Сборник научных трудов ДонГТУ

Статья

Наименование Проявление внезапных выбросов угля и газа на пологих угольных пластах Донбасса в зависимости от глубины и степени метаморфизма углей
Авторы Антощенко Н. И., д.т.н., проф.
Ашихмин В. Д., с.н.с.
Радченко А. Г., с.н.с.
Радченко А. А., инж.
Раздел Разработка полезных ископаемых
Год 2017 Выпуск 46 Страницы 10 - 17
УДК 622.831.322:635
Аннотация Рассмотрены основные закономерности изменения интенсивности внезапных выбросов угля и газа на пологих угольных пластах Донбасса в зависимости от глубины и степени метаморфизма углей.
Реферат Цель. Установление основных закономерностей проявления внезапных выбросов угля и газа на пологих угольных пластах Донбасса в зависимости от глубины и степени метаморфизма углей.
Методика. Для установления основных закономерностей изменения выбросоопасности угольных пластов Донбасса в зависимости от глубины и степени метаморфизма углей выполнен статистический анализ внезапных выбросов угля и газа, происшедших за период 1946 – 2008 г. г. Выполненный анализ показал, что на глубинах разработки в интервалах 800 – 1200 м существенно возросли показатели интенсивности выбросов: количество выброшенного угля и количество выделившегося метана. С ростом глубины разработки растут природная газоносность пластов и давление газов. На пластах наклонного и крутого падений на проявление выбросоопасности оказывают влияние следующие факторы: а) гравитационные силы; б) взаимное влияние одновременно разрабатываемых 7-10 пластов; в) надработка пластов и т. д.
Результаты. Для получения более достоверной и объективной информации выполнен последовательный 2-х этапный детальный статистический анализ внезапных выбросов угля и газа, произошедших на пластах пологого падения за период 1946 – 2008 г. г. На 1 – м этапе анализировались внезапные выбросы с интенсивностью отброса углей от 1 до 300 т. На 2 – м этапе был выполнен статистический анализ интенсивности внезапных выбросов угля и газа на пластах пологого падения по группам метаморфизма за период 1946 – 2008 г. г. с учетом всего диапазона принимаемых значений интенсивностей выброшенного угля. Анализ внезапных выбросов угля и газа на всех этапах распределялся с учетом их разбивки по группам метаморфизма. Статистический анализ внезапных выбросов, произошедших за период 1946 – 2008 г. г., показал, что распределение внезапных выбросов в ряду метаморфизма на пластах пологого падения имеет сложный, волнообразный, мультимодальный характер: с тремя максимумами во 2-й, 5-й и 7-й группах метаморфизма углей. Первый максимум выбросов во 2-й группе связан с максимумом значений толщины пластического слоя, второй максимум выбросов в 5-й группе связан с максимумом дробимости, разрушаемости углей, а третий максимум выбросов в 7-й группе связан с максимумом природной газоносности углей.
Научная новизна. Проведенный анализ внезапных выбросов показал, что в горном массиве существуют неоднородности различных уровней и масштабов: региональные, локальные, текущие. Эти неоднородности обусловлены: а) слоистым строением горного массива, различной мощностью и крепостью слоев; б) наличием действовавших тектонических сил, которые привели к перераспределению напряжений и неравномерному распределению природной газоносности в породных слоях и угольных пластах. Неравномерное распределение напряжений и газоносности в угольных пластах, изменение структурно-химических свойств углей в процессе углефикации (скачки углефикации) обуславливает сложный, волнообразный характер распределения количества внезапных выбросов на региональном уровне: а) в ряду метаморфизма (в том числе по площадям – с запада на восток); б) по глубине залегания угольных пластов.
Практическая значимость. При разработке новых современных рабочих гипотез формирования и проявления внезапных выбросов угля и газа необходимо обязательно учитывать структурно-химические свойства углей разных стадий метаморфизма. На региональном уровне интенсивность внезапных выбросов угля и газа изменяется волнообразно как в ряду метаморфизма, так и с глубиной. Установленная закономерность изменения интенсивности выброшенного угля обусловлена законом перераспределения энергии в горном массиве: 1) наличием неравномерного распределения напряжений в горном массиве; 2) неоднородным распределением газоносности и давления газов по площадям и по глубине; 3) изменением структурно-химических свойств углей в процессе метаморфизма и свойств вмещающих пород в процессе их катагенеза.
Ключевые слова внезапные выбросы угля и газа, степень метаморфизма, глубина, давление газа, волнообразное изменение, перераспределение энергии, горный массив.
Полный текст