CC BY
60
Е. Н. Козырева gas_coal@icc. kemsc.ru
I. ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ГЕОМЕХАНИКА INDUSTRIAL SAFETY AND GEOMECHANICS
УДК 622.121
ИЗУЧЕНИЕ ГАЗОКИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ КУЗБАССА STUDY OF GAS-KINETIC CHARACTERISTICS OF KUZBASS COAL-BASED PLASTS
Г. Я. Полевщиков - доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник ФГБНУ «ФИЦ УУХ СО РАН», Россия, 650065, г. Кемерово, пр-т Ленинградский, 10
Е. Н. Козырева - канд. техн. наук, заведующий лабораторией, ИУ ФИЦ УУХ СО РАН, Россия, 650065, г. Кемерово, пр-т Ленинградский, 10
Е. С. Непеина - ведущий инженер, ИУ ФИЦ УУХ СО РАН, Россия, 650065, г. Кемерово, пр-т Ленинградский, 10
А. А. Рябцев - ведущий инженер, ИУ ФИЦ УУХ СО РАН, 650000, Россия, 650065, г. Кемерово, пр-т Ленинградский, 10
Р. И. Родин - младший научный сотрудник, ИУ ФИЦ УУХ СО РАН, Россия, 650065, г. Кемерово, пр-т Ленинградский, 10
G. Ya. Polevshchikov - Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher, FRC CCC SB RAS, 10, Leningradsky Avenue, Kemerovo, 650065, Russia
E. N. Kozyreva - Cand. Tech. In Science, Head of Laboratory, FRC CCC SB RAS, 10, Leningradsky Avenue, Kemerovo, 650065, Russia
E. S. Nepeina - Leading Engineer, FRC CCC SB RAS, 18, Leningradsky Avenue, Kemerovo, 650065, Russia
A. A. Ryabtsev - Lead Engineer, FRC CCC SB RAS, 10, Leningradsky Avenue, Kemerovo, 650065, Russia
R. I. Rodin - junior researcher, FRC CCC SB RAS, 10, Leningradsky Avenue, Kemerovo, 650065, Russia
Представлены результаты разработки методов и изучения газокинетических характеристик угольных пластов. Доказано, что наиболее приемлемой моделью состояния метана в угле являются представления о существовании твердых углеметановыхрастворов.Газоносность блоковугляв приконтурнойчастивыработки зависит от действующих напряжений и при их снижении пропорционально снижается, формируя давление свободного газа в фильтрующих трещинах и активизируя поверхностную сорбцию. Приведены данные о газоносности приконтурной части пласта, удельной энергии и начальной мощности газовыделения из проб газоносного угля, механизме и значимости влияния сорбционных свойств угля на возникновения динамических газопроявлений.
The results of developing methods and studying gas-kinetic characteristics of coal seams are presented. It is proved that the most acceptable model of the state of methane in coal is the idea of the existence of solid carbon methane solutions. The gas content of coal blocks in the contour part of the mine depends on the operating stresses and decreases proportionally as they decrease, forming a free gas pressure in the filter cracks and activating surface sorption. The data on the gas content of the near-bed part of the reservoir, the specific energy and initial power of gas evolution from gas-bearing coal samples, the mechanism and significance of the effect of the sorption properties of coal on the occurrence of dynamic gas manifestations are given.
Ключевые слова: УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ, ГАЗОНОСНОСТЬ, ТВЕРДЫЙ УГЛЕГАЗОВЫЙ РАСТВОР, ГАЗОВЫДЕЛЕНЕНИЕ ПРИ РАЗРУШЕНИИ, УДЕЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ И НАЧАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ, МЕТАНОЕМКОСТЬ, НАПРЯЖЕНИЯ, ВЫБРОСООПАСНОСТЬ
Key words: COAL PLASTER, GAS STABILITY, SOLID UGLE-GAS SOLUTION, GAS DIVISION WITH DESTRUCTION, SPECIFIC ENERGY AND INITIAL CAPACITY, METALLICITY, VOLTAGES, EMISSIONS
Е. С. Непеина gas_coal@icc. kemsc.ru
18
Основой проектирования режимов проветриваний шахт и оценки эффективности технологических решений по управлению метанообильностью и газодинамической безопасностью является информация о газокинетических характеристиках угольных пластов (газоносность, скорость газоотдачи при снижении напряжений и разрушении, удельная энергия выделяющегося газа и начальная мощность). Актуальность этой задачи значительно возросла при широком внедрении в практику горных работ высокопроизводительных технологий добычи угля. В динамично изменяющихся горнотехнологических условиях стало явно недостаточно геологоразведочных данных на основе весьма редкой сети пробуренных с поверхности скважин и применения закономерностей, установленных накопленным в предшествующие десятилетия горным и научным опытом. Все большее количество работ ориентируется на оценку свойств и состояний пласта непосредственно при проведении горных выработок. Отходят на второй план представления о газоносности пласта как системе сорбат - сорбент [1], разрабатываются новые модели состояний многокомпонентного геоматериала в т.ч. и весьма оригинальные: генерация метана в угольных пластах [2, 3], синтеза радикалов при разрушении угля [4], кристаллогидратная форма существования метана [5].
Физическая модель состояний метана в угольных пластах.
Фундаментальный научный задел в области описания газоносных пластов как углемета-новых геоматериалов сформулирован российскими учеными в 80-х годах прошлого века [6, 7],
а в 90-х годах он признан научным открытием [8] и в последние годы активно развивается [9-12]. Открыто свойство «органического вещества угля образовывать с газами метастабильные однофазные системы по типу твердых растворов, возникновение которых происходит как в результате метаморфизма угля, так и в результате внедрения газа в межмолекулярное пространство угля при совместном воздействии газового давления и механической нагрузки».
Из приведенной формулы открытия твердых углегазовых растворов (ТУГР) следует, что (рис. 1) при неизменных напряжениях газ в пласте может сохраняться сколь угодно долго. При снижении напряжений в зоне влияния горных работ метан выделяется из блоков твердого раствора в трещинно-пористую систему, формируя в трещинах градиент давления свободного газа и, соответственно, фильтрационный поток в направлении к обнаженной поверхности.
Поскольку исходная механическая нагрузка (литологическое давление) в 2,5 раза больше гидродинамиченского давления в трещинах (кливаж), по которым фильтруются подземные воды, то потенциально возможное повышение давления, выделяющегося из блоков метана (диффузия), в значительной мере определяется снижением механических напряжений. В результате давление газа в пустотности блока возрастает, соответствующая часть перешедшего в свободное состояние метана дополнительно адсорбируется поверхностью макропор и микротрещин, снижая прирост давления газа. Чем выше активный сорбционный потенциал угля, тем больше его влияние на «демпфирование» динамики давления свободного метана. Повы-
Рисунок 1 - Физическая модель состояний углеметановых геоматериалов Figure 1 - Physical model of states of carbon methane geomaterials
19
шенное давление в пустотах блока относительно давления в трещинах инициирует развитие в нем микродислокаций в микро и мезотрещины с их выходом на берега фильтрующих трещин. Формируется градиент давления для движения газа к поверхности выработки или скважины с вытеснением воды. Согласно закону фильтрации влияние газопроницаемости линейно, а давления газа квадратично, следовательно, динамика газоистощения пласта определяется преимущественно интенсивностью распада ТУГР при снижении напряжений. Отметим:
- градиент давления в системе фильтрующих трещин определяет условие газодинамической устойчивости приконтурной части пласта [13, 14], а давление газа в микро и мезотрещинах блока относительно давления в оконтуриваю-щих трещинах определяет условие его диспергирования до частиц, способных перемещаться в потоке расширяющегося газа («волна дробления», «волна выброса» [15, 16]);
- в силу меньшей связанности адсорбированного метана с поверхностью угля по сравнению с «растворенным» при, например, разрушении предварительно разгруженного, но не дегазированного угля начальная скорость газовыделения будет значительно выше [13].
Согласно вышеизложенному, принимаем, что снижение механических напряжений предшествует распаду ТУГР. Тогда, для изолированного от выработки блока справедливы соотношения
а, + Рб < а1 , МПа, Р = Х Р /П , МПа, (1)
2 б св ат у 4 '
где а1 > а2 - соответственно начальные и действующие напряжения, МПа; Рб - избыточное давление свободного газа, МПа; Хсе - приведенное к нормальным условиям количество свободного метана в пустотах блока угля, м3/т; Рат - атмосферное давление, МПа; Пу - объем пустот в блоке угля, м3/т.
Размеры блока угля соответствуют расстоянию между фильтрующими трещинами в пласте, обеспечивающими его водопроницаемость. При распаде ТУГР эти размеры могут уменьшаться за счет развития в блоке закрытых мезотрещин (микродислокаций в структуре угля) с выходом их на берега фильтрующих трещин (рис.1 ). Эта перспектива определяется условием:
Рб - Рф > [ар] , МПа, (2)
где Рф - давление в ограничивающих блок фильтрующих трещинах, МПа; [ар] - предельные растягивающие напряжения для блока угля в условиях неравно компонентного сжатия, МПа.
Динамика перехода газа из одного мета-
стабильного состояния в другое соответствует закону сохранения массы, в нашем случае, отражающем изменение структуры газоносности пласта по формам существования метана
Х(а) - Х(а2,Р^) = Х/^ П+ Х(Р№ А В Т ^ +
+ХХ,ХК* ^ t), мзт (3)
где Х1(а1) > Х/а2,Рб,0 - газоносности ТУГР, соответствующие а1 и (а2+Рб), м3/т; t - время с момента снижения напряжений, с; Ха - адсорбированный метан, м3/т; А, В - константы изотермы сорбционной метаноемкости угля, м3/т, 1/МПа, соответственно; Т - температура в пласте, градус; Хд - диффундировавший метан, м3/т; Кд - коэффициент диффузии метана из блоков угля; R6 - приведенный размер блока угля, м.
В условиях газодинамической связи поверхности блока с обнаженной поверхностью пласта через систему фильтрующих трещин
Хдф = АХф(Рф, Кф, ^ В, Рат), м3/т, (4) где Хф - увеличение объема фильтрующегося к обнаженной поверхности пласта метана на интервале Rб, м3/т; Кф - коэффициент газопроницаемости пласта; в - расстояние от блока до обнаженной поверхности пласта, м.
Поскольку закон диффузии применим лишь к свободному метану, а газ в составе ТУГР связан напряжениями, то все слагаемые в равенстве (3) являются затухающими во времени функциями. Их общая асимптота при t ^ да определяется условием:
Рб = рф (5)
Вне зоны влияния горных работ наличие в пласте значимых объемов свободного и, следовательно, адсорбированного метана в открытых порах и трещинах невозможно, так как за геологический период времени газ, диффундируя в систему фильтрующих трещин, «вымывается» из них потоками подземных вод. По этой причине измеряемое через пробуренную скважину давление газа в пласте даже в наиболее благоприятной ситуации (оперативная и надежная герметизация измерительной камеры) лишь приближается к гидростатическому давлению, то есть в общем случае следует принимать
Рф > Рд > Р , (6)
ф г.д. ат 4 '
где Ргд - гидродинамическое давление в фильтрующих трещинах, МПа.
При наличии в пласте свободной воды и связи с дневной поверхностью, гидродинамическое давление на блок угля при а1=const не столько поддерживает существование небольшой части метана в свободном и адсорбированном состоянии (3 и 5), а, аналогично действию литологического давления вышележащих пород, создает свою часть напряжений в блоках (блок
20
водонепроницаем). Из соотношения плотности пород и воды следует, что эта часть может повысить газоносность ТУГР до 40 %, если величина гидродинамического давления не снижается за геологические периоды времени. Отметим, что регистрируемое на малых глубинах некоторых участков месторождений снижение газоносности пластов в зонах их высокой влажности имеет принципиально другие причины (генезис ТУГР), а в уравнении (3) вводится фактическая газоносность пласта.
Обоснованность приведенного описания газокинетических особенностей ТУГР можно проиллюстрировать опытом дегазации угольных пластов.
На глубинах залегания до 300м, где гидродинамика месторождения относительно активна, снижение газоносности неразгруженного от горного давления пласта через пластовые скважины составляет до 40 % при технологически приемлемых параметрах. Дегазационная скважина, пересекая сеть фильтрующих трещин, снижает в них давление воды, что приводит к распаду соответствующей части ТУГР в межтрещинных блоках угля, диффузии из них метана (3) с формированием давления газа в фильтрующих трещинах и вытеснением воды к скважине. Во-доприток требует установки на дегазационных трубопроводах специальных водоотделителей. Снижение газоносности блоков, начинающееся с берегов трещин, приводит к усадке угольного вещества и, следовательно, к некоторому снижению механических напряжений в зоне усадки с дополнительным распадом ТУГР. Но интегральное влияние этой особенности не велико, так плотность природных фильтрующих трещин мала. Резкое увеличение плотности обеспечивается гидроразрывом пласта с соответствующим ростом эффективности дегазации, но только после вытеснения воды из системы трещин, что, как показывает опыт применения скважин пробуренных с поверхности, требует периода времени до двух лет.
На глубинах больше 300 м значительная часть природных трещин закрыта, их гидродинамическая связь с дневной поверхностью понижена, и газоносность ТУГР зависит в основном от литологического давления. Поступление воды в дегазационные скважины практически отсутствует. Эффективность дегазации неразгруженных от горного давления пластов на глубинах 500 - 700 м по данным выполненного с участием авторов мониторинга дегазационных систем составляет менее 10 % при плотности бурения скважин 3 - 5 м и продолжительности их работы
более одного года. Даже весьма затратные технологии гидроразрывов пласта на значительной площади не достигают необходимого эффекта. Гидродинамическое давление в трещинах и геостатическое в блоках угля в результате их упругого восстановления после гидроразрыва пласта выравниваются, состояние ТУГР остается практически неизменным и приток метана из блоков, необходимый для осушки фильтрующих трещин большой протяженности через удаленную скважину, минимизируется. Для достижения эффекта более перспективна технология поинтерваль-ного ориентированного гидроразрыва пласта непосредственно через дегазационную скважину [17], когда радиус гидроразрыва составляет несколько метров и для оперативного вытеснения воды из трещин гидроразрыва не требуется больших градиентов давлений газа.
Оценка физико-химических особенностей угольных пластов.
Общими признаками всех типов динамических газопроявлений от высыпаний угля с повышенным газовыделением до собственно выбросов угля и газа является внезапность, ла-винообразность, очаговый характер и приуроченность к пластам средней стадии метаморфизма. Одним из признаков склонности пласта к внезапным выбросам является изменчивость свойств по трассе проведения выработки. Эти особенности заставляют более подробно проанализировать физико-химические свойства углей, в первую очередь с позиций устойчивости связи уголь-метан.
Основываясь на представлениях об угле-метановом пласте, как системе «сорбент - сор-бат» во второй половине прошлого века в СССР и за рубежом были проведены широкомасштабные исследования этих свойств. В результате получены эмпирические зависимости для расчета сорбционной метаноемкости. Не затрагивая вопроса адекватности этой физико-химической модели природным свойствам и состояниям углеметановых геоматериалов, представляет интерес более подробно рассмотреть особенности сорбционной способности проб углей, отобранных на пластах различных стратиграфических групп. Информационной базой этих исследований может служить изданный ВостНИИ в 1968 г. каталог [18], который содержит данные по 728 пробам угля, отобранным на основных месторождениях Кузбасса. Диапазоны изменения значений достаточно полно охватывают свойства каменных углей Кузнецкого бассейна: 0,7% < Ж < 9%; 1,3% < П < 30%; 7% < V1 < 45%; 30 м <Н < 1050м (Ж- аналитическая влажность, %;
40
ь.
—.
У
я
20 10
*
ч * , * * X [ I _х "
■ * hkTtî JPw хх
X*Y\
« С
О 10 ?0 30 Vaf,% 50
установленная
-по ВостНИИ
* кольчугинская серия ■ балахонская серия
Рисунок 2 - Зависимость предельной сорбционной метаноемкости углей Кузбасса от выхода летучих веществ Figure 2 - Dependence of the limiting sorption methane capacity of Kuzbass coal from the yield of volatile substances
П - пористость, %; УЛ"/- выход летучих веществ, %; Н - глубина залегания пласта в точке отбора пробы, м). Сорбционная метаноемкость измерялась в диапазоне установившихся давлений метана 0,1 ^ 4 МПа.
В полученных зависимостях (на рисунках 2 и 3) явно выделяется интервал У"? (17 ^ 33%), в котором предельная сорбционная метаноемкость каменных углей остается практически постоянной, а коэффициент сорбции продолжает изменяться (использовано уравнение Ленгмю-
ра).
Согласно теории устойчивости систем, подобное поведение свидетельствует о существовании некой области, в которой система меняет характеристики устойчивости. Точку смены градиентов устойчивых изменений называют точкой бифуркации. Это качество связи отражается (рис. 4) графиком изменения начальной интенсивности сорбционной метаноемкости (первая производная уравнения Ленгмюра при Р=0) с ростом предельной сорбционной метаноемко-сти каменных углей. Из рисунка видно, что смена градиентов устойчивых изменений с на происходит в точке ар ~ 12 см3/г.
Полученный результат позволяет заключить, что экспериментально установлена бифуркация параметров сорбционной метаноемкости углей. Эффект заключается в смене, по мере роста предельной сорбционной метаноемкости углей (7 см3/г< а <17 см3/г), градиента устойчивых изменений начальной интенсивности сорбци-онной метаноемкости (8 см3/гМПа < G < 28 см3/ гМПа). Смена с у=1,5 1/МПа на ^2=2,0 1/МПа происходит в интервале 10 см3/г < а < 12 см3/г. В
X L * . * X
; ,'» ■■■ 1 ■ i > . ■ iWfi "" '"■Д .-■l-Î « ■ "• ■i X \'■'•"'/. **х, m * Ъ у X
JA-.-V • >'. V ТТ-» «£< X X X ** С тШ %
\ > " . "* X ■" X xjp X
0 10 20 30 Vм, % 50
— установленная
-по ВостНИИ
* кольчугинская серия ■ балахонская серия
Рисунок 3 - Зависимость коэффициента сорбции углей Кузбасса от выхода летучих веществ Figure 3 - Dependence of the coefficient of sorption of coal from Kuzbass from the release of volatile substances
правой части рисунка 4 приведены статистические данные о минимальной выбросоопасной глубине отработки пластов основных подсерий Кузбасса. Видим соответствие критической глубины с интервалом бифуркации.
Установленная особенность позволила более полно использовать основы теории устойчивости систем [19] для оценки изменения энергии состояний природных углеметановых геоматериалов. Необходимость этого подхода обусловлена тем, что детализация данных геологической разведки о газоносности пластов по 13900 их пересечениям скважинами оказалась практически невозможной (рис.5).
На основании указанной теории путем аппроксимации газоносности уравнением Ленг-мюра получено выражение для количественной оценки энергии полураспада ТУГР
Ер = 0,25А/В, кДж/кг, (7)
где А - предельная газоносность пласта, м3/т; В - градиент газоносности, 1/МПа.
Величины А и В установлены по геологоразведочным данным для пластов с различным выходом летучих веществ
А=11-0,102У2+4,98У, м3/т;
В=0,00013У2-0,0069У+0,12, 1/МПа. (8)
Полученные результаты (рис.6) в отличии от рисунка 5 достаточно четко выделяют стратиграфические структуры Кузбасса по их газодинамической активности.
На основании этих данных можно заключить, что углеметановый пласт следует рассматривать как систему элементов с существенно различными характеристиками физико-химической устойчивости. При внедрении выработки в
22
Рисунок 4 - Изменения показателей сорбционной метаноемкости углей и выбросоопасности пластов Кузбасса: ао - предельная сорбционная метаноемкость при атмосферном давлении; ар - критическое значение предельной сорбционной метаноемкости; ав - выбросоопасное значение предельной сорбционной метаноемкости; G1 - нижняя граница бифуркации параметров сорбционной способности угля; G2 - верхняя граница бифуркации параметров сорбционной способности угля;
у2 - градиенты устойчивого изменения сорбционной способности Figure 4 - Changes in the indicators of sorption methane capacity of coal and the outburst hazard of the Kuzbass seams: ao - limiting sorption methane capacity at atmospheric pressure; ар - the critical value of the limiting sorption methane capacity; ав - an emissions-hazardous value of the limiting sorption methane capacity; G1 - the lower boundary of the bifurcation of the parameters of the sorption capacity of coal; G2 - upper limit of bifurcation of parameters of sorption capacity of coal; y2 - gradients of a stable change in sorption
capacity
X ильинская подсерия ■ верхнебалахонская подсерия нижнебалахонская подсерия Д ерунаковская подсерия
О
200 400
Н, м
Рисунок 5 - Изменение газоносности углеметановых пластов Кузбасса с глубиной залегания Figure 5 - Change in the gas content of coal-mine formations of Kuzbass with depth of occurrence
зону с бифуркацией параметров связей уголь-метан система генетически способна сформировать возмущающий импульс, достаточный для развития ее саморазрушения. Эти качества объясняют внезапность, лавинообразность и очаговый характер грозных природно-технологи-ческих явлений в угольных шахтах.
Измерение газоносности пласта и оценка влияния напряжений.
Сложность изучения состояния метана в угольных пластах обусловлена техническими
Выбросоопасная глубина, и
Рисунок 6 - Изменение предельных значений энергии релаксации метаноносности от выхода летучих веществ Figure 6 - Change in the limiting values of the methanonicity relaxation energy from the yield of volatile substances
трудностями извлечения проб в их природном состоянии без изменения напряжений и газоистощения. Фактически, за время от начала выбуривания до герметизации проб в колбе напряжения в них снижаются до давления бурового раствора или до атмосферного (при выбуривании без промывки). Значительная часть газа теряется без контроля, а восстановить эти потери без информации о динамике последующих изменений газоносности и давления невозможно. Не обеспечивает существенного повышения точ-
23
ности и выбуривание крупного образца (керна), так как интенсивное снижение действовавших в нем напряжений с формированием давления свободного газа приводит, как показано выше, к развитию микро, а затем и макротрещин и соответствующему увеличению скорости выделения метана. Отметим, что время выбуривания и герметизации керна много больше времени выбуривания такой же массы разрушенного угля.
Для повышения точности измерений газокинетических свойств газоносных пластов ИУ СО РАН разработана специальная методика и, совместно с ИФП СО РАН, взрывозащищенные термобарометрические колбы с электронными датчиками давления и температуры и чипами хранения информации [20].
Отбор проб выполняется непосредственно в процессе сухого бурения интервала шпура или скважины. Бурение с продувкой даже глубокой скважины сжатым воздухом обеспечивает отбор пробы за время 1-2 минуты от начала бурения интервала. В устье скважины закрепляется устройство, обеспечивающие отбор буровой мелочи с отделением от нее частиц диаметром менее 0,5 мм через размещенной в устройстве сито. Основная масса угля через штыбоотбор-ник поступает в колбу, где герметизируется.
Контролируемая электронной системой термо- и бародинамика процесса определяется снижением газоносности угля с нарастанием давления в постоянном свободном объеме колбы. При фактическом средневзвешенном диаметре частиц 1 - 5 мм и продолжительности отбора пробы в 1-2 минуты сохранение остаточных напряжений в угле исключается. Но рост давления выделяющимся из угля газом в колбе создает напряжения в его частицах, что сдерживает процесс распада ТУГР. Тем самым, условия экс-
периментов соответствуют уравнению (3), когда отток диффундирующего из блока угля газа по фильтрующим трещинам отсутствует. Непрерывная регистрация давления и температуры газа в колбе через 0,1+10 минут обеспечивает количественную оценку динамики газокинетического процесса. Для снижения теплообмена с окружающей средой внутренняя поверхность колбы футеруется термоизолятором. Замеренное время выравнивания температур в колбе и внешней атмосфере составляет около 2 часов при перепаде температур в 5 0С. Качество термоизоляции принимается нами удовлетворительным и поправок на теплообмен с окружающей средой на начальном интервале процесса не вводится.
После доставки колб в лабораторию выполняются ступенчатые выпуски газа вплоть до полного газоистощения пробы при атмосферном давлении с условием стабилизации давления и температуры (20 0С) на каждой ступени. Это позволяет измерить не только газоносность угля на момент герметизации пробы, но и ее значения при различных давлениях газа.
Отметим, что приведенное к нормальным условиям (давление 760 мм.рт.ст, температура 20 0С) общее количество газа в угле и в свободном объеме колбы после ее герметизации не зависит от изменения температуры и давления. При этом количество свободного газа при стабилизации давления и температуры определяется законом Клайперона. Следовательно, можно использовать правило двух сообщающихся сосудов с различными термобарическими характеристиками, когда для одного из них (свободный объем колбы) эти характеристики известны.
Подобные измерения возможны и при искусственном насыщении предварительно дега-
Рисунок 7 - Изменение давления газа P в колбе при его ступенчатых выпусках во времени Figure 7 - Change of gas pressure P in a flask with its step-by-step releases in time
Рисунок 8 - Динамическая газоносность X проб угля при соответствующих значениях парциального давления метана P
пар
Figure 8 - Dynamic gas content of X coal samples at corresponding values of the partial pressure of methane P
24
зированной пробы угля метаном в целях исследования сорбционной метаноемкости угля.
На рисунках 7 и 8 представлены некоторые результаты измерений, выполненные с пробами газоносного угля. Отметим, под указанной на рисунке 8 динамической газоносностью понимается та часть исходной, которая может выделиться при давлениях газа выше атмосферного.
На рисунке 8 приведены результаты измерений по трем пробам, отобранных на различных интервалах одного шпура. Правые верхние точки соответствуют газоносности, замеренной на момент герметизации. Значения давления для них получены путем аппроксимации значений при ступенчатых выпусках (Р<0,5 МПа).
Выше отмечено, что определение газоносности пласта по пробам угля при бурении шпуров и скважин затруднено не контролируемым газоистощением пробы в период от выбуривания до герметизации (керн, буровая мелочь). Разработанный метод основан на пробах буровой мелочи, что требует достаточно точного обоснования соответствующей поправки на упущенный до герметизации пробы интенсивно выделяющийся метан.
В общем случае газовый баланс пробы записывается в виде
X = q + Х + Х, м3/т, (9)
тех 1уп г с 4 '
где X - технологическая газоносность пласта
тех
на интервале бурения, м3/т; qyn - удельный объем упущенного до герметизации пробы метана, м3/т; Хг - газоносность пробы на момент герметизации, м3/т; Хс - остаточная газоносность угля при атмосферном давлении, м3/т.
Газоносность пробы угля на момент герметизации (Хг) соответствует замеренному при выпусках полному объему метана. Для определения остаточной газоносности при атмосферном давлении можно принять ее величину близкой
сорбционной метаноемкости. Тогда, соответствующее значение при парциальном давлении метана Р=0,1 МПа рассчитывается как
Хс = а в Р/(1+в Р), м3/т (10)
a=35,7-0,0012V 3+0,091V 2-2,25V, м3/т ;
г г г
e=3,9/V о,з, 1/Мпа.
г
Наибольшие затруднения вызывает расчет объема упущенного метана. В связи с высокой динамикой газоистощения угля его оценка по нарастанию давления газа в свободном объеме колбы после герметизации не может в достаточной мере характеризовать предшествующий период. Из этих измерений можно использовать лишь начальную скорость поступления газа в колбу после ее герметизации. Для определения скорости газовыделения в предшествующий период использовались горно-экспериментальные исследования скорости газовыделения непосредственно в процессе бурения интервалов шпуров и после его окончания [13]. Бурение шпуров глубиной до 5 м выполнялось витыми штангами. Время от начала бурения контрольного интервала шпура до герметизации пробы составляло не более 1,5 минут при постоянной скорости бурения. Время измерений после окончания бурения 15-20 минут. Измерения выполнены в условиях газоистощения при атмосферном давлении. Постоянство скорости бурения позволило по графику нарастания скорости газовыделения вычислить удельную скорость при мгновенном разрушении угля. В результате обработки этих данных установлено, что количество метана, выделяющегося за первые 30 секунд от момента мгновенного разрушения угля (Q30), определяется (R2=0,88) зависимостью
Ö30 = 043(Хтх-Хс) - 063, м3/г. (11) Принимая эту величину за показатель начальной скорости газовыделения, приводя ее к принятой в разработанном методе размерности
Таблица 1 - Результаты измерения технологической газоносности пласта
Номер пробы 1 2 3
Геологическая газоносность пласта, м3/т 28
Глубина отбора пробы от устья шпура, м 3,0-3,5 2,0-2,5 3,0-3,5
Время герметизации, мин 1,24 1,0 1,16
Газоносность на момент герметизации, м3/т 12,6 11,3 11,0
Начальная газоотдача после герметизации, м3/т мин 0,25 0,31 0,29
Упущенный метан, м3/т 13,1 7,4 9,8
Остаточная газоносность, м3/т 2,0 2,0 2,0
Технологическая газоносность, м3/т 27,7 20,7 22,6
времени в минутах, и, используя результат измерения скорости газовыделения из пробы угля по нарастанию давления на момент герметизации колбы, из (9) и (11) получим
X = [Х+Х+Т (0,5 J -0,43Х-0,63)]/
тех '-г с г х г с / -1
/(1-0,43Т), м3/т, (12)
где Jг - замеренная скорость газовыделения их угля на момент герметизации пробы, м3/т; Тг -время герметизации, мин.
Шахтные измерения газоносности пласта по изложенному методу (табл. 1) выполнены впереди забоя и в бортах подготовительной выработки, расположенной на глубине 560 м от дневной поверхности.
Графическая интерпретация результатов представлена на рисунках 9 и 10. На рисунке 10 абсциссы точек со значениями давления газа, соответствующего газоносности на момент герметизации колб (табл. 1), рассчитывались путем экстраполяции замеров давления и газоносности у начала координат. Значительная экстраполяция одного из параметров вполне приемлема, на что указывает достаточно высокая сходимость замеренных значений с линией тренда (К2=0,985). В тоже время, длительное сохранение такого давления свободного газа, более 1,5 МПа, в пласте на удалении 2 - 3 м от обнажения выработкой не соответствует законам фильтрации, так как геомеханические процессы в этой зоне обуславливают значительное повышение газопроницаемости пласта и, следовательно, интенсивный сток газа в выработку. Следовательно, регистрируемые зависимости отражают переход части глубоко связанного метана в свободное состояние при снижении напряжений от пластовых до установившегося в колбе давления газа. Это является подтверждением справедливости модели ТУГР, но только косвенным.
Для прямой оценки влияния напряжений на газоносность угля часть колб после их герметизации заполнялась гелием (Не) под давлением до 0,5 МПа. Гелий - инертный газ, не вносящий искажения связей в адсорбционной системе уголь-метан, его молекулы много меньше метана и могут проникать в существенно меньшие поры. Следовательно, давление гелия формирует достаточно равномерное распределение напряжений в частицах выбуренного угля вне зависимости от их размеров. По этим причинам его парциальное давление в колбе с пробой газоносного угля на начальном этапе его газоистощения можно рассматривать, как способ создания дополнительных напряжений, близких по своему следствию механическим.
На рисунках 9 и 10 представлены резуль-
таты измерения динамической газоносности проб угля при различных парциальных давлениях метана в условиях:
- давление газа в колбе формируется только за счет газоистощения пробы угля (рис.10);
- начальное давление создается заполнением колбы гелием, а последующий его рост обеспечивается газоистощением пробы угля.
Сравнивая динамику давления газа в колбах (рис. 7 и 9) видно, что прирост давления смеси СН4 и Не в результате поступления метана из угля в свободный объем колб с Не близок давлению при его отсутствии (0,5 МПа). Следовательно, этого противодавления недостаточно для ограничения распада ТУГР с тем газосодержанием, с которым проба поступила в колбу (табл. 2). Однако полный цикл измерений мета-стабильных состояний углеметанового геомате-
т, мин юоо
Рисунок 9 - Динамика давления газа P в колбах с газоносным углем (с гелием и без гелия) Figure 9 - Dynamics of gas pressure P in flasks with gas-bearing coal (with helium and without helium)
CM3/r
Рпар, МПа
• газоносность с гелием ■ газоносность без гелия • сорбционная метаноемкость
Рисунок 10 - Газоносность и сорбционная метаноемкость проб угля c избыточных парциальным давлением метана Рар под влиянием дополнительных напряжений в угле, создаваемых давлением гелия Figure 10 - Gas content and sorption methane capacity of coal samples with excess partial pressure of Pnap methane under the influence of additional stresses in coal created by the pressure of helium
26
Рисунок 11 - Относительное повышение динамической газоносности проб угля с гелием XHe и без гелия X с ростом отношения давления смеси Рсм к парциальному давлению метана Р
пар
Figure 11 - Relative increase in the dynamic gas content of coal samples with helium Хш and without helium X with an increase in the ratio of the pressure of the mixture Рсм to the partial pressure of methane Рпар
риала путем ступенчатых выпусков подтвердил значимость дополнительных к парциальному давлению метана напряжений (рис.1 0) и, в первом приближении, количественно определил эту связь (рис. 11).
Вычисленное по прямым замерам давление (рис. 8, правые верхние точки), соответствующее динамической газоносности пробы на момент ее герметизации (табл. 1), указывает на напряжения в угле, при которых он может содержать такое количество метана. Снижение напряжений активизирует распад ТУГР, формируя давление газа с переходом его части в адсорбированное состояние и фильтрацией к внешней поверхности частицы (блока) угля (рис. 1). Если напряжения снижаются лишь частично, то остаточная газоносность угля при этом же давлении метана будет соответственно выше. Полученный результат является уже прямым доказательством обоснованности положений о твердых углегазовых растворах, выдвинутых российскими учеными [9].
О термодинамике процесса распада ТУГР в колбе можно судить по показаниям датчика температуры (рис. 12). При заполнении колбы углем температура повышается до 20 °С (начальная температура равна температуре в выработке ~ 18 °С). Затем практически от момента герметизации колбы снижается до 15,4 °С. После
Рисунок 12 - Изменение температуры t и давления Р газа
в колбе с пробой газоносного угля во времени Т Figure 12 - Change in temperature t and pressure P of the gas in the flask with a gas-fired coal sample in time T
чего имеем нарастание температуры до ~ 20 °С, в некоторых колбах до 23 °С. Эти особенности требуют самостоятельного изучения, выходящего за рамки настоящей работы. Пока можно лишь предположить, что в начальный период после герметизации колбы превалирует влияние десорбции и расширения газа, протекающие с понижением температуры. Затем, нарастание давления снижает интенсивность процесса и проявляется влияние диссипации ТУГР с повышением температуры. Отметим, продолжительность полного распада ТУГР составляет 3 часа.
По результатам измерения установившегося давления в свободном объеме колбы перед первым выпуском газа можно оценить величины удельной работы, которую совершает выделяющийся из единицы массы угля метан, и развиваемую при этом удельную начальную мощность.
Модель ТУГР и вышеприведенные результаты указывают на значительное влияние напряжений на газокинетические характеристики пласта. Представляет интерес оценка их влияния на сорбционную метаноемкость углей. Оценка выполнялась на пробах угля с выходом летучих веществ 35-38 %, не имевших контакта с воздухом и не подвергавшихся термовакуумированию путем ступенчатых выпусков газа из колб после стабилизации давления и температуры перед каждым выпуском. При этом после достижения
Таблица 2 - Удельные значения энергии и начальной мощности при снижении газоносности ТУГР
Номер пробы 1 2 3
Снижение газоносности, м3/т 12,6-4,6 11,3-4,0 11,0-4,3
Удельная энергия, кДж/т 630 570 520
Удельная начальная мощность, кВт/т 0,40 0,50 0,45
Рисунок 13 - Сорбционная метаноемкость Хс пробы угля при различных парциальных давлениях метана Рпар в смеси с гелием
Figure 13 - Sorption methane capacity Xc of a coal sample at various partial pressures of methane Рпар in a mixture with helium
Рисунок 14 - Концентрация С метана в колбе и его парциальное давление Р в смеси с гелием
пар
Figure 14 - Concentration C of methane in the flask and its partial pressure Рпар in a mixture with helium
сорбционного равновесия при максимальном давлении после первых двух-трех выпусков в колбу подавался гелий, и давление смеси повышалось.
Результаты измерений при ступенчатых выпусках газовой смеси также подтвердили (рис. 13 и 14) вышеотмеченную значимость дополнительных к парциальному давлению метана напряжений.
Точки замеренной сорбционной метаноемкости при концентрации метана менее 80 % (на рис. 13 и 14 обозначены треугольниками) расположены выше линии тренда для точек (обозначены кружочками) с концентрацией метана более 80 %. Поскольку линия тренда рассчитана по уравнению Ленгмюра для поверхностной адсорбции, то отмеченная особенность объясняется, возможно, проникновением части метана в структуру угля (абсорбция), что свойственно углям с высоким выходом летучих веществ.
Выше было отмечено, что в результате распада ТУГР при снижении напряжений давление газа в пустотности блока угля возрастает (1). Соответствующая часть перешедшего в свободное состояние метана дополнительно адсорбируется поверхностью макропор и микротрещин, снижая прирост давления газа. Чем выше активный сорбционный потенциал угля, тем больше его влияние на «демпфирование» динамики давления свободного метана. Но одним из факторов, снижающих сорбционный потенциал, является рост температуры пласта с глубиной залегания. Для оценки значимости этого фактора выполнены измерения сорбционной метаноемкости проб угля не имевших контакта с воздухом. Исследования выполнены на углях
с выходом летучих веществ (Vdqf=16+38 %), характерным практически для всех угольных пластов Кузбасса в диапазоне температур 0-40 °С с шагом 5 °С. Их результаты позволили установить соответствующую эмпирическую зависимость
xpi.n=(0ß5V*-(13) где Xt - сорбционная метаноемкость угля при температуре не равной 20 0С; Xw - сорбционная метаноемкость угля при температуре 20 °С; Vdaf-выход летучих веществ, %.
Таким образом, сорбционная метаноем-кость каменных углей различной стадии метаморфизма с ростом температуры от 0 0С до 40 °С снижается на 25-40 %. Эта особенность не соответствует изменению газоносности угольных пластов, неуклонно возрастающей с увеличением глубины их залегания и росте температуры. Несоответствие показывает, что при формировании углеметановых геоматериалов создаются качественно иные условия сосуществования угля и метана, нежели искусственная система сорбент-сорбат. В тоже время, образование свободного метана при распаде однофазного геоматериала с переходом к двухфазной системе и сорбционным взаимодействием на поверхности раздела фаз, инициирует механизм сорбции, снижающийся с ростом глубины залегания пласта. Следовательно, при равных изменениях, например, напряжений, давление выделяющегося из блоков угля свободного метана в трещинах и макропорах повышается и газодинамическая ситуация становится более опасной.
Выводы.
1. Результаты измерений газокинетических характеристик угольных пластов подтверждают, что пласт следует рассматривать как однофаз-
ную систему по типу твердого раствора, необратимо распадающуюся при снижении напряжений на двухфазную систему с сорбционным взаимодействием газовой и твердой компонент.
2. Газоносность блоков угля в приконтур-ной части выработки зависит от действующих напряжений и при их снижении пропорционально снижается, формируя давление свободного газа в фильтрующих трещинах и активизируя поверхностную сорбцию.
3. Сорбционная метаноемкость каменных углей различной стадии метаморфизма с ростом температуры от 0 °С до 40 °С снижается на 2540 %, что не соответствует неуклонному нарастанию газоносности и температуры угольных пластов с глубиной залегания, указывая на качественно иные условия сосуществования угля и
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
метана в геоматериале и в искусственной системе сорбент-сорбат.
4. Создание дополнительных напряжений в частицах герметизированного в колбе газоносного угля путем повышения давления газа нагнетанием гелия увеличивает сорбционную метаноемкость угля относительно ее значений при соответствующих парциальных давлениях метана.
5. Разработанные методы и оборудование применимы для измерения газоносности угольных пластов из горных выработок, скорости газовыделения из разрушаемого угля, максимально возможного давления газа в блоках угля при снижении напряжений, удельной энергии и мощности выделяющегося газа при смене метаста-бильных состояний ТУГР
1. Эттингер И.Л. Физическая химия газоносного угольного пласта / И.Л. Эттингер // М.: Наука, 1981. - 104 с.
2. Булат А.Ф. Генерирование сорбированного метана, обусловленное релаксационным механизмом деформирования молекулярной структуры угля / А.Ф. Булат, С.П. Минеев, А.А. Пруткова // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - № 1. - 2016. - С. 91 - 99.
3. Бобин В.А. Структурная трансформация газонасыщенного угольного вещества: Дальнейшее развитие физической химии газоносного угольного пласта / В.А. Бобин // LAP LAMBERT Academie Publishing, 2014.
4. Малинникова О.Н. Эффект образования метана и дополнительной сорбции при разрушении газонасыщенного угля в условиях объемного напряженного состояния / О.Н. Малинникова, Г.Н. Фейт // Горный информационно-аналитический бюллетень. - Вып.8. - 2004. - С. 196 - 200.
5. Шепелева С.А. Метан и выбросоопасность угольных пластов / С.А. Шепелева, В.В. Дырдин, Т.Л. Ким, В.Г Смирнов, Т.Н. Гвоздкова. - Томск: Изд-во Том. ун-та. - 2015. - 180 с.
6. Эттингер, И.Л. Физическая химия газоносного угольного пласта. - 1981. - 104 с.
7. Эттингер И.Л. Растворы метана в угольных пластах / И.Л. Эттингер // Химия твердого топлива. - 1984. - № 4. - С. 28 - 35.
8. Алексеев А.Д. Свойства органического вещества угля образовывать с газами метастабильные однофазные системы по типу твердых растворов / А.Д. Алексеев, А.Т. Айруни, И.В. Зверев и др. // Диплом № 9 на научное открытие. - АЕН, 1994.
9. Алексеев А.Д. Распад твердых углегазовых растворов / А.Д. Алексеев, А.Т. Айруни, И.Т. Зверев и др. // Физико-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых. - 1994. - № 3. - С. 65 - 75.
10. Малышев Ю.Н. Фундаментально-прикладные методы решения проблемы угольных пластов / Ю.Н. Малышев, К.Н. Трубецкой, А.Т. Айруни // М.: ИАГН, 2000. - 519 с.
11. Фельдман Э.П. Физическая кинетика системы угольный пласт - метан: массоперенос, предвыбросные явления / Э.П. Фельдман, Т.А. Василенко, Н.А. Калугина // Физико-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых. - 2014. - № 3. - С. 46 - 65.
12. Опарин В.Н. О некоторых особенностях взаимодействия между геомеханическими и физико-химическими процессами в угольных пластах Кузбасса / В.Н. Опарин, Т.А. Киряева, В.Ю. Гаврилов, Р.А, Шутилов, А.П. Ковчав-цев, А.С. Танайно, В.П. Ефимов, И.Е. Астраханцев, И.В. Гренев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - № 2. - 2014. - С. 3 - 29.
13. Полевщиков Г.Я. Динамические газопроявления при проведении подготовительных и вскрывающих выработок в угольных шахтах / Г.Я. Полевщиков // Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН, 2003. - 317 с.
14. Плаксин М.С. Оперативная оценка уровня газодинамической активности угольного пласта при проведении подготовительных выработок / М.С. Плаксин // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск 6. Институт угля Сибирского отделения рАн. М.: Издательство «Горная книга». - 2013. - С. 245 - 251.
15. Христианович С.А. О волне выброса // Известия АН СССР ОТН. - 1953. - № 12. - С. 1679 - 1688.
16. Христианович С.А. О волне дробления // Известия АН СССР. ОТН. - 1953. - № 12. - С. 1689 - 1699.
17. Плаксин М.С. Гидроразрыв угольного пласта в шахтных условиях как панацея решения газовых проблем шахт (основы разработки и внедрения) / М.С. Плаксин, Р.И. Родин, А.А. Рябцев, В.И. Альков, Е.В.Леонтьева, Е.С. Непеина // Уголь. - 2015. - № 2. - С. 48 - 50.
18. Каталог метаноемкости углей Кузбасса. - Кемерово, ВостНИИ. 1968. - 32 с.
19. Йосс Ж. Элементарная теория устойчивости и бифуркаций / Ж. Йосс, Д. Джозеф. - М.: Мир, 1983. - 301 с.
20. Полевщиков ГЯ. Определение газокинетических характеристик угольных пластов / Г.Я. Полевщиков, А.А. Рябцев, В.П. Титов // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2013. - С. 78 - 84.
REFERENCES
1. Ettinger, I.L. (1981). Fizicheskaia khimia gazonosnogo ugolnogo plasta [Physical chemistry of a gas-containing coal seam]. Moscow: Nauka [in Russian]
2. Bulat, A.F., Mineev, A.A, & Prutkova, A.A. (2016). Generirivanie sorbirovannogo metana, obuslovlennoie relaksatsionnym mekhanizmom deformirovaniia molekuliarnoi struktury uglia [Occluded methane generation, caused by the relaxation mechanism of coal molecular structure deformation]. Fiziko-tekhnicheskiie problem razrabotki poleznykh iskopaiemykh - Physical and technical problems of mining, 1, 91-99 [in Russian].
3. Bobin, V.A. (2014). Strukturnaia transformatsia gazonasyshchennogo ugolnogo veshchestva: Dalneishee razvitie fizicheskoi khimii gazonosnogo ugolnogo plasta [Structural transformation of gas-saturated coal substance: further development gas-containing coal seam physical chemistry]. LAP LAMBERT Academie Publishing [in Russian].
4. Malinnikova, O.N., & Feit G.N. (2004). Effekt obrazovaniia metana i dopolnitelnoi sorbtsii pri razrushenii gazonasyshchennogo uglia v usloviiakh obiomnogo napriazhennogo sostoiania [The effect of methane formation and additional sorption at gas-saturated coal destruction under vast stress conditions]. Gorny informatsionno-analiticheski biulleten - Mining information-analytical bulletin, 8, 196-200 [in Russian].
5. Shepeleva, S.A., Dyrdin, V.V., Kim, T.L., Smirnov, V.G., & Gvozdkova, T.N. (2015). Metan i vybrosoopasnost ugolnykh plastov [ Methane and outburst danger of coal seams]. Tomsk: Tomsk University Publishing House [in Russian]
6. Ettinger, I.L. (1984). Rastvory metana v ugolnykh plastskh [Methane solutions in coal seams]. Khimia tverdogo topliva - Solid fuel chemistry, 4, 28-35 [in Russian].
7. Alekseev, A.D., Airuni, A.T., Zverev, I.V. et al. (1994). Svoistva organicheskogo veshchestva uglia obrazovyvat s gazami metastabilnyie odnofaznyie sistemy po tipu tverdykh rastvorov [The properties of coal as organic substance to form metastable single-phase systems with gas of the solid solutions type]. Diploma No. 9 for scientific discovery: AEN [in Russian].
8. Alekseev, A.D., Airuni, A.T., & Zverev, I.V. (1994). Raspad tverdykh uglegazovykh rastvorov [Decomposition of solid coal-gas solutions].Fiziko-tekhnicheskiie problem razrabotki mestorozhdenii poleznykh iskopaemykh -Physico-technical problems of mineral deposits mining, 3, 65-75 [in Russian].
9. Malyshev, Yu.N., Trubetskoi, K.N., & Airuni, A.T. (2000). Fundamentalno-prikladnyie metody resheniia problemy ugolnykh plastov [Fundamental-applied methods for the coal seam problem solving]. Moscow: IAGN [in Russian].
10. Feldman, E.P., Vasilenko, T.A., & Kalugina, N.A. (2014). Fizicheskaia kinetika sistemy ugolny plast - metan: massoperenos,predvybrosnyie iavlenia [Physical kinetics of coal seam methane: mass transfer, pre-outburst phenomena]. Fiziko-tekhnicheskiie problem razrabotki mestorozhdenii poleznykh iskopaemykh - Physico-technical problems of mineral deposits mining, 3, 46-65 [in Russian].
11. Oparin, V.N., Kiriaeva, T.N., Gavrilov, V.Yu., Shutilov, R.A., Kovchavtsev, A.P., et al. (2014). O nekotorykh osobennostiakh vzaimodeistvia mezhdu geomekhanicheskimi i fiziko-khimicheskimi pritsessami v ugolnykh plastakh Kuzbassa [On some interaction features between geomechanical and physicochemical processes in Kuzbass coal seams]. Fiziko-tekhnicheskiie problem razrabotki mestorozhdenii poleznykh iskopaemykh -Physico-technical problems of mineral deposits mining, 2, 3-29 [in Russian].
12. Polevshchikov, G.Ya. (2003). Dinamicheskiie gazoproiavlenia pri provedenii podgotovitelnykh i vskryvaiushchikh vyrabotok v ugolnykh shakhtakh [Dynamic gas manifestations at preparation and opening galleries' heading in coal mines]. Kemerovo: Institute of Coal and Coalchemistry, RAS SB [in Russian].
13. Plaksin, M.S. (2013). Operativnaia otsenka urovnia gazodinamicheskoi aktivnosti ugolnogo plasta pri provedenii podgotovitelnykh vyrabotok [Operative assessment of a coal seam gas-dynamic activity level at carrying out of preparatory workings]. Gorny informatsionno-analiticheskii biulleten - Mining information analytical bulletin, Special edition No. 6, Institute of Coal, Siberian Branch of RAS. Moscow: Gornaia kniga [in Russian].
14. Khristianovich, S.A. (1953). O volne vybrosa [On the outburst wave]. Izvestia AN SSSR - Proceedings of the USSR Academy of Sciences, 12. 1679 - 1688 [in Russian].
15. Khristianovich, S.A. (1953). O volne droblenia [On the crushing wave]. Izvestia AN SSSR - Proceedings of the USSR Academy of Sciences, 12. 1689 - 1699 [in Russian].
16. Plaksin, M.C., Rodin, R.I., Riabtsev, A.A., Alkov, V.I., Leontieva, Ye.V., & Nepeina, Ye.S. (2015). Gidrorazryv ugolnogo plasta v shakhtnykh usloviiakh kak panatsea resheniia gazovykh problem shakht (osnovy razrabotki i vnedrinia) [Coal seam hydrofracture in mine conditions as a panacea for solving mines' gas problems (the basis for development and implementation)]. Ugol - Coal, 2, 48-50 [in Russian].
17. Katalog metanoiomkosti uglei Kuzbassa [Kuzbass coals methane content catalog] (1968). Kemerovo: VostNII [in Russian].
18. Joss, J., & Josef, D. (1983). Elementarnaia teoria ustoichivosti i bifurkatsii [Elementary theory of stability and bifurcations]. Moscow: Mir [in Russian].
19. Polevshchikov, G.Ya., Riabtsev, A.A., & Titov, V.P. (2013). Opredeleniie gazokineticheskikh kharakteristik ugolnykh plastov [Coal seams' gas-kinetic characteristics definition].Vestnik Nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugolnoi promyshlennosti - Gerald of Coal Mining Safety Scientific Center, 78-84 [in Russian].
научно-технический журнал № 2-2017
ВЕСТНИК
