2015-5-5

 

ISSN 0536-1028 (Print)              ISSN 2686-9853 (Online)  

УДК 622.821.325.3
DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-37-43

 

Шевченко Л. А., Ткаченко Д. А. Физические аспекты массопереноса метана в зонах влияния скважин при дегазации угольных пластов // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 5. С. 37–43 (In Eng.). DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-37-43

Введение. Управление газовыделением и обеспечение аэрологической безопасности при высокопроизводительной добыче угля в очистных забоях возможно только после качественно проведенной предварительной дегазации, для чего требуется детальное изучение массопереноса метана в зоне влияния скважин.
Цель работы. На основе детального изучения газодинамического состояния угольного массива смоделировать процессы массопереноса метана к обнаженной поверхности скважины с учетом переменных значений газоносности по ее длине и времени обнажения единичных отрезков. Суммирование объемов газа, выделившегося с каждого отрезка скважины за определенное время, будет характеризовать общий дебит скважины за тот же период. Это позволит более обоснованно осуществлять проектирование предварительной дегазации угольных пластов.
Методология. Современные методы проектирования дегазации угольных пластов не учитывают дифференцированного газовыделения по длине скважины, а оперируют ее общим дебитом. Однако в структуре общего дебита газа в скважину фиксируется неравномерность начального газовыделения с каждого единичного отрезка в зависимости от его расстояния от устья скважины, что создает в целом неравномерность газоотдачи по длине скважины до тех пор, пока она не войдет в зону установившегося газового давления и газоносности. В статье предложен метод математического моделирования сложного газодинамического процесса массопереноса метана в режиме радиальной фильтрации в пределах кругового контура питания в массиве и аналогичного контура стока в скважине.
Результаты. Предложенный метод позволит рассчитать общий дебит газа из прискважинной зоны угольного пласта и на этой основе определить его остаточную газоносность, а также усовершенствовать методики проектирования дегазации угольных пластов.

Ключевые слова: скважина; угольный пласт; дебит газа; газопроницаемость; газовое давление; газоносность; радиус влияния; фильтрация.

 


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ковалев В. А., Гришин В. Ю., Шевченко Л. А. Формирование дебита газа в длинные скважины при направленном бурении // Вестник КузГТУ. 2013. № 4. С. 58–60.
2. Шевченко Л. А., Гришин В. Ю. Дегазация выработанных пространств длинными скважинами // Известия вузов. Горный журнал. 2014. № 2. С. 10–11.
3. Shevchenko L. A. Debit gas in well as a comprehensive indicator of gas permeability of the coal seam // Coal in 21st Century: Mining Processing and Safety. The 8th Russian-Chinese Symp. Atlantis Press, Amsterdam–Paris–Beuing, 2016. P. 184–187.
4. Шинкевич М. В., Леонтьева Е. В. Моделирование техногенной структуризации вмещающего массива горных пород при ведении очистных работ // Вестник КузГТУ. 2015. № 3. С. 23–31.
5. Ромм Е. С. Фильтрационные свойства трещиноватых горных пород. М.: Недра, 1966. 283 с.
6. Тарасов Б. Г., Мащенко И. Д., Рябченко А. С. О фильтрующей модели угольного пласта // Вопросы рудничной аэрологии. 1967. Вып. I. С. 71–78.
7. Керкис Е. Е. Методы изучения фильтрационных свойств горных пород. М.: Недра, 1975. 230 с.
8. Родин Р. И., Плаксин М. С. Особенности повышения газопроницаемости угольных пластов // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности: науч.-техн. журнал. 2016. № 1. С. 42–48.
9. Tailakov O. V., Zastrelov D. N., Tailakov V. O., Efremenkov A. B. Utilization prospects of coalbed methane in Kuzbass // Applied Mechanics and Materials. Vol. 756. April 2015. P. 622–625
10. Tailakov O. V., Kormin A. N., Zastrelov D. N., Utkaev E. A., Sokolov S. V. Justification of a
method for determination of gas content in coal seams to assess degasification efficiency // Coal in 21st Century: Mining Processing and Safety. The 8th Russian-Chinese Symp. China, 2016. P. 324–329.
11. Tailakov O. V., Zastrelov D. N., Utkaev E. A., Kormin A. N., Smyslov A. I. Experience for coal
mine methane utilization to generate thermal and electric power // Project on mine Disaster Prevention and Control: Taishan Academic Forum. Mining 2014. Qingdao, China, 17–20 October, 2014. P. 450–454.
12. Шевченко Л. А. Математическое моделирование газодинамического состояния угольного
пласта в зоне влияния скважины в процессе бурения // Вестник КузГТУ. 2016. № 1. С. 67–70.