ВЛИЯНИЕ ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАНА НА ГАЗООТДАЧУ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2014
Категорія: Збірник наукових праць "Геотехнічна механіка" Випуск-118

УДК622.831.622:831.325

Авторы:

Притула Д.А., магистр (ИГТМ НАН Украины)

Гаврилов В.И., канд. техн. наук, ст. науч. сотр. (ИГТМ НАН Украины)

Московский О.В., аспирант (ОП «Шахта им. Ф.Э. Дзержинского» ГП «Дзержинскуголь»)

Аннотация.

Характер метановыделения - от спокойного выделения газа в горные выработки и скважины до внезапного выброса, а так же степень измельчения угля зависят от микроструктуры угля. Структурные различия, обусловливающие газодинамические свойства пластов, находят отражение в диффузионно-кинетических параметрах углей. В основу метода расчета диффузионных параметров положен принцип определения количества метана в газонасыщенных образцах угля двух фракций в процессе десорбции метана методом ЯМР. По коэффициенту диффузии газа можно судить о склонности пласта к газоотдаче и газодинамическим явлениям. Приведен расчет величин коэффициентов диффузии и энергии активации диффузии. Установлено, что коэффициент диффузии образцов углей из пластов, склонных к газодинамическим явлениям, меньше величин 10-12 см2/с. Величины измеренных коэффициентов диффузии метана в угольных пробах пласта m3 от 10-10 до 10-11 м2/с соответствуют твердотельной диффузии и подтверждают нахождение метана в угле в виде твердого раствора. При понижении температуры сорбированной воды фазовый переход лежит в интервале 243-173 0К в зависимости от марки угля, а температура фазового перехода сорбированного метана лежит ниже 103°0К. Сорбированная вода из водо-метановой смеси переходит в кристаллоподобное состояние при той же температуре, что и вода в увлажненном образце. Сорбированный метан остается в подвижном состоянии.

Потенциальный барьер, тормозящий движение молекул, составляет для воды адсорбированной на угле 6,6 ккал/моль. В результате проведенных экспериментальных исследований в промышленных условиях ОП «Шахта им. Ф.Э. Дзержинского» ГП «Дзержинскуголь» на пласте l7в-«Пугачевка» эффективности гидродинамического воздействия через подземные скважины установлено, что содержание газа в угольных пробах, отобранных в окрестности технологической скважины радиусом до 20 м, значительно меньше, чем в необработанном массиве, а содержание физически связанной воды в угле в 1,7 раза больше фонового.

Ключевые слова:

 газовыделение,микроструктура угля,диффузионно-кинетические параметры, твердотельная диффузия, сорбированные вода и метан, гидродинамическое воздействие.

Список литературы:

1. Сергеев, И.В. Влияние сорбционных и коллекторских свойств угля на скорость начального газовыделения из шпуров / И.В. Сергеев, Д.И. Бухны // Науч.сообщ. ИГД им. А.А. Скочинского. - М. - 1986. - Вып. 247. - С. 16-21.

2. Лебедев, B.C. Исследование сорбции углеводородов при увлажнении угля / В.С. Лебедев, С.Ю. Телешева, О.В. Скопинцева, А.Ю. Прокопович // Горный журнал. -2009. - №2. - С. 70-71.

3. Ковалева, И.Б. Особенности структурных и диффузионных кинетических характеристик углей в зонах газодинамических явлений / И.Б. Ковалева, Е.А. Соловьева Геотехническая механика : межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ им. Н.С. Полякова НАН Украины. – Днепропетровск,  2002. – Вып. 34. – С. 182-186.

4. Бобин, В.А. К вопросу об оценке способности высокогазоносных угольных пластов к газоотдаче с учетом их макроструктуры и особенностей залегания / В.А. Бобин // Горн. инф.-аналит. бюл. - 2001. - Вып.5. - С. 108-112.

5. Трубецкой, К.Н. О возможности повышения газоотдачи угольных пластов на основе управления геомеханическим состоянием углевмещающей толщи / К.Н. Трубецкой, В.В. Гурьянов // Уголь. - 2006. - № 2. - С. 64-66.

6. Prinz, D. Delopment of the meso- and macroporous structure of coals with rank as analyzed with small-angle neutron scattering and adsorption experiments / D. Prinz, W. Pyckhout-Hintzen, R. Littke // Fuel. – 2004. - №4-5. – P. 547-556.

7. Дрындин, В.А. Экспериментальные исследования геофизических параметров и микроструктуры угля выбросоопасных зон угольных пластов / В.А. Дрындин, Т.В. Михина, Д.В. Митрофанов // Горн.информ.аналит.бюл. - 2000. - №7. - С. 210-211.

8. Алексеев, А.Д. Физика угля и горных процессов / А.Д. Алексеев. – К.: Наук. думка, 2010. – 423 с.

9. Лукинов, В.В. Генерация метана из угля и возможности ее оценки методом электронного парамагнитного резонанса / В.В. Лукинов, В.А. Гончаренко, А.В. Бурчак // Горн. инф.-анал. бюл. – 2000. – №8. – С. 85-86.

Об авторах:

Притула Дмитрий Александрович, магистр, инженер в отделе проблем технологии подземной разработки угольных месторождений, Институт геотехнической механики им. Н.С Полякова Национальная академия наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .

Гаврилов Вячеслав Иванович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник отдела проблем технологии подземной разработки угольных месторождений М, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .

Московский Олег Викторович, аспирант, начальник добычного участка ОП «Шахта им. Ф.Э. Дзержинского» ГП «Дзержинскуголь», Дзержинск, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .