RU2811143C1 - Method for determining mine methane resources at excavation site - Google Patents
Method for determining mine methane resources at excavation site Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811143C1 RU2811143C1 RU2022125251A RU2022125251A RU2811143C1 RU 2811143 C1 RU2811143 C1 RU 2811143C1 RU 2022125251 A RU2022125251 A RU 2022125251A RU 2022125251 A RU2022125251 A RU 2022125251A RU 2811143 C1 RU2811143 C1 RU 2811143C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- methane
- seam
- determined
- resources
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 182
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003245 working effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной отрасли, и может быть использовано для определения реальных для извлечения и утилизации ресурсов метана в угольных шахтах в пределах действующего выемочного участка пласта, отрабатываемого длинным очистным забоем.The invention relates to mining, mainly to the coal industry, and can be used to determine realistic methane resources for extraction and utilization in coal mines within the existing mining section of the seam, mined by a longwall face.
Известен способ прогноза ресурсов шахтного метана на горных отводах угольных шахт, включающий определение метаноносности пластов угля в угленосной свите, запасов угля в ней, изменение метаноносности угля с глубиной от зоны газового выветривания пород, расчет ресурсов метана по запасам угля и метаноносности угольных пластов [Проблемы разработки метаноносных пластов в Кузнецком угольном бассейне / Ю.Н. Малышев, Ю.Л. Худин и др. - М.: Изд. Академия горных наук, 1997. - 463 с. (С. 125-129, 139-146)].There is a known method for forecasting coal mine methane resources in mining allotments of coal mines, including determining the methane content of coal seams in a coal-bearing formation, coal reserves in it, changes in the methane content of coal with depth from the zone of gas weathering of rocks, calculation of methane resources from coal reserves and methane content of coal seams [Problems of development methane-bearing layers in the Kuznetsk coal basin / Yu.N. Malyshev, Yu.L. Khudin and others - M.: Publishing house. Academy of Mining Sciences, 1997. - 463 p. (P. 125-129, 139-146)].
Недостатком этого способа является то, что ресурсы метана устанавливают для всего шахтного поля, хотя только часть их может быть извлечена в разгружаемых от горного давления зонах при разработке угольного пласта.The disadvantage of this method is that methane resources are established for the entire mine field, although only part of them can be extracted in zones relieved from rock pressure during the development of a coal seam.
Известен способ прогноза ресурсов шахтного метана, включающий определение запасов угля в свите и метаноносности угля с глубиной от зоны газового выветривания пород, установление ресурсов метана по запасам угля и метаноносности угольных пластов [Геотехнологические проблемы разработки опасных по газу и пыли угольных пластов / А.Д. Рубан, Г.С. Забурдяев, В.С. Забурдяев; Институт проблем комплексного освоения недр РАН. - М.: Наука, 2007. - 279 с. (стр. 244-247)].There is a known method for forecasting coal mine methane resources, including determining coal reserves in a formation and the methane content of coal with depth from the zone of gas weathering of rocks, establishing methane resources based on coal reserves and the methane content of coal seams [Geotechnological problems in the development of gas- and dust-hazardous coal seams / A.D. Ruban, G.S. Zaburdyaev, V.S. Zaburdyaev; Institute for Problems of Integrated Development of Subsoil of the Russian Academy of Sciences. - M.: Nauka, 2007. - 279 p. (pp. 244-247)].
К недостаткам способа относится то, что содержащиеся в угленосных свитах ресурсы метана в пределах шахтного поля нереально извлечь, поскольку метан из угольных пластов и пород выделяется преимущественно на выемочных участках при разгрузке их от горного давления.The disadvantages of this method include the fact that it is impossible to extract the methane resources contained in coal-bearing formations within the mine field, since methane from coal seams and rocks is released mainly in excavation areas when they are unloaded from rock pressure.
Наиболее близким способом прогноза ресурсов шахтного метана по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий определение метаноносности пластов угля в угленосной свите, запасов угля в ней, изменение метаноносности угля с глубиной от зоны газового выветривания пород, установление углов разгрузки пород кровли и почвы при выемке разрабатываемого пласта, определение ресурсов метана по запасам угля, метаноносности угольных пластов и динамике снижения метанообильности (Оценка ресурсов и объемов извлечения метана при подземной разработке угольных месторождений России [А.Д. Рубан, В.С. Забурдяев и Г.С. Забурдяев. М.: Институт проблем комплексного освоения недр РАН, 2005. - 152 с. / стр. 6-14, 41-42, 230 (прототип)].The closest way to predict mine methane resources in terms of technical essence and the achieved result is a method that includes determining the methane content of coal seams in a coal-bearing formation, coal reserves in it, changes in the methane content of coal with depth from the zone of gas weathering of rocks, establishing the angles of unloading of roof rocks and soil during excavation of the developed seam, determination of methane resources based on coal reserves, methane content of coal seams and the dynamics of reduction in methane abundance (Assessment of resources and volumes of methane extraction during underground mining of coal deposits in Russia [A.D. Ruban, V.S. Zaburdyaev and G.S. Zaburdyaev. M .: Institute for Problems of Integrated Development of Subsoil of the Russian Academy of Sciences, 2005. - 152 pp. / pp. 6-14, 41-42, 230 (prototype)].
Недостатком данного способа является низкая точность определения ресурсов метана на выемочном участке из-за того, что ресурсы метана определяют путем перемножения запасов угля на среднюю метаноносность угля в свите.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining methane resources at the excavation site due to the fact that methane resources are determined by multiplying coal reserves by the average methane content of coal in the formation.
Целью изобретения является повышение точности определения ресурсов шахтного метана за счет достоверных величин природной и остаточной метаноносности угольных пластов в свите под действием их естественной дегазации в процессе ведения очистных работ на выемочном участке шахтного поля, подвергаемого разгрузке от горного давления.The purpose of the invention is to increase the accuracy of determining mine methane resources due to reliable values of the natural and residual methane content of coal seams in the formation under the influence of their natural degassing during the process of cleaning work in the excavation area of the mine field, subject to unloading from rock pressure.
Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе прогноза ресурсов шахтного метана на выемочном участке включающем определение параметров углепородного массива, метаноносности пластов угля, дебита каптируемого метана, расхода воздуха на участке и содержания в нем метана, дополнительно определяют запасы и технологические потери угля на выемочном участке пласта, измеряют интенсивность метановыделения в выработки во время разрушения угля комбайном и фоновое его выделение из обнаженных поверхностей пласта и выработанного пространства, ресурсы метана определяют по объемам его выделения в выработки и дегазационные сети участка за время ведения на нем очистных работ, при этом фоновое выделение метана устанавливают в промежутках между очередными хронометражными интервалами работы комбайна по разрушению угля, показаниям датчиков концентрации метана и расхода воздуха.According to the invention, this goal is achieved by the fact that in the method of forecasting mine methane resources at an excavation site, which includes determining the parameters of the coal rock mass, the methane content of coal seams, the flow rate of captured methane, the air flow rate at the site and the methane content in it, the reserves and technological losses of coal at the excavation site are additionally determined area of the seam, measure the intensity of methane release into the workings during the destruction of coal by a combine and its background release from the exposed surfaces of the seam and goaf, methane resources are determined by the volume of its release into the workings and degassing networks of the site during mining operations on it, while the background release methane gas is installed in the intervals between the next timing intervals of the combine operation for the destruction of coal, readings of methane concentration and air flow sensors.
Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.
На участке шахтного поля, включающем свиту угольных пластов выше и ниже разрабатываемого пласта, определяют параметры углепородного массива, метаноносность пластов угля, дебит каптируемого метана, расход воздуха на участке и содержание в нем метана. Природную метаноносность угольных пластов находят экспериментально или по зависимостям изменения ее с глубиной от зоны газового выветривания угленосных пород, либо прямым определением в шахте. При этом согласно нормативному документу устанавливают углы разгрузки пород кровли и почвы от боковых участковых выработок при отработке разрабатываемого пласта. Определяют запасы и технологические потери угля на выемочном участке. Запасы и технологические потери угля, метаноносность угольных пластов, дебит каптируемого метана, расход воздуха на участке и содержание в нем метана определяют известными (стандартными) методами, согласно действующим нормативным документам. Технологические потери угля слагают из оставляемый его целиков под стволы, реки, железные дороги, между выемочными участками и пр.In a section of a mine field, including a suite of coal seams above and below the seam being mined, the parameters of the coal rock mass, the methane content of the coal seams, the flow rate of captured methane, the air flow rate in the area and the methane content in it are determined. The natural methane content of coal seams is found experimentally or by dependence of its change with depth on the zone of gas weathering of coal-bearing rocks, or by direct determination in a mine. At the same time, according to the regulatory document, the angles of unloading of roof rocks and soil from the side sectional workings are established when mining the developed seam. The reserves and technological losses of coal at the mining site are determined. The reserves and technological losses of coal, the methane content of coal seams, the flow rate of captured methane, the air flow rate at the site and the methane content in it are determined by known (standard) methods, in accordance with current regulatory documents. Technological losses of coal consist of pillars left behind under shafts, rivers, railways, between mining areas, etc.
Для определения реальных ресурсов шахтного метана, выделяющегося в пределах выемочного участка, помимо природной метаноносности пластов угля дополнительно устанавливают степень дегазации подверженных разгрузке от горного давления угольных пластов в свите как в кровле, так и в почве разрабатываемого пласта. Выполняют этот вид операции инструментально путем отбора на участке проб угля керногазоотборниками с последующим определением содержания метана в отобранном угольном керне и пересчетом его на тонну сухой беззольной массы. Либо используют метод на основе фактической зависимости степени дегазации угольных пластов в свите, подверженных разгрузке от горного давления в процессе очистной выемки угля отрабатываемого пласта. Эта зависимость включает степень дегазации призабойной зоны от разрабатываемого угольного пласта, предельные зоны и степень разгрузки сближенных пластов угля междупластья в кровле и почве разрабатываемого пласта в течение времени его отработки на выемочном участке.To determine the real resources of mine methane released within the mining area, in addition to the natural methane content of coal seams, the degree of degassing of coal seams subject to unloading from rock pressure in the suite, both in the roof and in the soil of the seam being mined, is additionally determined. This type of operation is performed instrumentally by taking coal samples at the site using core gas samplers, followed by determining the methane content in the selected coal core and recalculating it per ton of dry ash-free mass. Or they use a method based on the actual dependence of the degree of degassing of coal seams in a formation subject to unloading from rock pressure during the process of mining coal from the mined seam. This dependence includes the degree of degassing of the bottomhole zone from the developed coal seam, the limit zones and the degree of unloading of adjacent coal seams between the seams in the roof and soil of the developed seam during its mining at the excavation site.
Предельные зоны разгрузки пород кровли и почвы устанавливают экспериментально, например, по интенсивности метановыделения из сближенных пластов угля в дегазационные или специально пробуренные скважины.The maximum discharge zones of roof rocks and soil are established experimentally, for example, by the intensity of methane release from adjacent coal layers into degassing or specially drilled wells.
Опытными работами установлено, что при интенсивной отработке пологих пластов угля при скорости движения очистного забоя 10-15 м/сут на пластах мощностью 3-3,5 м зоны предельной разгрузки пород кровли составляют 100-110 м, а почвы - 40-45 м. При выемке угольного пласта мощностью 2-2,2 м эти зоны составляют соответственно 100 м и 40 м. Углы разгрузки пород кровли и почвы в пределах выемочного участка принимают в соответствии с положениями «Инструкции по дегазации угольных шахт» (2012 г.), геологическим составом пород кровли и почвы отрабатываемого пласта.Experimental work has established that during intensive mining of flat coal seams at a working face speed of 10-15 m/day on seams with a thickness of 3-3.5 m, the maximum unloading zones for roof rocks are 100-110 m, and for soils - 40-45 m. When excavating a coal seam with a thickness of 2-2.2 m, these zones are 100 m and 40 m, respectively. The unloading angles of roof rocks and soil within the excavation area are taken in accordance with the provisions of the “Instructions for degassing of coal mines” (2012), geological composition of the roof rocks and soil of the mined seam.
Ресурсы метана на выемочном участке определяют с учетом запасов угля в оконтуренной плоскостями разгрузки свите угленосной толщи произведением запасов угля на сумму разностей природной и остаточной метаноносности соответствующих сближенных угольных пластов в подверженных разгрузке угленосных толщах, а ресурсы метана разрабатываемого пласта - по запасам угля и разности между природной метаноносностью пласта и остаточной метаноносностью отбитого угля на выходе из транспортной выработки выемочного участка.Methane resources at the excavation site are determined taking into account the coal reserves in the suite of coal-bearing strata outlined by the unloading planes by the product of coal reserves by the sum of the differences in the natural and residual methane content of the corresponding adjacent coal seams in the coal-bearing strata subject to unloading, and the methane resources of the developed seam - by coal reserves and the difference between the natural methane content of the formation and residual methane content of the broken coal at the exit from the transport workings of the excavation site.
Общие ресурсы метана на выемочном участке шахтного поля суммируют как ресурсы разрабатываемого и сближенных угольных пластов и вмещающих угольные пласты газоносных пород. При этом учитывают динамику снижения интенсивности метановыделения, которую устанавливают по опытным данным. Ресурсы свободного метана в породах принимают в размере 10-15% ресурсов метана разрабатываемого угольного пласта в пределах выемочного участка, либо отбирают керны и затем устанавливают содержание свободного метана в тонне газоносных пород и в объеме обрушенных пород.The total methane resources in the excavation area of the mine field are summarized as the resources of the developed and adjacent coal seams and the gas-bearing rocks hosting the coal seams. At the same time, the dynamics of the decrease in the intensity of methane emission, which is established according to experimental data, is taken into account. The resources of free methane in rocks are taken in the amount of 10-15% of the methane resources of the developed coal seam within the excavation area, or cores are taken and then the content of free methane is determined in a ton of gas-bearing rocks and in the volume of collapsed rocks.
Измерение расхода воздуха и содержания в нем метана производят на поступающей в лаву и исходящей из нее струе, на исходящем из выемочного участка потоке воздуха. При этом устанавливают интенсивность метановыделения в пунктах наблюдений за газовым состоянием рудничной атмосферы на выемочном участке, объемах добычи угля.Measurement of air flow and methane content in it is carried out on the stream entering and leaving the longwall, and on the air flow emanating from the excavation area. At the same time, the intensity of methane emission is established at observation points for the gas state of the mine atmosphere at the mining site, and the volumes of coal production.
В пределах горного отвода шахты за весь срок ее работы общие ресурсы шахтного метана слагают из ресурсов отдельных выемочных участков по всем отрабатываемым пластам в угленосной свите.Within the mining allotment of a mine over the entire period of its operation, the total mine methane resources are composed of the resources of individual excavation areas for all mined seams in the coal-bearing suite.
Способ позволяет повысить точность определения реальных ресурсов шахтного метана на выемочном участке и в целом на горном отводе шахты за весь срок ее работы.The method makes it possible to increase the accuracy of determining the real mine methane resources at the excavation site and in general at the mining allotment of the mine for the entire period of its operation.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811143C1 true RU2811143C1 (en) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118965744A (en) * | 2024-07-26 | 2024-11-15 | 中国安全生产科学研究院 | Calculation method of methane emissions within the emission boundary of post-mine activities in open-pit coal mines |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2335634C1 (en) * | 2007-07-06 | 2008-10-10 | Открытое акционерное общество "Газпром промгаз" (ОАО "Газпром промгаз") | Method of complex degasification of carbon methane beds of carbon deposits |
| RU2394159C1 (en) * | 2009-07-06 | 2010-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "РосЭнергоГаз" | Procedure for degassing gas bearing ore and coal deposits at development of minerals |
| CN102926810A (en) * | 2012-11-16 | 2013-02-13 | 天地(常州)自动化股份有限公司 | Forecasting method of coal and gas outburst |
| RU2604533C2 (en) * | 2015-04-02 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) | Method for prediction of coal methane resources at area of abandoned mine |
| RU2730470C1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-08-24 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) | Method of predicting intensity of releasing methane from coal broken-down in bottomhole |
| RU2731012C1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-08-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) | Method of forecasting methane profusion of waste space |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2335634C1 (en) * | 2007-07-06 | 2008-10-10 | Открытое акционерное общество "Газпром промгаз" (ОАО "Газпром промгаз") | Method of complex degasification of carbon methane beds of carbon deposits |
| RU2394159C1 (en) * | 2009-07-06 | 2010-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "РосЭнергоГаз" | Procedure for degassing gas bearing ore and coal deposits at development of minerals |
| CN102926810A (en) * | 2012-11-16 | 2013-02-13 | 天地(常州)自动化股份有限公司 | Forecasting method of coal and gas outburst |
| RU2604533C2 (en) * | 2015-04-02 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) | Method for prediction of coal methane resources at area of abandoned mine |
| RU2730470C1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-08-24 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) | Method of predicting intensity of releasing methane from coal broken-down in bottomhole |
| RU2731012C1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-08-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) | Method of forecasting methane profusion of waste space |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118965744A (en) * | 2024-07-26 | 2024-11-15 | 中国安全生产科学研究院 | Calculation method of methane emissions within the emission boundary of post-mine activities in open-pit coal mines |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2604533C2 (en) | Method for prediction of coal methane resources at area of abandoned mine | |
| Vennes et al. | Large-scale destress blasting for seismicity control in hard rock mines: a case study | |
| Petlovanyi et al. | The influence of geology and ore deposit occurrence conditions on dilution indicators of extracted reserves | |
| RU2453704C1 (en) | Method for determination of methane content in coal vein | |
| CN116163798A (en) | Overlying strata separation grouting method for goaf lower long wall working face mining | |
| Chistyakov et al. | Investigation of the geomechanical processes while mining thick ore deposits by room systems with backfill of worked-out area | |
| RU2811143C1 (en) | Method for determining mine methane resources at excavation site | |
| RU2814072C1 (en) | Method for forecasting resources of mine methane on extraction section of gas-rich mine | |
| Akpanbayeva et al. | Assessing a natural field of rock mass stress by means of in-situ measurements within Vostochnaya Sary-Oba deposit in Kazakhstan | |
| Creedy | Methane emissions from coal related sources in Britain: Development of a methodology | |
| RU95107740A (en) | Method of mining steeply dipping ore bodies and methods of mining, processing and concentration of copper, and/or copper-zinc, and/or zinc, and/or sulfur ores with possible content of gold, silver and other precious and rare-earth elements from steeply dipping ore bodies | |
| RU2600000C1 (en) | Method of stope ore methane balance predicting | |
| RU2012808C1 (en) | Method for preparation of flat mineral beds for opencast mining | |
| RU2528304C1 (en) | Method of determining outburst sites in coal beds | |
| RU2814374C1 (en) | Method of coal bed degassing | |
| Moser et al. | Application of rock mass classification systems as a tool for rock mass strength determination | |
| RU2813009C1 (en) | Method for predicting methane abundance for excavation sites | |
| Gajos et al. | Experience and practical aspects of utilizing a shrinkage method of extraction at “Kazimierz-Juliusz” coal mine in Sosnowiec | |
| RU2046957C1 (en) | Potassium mines gas-bearing conditions determination method | |
| RU2825810C1 (en) | Method for determining height of zone of technogenic cracks above mining site | |
| Donnelly | Mining | |
| Matsui et al. | Drivage of a new incline with a roadheader at Ombilin Coal Mine, Indonesia | |
| RU2842239C1 (en) | Method of coal bed development by mining face in gas mine | |
| RU2781586C1 (en) | Method for controlling methane release at the reclamation area of a gas-filled mine | |
| RU2569352C1 (en) | Determination of second working degassing influence on coal ore massifs |