Аналитический обзор и выбор направления исследований

Настоящая работа проводится на основании Соглашения № 05.616.21.0122 с Министерством науки и высшего образования Российской федерации в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 гг.».Объектом исследования является технология дегазации угольных пластов и вмещающих пород метанообильных угольных шахт Российской Федерации.Цель работы – теоретическое обоснование и разработка численной модели дегазации углепородного массива для повышения эффективности освоения углеметановых месторождений.В первом разделе отчета выполнен анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы, статей в ведущих зарубежных и российских научных журналах, монографиях и патентах, затрагивающий технологии дегазации угольных пластов и вмещающих пород углеметановых месторождений.Во втором разделе представлены материалы патентного исследования на основе анализа охранных документов по странам – Российская Федерация, США, Канада, Австралия, КНР, ЮАР, Япония.В третьем разделе представлено обоснование проведения исследований для углеметановых месторождений Кузбасса. Обоснован выбора объекта исследований - угольных пластов шахты им. С.М. Кирова. Выполнена оценка горно-геологических и горнотехнических условий отработки месторождения, рассмотрены все формы гео- и газодинамических проявлений и применяемые способы дегазации угольных пластов и вмещающих пород. В четвертом разделе представлена разработанная концептуальная модель процесса дегазации угольного пласта и вмещающих пород описывающая геомеханические и газодинамические процессы, протекающие в углепородном массиве, при отработке и дегазации угольного пласта, включающая экспериментальные зависимости фильтрации газа, условия равновесия сорбированного и свободного газа в виде изотермы сорбции, соотношения механохимии и термодинамические соотношения, определяющие температурный режим массива горных пород. Иностранным партнером выполнена работа по оценке горно-геологических условий и степени опасности по газовому фактору для объекта моделирования - пласта 501 на участке "С" угольной шахты "Мурцки-Сташич", проведению исследований эксплуатационных зависимостей угольного пласта, распределения метана и проектируемой степени дегазации пластов в зоне протяженной лавы, и оценке объема десорбированного метана с учетом степени дегазации слоев кровли и вмещающих пород при эксплуатации длинного забоя с определением прогнозного уровня эмиссии метана.В результате выполненных работ создан теоретический и научно практический задел для разработки численных моделей дегазации углепородного массива при подземной добыче угля протяженными лавами с использованием дегазационных скважин, пройденных по вмещающим породам пласта и углю выбрано направление исследований, план и методы его реализации.В практическом плане полученные результаты направлены на обеспечение безопасности горных работ при необходимых темпах отработки угольных пластов в рамках решения актуальной для мировой угледобывающей отрасли проблемы – эффективной дегазации углепородных массивов. В реальном секторе экономики результаты ПНИ могут быть использованы при разработке газоносных угольных месторождений различной сложности и структуры вмещающих горных пород.Работа выполняется в Федеральном государственном бюджетном учреждение науки Институте проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук (ИПКОН РАН).