо определять параметры пластовой дегазации с учетом совместной газоотдачи как угольного, так и породного массива, показатели которого надо учитывать при составлении паспорта выемочного участка, с тем, чтобы своевременно выбрать безопасный режим работы очистного забоя по газовому фактору.

Выполненная оценка выделения метана не учитывает фактор дополнительного количества метана, образуемого в процессе роста множества микротрещин в результате которого отрывается большое количество метальных групп - СН3. Эти химически активные радикалы, объединяясь с атомами водорода, образуют метан, причем дополнительно образованные объемы метана по оценкам реальных выбросов составляют 40-50 м /т [108]. Тем не менее, влияние свободного метана в порах вмещающих пород следует считать существенным.

Для обеспечения норм безопасности при подземной добыче угля при нагрузках на лаву более 5000 т/сут в мировой практике используют системы текущей, предварительной и заблаговременной дегазации угольных пластов. Отечественная технология заблаговременного извлечения метана из угольных пластов впервые апробирована в 1963 года в Карагандинском угольном бассейне. В последующем множество работ проводились в Донецком

угольном бассейне. Технология имеет ряд преимуществ, что связано, в первую очередь, с уменьшением количества метана в выработанном пространстве шахт и, соответственно, с обеспечением безопасных условий труда шахтеров.

Для удаления метана из выработанного подземного пространства на практике вынуждены применять технологию извлечения метана с помощью скважин, пробуренных с поверхности. Многочисленными научными работами доказано, что трещиноватый углепородный массив, который образуется после обрушения кровли, является мощным техногенным источником метана [16,40,41]. В зону обрушения, как правило, попадают пласты-спутники и тонкие прослойки углистых веществ, содержащие свободный и сорбированный метан. Количество метана в зоне трещинообразования над выработанным пространством многократно превышает количество сорбированного метана в разрабатываемых угольных пластах, и этот фактор заслуживает повышенного внимания.

Для извлечения метана бурят вертикальные скважины с земной поверхности в породный массив выше кровли пласта, где постепенно формируется зона трещиноватости и обрушения пород в выработанное пространство. Разновидностью технологии является вариант с бурением дегазационных скважин до почвы пласта. Нижний участок скважины оставляют свободным, без обсадки трубами. Метан, фильтрующийся из трещиноватого массива, отсасывают по скважинам на поверхность вакуум-насосами. Притоки метана, очевидно, зависят от трещиноватости массива, его природной пористости и газоносности. Концентрация и расход метано-воздушной смеси зависит от параметров заложения скважин. Срок службы дегазационных скважин зависит от их предназначения. Так, например, для обеспечения безопасности добычных работ срок функционирования скважин исчисляется месяцами. Однако если ставить задачу промыслового извлечения метана, то, как показывает американский и австралийский опыт, такие дегазационные скважины могут функционировать годами и даже десятилетиями.

Концентрация метана в метано-воздушной среде естественно зависит от горно-геологических условий месторождения и числа скважин в пределах участка дегазации. В мировой и отечественной практике широко апробировано, что извлеченный шахтный метан может быть использован как источник энергии для нужд шахты. Принципиально метано-воздушную смесь с концентрацией метана более 40% можно сжать и направить по трубам к дальнему потребителю [7,12]. Однако коммерческая ценность такого источника энергии не велика, а наличие кислорода в смеси газов, даже безопасных концентраций, рано или поздно может привести к взрывоопасным последствиям. С этой точки зрения более предпочтительным, хотя и дорогостоящим, является путь сепарации метановоздушных смесей, выделении чистого метана и продажи его потребителям по более высоким ценам.

Технология извлечения метана из газоносных угольных пластов через скважины, пробуренные из горных выработок (пластовая дегазация), является достаточно эффективным методом в условиях производства высокопроизводительных добычных работ на действующей шахте. Эффективность использования технологии зависит в первую очередь от проницаемости угольного пласта. В малопроницаемых пластах эффективность дегазации низкая, и в этом случае уменьшения шага размещения дегазационных скважин или специальные мероприятия по повышению проницаемости пластов. Буровые скважины обычно соединяют посредством коллектора с главным трубопроводом, имеющим выход на дневную поверхность. Основное предназначение технологии пластовой дегазации заключается в обеспечении безопасности горных работ.

При пластовой дегазации используют как параллельные по пласту, так и наклонные буровые скважины. Наклонные скважины бурят под углом к нетронутому массиву из горных выработок. Наклонные скважины, пробуренные под оптимальным углом к простиранию угольного пласта, пересекают большее количество природных трещин и в ряде случаев такая

технология позволяет решить задачу дегазации без дополнительных воздействий на угольные пласты [32]. Скважины, пробуренные из выработки, соединяют с главным трубопроводом, а направление бурения и длину скважин устанавливают в зависимости от требуемых размеров зоны дегазации.

В теории известны и на практике апробированы и другие методы дегазации [3], еще не нашедшие широкого применения в нашей стране. Так, например, технология направленного бурения криволинейных скважин с дневной поверхности или из горных выработок представляется весьма перспективной. Ее применение сдерживается высокой стоимостью буровых работ. При этом с точки зрения эффективности процесса дегазации, можно утверждать о целесообразности развития направления с применением криволинейных скважин направленного бурения, длина которых по пласту может достигать сотен метров.

Однако необходимо отметить, что высокая эффективность данных способов пластовой дегазации весьма существенно зависит от природной проницаемости угольных пластов. Принципиальный недостаток и этих технологий заключается в том, что высокая проницаемость формируется ближней зоне скважин, чего в ряде случаев недостаточно. Большие поверхности обнажения могут быть обеспечены лишь дополнительными трещинами в массиве, что вызывает необходимость проведения активных воздействий на массив [8].

Выработанные пространства, образующиеся в процессе шахтной разработки весьма неоднородны. Отработка угольного пласта вызывает деформации вмещающих пород и соответствующее перераспределение напряжений в зоне влияния очистной выемки. В области влияния выработки обычно выделяют следующие зоны, представленные на рисунке 1.3.1:

- I -зону беспорядочного обрушения;

- II -зону полных сдвижений;

- III -зону разгрузки;

- IV -зону опорного давления.

- Зона локальны:-:

трещин

- Зона активны:-: трещин

- Зона разломов

-Зона полны:-:

Заключение диссертации по теме «Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)», Иванов, Юрий Михайлович

5.4 Выводы

5.4.1. Усовершенствована методика расчета нагрузки на очистной забой, учитывающая притоки метана из выработанного пространства на базе показателей работы вентиляционной системы лавы в ремонтную смену. Выполнена апробация методики в условиях шахты им. Кирова, подтвердившая достоверность данных прогнозов.

5.4.2. В качестве демонстративного примера выполнен расчет максимально допустимой нагрузки на очистной забой для лавы 2453 пласта «Болдыревский» ОАО «СУЭК-Кузбасс», в котором учтены разработанные рекомендации. Результаты расчета свидетельствуют о возможности планирования очистных работ с более высокой надежностью прогнозов по газовому фактору.

5.4.3 Разработаны технологические мероприятий по дополнительному извлечению метана и уменьшению его концентрации в выработанном пространстве на второй стадии реализации поэтапной заблаговременной дегазацию углегазоносного массива через скважины, пробуренные с поверхности, и последующее длительное использование скважин для извлечения метана из зоны обрушения после подвигания очистного забоя.

5.4.4 На основе анализа статистики работы шахты в течение года установлена корреляционная связь себестоимости добычи угля от производительности лавы. Показано, что по данным корреляции можно получать необходимую информацию о целесообразности количественных затрат на обеспечение дегазации с целью повышения производительности добычи угля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной для угольной отрасли задачи управления газодинамическим состоянием массива горных пород на основе установления зависимости массопереноса метана в углепородном массиве и выработанном пространстве от газодинамических и геомеханических характеристик массива, обеспечивающем безопасную ресурсосберегающую подземную разработку газоносных угольных пластов.

Основные научные выводы и результаты диссертационной работы, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Установлены расчетные зависимости притоков метана в выработанное пространство очистного забоя с учетом свойств породного массива, включая его проницаемость, сорбцию, пластовое давление метана и базирующиеся на теоретических исследованиях геомеханического состояния горных пород и натурных экспериментах.

2. Получены расчетные зависимости решения совместной геомеханической и фильтрационной задачи применительно к массопереносу метана в угольном пласте и вмещающих породах. В расчетной модели учтена функциональная связь проницаемости угля и вмещающих пород от среднего напряжения, отражающая изменение проницаемости на участках концентрации напряжений и запредельного деформирования.

3.При увеличении производительности выемки угля возрастают притоки метана в выработанное пространство и очистную выработку, что требует постоянного функционирования устойчивых дегазационных скважин пространственного профиля, обеспечивающих эффективный съем метана и сокращающих его притоки в лаву.

4. Разработаны технологические мероприятия по дополнительному извлечению метана и уменьшению его концентрации в выработанном пространстве на второй стадии реализации поэтапной заблаговременной

130 дегазацию углегазоноеного массива через скважины, пробуренные с поверхности, после отработки первого рабочего пласта в свите и последующее длительное использование скважин для извлечения метана из зоны обрушения после подвигания очистного забоя.

5.Установлено, что метод посадки труднообрушаемой кровли с применением гидравлического разрыва пород способствует снижению утечек воздуха в выработанное пространство, что особенно важно в условиях высокопроизводительной отработки угольных пластов с нагрузкой более 5000 т/сут, а также предотвращает пучение почвы штреков смежных выемочных столбов. Проведены производственные испытания в условиях шахты им. Кирова, подтвердившие высокую эффективность посадки кровли путем гидравлического разрыва пород через наклонные восстающие скважины со стартовыми щелями под давлением жидкости до 150 бар.

6. Обоснован методологический подход определения концентрации метана в исходящей из лавы вентиляционной струе, который базируется на решениях уравнения массопереноса в углепородном массиве с учетом его физических свойств, натурных измерений, технологических параметров системы разработки и режима работы очистного забоя.

7.Разработана методика расчета притоков и концентрации метана в воздушном потоке, поступающем в лаву из выработанного пространства, которая базируется на результатах продольной газовой съемки в ремонтную смену.

8. У совершенствован алгоритм расчета нагрузки на очистной забой, учитывающий притоки метана из выработанного пространства на базе показателей работы вентиляционной системы лавы в ремонтную смену. Выполнена апробация методики в условиях шахты им. Кирова, подтвердившая достоверность данных прогнозов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Иванов, Юрий Михайлович, 2012 год

Список литературы

1. Адилов К.Н., Ахметбеков Ш.У, Новиков Б .Я., Садчиков В.А. Технология добычи высококондиционного метана при выемке газоугольных пластов / Современные проблемы шахтного метана (Сборник научных трудов к 70-летию проф. Н.В. Ножкина). -М.: МГГУ, 1999 г.

2. Айруни А.Т., Эттингер И.Л. Газы угольных пластов. -М.: Знание, 1966.-48с.

3. Айруни А.Т., Кузнецов Г.И., Слепцов Е.И. Способы и средства дегазации угольных пластов в практике наиболее развитых стран мира. - М.: ВИНИТИ, т. 36. 1985.-219 с.

4. Айруни А.Т. Теория и практика борьбы с рудничными газами на больших глубинах. - М.: Недра, 1981.- 332 с.

5. Айруни А.Т., Галазов P.A., Сергеев И.В. и др. Комплексное освоение газоносных угольных месторождений. -М.: Недра, 1990.-216 с.

6. Айруни А.Т., Бобин В.А., Зверев И.В. и др. Прогнозирование и предотвращение газодинамических явлений в угольных шахтах., М., Наука, 1987, 342с.

7. Аксель Пройссе. Рудничный газ - от побочного продукта к самостоятельному энергоносителю // Глюкауф. - 2002. Декабрь, №4. - С. 21-27.

8. Анпилогов Ю.Г., Королева В.Н. Закономерности изменения газодинамических характеристик выбросоопасных угольных пластов в зонах гидрорасчленения при заблаговременной подготовке газовыбросоопасного массива. М., ГИАБ, 1999г., №8, с.51-55.

9. Аравин В.И., Нумеров С.Н. Теория движения жидкостей и газов в недеформируемой пористой среде.- М: Гл. изд-во технико-теоретической литературы, 1953.-616 с.

Ю.Атыгаев Р.К., Коликов К.С., Николаев К.А. Изменение коллекторских свойств угольного пласта в зонах гидрорасчленения в процессе их

освоения / Современные проблемы шахтного метана - М.: Изд-во МГГУ, 1999. -С. 199-203.

П.Афанасьев В.М. Угольный метан: реальность и иллюзии/«Современное машиностроение» № 1 / 2008/ С. 24-29.

12.Ахим Версдерфер. Первый практический опыт эксплуатации установок по утилизации рудничного газа. // Глюкауф. - 2003. Март, №1. - С. 25-29.

13.Ахметбеков Ш.У., Шарипов Н.Х., Ли К.Д., Коликов К.С. Аккумуляция метана в зонах пласта, подвергнутого гидравлическому воздействию// Проблемы технологии, обогащения и автоматизации средств разработки угольных пластов Карагандинского бассейна. - Караганда: КНИУИ, 1988, С.96-99.

14.Баймухаметов С.К., Швец И.А. Опыт извлечения и утилизации метана на шахтах Карагандинского угольного департамента АО «ИСПАТ-КАРМЕТ» и потенциальные возможности снижения эмиссии метана в атмосферу. Доклады II Международной конференции «Сокращение эмиссии метана». - Новосибирск. 2000.С.472-476.

15. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкости и газа в природных пластах. - М.: Недра, 1984. -211с.

16.Борисенко A.B., Иванов Ю.М., Волков М.А. Факторы, определяющие перспективные участки заложения скважин для извлечения метана из ликвидированных и действующих шахт// ГИАБ, 2011, № 3. С. 196-202.

17.Бобровников В.Н., Гридина Е.Б., Иванов Ю.М. Основные задачи обеспечения малоотходности в условиях Печерского угольного бассейна//

ГИАБ. 2011, № 8, С. 322-323.

18.Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов.-13-e изд., испр.-М.: Наука, Гл. ред. физ.-

матлит., 1986.-544с.

19.Бурчаков A.C., Жежелевский Ю.А., Ярунин С.А. Технология и механизация подземной разработки пластовых месторождений: Учебник для вузов.-М.: Недра, 1989.-431с.

20.Васючков Ю.Ф. Физико-химические способы дегазации угольных пластов. -М.; Недра, 1986.-255 с.

21. Временное руководство по дегазации шахтных полей Карагандинского бассейна с гидравлическим расчленением угольных пластов. М., 1975.-188с. Составитель - д.т.н. Ножкин Н.В.

22.Галазов P.A., Айруни А.Т., Сергеев И.В. и др. Газообильность каменноугольных шахт СССР. Эффективные способы искусственной дегазации угольных пластов на больших глубинах. - М.: Наука, 1987. -198с.

23.Геил Д., Фронд П. Снижение метановой эмиссии для предотвращения глобального изменения климата. Роль России//Сокращение эмиссии метана: Доклады II Международной конференции. - Новосибирск. - Изд-во СО РАН, 2000.-С.70-78.

24.Грицко Г.И. Уголь в топливно-энергетическом балансе: прошлое, настоящее, прогноз на будущее. Уголь, 2002, № 6.

25.Гурьянов В.В., Бобин В.А. О некоторых актуальных аспектах решения проблемы угольного метана в Кузбассе. Уголь. 2005, № 1.

26.Джевецки Я. Новые методы предотвращения опасности горных ударов. Глюкауф, 2002, №2.

27. Дмитриев A.M., Куликова H.H., Лидин Г.Д., Петросян А.Е. Закономерности распределения метана в угольных месторождениях. М.: Наука, 1973.148 с.

28.Дмитриев A.M., Куликова H.H., Бодня Г.В. Проблемы газоносности угольных месторождений. - М.: Недра, 1982. -263с.

29.Жуков С .И., Готовцев А.Н., Духовный Е.И., Пальчик Д.А. Опыт применения дегазации и использования каптированного метана на шахтах. - М.: ЦНИЭИуголь. -1985. -Вып.З. -51с.

30.Журбицкий Б.И., Карасев Г.К., Чумаченко Ф.А. Ресурсы метана закрываемых угольных шахт и невостребованных участков - факторы хозяйственного освоения и экологического риска // Проблемы

134

комплексного использования техногенных месторождений угольного ряда (Труды Всероссийского научно-технического семинара). - Ростов-на-Дону: ВНИГРИуголь, 2002. - С. 67-71.

31.3абурдяев B.C. Дегазация разрабатываемого пласта - эффективный способ повышения производительности и безопасности работ в метанообильных шахтах. М., ГИАБ,1999г. №1, с.149-150.

32. Забурдяев B.C. Новые методы дегазации и управления газовыделением в угольных шахтах. - М.: ЦНИЭИуголь, 1990, вып. 2. -65с.

33.Ельчанинов Е.А. Извлечение метана из вентиляционных потоков для промышленного использования в теплоэнергетических установках. М., ГИАБ, 1999г., №8, с.48-50.

34.Иванов Б.М., Малинникова О.Н., Индыло C.B. и др. Анализ причин аварий, вызванных газодинамическими явлениями в угольных шахтах. М. МГГУ «Неделя горняка-2006» «Безопасность». С. 123-146.

35.Иванов Ю.М. Технология проведения горных выработок с применением комплекта оборудования фирмы «Джой»//Уголь. 2004. № 8, С.36.

36.Иванов Ю.М., Коршунов Г.И., Гридина Е.Б., Пасынков A.B. Повышение безопасности - залог успешности компании// ГИАБ. 2011, № 7. С. 193 -199.

37.Иванов Ю.М. Дегазация угольных пластов при высоких нагрузках на очистной забой на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс»/Сб. трудов III Международной научно-практической конференции «Перспектива развития Прокопьевско-Киселевского угольного района как составная часть комплексного инновационного плана моногородов». -Прокопьевск: Изд-во филиала ГУ КузГТУ в г. Прокопьевске, 2011. С. SS-SS.

38.Иванов Ю.М. Дегазация угольных пластов при высоких нагрузках на очистной забой на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс»// ГИАБ, 2011, №7, С.363-368

39.Инструкция по выбору способа и параметров разупрочнения кровли на выемочных участках. - Л., 1991. - 102с. ВНИМИ.

40.Каледина И.О., Малашкина В.А. Промышленное извлечение метана на действующих угольных шахтах комплексной системой «вентиляция-дегазация»// Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск Метан, 2006г.

41.Каледина И.О., Мещеряков Д.А., Семенов A.C. Оценки интенсивности газовыделения из старых выработанных пространств/Горный информационно-аналитический бюллетень. -М.: МГГУ, 2000 г. № 7.

42.Каледина И.О. Эколого-экономический эффект утилизации угольного метана / Современные проблемы шахтного метана. - М.: МГГУ, 1999. -С.165-176

43 .Каледина И.О. Проблемы обеспечения метанобезопасности шахт при высокопроизводительной выемке угля. /Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008г. Отдельный выпуск Метан.

44.Каркашадзе Г.Г. Механическое разрушение горных пород: Учебное пособие для втузов.- М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. -222 с. Ил

45.Каркашадзе Г.Г. Методика расчета дебита метана из зоны гидрообработки неразгруженного угольного пласт. Метан: Сборник научных трудов по материалам симпозиума «Неделя горняка-2007». Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня.-2007. 0-№0В23.—М: Издательство «Мир горной книги», с.83-95.

46.Каркашадзе Г.Г., Алексеев А.Д., Стариков Г.П., Васильковский В.А., Спожакин А.И. Совершенствование методики расчета нагрузки на очистной забой с учетом пластового давления метана в угольном пласте». Горный журнал, №4, 2009г.

47.Каркашадзе Г.Г., Сластунов C.B. Некоторые аспекты углеметановой проблематики по материалам международного симпозиума «Coalbed

Methane-2004». M, МГГУ, ГИАБ, Тематическое приложение «Метан», 2005, с.31-49.

48.Каркашадзе Г.Г., Иванов Ю.М., Шмат В.Н. Анализ процесса гидравлической обработки низко проницаемого угольного пласта с применением насосов высокого давления// ГИАБ, 2011, ОВ «Экология, метанобезопасность», с. 154-158.

49.Каркашадзе Г.Г., Иванов Ю.М., Ермак Г.П. Моделирование напряженного состояния массива при посадке основной кровли газоносных угольных пластов// ГИАБ, 2011, ОВ «Экология, метанобезопасность», с. 159-168.

50.Килимник В.Г., Якубсон Г.Г., Ефимова Н.В., ФГУП ЦНИЭИуголь. Угольная отрасль России в начале XXI века. Научно-технический журнал «Горная промышленность». http://www.mining-media.ru/arhiv/2008/4/l 8

51.Клишин В.И. Адаптация механизированных крепей к условиям динамического нагружения. - Новосибирск: Наук, 2002. -200с.

52.Клишин В .И., Бучатский В.М., Коновалов JT.M. Поддержание и сохранение подготовительных выработок анкерной крепью при посадке кровли направленным гидроразрывом // Уголь, 2007, № 6. с.40-43.

53.Коликов К.С., Кашапов К.С., Иванов Ю.М. Опыт заблаговременного извлечения метана из угольных пластов Карагандинского бассейна// Технологии нефти и газа. 2011, №1. С. 37-41

54.Колмаков В.А., Колмаков В.В., Мазикин В.П. О необходимости изменения существующей оценки газоопасности шахт. Уголь, 2000, № 7.

55.Концепция обеспечения метанобезопасности угольных шахт России на 2006-2010 г.г. (Пучков JI.A., Сластунов C.B., Каледина Н.О. и др.). М.: Изд-во МГГУ, 2006.

56.Коршунов Г.И., Логинов А.К., Шик В.М. Многоштрековая подготовка угольных пластов. - СПб.: Наука, 2007. - 250с.

5 7. Ковал ев О.В., Шувалов Ю.В., Тхориков И.Ю. Проблемы комплексной добычи энергоносителей при подземной разработке угольных месторождений. М., ГИАБ, 2001г., с. 104-107.

58.Красюк Н.Н. Технологические решения по повышению эффективности отработки свит пологих высокогазоносных угольных пластов. М., МГГУ, 1997г, с.4-81.

59.Ларионов П.В., Иванов Ю.М., Никитин С.Г. Оценка газовыделения при пластовой дегазации группой последовательно включаемых скважин// ГИАБ, 2011, ОВ «Экология, метанобезопасность», с. 431-437.

60.Лидин Г.Д., Эттингер И.Л., Шульман Н.В. О возможности теоретического расчета потенциальной метаноносности угольных пластов на больших глубинах//Уголь. 1973.

61. Лыткин В .А. Механизм пучения пород в подземных выработках. - М.: Наука, 1965. -132с.

62.Лукинов В.В. Геологические и технические условия добычи метана на угольных месторождениях бассейна Блэк Ворриер / Геотехническая механика. Киев-Днепропетровск: 2000. -С.11-15.

63.Малышев Ю.Н., Трубецкой К.Н., Айруни А.Т. Фундаментально-прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. - М.: Изд-во АГН, 2000. -519с.

64.Малышев Ю.Н., Айруни А.Т. Комплексная дегазация угольных шахт. -М.: Изд-во АГН, 1999. -327с.

65.Малышев Ю.Н., Айруни А.Т., Зверев И.В. Высокопроизводительная технология дегазации угольных пластов на больших глубинах.// Горн, инф.-анал. бюл./МГГУ.- 1997. %6- С.78-87.

66.Малышев Ю.Н., Айруни А.Т., Васильчук М.П. Перспективные направления совершентсвования подземной добычи угля в метанообильных шахтах. // Уголь.-1996.-№8.- С.8-13

67.Меньшиков М.В., Молчанов С.А., Сидоренко А.Ф. Теория перколяции и некоторые приложения.//Итоги науки и техники ВИНИТИ. Сер теория

138

вероятностей. Математическая статистика. Теоретическая кибернетика. -1986.-Т.24. —С. 53-110.

68.Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт РФ-Выпуск 14/колл.авт-М.: Открытое акционерное общество «Научно-технический центр безопасности о промышленности», 2007.- 256 с.

69.Методические основы проектирования дегазации на действующих и ликвидируемых шахтах / Забурдяев B.C., Рубан А.Д., Забурдяев Г.С., Устинов Н.И., Иванов Б.М. - М.: ННЦ ГП - ИГД им. A.A. Скочинского, 2002.-316 с.

70.Метан в шахтах и рудниках России: прогноз, извлечение и использование/А.Д. Рубан, В.С.Забурдяев, Г.С.Забурдяев и др.- М.: ИПКОН РАН, 2006.- 312 с.

71. Морев A.M., Евсеев Н.И. Дегазация сближенных пластов. - М.: Недра. 1975.- 168 с.

72.Мурашев В.И. Влияние увлажнения угольного массива на его напряженное состояние.//Уголь. 1966. №2. С.56-60.

73.В.И. Мурашев, A.M. Тимошенко, В.А. Сухоруков, В.Г. Казанцев, A.M. Ермолаев. К анализу техногенных аварий с катастрофическими последствиями, произошедших на предприятиях угольной промышленности России. ОАО «НЦ ВостНИИ». Вкстник научно-технического центра по безопасности работ в угольной промышленности. Научно-технический журнал. Выпуск 1, 2010г.

74.Мясников A.A., Садохин В.П., Жирнова Т.С. Применение ЭВМ для решения задач управления метановыделением в шахтах. М.. «Недра», 1977. 248с.

75.Мясников A.A., Таран Н.П. Потенциальная метаноносность и предполагаемые запасы метана во вмещающих породах шахт Кузбасса / Безопасность ведения горных работ на угольных шахтах // Труды ВостНИИ. - Кемерово: ВостНИИ, 1983 г.

76.Ножкин H.B. Заблаговременная дегазация угольных месторождений. М.: Недра. 1979. 271с.

77.Ножкин Н.В., Сластунов C.B., Карпов В.М., Коликов К.С. Заблаговременная подготовка угольных месторождений к безопасной и эффективной разработке путем пневмогидравлических воздействий на толщу в различных пневмогидравлических режимах. Тез. докл. V науч. Конф. «Проблемы охраны труда».-Рубежное, РФ ВСМИ, 1986.-299-300.

78.Ножкин Н.В. Опыт заблаговременной дегазации с использованием способа направленного гидравлического расчленения пласта/ «Современные способы и методы борьбы с газом и пылью в пластах». -М.: ЦНИЭИуголь, 1964.

79.Оганесян С.А. Авария в Филиале «Шахта Тайжина» ОАО ОУК «Южкузбассуголь» - хроника, причины, выводы // Уголь, 2004, № 6, с.25-28.

80.Петросян А.Э., Иванов Б.М., Крупеня В.Г. Теория внезапных выбросов.-М.:Наука, 1983.- 152 с

81. Предварительное увлажнение угольных пластов (под ред. Торского П.Н.).-М.: Недра, 1974.- 164с.

82. Пашкевич Н.В., Шувалов Ю.В., Павлов И.А., Веселов А.П. Эффективность использования каптированного газа в качестве топлива для малых ТЭЦ на шахтах «Воркутауголь». М., ГИАБ, 2000г., №8.

83.Полубаринова-Кочина П.Я. О неуставновившейся фильтрации газа в угольном пласте. Прикладная математика и механика. Том XVTI, 1953. Институт механики Академии наук союза ССР. С 735-738.

84.Прасолов Д.С. Иванов Ю.М. Аналитическое моделирование повышения проницаемости угольного пласта гидроимпульсным воздействием с применением энергии взрыва// ГИАБ, 2011, OB «Экология, метанобезопасность», с. 431-437.

85.Предотвращение газодинамических явлений в угольных шахтах / М.П.Зборщик, В.В.Осокин, НМ.Соколов. - К.: Техника, 1984. -148с.

140

86. Презент Г.М., Баймухаметов С.К., Швец И.А., Сластунов C.B. Технология управления газодинамическими и геомеханическими процессами в угольных шахтах. -Караганда: 1994- 117с.

87.Презент Г.М., Баймухаметов С.К., Швец И. А., Сластунов C.B., Коликов К.С. Заблаговременная дегазация шахтных полей и добыча угольного метана через скважины с поверхности // Уголь, 1997. №10, С.41-44.

88.Проблемы разработки угольных пластов, извлечение и использование шахтного метана в Печорском бассейне/И. В. Сергеев, B.C. Забурдяев, А.Д. Рубан, Е.Я. Диколенко и др.-М.: ННУГП-ИГД им. A.A. Скочинского 2002.- 350 с.

89.Проблемы разработки метаноносных пластов в Кузнецком угольном бассейне/Ю.Н. Малышев, Ю.Л. Худин, М.П. Валильчук и др.- М.: Издательство Академии горных наук 1997.- 453 е.: ил.- ISBN 5-7892-0004

90.Пучков Л.А. Реальность промысловой добычи метана из неразгруженных угольных пластов. М.: Изд-во МГГУ. 1996. 23с.

91. Пучков Л.А. Современные проблемы угольного метана. - М.: изд-во МГГУ, ГИАБ, 1997. -№6.-С.З-16.

92.Пучков Л.А., Сластунов C.B. «Системный подход к решению проблемы угольного метана» // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: Труды VII международной научно-практической конференции - Кемерово: ННЦ ГП - ИГД им. A.A. Скочинского, ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО КВК «Экспо-Сибирь», 2005.-С. 8-15.

93.Пучков Л.А., Сластунов C.B., Коликов К.С. Извлечение метана из угольных пластов. М.: Изд. МГГУ, 2002.

94.Пучков Л.А., Каледина Н.О. Динамика метана в выработанных пространствах шахт. М.: изд-во МГГУ, 1995 г.- 312 с.

95.Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт, утвержденное Минуглепромом СССР 15 августа 1989 г

96.Рубан А.Д. Проблема шахтного метана в России. Уголь. 2012, № 1, С .2327.

97.Селяков В.И., Кадет В.В. Перколяционные модели процессов переноса в микронеоднородных средах. Изд. второе, исп. и доп. Москва «1-й ТОПМАШ» 2006. 256с.

98.Сластунов C.B., Каркашадзе Г.Г., Коликов К.С. Аналитическая модель гидравлического расчленения угольного пласта. Журнал «Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых». Новосибирск, 2002, №6.

99.Сластунов C.B., Каркашадзе Г.Г.. Коликов К.С. Обоснование допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору. Москва, Труды научного симпозиума «Неделя горняка-2009», ИД ООО «Ролике», 2009г., с.151-159.

100. Сластунов C.B., Каркашадзе Г.Г., Иванов Ю.М., Шмат В.Н. Разработка технологических рекомендаций по предварительной дегазации пласта «Болдыревский» из подготовительных выработок на поле шахты им. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс»// ГИАБ, 2011, OB «Экология, метанобезопасность», с. 22-30.

101. Сластунов C.B., Коликов К.С., Качак В.В. Перспективы решения экологических проблем угольного метана. Горный информационно-аналитический бюллетень, №7,2001г., с.12-14.

102. Сластунов C.B., Коликов К.С., Шилов A.A. Инженерная защита окружающей среды. М.: МГГУ, 2000. - 80с.

103. Сластунов C.B. Заблаговременная дегазация и добыча метана из угольных месторождений. М. :Изд-во МГГУ. 1995. 441с.

104. Трубецкой К.Н., Матвиенко Н.Г., Бобин В.А., Гурьянов В.В., Зимаков Б.М., Зверев В.И., Хрюкин В.Т. Разработка научных основ промысловой добычи газа из метаноугольных месторождений России / Геотехническая механика. Киев-Днепропетровск: 2000. -С.78-83.

105. Управление свойствами и состоянием угольных пластов с целью борьбы с основными опасностями в шахтах. В.В. Ржевский, Б.Ф. Братченко., A.C. Бурчаков, Н.В. Ножкин. Под общей ред. В.В. Ржевского. М.: Недра. 1984.- 327с

106. Усачев П.М. Гидравлический разрыв пласта. - М.: Недра, 1985.- 165 с.

107. Ушаков К.З., Бурчаков A.C., Пучков JI.A., Медведев И.И. Аэрология горных предприятий: Учебник для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1987. —421 с.

108. Фейт Г.Н., Малинникова О.Н. Причины повышенного метановыделения при внезапных выбросах угля и газа в шахтах// Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск Метан 2008г.

109. Хеллан К. Введение в механику разрушения. Пер. с англ. М. Мир 1988г. 364 с.

110. Ходот В. В. Внезапные выбросы угля и газа. М., Недра, 1964г.

111. Христианович С.А., Коваленко Ю.Ф. Об измерении давления газа в угольных пластах. Академия наук СССР. Сибирское отделение. №3, 1988. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, Изд. «Наука». С.3-23

112. Чернов О.И., Кю Н.Г. О флюидоразрыве породных массивов // ФТПРПИ. - 1988. - № 6, с.81-92

113. Чернов О.И. Гидродинамическая стратификация монолитных пород в качестве способа управления труднообрушаемой кровли // ФТПРПИ. -1982.-№2.-с. 18-22.

114. Шек В. М., Пасечник И.А. Компьютерное моделирование процессов обрушения горных пород в угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - № 1. - С. 159-165

115. Шувалов Ю.В. Повышение конкурентоспособности угольной отрасли России. М., ГИАБ, 2001г., №8, с. 152-157.

116. Якоби О. Практика управления горным давлением: Пер. с нем. - М.: Недра, 1987. - 566с.

117. Ярунин С.А., Лукаш A.C., Конарев В.В. Опыт проведения гидродинамического воздействия на углепородный массив через скважину с горизонтальным окончанием ствола. М.: Уголь, 1990, N 6, с. 18-20.

118. Ian Gray, SPE Reservoir Engineering in Coal Seams: Part 1 - The Physical Process of Gas Storage and Movement in Coal Seams ttp://www.sigra.com.au/ppr_resengl.html

119. Ian Palmer. Higgs Technologies. Paper 0651 «Some Futures for Coalbed Methane Production». 2006 International CoalbedMethane Symposium Tuscaloosa 24-25 May 2006.

120. A. Saghafi and D. J. Williams. SAFE MINING IN OUTBURST CONDITIONS AND ACCURACY OF GAS CONTENT MEASUREMENT Proceedings of the International Mining Technology 1998 Symposium, 14-16 October, 1998. Chongqing, China, pp. 93-104.

121. Somerton, W. H., Soylemezoglu, I.M., and Dudley, R.C.: "Effect of Stress on the Permeability of Coal," Intl. J. Rock Mechanics Mineral Science and Geomechanics Abstracts (1975) 12, 129-45

122. COAL MINE OUTBURST MECHANISMS, THRESHOLDS AND PREDICTION TECHNIQUES OUTBURST MECHANISMS, THRESHOLDS AND PREDICTION TECHNIQUES. Ian GRAY. AUGUST 2006. www.sigra.com.au CLIENT:AUSTRALIAN COAL ASSOCIATION RESEARCH PROGRAM (ACARP).

123. Potential for Development of CMM Projects in China Zhang Binchuan Huang Shengchu, Hu Yuhong, Liu Wenge, Liu Xin China Coal Information Instituted 0429/ 2004 International Coalbed Methane Symposium. USA, Tuscallosa.

124. The Development of Analytical Model for Hydraulic Treatment of Coal Bed and Determination of its Main Hydrodynamic Parameters.L.A. Puchcov, S.V. Slastunov, G.G. Karkashadze and K.S. Kolilov.(Moscow State Mining University, Russia). Публикация международной конференции. Алабамский университет. 2005

125. Simulation of Hydraulic Treatment of Coalbed by Hydraulic Pulse Loadings L.A. Puchcov; S.V. Slastunov; G.G. Karkashadze; K.S. Kolilov (Moscow State Mining University, Russia). 0620. (Moscow State Mining University, Russia). Публикация международной конференции. Алабамский университет. 2006.

126. Coalbed Methane Recovery Yield Simulation Puchcov L.A., Slastunov S.V. and Karkashadze G.G. (Moscow State Mining University) 0701. (Moscow State Mining University, Russia). Публикация международной конференции. Алабамский университет. 2007.

127. Justification of Optimum Permitted Exploration of Working Coal Face Related to Coal Seam Gas Content . L.A. Puchcov, S.V. Slastunov, G.G. Karkashadze and K.S. Kolilov (Moscow State Mining University, Russia) 0826 2008 International Coalbed Methane Symposium. University of Alabama, Tuscaloosa. Сборник трудов, 10 стр.