CC BY
17
© О.В. Тайлаков, В.О. Тайлаков, М.П. Макеев, C.B. Соколов, А.Н. Кормин, 2013
УЛК 622.324.5
О.В. Тайлаков, В.О. Тайлаков, М.П. Макеев, C.B. Соколов, А.Н. Кормин
К ОЦЕНКЕ РЕСУРСОВ ШАХТНОГО МЕТАНА В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Предложен подход к оцениванию ресурсов шахтного метана в нетронутой части угольных пластов и выработанном пространстве, позволяющий уточнить распределение остаточных ресурсов метана в техногенных газовых коллекторах. С использованием разработанного подхода выполнена оценка ресурсов метана на примере одной из угольных шахт Кузбасса. Ключевые слова: угольная шахта, угольный пласт, выработанное пространство, ресурсы шахтного метана, техногенные газовые коллекторы, газоносность..
Л ля обеспечения безопасного введения горных работ и попутного использования энергетического ресурса -шахтного метана (ШМ) целесообразно развитие его извлечения из угольных пластов и выработанных пространств с последующей переработкой [1]. Эффективность таких проектов может быть существенно повышена путем использования на этапе проектирования и выбора технических решений достоверных оценок ресурсов ШМ, которые определяют объемы производимых электрической и тепловой энергии или химических продуктов. Поставлена задача разработки алгоритмического подхода к оцениванию ресурсов метана в угольных пластах и выработанном пространстве на шахтных полях.
Рассматриваемые ресурсы сосредоточены в техногенных коллекторах, которые представляют собой элементы углепо-родного массива: выработанное пространство, заполненное обрушившимися породами кровли отработанных угольных пластов и деформированными под- и надработанными слоями горных пород, неразрабатываемые пласты угля и угольные пропластки. Очевидно, что ресурсы метана в таких коллекторах формируются в результате миграции метана из [1-2]:
а) неотработанных участков рабочих угольных пластов и угольных целиков, прилегающих к потенциальным газовым коллекторам;
б) угольных пластов-спутников.
Для случая а) ресурсы VРaб'уго1,-пл- метана с учетом физико-химических свойств и геометрии угольных пластов рассчитываются по формуле
VРабуголпл' _ £ Ц /(х, у)с1хс1у . (1)
1_1
Здесь /(х, у) _ т(х, у)р(х, у)х(х, у)(1 - А(X, ^^(х У)); $ -
рассматриваемая область угольного пласта; 1 = 1, п ; п - количество целиков в угольном пласте; т(х,у) - мощность угольного пласта; ррх,у) - плотность угля; хХ,у), А(х,у) и Щх,у) - газоносность, зольность и влажность угля.
В случае б) ресурсы метана угольного пласта-спутника оцениваются как произведение объема выработанного простран-
„ . „ .
ства на отношение мощностей ^^^ 1-й и 1± 1 угольных пачек и
средней газоносности ^^ рассматриваемого блока (
VПл.спутник _ VРаб.угол.пл.
Ш-
V т ±1 у
(2)
Предложенный подход применен для оценки ресурсов метана, сосредоточенных на шахтном поле одного из угледобывающих предприятий Кузбасса, на котором ведется отработка подземным способом пласта Бреевского. При рассмотрении потенциальных техногенных коллекторов учитывалось время, прошедшее с момента завершения работы выемочных участков, природная газоносность пласта на каждом из этих участков, газовая обстановка выработанного пространства. С учетом горно-технических условий и перспективности извлечения ШМ оценка ресурсов метана выполнена для коллекторов 1-3: выработанное пространство северной панели, блок 1 - 3 и коллекторов 4-7: выработанное пространство южной панели, блок 4 - 7 (рис. 1).
Результаты расчета ресурсов метана выработанного пространства пласта Бреевского с учетом миграции метана из пласта Подбреевского, выполненные по (1-2), представлены в таблице.
±1
Рис. 1. Векторизованные границы блоков 1-7 пласта Бреевского основного поля
Ресурсы метана в выработанном пространстве пл. Бреевского
Коллектор Собственные ресурсы, млн. м С учетом миграции метана из пл. Полбреевского 3 млн. м Отношения ресурсов метана к объему выработанного
пространства
1 58,79 66,39 19
2 39,77 44,07 22
3 2,39 2,63 24
4 199,69 221,48 22
5 43,47 47,70 24
6 50,84 57,43 19
7 139,29 155,36 21
Всего 534,24 595,06 -
На рис. 2 представлена плотность ресурсов метана основного поля пласта Бреевского с максимальным значением высот ЗЭ-построения 51 м3/м2. Общие ресурсы метана выработанного пространства этого пласта с учетом принятого подхода оцениваются в 595,06 млн. м3.
У, км X, км
Рнс. 2. 3-Ю представление плотности ресурсов метана выработанного пространства пласта Бреевского основного поля
На основе анализа полученных оценок плотности ресурсов метана можно заключить, что для извлечения метана из пласта Бреевского и его последующей переработки целесообразно использовать коллекторы 4 и 7.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бакхаус К., Застрелов Д.Н., Садов А.П., Тумайкин М.П. Сравнительный анализ компрессоров ВНС шахт // Уголь, Москва: Издательство «Центр Инновационных Технологий», 2012. - №5 - С. 70 - 72
2. Кормин А.Н. Оценка фактической природной газоносности угольных пластов при ведении горных работ/ А.Н. Кормин // Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня. - 2009. - № ОВ7. - С. 150-154. 530
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Тайлаков Олег Владимирович - доктор технических наук, профессор, зав. лабораторией, Tailakov@uglemetan.ru,
Тайлаков Виталий Олегович - кандидат технических наук, научный сотрудник, vt@ngs.ru,
Макеев Максим Павлович - кандидат технических наук, научный сотрудник, Makeev@uglemetan.ru,
Соколов Сергей Владиславович - младший научный сотрудник, Sokolov@uglemetan.ru,
Кормин Алексей Николаевич - младший научный сотрудник, kormin@uglemetan.ru,
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук.
А
