Обоснование параметров технологии обеспечения устойчивости дегазационных скважин для повышения интенсивности отработки угольных пластов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат наук Бригида Владимир Сергеевич

• Бригида Владимир Сергеевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Бригида Владимир Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ стояния дегазационных систем на угольных шахтах Донбасса

1.2 Механизм потери устойчивости подрабатываемых дегазационных скважин

1.3 Анализ представлений и теоретических основ о газовыделении из дегазируемого углепородного массива

1.4 Обзор существующих способов и средств управления горным давлением при эксплуатации дегазационных скважин

1.5 Цель и задачи исследований

ГЛАВА 2 НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ

ОЧИСТНОЙ ВЫЕМКИ НА ДИНАМИКУ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА В ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕГАЗАЦИОНЫХ СКВАЖИНАХ

2.1 Методика проведения и характеристика объекта исследований

2.2 Применяемая технология дегазации углепородного массива и пластов-спутников

2.3 Исследование взаимосвязи концентрации метана и разряжения в дегазационной системе

2.4 Оценка влияния очистной выемки на выход из строя подрабатываемых дегазационных скважин

2.5 Установление зональности локальных минимумов концентрации метана относительно расстояния до лавы

2.6 Исследование особенности метановыделения из массива впереди очистного забоя

2.7 Выводы по главе

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ

ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАЗГРУЗОЧНОГО БУРЕНИЯ НА НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВМЕЩАЮЩЕГО МАССИВА

3.1 Конкретизация задачи и методика ее решения

3.2 Обоснование размеров области моделирования

3.3 Влияние параметров расположения шпуров на формирование области локальной разгрузки вокруг контура дегазационной скважины

3.4 Определение зависимости концентрации напряжения на контуре дегазационной скважины от относительного радиуса шпура и ширины перемычки

3.5 Выводы по главе

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ДЕГАЗАЦИИ

ПОДРАБАТЫВАЕМОГО УГЛЕПОРОДНОГО МАССИВА И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА

4.1 Геомеханические условия и технологические параметры применения предлагаемых способов

4.2 Разработка технологии захоронения отходов в горных выработках

4.3 Разработка технологии дегазации подрабатываемого углепородного массива

4.4 Методика расчета параметров разгрузочного бурения для охраны подрабатываемых дегазационных скважин

4.5 Расчет плановых показателей годового эколого-экономического эффекта от утилизации метана, каптируемого системами дегазации ПАО «Шахта им. 1 0 4 А.Ф. Засядько»

4.6 Экономическая оценка разработанной технологии

4.7 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А Варианты уравнений регрессионных моделей и

коэффициентов аппроксимации зависимости концентрации метана от величины подаваемого

вакуума

Приложение Б Изменение ежедневного положения от лавы до

выбранных пикетов

Приложение В Расчет общего дохода от утилизации метана на примере

ПАО «Шахта им. А.Ф. Засядько»

Приложение Г Копия титульного листа патента на полезную модель

«Способа захоронения отходов в горных выработках»... 133 Приложение Д Копия титульного листа патента на полезную модель

«Способа дегазации подрабатываемого углепородного массива»

Приложение Е Справки о внедрении технологии охраны подземных

дегазационных скважин в научно-исследовательский

процесс

Приложение Ж Копия титульного листа отраслевого стандарта СОУ-П

05.1.00185790.025:2013 «Выбор параметров и способов охраны устьев дегазационных скважин. Руководство».... 139 Приложение З Копия титульного листа «Рекомендаций по повышению

надежности подземных дегазационных скважин...» для

ПАО «Шахта им. А.Ф. Засядько»

Приложение И Протокол №2/12 заседания научно-технического совета ПАО «Шахта им. А.Ф. Засядько» по рассмотрению «Рекомендаций по повышению надежности подземных

дегазационных скважин...»

Приложение К Расчет ожидаемого экономического эффекта от

внедрения «Способа дегазации.» при дальнейшей отработке пл т3 с высокими нагрузками на очистные

забои на ПАО «Шахта им. А.Ф. Засядько»

Приложение Л Акт о внедрении технологии охраны подземных

дегазационных скважин в производственный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров технологии обеспечения устойчивости дегазационных скважин для повышения интенсивности отработки угольных пластов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Добыча угля в России, ведется во все более усложняющихся горно-геологических условиях, которые сопровождаются ростом глубины разработки и увеличением горного давления. В докладе о ходе реализации «Программы развития угольной промышленности России на период до 2030 года», утвержденной распоряжением Правительства Российской федерации от 21.06.2014 № 1099-р указывается, что уровень угледобычи к 2030-му году планируется довести до 480 млн.т./год. Сохранение нормативного аэрогазового режима выемочных участков для обеспечения безопасности ведения горных работ входит в перечень ее стратегических целей.

При интенсивной отработке высокогазоносных пластов на шахтах Донецкого бассейна (рост добычи составил 137 % к уровню 2016 гола), максимально допустимые нагрузки на очистные забои, существенно ограничены по газовому фактору. Использование дегазации подрабатываемого углепородного массива барьерными скважинами, является наиболее эффективным способом, позволяющим снизить метанообильность горных выработок. В то же время, показатели эффективности его применения, указанные в отраслевых инструкциях, не всегда достижимы на практике. Так как учет пространственно-временного фактора при оценке влияния ситуационных геомеханических условий на динамику газовыделения, протекающих в массиве горных пород, остается не до конца изученным.

Подвигание очистного забоя вызывает перераспределение опорного давления и активизацию сдвижений пород кровли. Если концентрация напряжений превышают несущую способность системы «массив-обсадная труба» происходит деформирование стенок и снижение проходимости ствола скважины. Результатом частичной подработки, является нарушение ее эксплуатационного состояния, что существенно сокращает время продуктивной работы, а также может быть причиной потери устойчивости дегазационных скважин еще до подхода лавы к их устьям. Падение сопротивления воздухопроводящих каналов, в

области устья, обуславливает развитие аэродинамической связи с атмосферой горной выработки. Интенсификация подсосов воздуха, в свою очередь, приводит обеднению отводимой смеси. Низкая концентрация метана, в извлекаемой метановоздушной смеси, представляет угрозу поддержания безопасного режима работы дегазационных систем для эффективного преодоления «газового барьера».

В нормативных документах вопросы повышения устойчивости скважин освещены недостаточно и нуждаются в доработке. Поэтому, установление закономерностей влияния параметров разгрузочного бурения на напряженное состояние контура скважины, является актуальной научно-технической задачей для обеспечения интенсификации угледобычи и безопасности отработки газоносных угольных пластов

Цель работы. Повышение интенсивности отработки угольных пластов за счет обеспечения устойчивости дегазационных скважин.

Идея работы. Увеличение максимально допустимых нагрузок на очистные забои по газовому фактору достигается за счет повышения устойчивости дегазационных скважин при бурении системы разгрузочных шпуров, параметры которых определяются на основании установленных закономерностей напряженно-деформированного состояния вмещающего массива.

Объект исследований - подрабатываемый углепородный массив, вмещающий дегазационные скважины.

Предметом исследований являются закономерности процессов напряженно-деформированного состояния в массиве горных пород, вмещающем дегазационные скважины.

Методы исследований. При решении поставленных задач, был использован комплексный метод исследований, заключавшийся в: анализе существующих способов обеспечения устойчивости подземных скважин, натурных исследований концентрации метана в извлекаемой газовоздушной смеси, моделирования напряженного состояния массива горных пород при помощи метода конечных элементов.

Научные положения, защищаемые в работе:

1. Нормативная эффективность дегазации подрабатываемого углепородного массива, обуславливающая повышение интенсивности отработки газоносных пластов Донецкого бассейна, достигается при завершении разгрузочного бурения не менее чем за 36 м до приближения очистного забоя.

2. Особенности механизма выделения газа в подрабатываемые дегазационные скважины вызваны пространственно-временными параметрами развития горных работ и заключаются в образовании и перемещении волн концентрации метана в виде чередующихся зон локальных максимумов и минимумов на удалении 40-50 метров впереди лавы.

3. Величина концентрации эквивалентных напряжений на контуре дегазационной скважины увеличивается по логарифмическому закону при увеличении ширины перемычки и уменьшении количества шпуров, если радиусы шпуров составляют 0,6 радиуса скважины.

Научная новизна работы:

1. Впервые установлены особенности метановыделения в подрабатываемые дегазационные скважины, заключающейся в существовании общей зональности локальных минимумов концентрации метана, относительно расстояния до лавы: первый на расстоянии от -40 до -36 м; второй - от -26 до -19 м, третий - от -1 до 3 м.

2. Получили дальнейшее развитие представления про механизм влияния ситуационных геомеханических условий на метановыделение в подрабатываемые дегазационные скважины, которые заключаются в том, что процессы зональной дезинтеграции и проявления опорного давления обуславливают перемещение областей локальной разгрузки в дегазируемой толще горных пород, где происходит распад метастабильного газоугольного раствора.

3. Уточнено влияние геометрических параметров горных выработок и углепородного массива, при моделировании геомеханических задач методом конечных элементов, позволяющее повысить достоверность расчета значений концентрации напряжений на контуре дегазационной скважины.

4. Впервые показано, что увеличение ширины перемычки с 0,5 до 1,9 радиусов скважины и уменьшение количества шпуров с 12 до 9 приводит к снижению концентрации напряжений, на контуре дегазационной скважины, по логарифмической зависимости на 30 %.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается: корректным использованием теории планирования экспериментов, представительным объемом данных натурных наблюдений, соответствием установленных особенностей динамики концентрации метана, современным представлениям о геомеханических процессах, удовлетворительной сходимостью результатов моделирования.

Практическая значимость работы. Технологическая схема дегазации подрабатываемого углепородного массива может быть использована при нормализации аэрогазового режима выемочного участка. Рекомендации по повышению надежности работы подземных дегазационных скважин могут быть реализованы при отработке пластов с высокими нагрузками на очистные забои. Методика расчета параметров разгрузочного бурения применима при интенсивной отработке высоко-газоносных пластов шахт Донецкого бассейна.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при разработке СОУ-П 05.1.00185790.025:2013 «Выбор параметров и способов охрани устьев дегазационных скважин. Руководство» в Донецком научно-исследовательском угольном институте; «Рекомендаций по повышению надежности работы подземных дегазационных скважин при дальнейшей отработке пласта т3 с высокими нагрузками на очистные забои» для ПАО «Шахта им. А. Ф. Засядько». Ожидаемый экономический эффект составляет около 6,9 млн. руб./год. на один очистной забой.

Личный вклад соискателя заключается в непосредственном участии во всех этапах работы: выборе цели и постановке задач исследований, разработке идеи работы, выборе методологии проведения экспериментально-аналитических и натурных исследований, обосновании методики расчета параметров разгрузочного бурения и рекомендаций по повышению надежности работы

подземных скважин, обобщении результатов исследований, формулировании выводов и основных научных положений.

Апробация работы. Основные научные положения работы обсуждались на: конференции «Охорона навколишнього середовища та ращональне використання природних ресуршв», г. Донецк, 2010 г.; конференции «Еколопчш проблеми паливно-енергетичного комплексу», г. Донецк, 2010 г.; V Международной научно-технической конференции «Геотехнологии XXI века», г. Донецк, 2010 г.; 6-й Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики», г. Тула, 2010 г.; Международном форуме «MINING инновации в угледобывающей промышленности», г. Донецк, 2010 г.; Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Маркшейдерское обеспечение геотехнологий», г. Днепропетровск, 2010 г.; 2-й Международной научно-практической конференции «Оценка, добыча и использование нетрадиционных видов газа: привлечение инвестиций», г. Донецк, 2011 г.; Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный-2015», г. Красноярск, 2015 г.; 13-м Международном симпозиуме «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях», г. Белгород, 2015 г.; заседании ученого совета Северо-Кавказского горно-металлургического института, г. Владикавказ 2018 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 статей, из них 3 статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, из них 1 статья в изданиях, индексируемых в базах Web of Science, 10 статей в других изданиях, а также получено 2 патента на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 116 страниц основного текста, 52 рисунка, 17 таблиц и список использованных источников из 116 наименований.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ стояния дегазационных систем на угольных шахтах Донбасса

Разрабатываемые угольные месторождения Донбасса в большинстве своем являются углегазовыми [1]. Технология их разработки не всегда предусматривает оптимальное совмещение технических решений по добыче угля и извлечению шахтного метана. Из более 100 шахт, отрабатывающих газоносные угольные пласты, только 44 имеют действующие дегазационные системы. На этих шахтах отрабатываются 92 выемочных участка, из которых 71 с применением дегазации. На 20 шахтах (46% их общего количества) действует по одному выемочному участку и лишь в 12 (28%) - более двух выемочных участков. Газоносность

-5

отрабатываемых пластов варьируется от 6 (ш. Белореченская) до 40 м /т.с.б.м. (ш. им. Кирова). Абсолютное метановыделение - от 3,8 (ш. Родинская) до 311

-5

м /мин (ш. «Красноармейская-Западная №1»), при среднем показателе в 44,3 м3/мин. Более тридцати шахт могут быть потенциальными источниками шахтного метана, кондиции которого достаточны для его утилизации в когенерационных установках.

В связи с этим проводился анализ технического состояния дегазационных систем при различной форме хозяйствующих субъектов (государственные и частные шахты). Исследование проводили по основным элементам дегазационных систем. К ним относятся:

- вакуум-насосные станции (ВНС);

- дегазационные скважины;

- дегазационные газопроводы;

- система контроля и управления дегазационным процессом;

- буровое оборудование.

В качестве объектов анализа были выбраны 42 шахты, перечень которых приведен в Таблице 1.1-1.2.

Таблица 1.1 - Перечень частных шахт (Ч. ш.)

Номер Название шахт

1 Красноармейская Западная №1

2 Комсомолец Донбасса

3 Белореченская

4 Молодогвардейская

5 Ореховская

6 Таловская

7 им. Н.П. Баракова

8 Самсоновская Западная

9 Степная

10 Белозерская

11 им. Чапаева

12 Западно-Донбасская

13 Суходольская Восточная

Таблица 1.2 - Перечень государственных шахт (Г. ш.)

Номер Название шахт Номер Название шахт

1 Южнодонбасская №3 16 Новодонецкая

2 А.А. Скочинского 17 им. А.Г. Стаханова

3 им. М.И. Калинина 18 Вергелевская

4 им. В.М. Бажанова 19 Фащевская

5 Холодная Балка 20 Хрустальская

6 им. В.И. Ленина 21 Иловайская

7 Бутовская 22 Лутугинская

8 Чайкино 23 им. 19 съезда

9 им. С М. Кирова 24 Никанор-Новая

10 Ясиновская Глубокая 25 Рассвет (с)

11 Северная 26 Южнодонбасская №1 (с)

12 Калиновская Восточная 27 Краснолиманская (с)

13 Добропольская 28 № 22 Коммунарская (с)

14 Алмазная 29 Щегловская Глубокая (с)

15 Родинская - -

(с) - Смешанная форма (самостоятельные шахты Минуглепрома)

Данные по вакуум-насосным станциям представлены на Рисунке 1.1. Анализ их работы показал, что шахты обладают достаточным парком вакуум-насосов (ВН) для транспортирования метановоздушной смеси.

Рисунок 1.1 - Характеристика ВН (13 частных и 29 Гос. ш.):

Г.ш. с ВН-150 (50) - вакуум-насосы, находящиеся на государственных шахтах, производительностью 150 (50) м /мин; Ч.ш. с ВН-150 (50) - вакуум-насосы,

"5

находящиеся на частных шахтах, производительностью 150 (50) м /мин

Об этом свидетельствует тот факт, что количество одновременно работающих насосов значительно меньше числа находящихся в резерве. В практике применяют 7 типов ВН производительностью 50-150 м /мин. Из 49 насосов, установленных на 13 частных шахтах (Ч. ш.), 36 шт. имеют

3 3

производительность 50 м /мин и 13 шт. - 150 м /мин. На 29 шахтах, находящихся в государственной собственности (Г. ш.), имеется 121 ВН, из них 90 ед.

3 3

производительностью 50 м /мин и 31 ед. - 150 м /мин (Рисунок 1.2).

-5

Коэффициент вооруженности насосами для каждой Г. ш. - 3,1 (50 м /мин) и

-5

0,9 (150 м /мин.), для Ч. ш. - 2,8 и 1 соответственно.

О т

Рисунок 1.2 - Продуктивность ВН (13 частных и 29 Г. ш.):

обозначение то же, как и для Рисунка 1. 1

Следовательно, среднее количество имеющихся на шахтах насосов для государственных и частных шахт одинаково. Количество неисправных или требующих замены единиц: для всех Г.ш. - 34% от общего количества (с

3 3

производительностью 50 м /мин) и 23% (150 м /мин.), для Ч. ш. - 53% и 66% соответственно.

Действующими вакуум-насосами через сеть подземных трубопроводов

3 3

удаляется 2054 м /мин метановоздушной смеси (МВС): Г. ш. - 1276 м /мин и

3 3 3

частными шахтами - 778 м /мин; или в среднем 32 м /мин и 34 м /мин соответственно на каждый рабочий насос. Объемы извлечения «чистого» метана

3 3 3

составляет 453 м /мин: Г. ш. - 278 м /мин и частными шахтами - 175 м /мин; или

3 3

в среднем 6,9 м /мин и 7,6 м /мин соответственно на каждый рабочий насос.

То есть удельные объемы извлечения метана на 10% выше в частных шахтах.

Дегазационные системы располагают различными по сложности сетями, проложенными из стальных труб различного диаметра. На 59% общего числа шахт дегазационные сети представлены однолинейными системами, соединяющими дегазационные скважины выемочных участков с вакуум-насосными станциями (Рисунок 1.3-1.4).

Рисунок 1.3 - Протяженность дегазационной сети

Рисунок 1.4 - Протяженность сетей, требующих ремонта

Общая протяженность трубопроводов шахтных дегазационных сетей составляет 295 км (смотреть Рисунок 1.3): для 29 Г. ш. - 181 км. и для 13 Ч. ш. -114 км., или 6,2 и 8,8 км в среднем на каждую шахту. Часть трубопроводов изношена, что приводит к росту аэродинамического сопротивления и подсосов воздуха в системе. Общая протяженность газопроводов, подлежащих замене, составляет: для 29 Г. ш. - 34 км, а для 13 Ч. ш. - 20 км, или 18,8% и 17% от их общей протяженности. Существенным негативным фактором при транспортировании газа по дегазационным трубопроводам является засорение части их сечения шламом и породной мелочью. Этим обусловлена необходимость проведения частого технического обслуживания сетей.

Бурение дегазационных скважин осуществляется буровыми станками шести типов. Их распределение по типам представлено на Рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 - Распределение буровых станков*

27* Г. ш. - без учета данных по ш. «Новодонецкая» и «Вергелевская»

Из Рисунка 1.5 очевидно, что на государственных и частных шахтах в совокупности насчитывается 61 и 27 буровых станков. В процентном отношении

они распределены следующим образом: НКР-100 - 18 для Г. ш. и 3 для Ч. ш. (30% и 11%); СБГ-1М - 35 и 20 шт. (57% и 74%), GВН - 1 и 4 шт. (2% и 15%); ЭБГП - 7 и 0 шт. (11% и 0%). Требуют замены или необходимо докупить 80 и 57 дополнительных станков: НКР-100 - 20 для Г. ш. и 26 для Ч. ш. (25% и 46%); СБГ-1М - 50 и 24 шт. (63% и 42%), GВН - 1 и 4 шт. (1,3% и 7%); БСК2М-100 - 0 и 2 шт. (0% и 3,5%); БГА - 0 и 1 шт. (0% и 1,8%) и ЭБГП - 11,3 и 0 шт. (100% и 0%). Используемые на шахтах станки по своему классу относятся к легким (кроме СБГ-1М и БГА - средний класс, тяжелый класс вообще не представлен). Они не позволяют обеспечить бурение протяженных скважин с большим диаметром (132 мм).

Большая часть используемых станков (65%) выработала свой ресурс и требует замены, что является сдерживающим фактором для наращивания объемов бурения скважин. Замена буровой техники на целом ряде шахт за счет собственных средств практически невозможна вследствие высокой стоимости оборудования.

Для оперативного управления работой отдельных скважин своевременного регулирования, включения их в работу и выведения из нее, а также контроля над объемами и качеством извлекаемой смеси в участковых и магистральных газопроводах необходима контрольно-измерительная аппаратура и регулировочно-запорная арматура (Рисунок 1.6).

Недостача диафрагм (в 370 и 91 шт. для Г. ш. и Ч. ш. соответственно) свидетельствует о том, что на ряде шахт контроль над работой скважин не ведется.

Продуктивность результатов работы дегазационных систем оценивается по величине дебита и концентрации метана на ВНС. Поэтому необходимо сконцентрировать внимание на двух основных критериях эффективности: удельном объеме каптированного метана с погонного метра скважины и отношении объемов используемого газа к величине извлекаемого газа.

Качество дегазационных работ определяется двумя основными показателями: удельной длиной скважин (отношение суммарной длины дегазационных скважин на выемочном участке к длине отрабатываемого столба) и производительностью погонного метра скважины (отношение годового объема каптажа метана на выемочном участке к суммарному годовому объему бурения).

Рисунок 1.6 - Перечень контрольно-измерительной аппаратуры*

11* Ч. ш. - без учета данных по ш. «Белореченская» и «Западно-Донбасская»; 26* Г. ш. - без учета данных по ш. «Рассвет», «Фащевская» и «Хрустальская»

Средняя удельная длина дегазационных скважин составляет: для 24 Г. ш. -6, а для 12 ч. ш. - 11. Средняя производительность 1 п/м скважины составляет:

3 3

для 24 Г. ш. - 4727 млн.м /м в год, и для 12 ч. ш. - 2199 млн.м /м в год.

Сведения об объемах бурения скважин и качество их работы представлены в Таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Технические показатели работы скважин

Критерии сравнения Объем бурения скважин (Мс), м/год Удельная длина скважин, Мс/Мп Количество каптируемого метана (К), -5 млн.м /год Объем каптируемого метана с 1 м/п дегазационной скважины, -5 К/Мс, млн.м /м

Суммарно по шахтам 39388 129 91401840 26389

24* Государственных шахт

Суммарно по шахтам 41858 137 135972720 113437

12* Частных шахт

В среднем на одну шахту 3282 11 7616820 2199

27* Государственных шахт

В среднем на одну шахту 1744 6 5665530 4727

12* частных шахт - без учета данных по ш. «Таловская»

24* государственных шахт - без учета данных по ш. «Рассвет», «Вергелевская», «Родинская», «Добропольская» и «Южнодонбасская №1»

На 7 (24%) из 29 Г. ш. добытый газ не выбрасывают в атмосферу (Таблица 1.4), а используют в качестве топлива для когенерационных установок. Для частных шахт этот показатель равен 15% - 2 шахты из 12.

Таблица 1.4 - Эффективность использования метана

Шахты Объемы извлекаемого метана, м3/мин Величина используемого метана, м3/мин Уровень использования, %

1 2 3 4

Частные шахты

Красноармейская Западная № 1 64,7 21,9 33,8

им. Н.П. Баракова 15,8 15,75 99,7

В среднем: 66,8

Продолжение таблицы 1.4

1 2 3 4

Государственные шахты

Холодная Балка 10,5 10,5 100,0

им. М.И. Калинина 5,2 3 57,7

им. В.М. Бажанова 16 14,9 93,1

Чайкино 6,4 4,9 76,6

им. С.М. Кирова 11,5 11,5 100,0

Краснолиманская 68,1 16,5 24,2

Щегловская Глубокая 15,6 15,57 99,8

В среднем: 78,8

Для тех немногих государственных и частных шахт, на которых утилизируется шахтный метан, уровень его использования находился в пределах 78,8% и 66,8%. Таким образом, в настоящее время дегазацией отводится от 0,2

3 3

м/мин газа (ш. Северная) до 117,5 м/мин газа (ш. им. А.Ф. Засядько).

-5

Совокупный объем отводимого газа составляет только 300 млн. м . Этого явно недостаточно, так как ресурсы выделяемого метана из всех шахт оцениваются

3 3

более 1 млрд. м /год. Только 30 млн. м сжигают в котельных, а остальное количество газа выбрасывают в атмосферу.

Государственные шахты заметно уступают частным по оснащенности техникой и оборудованием, организации труда и финансовыми возможностями. Проблемы повышения эффективности дегазации для большинства государственных и немногих частных шахт остаются весьма актуальными. К главным из них можно отнести:

-5

- низкий уровень высокопроизводительных вакуум-насосов (150 м /мин) -30% и 28% от общего количества работающих насосов на государственных и частных шахтах;

- большая протяженность дегазационных сетей (6,2-8,8 км) и связанные с этим проблемы утечек и высокие сопротивления сети;

- морально устаревшие буровые станки;

- недостача контрольно-измерительной аппаратуры для оперативного управления работой отдельных дегазационных скважин и др.

При всех этих проблемах средняя производительность 1 погонного метра

-5

скважины изменяется от 2199 до 4727 млн. м /м в год.

В подавляющем большинстве случаев кооперация государственных шахт с частными предприятиями, занимающимися добычей шахтного метана, неосуществима на практике. Поэтому перспективы повышения эффективности дегазации следует в первую очередь ожидать на частных шахтах.

Необходим комплексный подход к проблеме шахтного метана (пример -ПАО «Шахта им. А.Ф. Засядько»). Нужно не просто повышать объемы каптажа метана, но и закупать средства для его утилизации - когенерационные установки. В них метановоздушная смесь (с концентрацией метана не менее 25%) превращается сначала в механическую и тепловую энергию, а затем в электроэнергию. Для обоснования инвестиционной целесообразности таких проектов необходимо совершенствование существующих технологий дегазации углепородного массива в области обеспечения требуемых кондиций добываемой смеси.

Одной из ключевых технических сложностей в данном вопросе является проблема обеспечения устойчивости скважин и сохранение их продуктивной работы при влиянии очистной выемки.

1.2 Механизм потери устойчивости подрабатываемых дегазационных

скважин

В настоящее время добыча угля в мире ведется во все более усложняющихся горно-геологических условиях, на глубинах, превышающих 1000 метров, при высокой газоносности и температуре вмещающих пород. При таких условиях отработки угольных пластов силы временного опорного давления и сдвижение пород кровли представляют серьезную угрозу сохранения целостности скважины, которая может проявляться, начиная с 40 м впереди лавы [2-4].

Актуальность проблемы метана вынудила Европейскую экономическую комиссию при ООН (ЦЫЕСЕ) совместно с международной организацией «Метан

на рынки» инициировать создание Специальной Группы Экспертов (СГЭ), для проведения глубоких исследований в данном вопросе. В октябре 2008 года на четвертой сессии СГЭ по шахтному метану запущен проект «Системы безопасности и жизнеобеспечения угольных шахт». Результатом работы сессии стало издание соответствующего руководства [5]. Кроме того, при финансировании правительством Российской Федерации был реализован проект «Безопасность угольных шахт и систем жизнеобеспечения». Эти проекты подтверждают актуальность рассматриваемых вопросов и ведение активных действий, предпринимаемых правительствами целого ряда стран.

На международном и национальном уровнях существует недостаточная точность терминологии в отраслевых документах, которые регламентируют выбор соответствующих технических решений [6-8]. К сожалению, эта проблема актуальна и для угольной промышленности России. В отраслевых нормативных документах [9-10], регламентирующих применение технологий дегазации на угольных шахтах, вопросы повышения устойчивости и надежности скважин освещены недостаточно и нуждаются в существенной доработке.

Надежность - свойство объекта выполнять заданные функции в течение требуемого промежутка времени. В строительстве - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования [11]. В геомеханике термин «надежность» означает способность крепи выполнять заданные функции в течение срока службы выработки [12]. В связи с этим под надежностью дегазационных скважин следует понимать их свойство обеспечивать безопасный уровень (не ниже 25% [13]) концентрации метана в извлекаемой газовоздушной смеси в течение требуемого срока их службы.

Сложность учёта изменений НДС в углепородном массиве и несовершенство существующих методов расчёта давления на крепь приводят к необходимости предусматривать коэффициент запаса устойчивости (Ку) -

отношение поддерживаемой к безопасной концентрации метана. Если его принимать = 1,2, то минимальный уровень концентрации должен равняться 30 %.

Для обеспечения надежности дегазационных скважин необходимо правильно подобрать комплекс мероприятий по повышению их устойчивости в течение всего срока эксплуатации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бригида Владимир Сергеевич, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Анциферов А.В. Газоносность угольных месторождений Донбасса / А.В. Анциферов, М.Г. Тиркель, М.Т. Хохлов, В.А. Привалов, А.А. Голубев, А.А. Майборода, В.А. Анциферов. - К.: Наукова думка, 2004. - 233с.

2. Антипов И.В. Исследования изменения опорного давления впереди очистных забоев пологих пластов / И.В. Антипов, Н.И. Лобков // Физико-технические проблемы горного производства. - Донецк, 2003. - №6. - С. 78 - 81.

3. Антипов И.В. Особенности механизма деформации угольного пласта в зоне влияния очистных работ / И.В. Антипов, Д.В. Щербинин, Р.В. Дегтярь // Физико-технические проблемы горного производства. - Донецк, 2005. - №8. - С. 104 - 111.

4. Дубов Е.Д. Дегазационные системы угольных шахт Украины -фактическое состояние и перспективы развития / Е.Д. Дубов, М.В. Поляков, Д.В. Щербинин // Сб. науч. трудов ДонУГИ. - Вып. 102. - Донецк: ДонУГИ. 1999. - С. 12 - 31.

5. Руководство по наилучшей практике эффективной дегазации источников метановыделения и утилизации метана на угольных шахтах. -Организация Объединенных Наций: Нью-Йорк и Женева, 2010. - 87 с.

6. Технолопчш схеми вщпрацювання газоносних пласпв з великими навантаженнями на очисш вибо!. / СОУ-П 10.1.00185790.014:2009. - К.: Мшвуглепром Укра!ни, 2010. - С. 102-105.

7. Дегазация угольных шахт. Требования к способам и схемам дегазации. / СОУ 10.1.00174088.001. -2004 - К.: Минтопэнерго Украины, 2005. - 70 с.

8. Creedy D., Garner K. Handbook on the effective design and management of firedamp drainage for UK coal mines, Contract research report on health and safety executive, Newcastle-under-Lyme Staffordshire, 2001, 326 p.

9. Инструкция по дегазации угольных шахт (в редакции от 8.08.2017 г.), утвержденная Приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 01.12.2011 года, N 679.

10. Руководство по безопасности. Рекомендации по безопасному ведению горных работ на склонных к динамическим явлениям угольных пластах Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 21.08.2017 N 327.

11. ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. - 32 с.

12. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах. / Н.С. Булычев. - Москва: Недра, 1989. - 137 с.

13. Правила безопасности в угольных шахтах, утвержденные постановлением Госгортехнадзором России от 5.06.2003 года N 50 (зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 15 марта 2011 года, N 20113).

14. Баклашов И.В. Геомеханика / И.В. Баклашов, Б.А. Картозия, А.Н. Шашенко, В.Н. Борисов: Учебник для вузов. В 2 т. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. - Т. 2. Геомеханические процессы. - 249 с.

15. Бредле Э. Влияние каптажа метана на очистные работы / Э. Бредле // Глюкауф, 1974. - № 9.

16. Коппе У. Улучшение каптажа газа путем целенаправленного уплотнения става обсадных труб / У. Коппе, В. Штегманс // Глюкауф, 1977. - № 22.

17. Ноак Г. Результаты исследований в области борьбы с газом // Глюкауф. - 1979. - № 4.

18. Black D., Aziz N. Actions to improve coal seam gas drainage performance, 11-th Underground Coal Operators' Conference, Wollongong: University of Wollongong & the Australasian Institute of Mining and Metallurgy, 2011, pp. 307-314, http://ro.uow.edu.au/cgi/viewcontent.cgi?article=2033&context=coal.

19. Копылов А.Ф., Механизмы деформирования надрабатываемых выработок / Копылов А.Ф., Назимко В.В. // Уголь Украины,1994 -№5. - С. 10-12.

20. Nazimko V.V. Longwall Panel Roof Stability Assessment // International ground pressure / V.V. Nazimko // 36th U. S. Rock Mechanics Symposium, 1997. pp. 34-36.

21. Назимко В.В. Механизм сдвижений пород в окрестности полевой выработки / В.В. Назимко // Уголь Украины, 1988. - № 10. - С. 8-9.

22. Назимко В.В., Исследование связи между деформацией дегазационных скважины и ее аэродинамическими параметрами / В.В. Назимко, П.А. Брюханов,

A.И. Демченко // Сб. науч. трудов Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. - Макеевка: МакНИИ, 2010. - №2 (26). - С. 25- 42.

23. Брюханов П.А. Исследование связи между деформацией дегазационных скважины и ее аэродинамическими параметрами / П.А. Брюханов,

B.В. Назимко // Сб. науч. трудов Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. - Макеевка: МакНИИ, 2011. - №2 (28). - С. 198 - 211.

24. Мор Ф. Наблюдения сдвижения пород в шахтных стволах вследствие разработки месторождений / Мор Ф. // II Международный конгресс по горному давлению (14-16 октября 1958г.). - Лейпциг, 1958. - С. 111-122

25. Козел А.М. Геомеханические вопросы проектирования и поддержания шахтных стволов. Книга 2. Часть 1. Напряженно-деформированное состояние горных пород, прочность, проявления горного давления в стволах, в других выработках и в туннелях, эволюция гипотез. / А.М. Козел. - СПб.: «Недра», 2010.

- С. 115-116.

26. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов. - М.: Недра, 1980. -360 с.

27. Голик В.И. Технология управления состоянием скальных массивов с сохранением земной поверхности / В.И. Голик, В.И. Комащенко, Ю. И. Разоренов

- Оренбург.: «Университет», 2017. - 554 с.

28. Костенко В.К. Предупреждение и тушение подземных эндогенных пожаров в труднодоступных местах / В.К. Костенко, Ю.Ф. Булгаков, С.В. Подкопаев и др. - Донецк: «Ноулидж», 2010. - 253 с.

29. Jacobi O. Die tragfähigkeit verschiedener ausbauformen im plastilin modellversuch / O. Jacobi // Bergbau Archiv, 1952. - № 3/4. - S. 35-44.

30. Загороднюк П.О. Можливост геофiзичних методiв до^дження свердловин для вивчення вугленосних розрiзiв i видобутку метану / П.О. Загороднюк, 1.П. Гафич // Геолог Украши, 2009. - №3. - С. 115-120.

31. Заславский Ю.З. Новые виды крепи горных выработок / Ю.З. Заславский, Е.Б. Дружко. - М.: Недра, 1989. - 255 с.

32. Курленя М.В., Опарин В.Н. Проблемы нелинейной геомеханики. Ч. I и II // ФТПРПИ, 1999. - № 3. и ФТПРПИ - 2000. - № 4.1

33. Кайдо И.И. Формирование сечения выработки в два этапа в условиях зональной дезинтеграции / И.И. Кайдо // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Горная книга, 2010. - №5. - С. 147-149.

34. Открытие № 400 СССР. Явление зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок / Е.И. Шемякин, М.В. Курленя, В.Н. Опарин. В.Н. Рева. Ф.П. Глушихин. М.А. Розенбаум. - Опубл. В БИ. 1992, - № 1.

35. Касьян H.H. Геомеханические основы управления зоной разрушенных пород вокруг выработок для обеспечения их устойчивости на больших глубинах.

- Автореферат дис. на соискание ученой степени д.т.н. - Донецк: Донецкий национальный технический университет, 2002. - 35 с.

36. Поддержание и проведение выработок глубоких шахт Донбасса: монография / [под общей редакцией С.С. Гребенкина] - Донецк: Каштан, 2005.

- 256 с.

38. Forsrmann R. Die heutigen Erkenntnisse über das Auftreten von Grnbeng as und seine Bekämpfung / R. Forsrmann, P. Schultz // Bergbau-Arch. - Essen: Verlag Glückauf, 1946. -S.81-142.

39. Кегель К. Проблемы газовыделения / К. Кегель // Глюкауф, 1963. -№10. - С. 610-623.

40. Звягильский Е.Л. Исследование процесса перераспределения метана в окрестности движущегося очистного забоя / Е.Л. Звягильский, Б.В. Бокий,

B.В. Назимко. - Донецк: Норд-Пресс, 2005. - 195 с.

41. Звягильский Е.Л. Моделирование процесса фильтрации метана в окрестности очистных выработок при бесцеликовой отработке запасов / Е.Л. Звягильский, Б.В. Бокий, О.И. Касимов, В.В. Назимко и др. // Проблеми прського тиску. - Донецьк: ДонНТУ, 2004. - №11. - С. 128-155.

42. Антощенко Н.И. Геомеханические процессы и прогноз динамики газовыделения при ведении очистных работ в угольных шахтах // Н.И. Антощенко, В.Н. Окалелов, В.И. Павлов, Л.Е. Подлипенская,

C.Л. Сятковский, Ю.В. Бубунец, С.И. Долгопятенко, М.В. Филатьев. - Алчевск: ДонГТУ, 2010. - 449 с.

43. Винтер К. Газовыделение и сдвижение горных пород / К. Винтер // Глюкауф, 1962. - №16. - С. 1091-1105.

44. Четверик М.С. Теория сдвижение горных пород и управление деформационными процессами при подземной выемке угля / М.С. Четверик, Е.В. Андрощук. - Днепропетровск: Днепр-VAL, 2004. -148 с.

45. Звягильский Е.Л. Эффект природного антигазового гидробарьера и его роль в формировании газового баланса лавы и особенностей работы поверхностных дегазационных скважин / Е.Л. Звягильский, В.В. Бобрышев, В.В. Бобрышев // Геотехническая механика: сборник трудов ИГТМ НАН Украины. -Днепропетровск, 2002. - №8. - С. 33-36.

46. Абрамов Ф.А. Аэрогазодинамика выемочного участка / Ф.А. Абрамов, Б.Е. Грицингер, В.В. Соболевский, Г.А. Шевелев. - К.:Наукова думка, 1972. -С. 12-18.

47. Андреев М.М. Инвариантный комплексный способ дегазации / М.М. Андреев // 24-я международная конференция НИИ по безопасности работ в горной промышленности: сборник докладов - Донецк, 1991. Часть 1. - С. 153162.

48. Андреев М.М. Формирование системы аэродинамически связанных трещин породного массива / М.М. Андреев // Разработка месторождений полезных ископаемых: Респ. межвед. науч-техн. сб. - К.: Техника, 1988.

- Вып. 81. - С. 16-22.

49. Алексеев А.Д. Новые представления о фазовом состоянии метана в угле / А.Д. Алексеев, В.Е. Зайденварг, В.В. Синолицкий // 24-я международная конференция НИИ по безопасности работ в горной промышленности: сборник докладов - Донецк, 1991. Часть 1. - С. 453-461.

50. Отто Г. Испытания переносной взрывобезопасной телеустановки для скважин малого сечения / Г. Отто // Глюкауф, 1961. - №21. - С. 1666-1670.

51. Андреев М.М. Формирование системы аэродинамически связанных трещин породного массива // Разработка месторождений полезных ископаемых: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - Киев: Техника, 1988. - Вып. 81. - С. 49-54.

52. Протодьяконов М.М. Давление горных пород и рудничное крепление / М.М. Протодьяконов. - Гостехиздат, 1930. - Ч. I. - С. 128.

53. Шпрут Ф. Распределение горного давления вокруг очистного забоя / Ф. Шпрут // Международная конференция по горному давлению. Льеж. -Москва: Углетехиздат, 1957. - С. 9-22.

54. Лабасс А. Давление и движение пород / А. Лабасс //Международная конференция по горному давлению. Льеж - Москва: Углетехиздат, 1957.

- С. 23-37

55. Айруни А.Т. Комплексная дегазация высокопроизводительных выемочных участков. Обзор / А.Т. Айруни, Л.М. Зенкович, В.А. Ставровский и др. - М.: ЦНИЭИуголь, 1986. - 342c.

56. Пучков Л.А. Принципиальные технологические решения для промышленной апробации технологии заблаговременной дегазационной подготовки высокогазоносных угольных пластов в Кузбассе / Л.А. Пучков, С.В. Сластунов, А.К. Логинов, Е.П. Ютяев // Наука и техника в газовой промышленности. 2009.- № 3. - С.58-62.

57. Рубан А.Д. Подготовка и разработка высокогазоносных угольных пластов / А.Д. Рубан, В.Б. Артемьев, В.С. Забурдяев, ВН. Захаров, А.К. Логинов, Е.П. Ютяев - М.: Издательство Горная книга, 2010. - 500с.

58. Качурин Н.М. Математические модели газовыделения и диффузионного переноса газовых примесей на очистных участках шахт и рудников / Н.М. Качурин, И.И. Мохначук, А.А. Поздеев // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2013. - №. 4.-С.98-111.

59. Гершун О.С. Газовыделение из скважин в зоне влияния очистных работ / О.С. Гершун, В.К. Колюпанов, И.В. Чибисов, В.П. Ходыкин и др. // Разработка месторождений полезных ископаемых: респуб. межвед. науч.-техн. сб. - Киев: «Техника», 1968. - Вып. 14. - С. 68-71.

60. Патент CCCP № 1043320 Способ дегазации подрабатываемых угольных пластов при столбовой системе разработке: / Авторы: В.Ш. Бродский. - Опубл., 1983 сб. 23.

61. Костенко В.К. Изыскание резервов для повышения эффективности подземной дегазации / В.К. Костенко, А.Б. Бокий, В.С. Бригида, Н.Н. Зинченко // 6-я Межд. конф. по проблеме горной промышленности, строительства и энергетике. - Тула: ТулГУ, 2010. - Т1. - С. 150-157.

62. Назимко В.В. Взрывобезопасность выемочного участка как функция проявления горного давления / В.В. Назимко, П.А. Брюханов // Сб. науч. трудов Проблемы горного давления. - Донецк: ДонНТУ, 2009. - №17. - С. 25-62.

63. Способ проходки выработки: А.С. № 817253 (СССР) / В.К. Костенко, М.П. Зборщик, А.Ф. Морозов. - Опубл., 1981.

64. Стариков Г.П. Физико-механическое обоснование параметров разгрузочных скважин / Г.П. Стариков, Д.В. Мельников, Н.И. Волошина, В.Н. Чистоклетов // Сб. науч. трудов Физико-технические проблемы горного производства.- ИФГП НАНУ.- Донецк, 2005. - №8. - С. 129 - 133.

65. Мельников Д.В. Основы метода расчета параметров разгрузочных скважин / Д.В. Мельников // Сб. науч. трудов Физико-технические проблемы горного производства.- ИФГП НАНУ.- Донецк, 2011. - №14. - С. 93 - 98.

66. Саратикянц С.А. Научные разработки ДонУГИ в области проведения, крепления и охраны горных выработок / С.А. Саратикянц // Уголь, 1983. - №9. -с. 22-24.

67. Мельников Н.И. Анкерная крепь / Н.И. Мельников - М.: Недра, 1980. -

252 с.

68. Сажнев В.П. Влияние неравномерности распределения физико-механических свойств пород на деформационное состояние массива, вмещающего выработку прямоугольного сечения / В.П. Сажнев, Е.Н. Горовой // Проблемы горного давления. - Донецк: ДонНТУ. - 2004. - №12. - С. 142-155.

69. Касьян Н.Н. О перспективах применения анкерной крепи на угольных шахтах Донбасса / Н.Н. Касьян, Ю.А. Петренко, А.О. Новиков // Научные труды ДонНТУ. «Серия Горно-геологическая». - Донецк: ДонНТУ. - 2009. - Вып. 10 (151). - С. 109-115.

70. Кошелев К.В. Новый способ поддержания горных выработок / К.В. Кошелев, В.В. Тарасьев, Ю.А. Петренко, Н.В. Игнатович // Шахтное строительство, 1987. - №6. - С. 8-9.

71. Камер В. Околоштрековая ангидритовая полоса уменьшает конвергенцию выемочного штрека / В. Камер, Д. Шрер, К. Ингенабель // Глюкауф, 1972. - №21. - С. 20-24

72. Брикман Э. Поддержание штреков со стороны лавы с помощью деревянных костров / Э. Брикман, Г. Эверлинг // Глюкауф, 1971. - №9. - С. 22-24.

73. Камер В. Проектирование выемочных штреков с использованием новых технологий заполнения закрепного пространства и возведения околоштрековых полос / В. Камер // Глюкауф, 1981. - №17. - C. 9-11.

74. Булат А.Ф. Временный технологический регламент по охране подготовительных выработок угольных шахт литыми полосами из твердеющих материалов / А.Ф. Булат. М.А. Ильяшов, Б.М. Усаченко, Л.В. Байсаров. -Днепропетровск: Днепр-VAL. - 2004. - 33 с.

75. Байсаров Л.В. Геомеханика и технология поддержания повторно используемых горных выработок / Л.В. Байсаров М.А. Ильяшов, А.И. Демченко.

- Днепропетровск: Лира ЛТД, 2005. - 240 с.

76. Ильяшов М.А. Механизм формирования зоны необратимых деформаций вокруг выработок / М.А. Ильяшов, В.К. Костенко, А.В. Костенко,

B.Ф. Грицай и др. // Проблемы горного давления. - Донецк: ДонНТУ, 2003. - №9. -

C. 40-74.

77. Саратикянц С.А. Научные разработки ДонУГИ в области проведения, крепления и охраны горных выработок / С.А. Саратикянц // Уголь, 1983. - №9. -с. 22-24.

78. Литвинский Г.Г. Эффективные способы предотвращения пучения пород почвы / Г.Г. Литвинский. - М.: ЦНИЭИуголь, 1985. - Вып.2 - 48с.

79. Патент СССР № 817253 Способ проходки выработки: // Авторы: В.К. Костенко, М.П. Зборщик, А.Ф. Морозов. Опубл., 1981.

80. Комисаров М.А. Исследование длительного действия разгрузки выработок скважинами по углю / М.А. Комисаров // Уголь Украины, 1975. - №8.

- с. 30-32.

81. Черных И.Л. Управление горным давлением в подготовительных выработках глубоких шахт / И.Л. Черных, Ю.И. Бурчаков. - М.: Недра, 1984. -304с.

соискание ученой степени к.т.н. - Донецк: Донецкий политехнический институт, 1980. - 17с.

83. Дегазащя вугшьних пласпв та вмщуючих порщ з застосуванням газозбiрноi виробки / СОУ 10.1.05411357.006. - К.: Мшвуглепром Украши, 2008. - 27с.

84. Проект подготовки выемочного участка для отработки 18-й восточной лавы пл. т3 ПАО «Шахта им. А. Ф. Засядько».

85. Долгоносов В.Н. Шаги обрушения основной кровли и взаимосвязь процессов сдвижения и газовыделения на шахтах Карагандинского бассейна /

B.Н. Долгоносов, Г.А. Пак // Маркшейдерское обеспечение геотехнологий: междунар. науч.-практ. конф, 21-22 мая. 2009 г. - Д.: НГУ, 2009. - С. 43-47.

86. Бокий Б.В. Влияние скорости подвигания лавы на напряженно-деформированное состояние и газовую проницаемость массива / Б.В. Бокий, О.И. Касимов, И.В. Назимко // Уголь Украины, 2009. - №11.

87. Костенко В.К. Изменение физических свойств углегазового массива под влиянием очистных работ / В.К. Костенко, А.Б. Бокий // Геотехшчна мехашка: мiжвiд. зб. наук. праць / 1н-т Геотехнiчноi мехашки iм. М.С. Полякова НАН Украши. - Дншропетровськ, 2008. - Вип. 80. - С. 90-97.

88. Костенко В.К. Особенности динамики газов в разрушенных горных породах / В.К. Костенко, Е.Л. Завьялова // Доклады 10-й сессии международного бюро по горной теплофизике. Польша. - Гливнице, 2005. - С. 43-50.

89. Голубева Л.В. Статистическое исследование динамики метановыделения на выемочном участке / Л.В. Голубева, В.И. Павлов, С.И. Долгопятенко // Сб. науч. тр. - Донецк: ДонУГИ, 2007. - Вып. 105. - С. 149-156.

90. Окалелов В.Н. Прогноз и контроль динамики метановыделения в очистных забоях / В.Н. Окалелов, Л.Е. Подлипенская, Ю.В. Бубенец,

C.И. Долгопятенко // Уголь Украины, 2008. - №7. С. 43-55.

91. Костенко В.К. Влияние очистных работ на процессы выделения метана из породного массива / В.К. Костенко, А.Б. Бокий, Е.В. Шевченко // Вестник

Донецкого горного института. - Донецк: ДВНЗ ДонНТУ, 2007. - Вып. 2. - С. 3642.

92. Патент СССР № 817253 Способ проходки выработки: // Авторы: В.К. Костенко, М.П. Зборщик, А.Ф. Морозов. Опубл., 1981.

93. Костенко В.К. Исследование выхода из строя дегазационных скважин, при отработке выемочного столба / В.К. Костенко, Н.Н. Зинченко, В.С. Бригида // Еколопчш проблеми топливно-енергетичного комплексу, (18 - 19 травня 2010 р, Донецьк): Збiрник матерiалiв до регюнально! науково! конференцп астранпв i студенлв / ред. О.В. Луньова, В.Г. Ефiмов. - Донецк, 2010. - С. 51-57.

94. Шашенко А.Н. Механика горных пород / А.Н. Шашенко -Днепропетровск, - 2004. - С 120-122.

95. Амусин Б.З. Метод конечных элементов при решении задач горной геомеханики / Б.З. Амусин, А.Б. Фадеев. - Москва: «Недра», 1975. - 144 с.

96. Риб С.В. Методика численного исследования напряженно-деформированного состояния неоднородных угольных целиков с применением современных оомпьютерных технологий / С.В. Риб, В.В. Басов // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2015. - Вып. 4(14).

- С. 22-26.

97. Филоренко-Бородич Механические теории прочности. - Москва. 1951.

- С. 18-23.

98. Савин Г.Н. Распределение напряжений около отверстий / Г.Н. Савин. - Киев: «Наукова думка», 1968. - 854 с.

99. Черняк И.Л. Управление горным давлением в подготовительных выработках глубоких шахт / И.Л. Черняк, Ю.И. Бурчаков. - Москва: Недра, 1984. - 304 с.

100. Назимко В.В. Развитие зон разрушения вокруг выработки при многократном воздействии очистных работ / В.В. Назимко. - Известия донецкого горного института. - Донецк: ДонНТУ. - 1996. - №1. - С. 53-56.

101. Александров С.М., Сажнев В.П., Красько М.1., Напрасшков С.В. Анаиз закономiрностей розвитку зон руйнування навколо тдготовчо! виробки при

Bnnmi очисних робгг з урахуванням ефекту самозаклинування порiд / С.М. Александров // Проблемы горного давления, 2001. - №6. - С. 170.

102. Toubal L. Stress concentration in a circular hole in composite plate / L. Toubal, M. Karama, B. Lorrain // Composite Structures, - France: «Elsevier», 2005. - №68 - С. 31-36.

103. Лехницкий С.Г. Анизотропные пластинки / С.Г. Лехницкий. - М.: ГИТТЛ, 1947. - 355 с.

104. Динник А.Н. Распределение напряжений вокруг подземных горных выработок / А.Н. Динник, А.Б. Моргаевский, Г.Н. Савин // Труды совещания по управлению горным давлением. - М.: АН СССР, 1938. - С. 7-57.

105. Феннер Р. Исследование горного давления / Р. Феннер // Вопросы теории горного давления. - М.: Госгортехиздат, 1961. - С. 5-58.

106. Савин Г.Н. Распределение напряжений около отверстий / Г.Н. Савин. -Киев: «Наукова думка», 1968. - 854 с.

107. Watson D. nngridr: An Implementation of Natural Neighbor Interpolation / Watson D. - Claremont. Australia, 1994. - 170 p.

108. Патент РФ № 2066770 Способ создания подземных хранилищ токсичных отходов в соленосных породах // Авторы: Мараков В.Е., Нестеров М.П., Ямщиков В.С., Мынка Ю.В., Гилев М.В., БИ №26, 1996.

109. Патент РФ № 2118459 Способ захоронения токсичных отходов в горных выработках // Авторы: Нестеров М.П., Кондрашев П.И., Мараков В.Е.., БИ №14, 1998.

110. Патент Укр. № 88705 Способ захоронения отходов в горных выработках // Авторы: Костенко В.К., Зинченко Н.Н., Бригида В.С., БИ №6, 2014.

111. Технологические схемы отработки газоносных пластов с большими нагрузками на очистные забои / СОУ-П 10.1.00185790.014:2009. - Киев: Минуглепром Украины, 2010. - С 102-105

112. Патент Укр. № 77829 Способ дегазации подрабатываемого углепородного массива // Авторы: Костенко В.К., Зинченко Н.Н., Бригида В.С., БИ №4, 2013.

113. Дмитрак Ю.В. Геомеханические предпосылки сохранения устойчивости выработок при разработке водообильных месторождений / Ю.В. Дмитрак, В.И. Голик, В.В. Вернигор // ИЗВЕСТИЯ ТУЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА. НАУКИ О ЗЕМЛЕ, 2018. N1. С. 218-229.

114. Голик В.И. Минимизация горного производства на окружающую среду / В.И. Голик, Ю.В. Дмитрак, О.З. Габараев, Х.Х. Кожиев // Экология и промышленность России, 2018. Том 22. С. 26-29.

115. Шидловський А.К. Енергетичш ресурси та потоки / За ред. А.К. Шидловського. - Ки!в: Украшсью енциклопедичш знання. - 2003. - 472 с.

116. Безфлюг В.А. Оценка состояния эмиссионных проектов Л/ПСО и CDM/МЧР по шахтному газу / В.А. Безфлюг, Ю. Майер. - Глюкауф, - 2006. -№4. С - 2-4.

117. Методика определения экономической эффективности использования в угольной промышленности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. - М.: ЦНИЭИуголь, 1979.

Приложение А (справочное)

Варианты уравнений регрессионных моделей и коэффициентов аппроксимации, зависимости концентрации

метана от величины подаваемого вакуума

Таблица А.1

№ пикета экспоненциальная R2 линейная R2 логарифмическая R2 полиномиальная R2 степенная R2

133 СН4 = 39,21е-2Е-0 Р 0,0001 СН4 = -0,137 Р + 61,23 0,007 СН4 = -20,81п(Р) + 141,7 0,03 СН4 = 0,039 Р 2 - 6,525 Р + 309,3 0,324 СН4 = 121,3 Р -0,25 0,004

131 СН4 = 15,98е°,°17 Р 0,497 СН4 = 0,770 Р + 4,305 0,503 СН4 = 35,821п(Р) -92,92 0,449 СН4 = 0,001 Р 2 + 0,626 Р + 7,798 0,503 СН4 = 1,926 Р 0,783 0,436

128 - - СН4 = 0,621 Р + 1,328 0,565 СН4 = 8,8881п(Р) + 1,807 0,467 СН4 = 0,010 Р 2 - 0,143 Р + 3,447 0,597 - -

126 СН4 = 5,750е°,°20 Р 0,263 СН4 = 0,542 Р + 6,648 0,457 СН4 = 5,9171п(Р) + 11,90 0,428 СН4 = -0,042х2 + 3,135 Р + 3,185 0,713 СН4 = 7,082 Р 0,215 0,22

123 СН4 = 9,466е0020 Р 0,27 СН4 = 0,842 Р + 1,715 0,575 СН4 = 6,6511п(Р) + 4,898 0,108 СН4 = 0,014 Р 2 - 0,392 Р + 17,65 0,736 СН4 = 13,13 Р 0,074 0,01

121 СН4 = 7,468е°,°12 Р 0,062 СН4 = 0,181 Р + 14,04 0,041 СН4 = 2,7361п(Р) + 12,48 0,049 СН4 = -0,021 Р 2 + 1,665 Р + 5,819 0,282 СН4 = 8,101 Р 0,078 0,013

119 СН4 = 23,15е0,014 Р 0,296 СН4 = 0,669 Р + 24,91 0,334 СН4 = 29,121п(Р) -49,49 0,22 СН4 = 0,028 Р 2 - 2,804 Р + 113,2 0,511 СН4 = 4,771 Р 0,621 0,192

117 - - СН4 = 0,307 Р + 32,71 0,178 СН4 = 5,3711п(Р) + 35,33 0,108 СН4 = -0,001 Р 2 + 0,484 Р + 31,63 0,18 - -

115 СН4 = 29,39е-0,00 Р 0,014 СН4 = -0,000 Р + 30,91 1,00Е-06 СН4 = -0,741п(Р) + 33,91 0 СН4 = -0,002 Р 2 + 0,308 Р + 25,91 0,007 СН4 = 40,51 Р -0,12 0,024

113 - - СН4 = 0,289 Р + 10,90 0,092 - - СН4 = 0,005 Р 2 - 0,431 Р + 27,68 0,132 - -

111 СН4 = 17,83е0,009 Р 0,051 СН4 = 0,301 Р + 32,65 0,058 СН4 = -2,571п(Р) + 64,49 0,004 СН4 = 0,027 Р 2 - 3,077 Р + 112,8 0,54 СН4 = 43,57 Р -°,°5 0,001

109 - - СН4 = 0,948 Р + 9,633 0,643 СН4 = 21,101п(Р) -13,16 0,658 СН4 = -0,019 Р 2 + 2,755 Р - 7,916 0,842 - -

среднее значение R2 0,23 0,3 0,24 0,46 0,16

Приложение Б (справочное)

Изменение ежедневного положения от лавы до выбранных пикетов

Таблица Б.1

Номер пикета Число месяца

02.07 03.07 07.07 08.07 10.07 11.07 12.07 14.07 16.07 18.07 19.07 22.07 23.07 24.07 26.07 27.07 28.07

Величина расстояния от скважины до лавы (Ь, м)

119 51,5 54 64 65,5 70 72 75 79 79 84,5 85 89 90 92 96,5 97,5 99

117 31,5 34 44 45,5 50 52 55 59 59 64,5 65 69 70 72 76,5 77,5 79

115 11,5 14 24 25,5 30 32 35 39 39 44,5 45 49 50 52 56,5 57,5 59

113 -8,5 -6 4 5,5 10 12 15 19 19 24,5 25 29 30 32 36,5 37,5 39

111 -28,5 -26 -16 -14,5 -10 -8 -5 -1 -1 4,5 5 9 10 12 16,5 17,5 19

109 -48,5 -46 -36 -34,5 -30 -28 -25 -21 -21 -15,5 -15 -11 -10 -8 -3,5 -2,5 -1

107 -68,5 -66 -56 -54,5 -50 -48 -45 -41 -41 -35,5 -35 -31 -30 -28 -23,5 -22,5 -21

105 -88,5 -86 -76 -74,5 -70 -68 -65 -61 -61 -55,5 -55 -51 -50 -48 -43,5 -42,5 -41

103 -108,5 -106 -96 -94,5 -90 -88 -85 -81 -81 -75,5 -75 -71 -70 -68 -63,5 -62,5 -61

31 -828,5 -826 -816 -815 -810 -808 -805 -801 -801 -795,5 -795 -791 -790 -788 -783,5 -782,5 -781

29 -848,5 -846 -836 -835 -830 -828 -825 -821 -821 -815,5 -815 -811 -810 -808 -803,5 -802,5 -801

27 -868,5 -866 -856 -855 -850 -848 -845 -841 -841 -835,5 -835 -831 -830 -828 -823,5 -822,5 -821

25 -888,5 -886 -876 -875 -870 -868 -865 -861 -861 -855,5 -855 -851 -850 -848 -843,5 -842,5 -841

23 -908,5 -906 -896 -895 -890 -888 -885 -881 -881 -875,5 -875 -871 -870 -868 -863,5 -862,5 -861

21 -928,5 -926 -916 -915 -910 -908 -905 -901 -901 -895,5 -895 -891 -890 -888 -883,5 -882,5 -881

Приложение В (справочное)

Расчет общего дохода от утилизации метана на примере ПАО «Шахта им. А. Ф. Засядько»

Таблица В.1

Ед. изм. 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Итого

Объем газа млн. мЗ 0,0 30,0 40,0 45,0 98,6 156,5 156,5 156,5 156,5 156,5 156,5 1152,5

Объем эл. энергии тыс. МВт 39.3 236,0 432,7 576,9 576,9 576,9 576,9 576,9 576,9 576,9 576,9 5323,1

Объем тепл энергии тыс. Гкал. 34.1 204,5 374,9 499,9 499,9 499,9 499,9 499,9 499,9 499,9 499,9 4612,8

Цена эл. энергии грн. 1000 кВтч 189.0 198,5 208,4 218,8 229,7 241,2 248,5 255.9 263,6 271,5 279,6 2604,6

Цена тепл. энергии грн. Гкал. 103,8 109,0 114,4 120,1 126,1 132,4 136,4 140,5 144,7 149,1 153,5 1430,0

Цена газа грн. 1000 мЗ 320.0 336,0 352,8 370,4 389,0 40в,4 420,7 433,3 446,3 459,7 473,5 4410,0

Доход от реализации эл. энергии ТЫС. Грн. 7434.1 46834,5 90155,4 126218,4 132529,6 139158,1 143329,0 147632,6 152057,4 156620,6 161322,3 1303292,0

Доход от реализации тепл. энергии тыс. грн. 3536,6 22281,2 42892,3 60049,2 63048,7 66203,1 68187,8 70232,4 72342,0 74511,6 76746,2 620031,4

Доход от реализации газа, тыс. грн. 0,0 10080,0 14112,0 16669,8 38355,3 63908,0 65824,9 67799,7 69833,9 71929,2 74087,0 492599,8

Обший (Валовый) Доход тыс. грн. 10970,7 79195,8 147159,7 202937,4 233933,6 269269,2 277341,7 285664,7 294233,3 303061,4 312155,6 2415923,1

Приложение Г (справочное)

Копия титульного листа патента на полезную модель «Способа захоронения

отходов в горных выработках»

<11)88705

(19) I) А

(51)МПК

Е2ГР 17/16 (2006.01)

(21) Номер заявки:

и 2013 12987

(72) Винахщники:

(22) Дата подання заявки: 08.11.2013

(24) Дата, з якот е чинними 25.03.2014 права на корисну модель:

(46) Дата публжацм ведомостей 25.03.2014, про видачу патенту та Бюл. № 6 номер бюлетеня:

Костенко В1ктор Климентович, иА, Бригща Володимир Серпйович, 1)А, Зшченко Надт МиколаУвна,

ид

(73) Власник:

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД ДОНЕЦЬКИЙ

НАЦЮНАЛЬНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ,

вул. Артема, 58, м. Донецьк, 83001, иА

(54) Назва корисно! моделк

СПОС1Б ЗАХОРОНЕНИЯ В1ДХОД1В У Г1РНИЧИХ ВИРОБКАХ

(57) Формула корисноТ модели

Споаб захоронения вщход1в у прничих виробках, що включае бурЫня свердловин великого дюметра в пщошв1 сформованих камер захоронения 1 виконання розвантажувальних порожнин в пщошв1 камер, розм1щення у свердловинах, замкнених в контейнери, токсичних вщходт, герметизац1ю пром1жюв мЬк контейнерами I стЫками свердловин, перекриття усть свердловин заглушками, який В1др1зняеться тим, що як камери захоронения використовують проведен! при камерой вщробц1 родовищ корисних копалини спйю прнич1 виробки, роэвантажувальш порожнини виконують буржням шпур1в на глибину, не меншу н1ж глибина свердловини, радюльно розташованих навколо кожно'( свердловини паралельно ¡V поздовжньо'1 оа на однаков!й вщстан! один вщ одного \ Тх герметизацию на всю довжину, теля чого в камеру захоронення пом1щають еластичну оболонку, що забезпечуе при наступному розм1щенн1 в н1й рщких ¡/або газопод1бних малонебезпечних вщход1в повне заповнення об'ему камери, яку пот1м ¡золюють перемичкою.

Рисунок Г. 2. Способ захоронения отходов в горных выработках (Лист 2)

Приложение Д

Сторука 3 ¡з 4

(обязательное)

Копия титульного листа патента на полезную модель «Способа дегазации подрабатываемого углепородного массива»

01)77829

„9, иА

(51) МПК (2013.01) Е21Р 7/00

^ Но-ер заявки:

(22) Дата подання заявки:

(24) Дата, з якоТ е чинними

права на корисну модель:

и 2012 10620

(72) Винахщники:

(24)

дата публ!кацн ещомостей 25.02.2013, про видачу патенту та Б юл. N9 4 номер бюлетеня:

25.02.2013

10.09.2012

Костенко В1ктор Климентович, 11А, Брипда Володимир Серпйович, иА, ЗЫченко Надю МиколаГвна

ид

(73) Власник:

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

ДОНЕЦЬКИЙ

НАЦЮНАЛЬНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ",

вул. Артема, 58, м. Донецьк, 83001, УА

(54) Назва корисно! модели

СПОС1Б ДЕГАЗАЦИ П1ДРОБЛЮВАНОГО ВУГЛЕПОРОДНОГО МАСИВУ

(57) Формула корисно! моделк

Споаб дегазаци гчдроблюваного вуглепородного масиву. що еключае бур!ння дегазацжних свердлоеин 1э П1ДГ0Т0ВЧ01 виробки попереду лави на пласти-супутники I шари газоносних порщ. обсаджування кожио! свердловини та герметизацио и устя, подключения до нього дегазащйного трубопроводу, вщсыоктування газу 31 свердловини I эведення охоронно! споруди у виробленому простор!, який ещрЬнясться тим. що концентрично ос! дегазацмно! свердловини бурять шпури та заповнюють IX пошуретановою тною, при цьому вщстань М1ж осями шпур1В та в1ссю свердловини визначають за наступною залежиютю

де Р.

де нк • вщстань м(ж осями шпур|в та в1ссю свердловини. м. к- ' к°еф|ц|снт впливу зони непружних деформац!й: гс • рад1ус свердловини, м: 1 ■ питома вага порщ, МН/мэ; н • глибина закладання пщготовчо! виробки. м: ксо • коеф|щент структурного ослабления порщ; р • середньоэважений опер порщ стисненню, МН/м2, а охоронну споруду викладають шириною не менше, н.ж до! а пл°Щину п|дошви розроблюваного вулльного пласта

¡е. Н1Ж довжина проект! обсаджено! частини свердловини

Стор|нка 3 13 4

Приложение Е (обязательное)

Справки о внедрении технологии охраны подземных дегазационных скважин в научно-исследовательский процесс

М1Н1СТЕРСТВО ЕНЕРГЕТИКИ ТА ВУПЛЬНО! ПРОМИСЛОВОСТ1 УКРАТНИ

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ УКРАИНЫ

ДЕРЖАВНЕ ШДПРИСМСТВО „ДОНЕЦЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛ1ДНИЙ ВУГ1ЛЫ1ИЙ ШСТИТУТ (ДП „ДОНВУГГ)

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ДОНЕЦКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УГОЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ (ГП „ДОНУГИ")

83048, м. Донецьк, вул. Арюма, 114. Тел/факс [phone]; Е-таП: [e-mail]; Розрахунковийрахунок№26008962482525 в ПАТ«ПУ\1Б»м. Донецька, Код СДРПОУ 00185790, МФО 334851,1ПН № 001857905649 (№ евщоцтва 07787268)

на №

В1Д

СПРАВКА

о внедрении научных результатов

Основные положения патента на полезную модель №77829 МПК В2 ] Ь 7/00 «Способ дегазации подрабатываемого углепородного массива» (В. К. Костенко, Н. Н. Зинченко, В. С. Бригада, бюл. №4 от 25.02.2013), разработанного в процессе подготовки диссертации аспирантом очной формы обучения В. С. Бригады «Обеспечение безопасной интенсификации угледобычи путем повышения надежности работы дегазационных скважин», представленной на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.15.02 -«Разработка месторождений полезных ископаемых» , включены в СОУ-П 05.1.00185790.025:2013 «Виб1р параметр1в та способ1в охорони устчв дегазацшних свердловин. Кер1вництво» подготовленное ДонУГИ к утверждению Государственной службой горного надзора и промышленной безопасности Украины, Государственным Макеевским научно-исследовательским институтом по безопасности робот в угольной промышленности, а также Государственным научно-исследовательским проектно-конструкторским и проектным институтом угольной промышленности.

Б. А. Грядущий

Рисунок Е. 2. Справка о внедрении результатов работы в исследовательский процесс Донецкого научно-исследовательского угольного института

Приложение Ж (обязательное) Копия титульного листа отраслевого стандарта СОУ-П 05.1.00185790.025:2013 «Выбор параметров и способов охраны устьев дегазационных скважин. Руководство»

СТАНДАРТ МИПСТЕРСТВА ЕНЕРГЕТИКИ ТА ВУПЛЬНО! ПРОМИСЛОВОСТ1 УКРА1НИ

ВИБ1Р ПАРАМЕТР1В ТА СПОСОБ1В ОХОРОНИ УСТ1В ДЕГАЗАЦ1ЙНИХ СВЕРДЛОВИН. КЕР1ВНИЦТВО

СОУ-П 05.1.00185790.025:2013 (перша редакщя)

КиУв 2013

СОУ-П 05.1.00185790.025:2013 ПЕРЕДМОВА

1 РОЗРОБЛЕНО: Державним пщприемством "Донецький науково-дослщний вугшьний шститут".

РОЗРОБНИКИ: Балов СВ., Бригада B.C., Гатауллш H.H., Сгоркш М.П., Золотухш I.C., Карнаух М.В., Самойленко С.Я.,Кочерга В.Н.

2 ЗАТВЕРДЖЕНО ТА НАДАНО ЧИННОСТ1: наказ Мшенерговугшля Украши вщ _ 2013 р. № _.

3 УВЕДЕНО ВПЕРШЕ.

4 ПОГОДЖЕНО:

Державним гпдприемством "Державний нау ко во - дос л i дний, проектно-конструкторський i проектний шетитут вупльноУ промисловост1", аркуш погодження вщ_2013 р. № _.

Державним Макп'вським науково-дослщним ¡нститутом з безпеки poöiT у Г1рнич1й промисловосл, аркуш погодження вщ_2013 р. №_.

Державною службою прничого нагляду та промислово! безпеки Украши, аркуш погодження вщ _2013р., № _.

Вщтворювати, тиражувати чи розповсюджувати документ повшетю або частково на будь яких ноаях ¡нформацй без о(|лщйного дозволу Мшенерговуплля не дозволяеться.

СОУ-П 05.1.00185790.025:2013

ЗМ1СТ

1 Сфера застосування.......................................

2 Нормативш посилання...................................

3 Термши та визначення понять, скорочення

4 Загальш положения........................................

4

2

1

5 Bибip способ1в 1 засоб1в охорони успв дeгaзaдiйниx

6 Параметри охорони усп¡4 дегазацшних свердловин в залежносп вщ способу дегазацп вишкових дшьниць...........

7 Вимоги безпеки при проведенш poбiт з охорони успв дегазацшних свердловин..........................................................

Додаток А Умови застосування та техшчш характеристики

способ! в герметизацп уст ¡в дегазацшних свердловин...............

Додаток Б Приклад визначення параметр1'в охоронних споруд

свердловин

8

шд устями дегазацшних свердловин Додаток В Б1блюграф1я.......................................

47

III

10. Свидетельство № 1548467 "С на призабойную зону угленосной

пособ многостадийного воздействия толщи для борьбы с газовыдеж

гением,

температурой" (Споаб TOBiüi для боротьби з температурою)

Заявка № 4420041 /23-03 от 03.05.88 г. от 07.03.90 г. Гатауллин H.H. „ др.

пылеобразованием, выбросами, обрушениями и те багатостадшноУ д1У на привибжну зону вугленосноТ газовидшенням, пилоутворенням, викидами, обваленнями i т<

1. Свидетельство № 1627733 "Способ

дегазации разрабатываемого

пласта и надрабатываемого горного массива" (Cnocio дегазацп пласта, який розроблюеться, i прничого масиву, який надроблюеться). Заявка №4418939/03 от 03.05.88 г. от 15.02.9lV Гатауллин H.H. и др.

12. Свидетельство № 1444539 "Способ дегазации сближенных угольных пластов и вмещающих пород при столбовой системе разработки" (Cnoci6 дегазацп зближених вупльних пласт1в i в\пщуючих пори при стовповш систем! розробки). Заявка № 4108509/22-03 от 03.12.86 г. от 15.12.88г. Гатауллин H.H. и др.

13. Свидетельство № 1583637 "Способ дегазации разгружаемого горного массива" (Cnoci6 дегазашУ прничого масиву. який розвантажуеться). Заявка № 4420069/23-03 от 03.05.88 г. от 07.08.90г. Гатауллин H.H. и др.

14. Свщоцтво № 33563 "Cnoci6 попередньоТ дегазацп нерозвантажених вщ ripcbKoro тиску вупльних плас-riB за рахунок локального змшення ix

напруженого стану" вщ 04.06.10 р.

15. Патент на корисну модель № U201210620 УкраУни. МПК Ь 21 I 7/00. Cnoci6 дегазащУ п1дроблясмою вуглепородного масиву. В. К". Косанки Н. Н. Зинченко, В. С. Бригида.; заявник i власник Донецький нашона.ьнми те\н1чний ушверситет, - заявка в1д 10.09.12.

а:,ы,ых параметров охраны

16. Костенко В. К. Алгоритм выбора оптим

и здоровых условий тру:, »

. |Т1 н Н. Зинченко

Дегазационных скважин / В. К. Костенко. В. С. Ьрши. -Способы и средства создания безопастных Угольных шахтах - Макеевка-Донбасс:

-С.58-64.

МакНИИ. 2012.

Вып. - (-1

30).

Рисунок Ж. 5. Выбор параметров и способов охраны устьев дегазационных скважин. Руководство (Последняя страница) Приложение З (обязательное)

Копия титульного листа «Рекомендаций по повышения надежности подземных дегазационных скважин....» для ПАО «Шахта им. А.Ф. Засядько»

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ УКРАИНЫ ДОНЕЦЬКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УГОЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ГОРНЫХ ПРОЦЕССОВ ПАО «ШАХТА ИМ. А. Ф. ЗАСЯДЬКО»

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ПОДЗЕМНЫХ ДЕГАЗАЦИОННЫХ СКВАЖИН ПРИ ДАЛЬНЕЙШЕЙ ОТРАБОТКЕ ПЛАСТА тз С ВЫСОКИМИ НАГРУЗКАМИ НА ОЧИСТНЫЕ ЗАБОИ

СОГЛАСОВАНО

СОГЛАСОВАНО

Директор

:ледовательского ута, д.т.н.

Заместитель директора по научной работе Института физики горных

краины, д.т.н.

Антипов

Б. А. Грядущий

Донецк-2013

меньше протяженности проекций обсаженной части скважины на плоскость почвы разрабатываемого угольного пласта.

Для борьбы с негативными проявлениями динамической составляющей опорного давления, обусловленной саморегуляцией системы подрабатываемых слоев кровли в выработанном пространстве при увеличении длин углепородных консолей, необходимо осуществлять предварительное и/или текущее прогнозирование первичной и установившихся посадок основной кровли [7]. На основании полученных результатов необходимо скорректировать параметры мероприятий направленных на повышение устойчивости подземных скважин и соответственно технологическую схему комплексной дегазации разрабатываемого пласта.

В результате выполнении данных мероприятий напряжения на контуре каждой скважины будут снижены на 30%, что обеспечит рост объемов извлечения, а также концентрации метана в газовоздушной смеси, извлекаемой подземными скважинами в течение заданного срока их эксплуатации, не менее чем на 10 %.

Рекомендации разработаны:

Заведующий каф. «Природоохранной деятельности» ДонНТУ, доктор технических наук, профессор

Заведующий отд. управления Состоянием горного массива ИФГПНАНУ Украины доктор технических наук, профессор

аспирант аспирант

В. К. Костенко

И. Лобков

В. С. Бригида Н. II. Зинчснко

С11ИСОК ИС1ЮЛЬЗОВАНОИ ЛИТЕРАТУРЫ

Костенко В. К. Влияние очистных работ на процессы выделения метана из породного массива / В.К. Костенко, А.Б. Бокий, Е.В. Шевченко // Вестник Донецкого горного института. - Донецк: ДВНЗ ДонНТУ, 2007. - Вып. 2. - С. 36-42.

Патент на корисну модель № и201210620 Укра'ша, МПК Е 21 Р 7/00. Споаб дегазаци шдробляемого вуглепородного масиву [Текст] / В. К. Костенко, Н. Н. Зинченко, В. С. Бригида.; заявпик \ власник Донецький нацюнальний техшчний ушверситет. - заявка 10.09.12

Рисунок З. 2. Рекомендации по повышению надежности работы подземных дегазационных скважин, при дальнейшей отработке пласта т3 с высокими нагрузками на очистные забои (Последний лист) Приложение И

(обязательное)

Протокол №2/12 заседания научно-технического совета ПАО «Шахта им. А.Ф. Засядько» по рассмотрению «Рекомендаций по повышения надежности

подземных дегазационных скважин.. »

Публичное Акционерное Общество «Шахга имени А. Ф. Засядько»

Протокол №2/12

заседания научно-технического совета ПАО «Шахта имени А. Ф. Засядько» по рассмотрению «рекомендации по повышению надежности подземных дегазационных скважин при дальнейшей отработке пласта т3 с высокими нагрузками на очистные

забои»

03.03.2012

г. Донецк

Присутствовали (члены НТС):

1. Филимонов П. Е. -

2. Бокий Б. В. -

3. Волков Э. Г. -

4. Нечепоренко А. Б.

5. Кулясов С. А. -

6. Карпачев В. П. -

7. Грязное В. С. -

8. Гуня Д. П. -

9. Алабьев В. М. -

10. Касимов О. И. -

11. Софийский К. К. •

12. Клец А. П.-

Приглашенные:

1. Березовский Е. А.

2. Передников В. В. -

3. Макаров В. В. -

4. Костенко В. К. -

5. Бригида В. С. -

И. о. председателя Дирекции - Генерального директора, кандидат технических наук - председатель

заместитель генерального директора, доктор технических наук директор шахты

технический директор, кандидат технических наук главный технолог

заместитель генерального директора по производству заместитель директора шахты по подземному капитальному строительству

заместитель директора шахты по перспективному развитию, кандидат технических наук - секретарь

заместитель технического директора по тепловому режиму, кандидат технических наук

ведущий инженер участка ВТБ, кандидат технических наук заведующий отделом ИГТМ HAH Украины, доктор технических наук

заведующий отделом ИГТМ HAH Украины, кандидат технических наук

директор «ОП КГЭС»

ведущий инженер по газоподготовке и мониторингу ОП «КГЭС», кандидат технических наук начальник участка ВТБ

заведующий каф. ДонНТУ, доктор технических наук, профессор аспирант ДонУГИ

Повестка дня:

Рассмотрение «Рекомендаций по повышению надежности подземных дегазационных скважин при дальнейшей отработке пласта тз с высокими нагрузками на очистные забои» и принятие решений по их внедрению при дегазации углепородного массива выемочного участка.

Слушали Бригиду В. С.: При реализации комплексных мероприятий направленных на повышение объемов извлекаемого и утилизируемого рудничного газа немаловажной проблемой остается низкая рентабельность процесса. Основной причиной этого служит низкая концентрация метана в метановоздушной смеси, которая снижает производительность поверхностных когенсрационных установок, а при падении ниже определенного уровня делает невозможным их дальнейшую эксплуатацию.

В реальных условиях отработки высокогазоностных угольных пластов на больших глубинах, силы временного опорного давления и сдвижение пород кровли представляют серьезную угрозу устойчивости дегазационных скважин. Таким образом, для обеспечения надежности дегазационных скважин необходимо определить комплекс мероприятий по повышению их устойчивости в течение всего срока эксплуатации.

В настоящее время на шахте им. А. Ф. Засядько при ведении очистных работ для дегазации углепородного массива применяется технология, предусматривающая бурение дегазационных скважин из подготовительной выработки в породы кровли, обсадку скважин и герметизацию их устьев, подключение скважин к трубопроводу и отбор газа из них. При анализе работы подземных скважин выяснилось следующее: около 30% скважин полностью выходят из строя, более 36% из них работая 70-65 дней до трети этого времени (находясь впереди лавы) имели резкое снижение концентрации метана до значений 15-20%.

Основным негативным фактором является действие динамического опорного давления, приводящее к деформациям стенок скважин и интенсификации подсосов воздуха.

Автор предлагает способ дегазации подрабатываемого углепородного массива, в котором, кроме вышеперечисленных операций, необходимо осуществлять концентричное бурение шпуров параллельно оси скважины и заполнение их герметизирующим составом, при определенном расстоянии между осями шпуров и осью скважины.

Применение способа позволяет повысить устойчивость дегазационных скважин за счет снижения напряжений на их стенках (на 30%), что обеспечивает (в зонах влияния опорного давления) повышение на 10% средней концентрации метана (до 25-30%) в извлекаемой смеси и соответственно среднего дебита газа.

В обсуждении приняли участие Филимонов П. Е., Клец А. П., Софийский К. К., Макаров В. В., Гуня Д. П., Касимов О. И., Костенко В. К., Бригида В. С.

После обсуждения приняли решение:

1. Предложенные «Рекомендаций по повышению надежности подземных дегазационных скважин при дальнейшей отработке пласта тз с высокими нагрузками на очистные забои» внедрить для дегазации углепородного массива при отработке выемочного участка 19 восточной лавы пл. тз^

Д. П. Гуня

П. Е. Филимонов

Рисунок И. 2. Протокол заседания научно-технического совета ПАО «Шахта им. А.Ф. Засядько» № 2/12 (Страница 2) Приложение К (обязательное)