ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПОСОБА ОЦЕНКИ МЕТАНОНОСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЕ

brief description

Национальная академия наук Украины

институт физики горных процессов

На правах рукописи

ШАЖКО яРОСЛАВ вИТАЛЬЕВИЧ

УДК 622.831:537.86 (043.3)

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПОСОБА ОЦЕНКИ МЕТАНОНОСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЕ

Специальность: 05.15.09 – «Геотехническая и горная механика»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

Житлёнок Дмитрий Моисеевич

доктор технических наук,

старший научный сотрудник

Донецк -2013 г.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ. 6

РАЗДЕЛ 1 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОРБЦИОННОЙ МЕТАНОЕМКОСТИ УГЛЯ   11

1.1 Проблема обеспечения безопасности при освоении газоносных угольных месторождений и необходимость совершенствования методов прогноза метаноносности  11

1.2 Десорбометрические методы определения количества метана в угле. 18

1.2.1 Термокаталитический десорбометр. 19

1.2.2 Десорбометр, работающий на принципе измерения теплопроводности. 21

1.2.3 Десорбометр с определением объема выделяющегося метана. 22

1.3 Метод прямого определения природной газоносности угольных пластов. 24

1.3.1 Метод прямого замера давления с помощью глубинных манометров. 24

1.3.2 Метод с применением керногазонаборников. 29

1.4 Косвенный метод определения давления газа в угольном пласте. 31

1.4.1 Метод определения потенциальной метаноносности угля и вмещающих пород  31

1.4.2 Метод определения природной газоносности угольных пластов по данным газовых съемок в горных выработках. 33

1.4.3 Метод расчета природной газоносности угольных пластов по данным газообильности горных выработок. 33

1.5 Комплексный метод Московского геологоразведочного института. 34

1.6 Метод определения газоносности, разработанный в Институте проблем комплексного освоения недр РАН.. 35

Выводы.. 37

РАЗДЕЛ 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДЕСОРБЦИИ МЕТАНА ИЗ ПОРОВОЙ СТРУКТУРЫ УГЛЯ.. 39

2.1 Фазовые состояния и механизмы десорбции метана из угля. 39

2.2 Исследование процесса массопереноса метана из углей в замкнутый     объем  47

Вывод. 53

РАЗДЕЛ 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ КОЛИЧЕСТВА И ДАВЛЕНИЯ МЕТАНА В ПОРОВОЙ СТРУКТУРЕ УГЛЯ И КИНЕТИКИ ДЕСОРБЦИИ МЕТАНА.. 55

3.1 Методика подготовки образцов угля для исследования. 55

3.2 Экспериментальные исследования по распределению метана в каменном угле  57

3.2.1 Определение количества метана в свободном и адсорбированном состояниях в открытых порах и трещинах каменного угля в условиях равновесия. 58

3.2.2 Определение количества метана в микроблоках угля. 61

3.3 Определение давления метана в открытых порах угля при десорбции. 62

3.4 Методика создания десорбционной  характеристики угольного пласта. 69

3.5 Исследование кинетики десорбции метана из угля разного фракционного состава  79

3.5.1 Оценка характерного радиуса частиц формирующегося при бурении скважин диаметром 42мм. 79

3.5.2 Методика контроля дегидратаций воды из угольных фракций. 82

3.5.3 Результаты исследований десорбции метана из угольных фракций. 86

Выводы.. 89

РАЗДЕЛ 4 ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТАНОНОСНОСТИ И ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В ПРИЗАБОЙНОЙ ЧАСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА.. 90

4.1 Обоснование параметров экспресс-метода определения газоносности угольного массива. 90

4.2 Конструкция измерителя давления и количества метана в угле, принцип работы и технические характеристики. 92

4.3 Функциональные возможности. 94