Повышение эффективности дегазации угольного пласта при его подготовке к безопасной отработке на основе использования эффекта сорбционных деформаций
К.С. Коликов1, А.И. Маневич1, 2, Н.В. Ледяев3, И.А. Комиссаров3
1 Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация
2 Геофизический центр Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация
3 АО «СУЭК-Кузбасс», г. Кемерово, Российская Федерация
Горная Промышленность №2 / 2025 стр.92-96
Резюме: В статье рассмотрен инновационный подход к повышению эффективности дегазации угольных пластов, направленный на обеспечение безопасности горных работ в зонах проявления опасных геодинамических явлений. Предложенный способ основан на использовании эффекта сорбционных деформаций, возникающих при дегазации угля, и включает комплексные технологические операции по управлению процессами выделения метана из угольных пластов. Методика предусматривает бурение дегазационных скважин, периодическое их закрытие и открытие, а также использование механизма автопневмообработки пласта. Это позволяет создать зоны повышенной газопроницаемости вокруг скважин за счет развития микротрещиноватости, вызванной сорбционными деформациями, что приводит к увеличению дебитов метана. Проведённый анализ показывает, что предложенный способ снижает материальные затраты, обеспечивает стабильное повышение дебита метана из скважин в несколько раз и способствует релаксации аномально высоких напряжений в угольных пластах. Экспериментальные испытания на угольных шахтах Кузбасса и Карагандинского угольного бассейна подтвердили эффективность технологии, что делает её перспективной для использования при разработке выбросоопасных угольных пластов. Результаты исследования могут быть применены для повышения технико-экономических показателей разработки угольных месторождений.
Ключевые слова: угольный пласт, метан, сорбция, усадка, механическое напряжение, газопроницаемость угольного пласта, безопасность горных работ
Для цитирования: Коликов К.С., Маневич А.И., Ледяев Н.В., Комиссаров И.А. Повышение эффективности дегазации угольного пласта при его подготовке к безопасной отработке на основе использования эффекта сорбционных деформаций. Горная промышленность. 2025;(2):92–96. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-2-92-96
Информация о статье
Поступила в редакцию: 19.02.2025
Поступила после рецензирования: 03.03.2025
Принята к публикации: 10.03.2025
Информация об авторах
Коликов Константин Сергеевич – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой безопасности и экологии горного производства, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация; e-mail: kolikovks@mail.ru
Маневич Александр Ильич – научный сотрудник лаборатории геодинамики, Геофизический центр Российской академии наук; старший преподаватель кафедры безопасности и экологии горного производства, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-7486-6104; e-mail: ai.manevich@yandex.ru
Ледяев Николай Владимирович – начальник управления противоаварийной устойчивости предприятий, АО «СУЭК-Кузбасс», г. Кемерово, Российская Федерация
Комиссаров Игорь Анатольевич – начальник отдела ВГК и контроля динамических явлений АО «СУЭК-Кузбасс», г. Кемерово, Российская Федерация
Список литературы
1. Пучков Л.А., Сластунов С.В., Коликов К.С. Извлечение метана из угольных пластов. М. МГГУ; 2002. 383 с.
2. Большинский М.И., Лысиков Л.А., Каплюхин А.А. Газодинамические явления в шахтах. Севастополь: Вебер; 2003. 284 с. Режим доступа: https://bergmaster.narod.ru/techno-lit/2003_gdj-v-schahtah.pdf (дата обращения: 12.02.2025).
3. Сердюков С.В., Курленя М.В., Рыбалкин Л.А., Шилова Т.В. Влияние гидроразрыва угля на фильтрационное сопротивление зоны дренирования дегазационной скважины. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2019;(2):3–13. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20190201 Serdyukov S.V., Kurlenya M.V., Rybalkin L.A., Shilova T.V. Hydraulic fracturing effect on filtration resistance in gas drainage hole area in coal. Journal of Mining Science. 2019;55(2):175–184. https://doi.org/10.1134/S1062739119025432
4. Palmer I. Permeability changes in CBM reservoir during production: an update and implementations for CO2 injection. In: Proceedings of the 2004 International Coalbed Methane Symposium, Tuscaloosa, Alabama, 3–7 May 2004. Alabama: The University of Alabama, 2004, paper 0403. Available at: https://www.adv-res.com/Coal-Seq_Consortium/ECBM_ Sequestration_Knowledge_Base/CBM%20Symposium%202004/0403.pdf (accessed: 27.12.2024).
5. Palmer I., Mavor M., Gunter B. Permeability changes in coal seams during production and injection. In: Proceedings of the 2007 International Coalbed Methane Symposium, Tuscaloosa, Alabama, 23–24 May, 2007. Curran Associates; 2007, paper 0713.
6. Сластунов С.В., Каркашадзе Г.Г., Коликов К.С., Ермак Г.П. Методика расчета допустимой нагрузки на очистной угольный забой по газовому фактору. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2013;(6):53–59. Режим доступа: https://www.sibran.ru/journals/issue.php?ID=154647&ARTICLE_ID=154675 (дата обращения: 12.02.2025). Slastunov S.V., Karkashadze G.G., Kolikov K.S., Ermak G.P. Calculation procedure for permissible coal breakage face output by gas factor. Journal of Mining Science. 2013;49(6):888–893. https://doi.org/10.1134/S1062739149060063
7. Gash B.W., Volz R.F., Potter G., Corgan J.M. The effects of cleat orientation and confining pressure on cleat porosity, permeability, and relative permeability. In: Proceedings of the 1992 International Coalbed Methane Symposium. Alabama; 1992, paper 9224.
8. Pan Z., Connell L.D. Modelling permeability for coal reservoirs: A review of analytical models and testing data. International Journal of Coal Geology. 2012;92:1–44. https://doi.org/10.1016/j.coal.2011.12.009
9. Wang X., Qi X., Ma H., Li S. Experimental investigation on the influence of temperature on coal and gas outbursts. Processes. 2023;11(6):1687. https://doi.org/10.3390/pr11061687
10. Акматов Д.Ж., Евлоев Х.Ю., Меллер А.Д., Манукян Т.А., Чадин В.Н. Методика численного моделирования полей напряжений в районе размещения угольных шахт. Горная промышленность. 2023;(1):39–44. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-1-39-44 Akmatov D.Zh., Evloev H.Y., Meller A.D., Manukyan T.A., Chadin V.N. Methodology for numerical modeling of stress fields in vicinities of coal mines. Russian Mining Industry. 2023;(1):39–44. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-1-39-44
11. Manevich A.I., Kolikov K.S., Egorova E.A. Geoecological aspects of stress-strain state modeling results of Leninsky coal deposit (Kuzbass, Russia). Russian Journal of Earth Science. 2019;19:ES4002. https://doi.org/10.2205/2019ES000663
12. Shan P., Li W., Lai X., Zhang S., Chen X., Wu X. Research on the response mechanism of coal rock mass under stress and pressure. Materials. 2023;16(8):3235. https://doi.org/10.3390/ma16083235
