Особенности расчета параметров дегазации добычных участков, отрабатывающих высокогазоносные и выбросоопасные угольные пласты в Карагандинском бассейне

Интенсификация отработки запасов угля и усложнение горно-геологических условий, сопровождающееся сокращением количества очистных забоев, приводит к необходимости повышения надежности функционирования добычных участков. Одним из основных условий обеспечения этого является корректный прогноз величины метанообильности очистного забоя. В настоящее время этому вопросу посвящен широкий круг исследований, однако действующими нормативами до сих пор применяются зависимости, установленные более 40 лет назад на основе статистического подхода и не учитывающие характера взаимодействий в системе «уголь-метан-вода». Задача работы — уточнить область применения действующих способов прогноза метанообильности, выделить основные проблемы и разработать предложения по совершенствованию способов обеспечения аэрологической безопасности. Приведены результаты исследований метанообильности добычного участка западного крыла шахты Казахстанская, отрабатывавшего особо выбросоопасный пласт. Показано, что разница между расчетной и фактической метанообильностью превышает 100%, что во многом связано со слоевой технологией отработки запасов и заниженными значениями природной газоносности угольных пластов. Кроме этого, важную роль при оценке эффективности дегазации выработанного пространства имеет учет дегазационной подготовки разрабатываемого пласта.

Шаяхметов Р. Т., Атыгаев Р. К., Филимонов Е. Н., Стельмахов А. А. Особенности расчета параметров дегазации добычных участков, отрабатывающих высокогазоносные и выбросоопасные угольные пласты в Карагандинском бассейне // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 11. – С. 133–146. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2022_11_0_133.

Шаяхметов Рустам Тулегенович¹ — начальник управления, e-mail: R.Shayakhmetov@arcelormittal.com,
Атыгаев Рустем Кенесович¹ — канд. техн. наук, эксперт, e-mail: R.Atygaev@arcelormittal.com,
Филимонов Евгений Николаевич¹ — канд. техн. наук, технолог, e-mail: eugf@mail.ru,
Стельмахов Андрей Анатольевич — канд. экон. наук, доцент, НИТУ «МИСиС», e-mail: 1predsedatel@mail.ru.
¹ Управление «Спецшахтомонтаждегазация» УД АО «АрселорМиттал Темиртау», Караганда, Казахстан.

Стельмахов А.А., e-mail: 1predsedatel@mail.ru.

1. Баловцев С. В. Сравнительная оценка аэрологических рисков на действующих угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2-1. — С. 5—17. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-21-0-5-17.

2. Куликова Е. Ю., Виноградова О. В. Риски как причина снижения промышленной безопасности при строительстве подземных сооружений // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 7. — С. 146—154. DOI: 10.25018/0236-1493-20207-0-146-154.

3. Каледина Н. О. Риск-ориентированный подход в обеспечении промышленной безопасности горных предприятий // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6-1. — С. 5—14. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-61-0-5-14.

4. Kędzior S., Dreger M. Methane occurrence, emissions and hazards in the Upper Silesian Coal Basin, Poland // International Journal of Coal Geology. 2019, vol. 211, article 103226. DOI: 10.1016/J.COAL.2019.103226.

5. Баловцев С. В., Скопинцева О. В., Коликов К. С. Управление аэрологическими рисками в подготовительных выработках угольных шахт // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 1. — С. 107—116. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-141-107-116.

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. — С. 53—59.

7. Захаров В. Н., Малинникова О. Н., Трофимов В. А., Филиппов Ю. А. Зависимость проницаемости угольного пласта от газосодержания и действующих напряжений // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2016. — № 2. — С. 16—25.

8. Feng Yan-Yan, Jiang Cheng-Fa, Liu Dai-Jun, Chu Weib Microstructure and its nfluence on CH4 adsorption behavior of deep coal // Chinese Physics B. 2014, vol. 23, no 2, article 028201. DOI: 10.1088/174-1056/23/2/028201.

9. Родин Р. И., Шинкевич М. В. Подход к оценке газокинетических свойств разрушаемого угля // Безопасность труда в промышленности. — 2020. — № 7. — С. 40—45. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-7-40-45.

10. Коликов К. С., Егорова Е. А., Мегид Х. А. Оценка проницаемости угольного пласта с учетом неоднородности в геологической структуре кровли // Горный журнал. — 2016. — № 6. — С. 56—59.

11. Ordin A. A., Okol’nishnikov V. V., Rudometov S. V., Metel’kov A. A. Evaluation of drum shearer capacity in coal seam with variable geomechanical and geotechnical characteristics // Journal of Mining Science. 2019, vol. 55, no. 1, pp. 57—65. DOI: 10.1134/S1062739119015299.

12. Weishauptová Z., Přibyl O., Sýkorová I., Machovič V. Effect of bituminous coal properties on carbon dioxide and methane high pressure sorption // Fuel. 2015, vol. 139, pp. 115—124.

13. Masoudian M. S., Airey D. W., El-Zein A. Experimental investigations on the effect of CO2 on mechanics of coal // International Journal of Coal Geology. 2014, vol. 128–129, pp. 12—23. DOI: 10.1016/J.COAL.2014.04.001.

14. Yixin Zhao, Honghua Song, Shimin Liu, Chengguo Zhang, Linming Dou, Anye Cao Mechanical anisotropy of coal with considerations of realistic microstructures and externalloadin directions // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2019, vol. 116, pp. 111—121. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2019.03.005.

15. Малинникова О. Н., Ульянова Е. В., Харченко А. В., Пашичев Б. Н. Влияние микроструктуры угля на газонасыщенность призабойной зоны // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2020. — № 3. — С. 25—33.

16. Сластунов С. В., Коликов К. С., Мешков А. А., Садов А. П., Хаутиев А. М.-Б. Совершенствование технологии предварительной пластовой дегазации на основе гидрорасчленения разрабатываемых угольных пластов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 6. — С. 34—45. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_6_0_34.

17. Баймухаметов С. К., Имашев А. Ж., Муллагалиев Ф. А., Муллагалиева Л. Ф., Коликов К. С. Проблемы отработки газоносных и опасных по внезапным выбросам угольных пластов с низкой проницаемостью в Карагандинском угольном бассейне // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 10-1. — С. 124—136. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2021_101_0_124.

18. Gendler S., Prokhorova E. Risk-based methodology for determining priority directions for improving occupational safety in the mining industry of the Arctic Zone // Resources. 2021, vol. 10, no. 3, article 20. DOI: 10.3390/resources10030020.

19. Куликова Е. Ю. Методика интегральной оценки риска в шахтном и подземном строительстве // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2-1. — С. 124—133. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-21-0-124-133.

20. Малашкина В. А. Мониторинг эффективности системы дегазации угольной шахты — основа безопасного труда горнорабочих // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6-1. — С. 38—45. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-61-0-38-45.

21. Хиврин М. В. Перспективные направления развития многофункциональных систем безопасности угольных шахт // Безопасность труда в промышленности. — 2019. — № 5. — С. 59—64. DOI: 10.24000/0409-2961-2019-5-59-64.

22. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. — Макеевка-Донбасс, 1989.

23. Методические рекомендации по проектированию вентиляции угольных шахт АО «АрселлорМитталл Темиртау». — Астана, 2012. — 284 с.