Изменение параметров фильтрации метана в углепородном массиве вокруг выемочного штрека при использовании различных способов его охраны

Abstract

С помощью методов численного моделирования проведено исследование влияния способа охраны выемочного штрека на процесс фильтрации метана в углепородном массиве и эффективность работы системы дегазационных скважин. В статье приведены распределения значений давления метана и скоростей его фильтрации в случаях, когда охранные сооружения не применяются и при четырех способах охраны выемочного штрека. Показано, что без использования охранных конструкций дегазационные скважины при их подработке разрушаются и прекращают работу. Использование стойки, ремонтины, костра приводит к восстановлению работы одной скважины. При дальнейшем усилении охранных конструкций дебит метана в двух дегазационных скважинах, а также эффективность дегазации кровли скважинами значительно возрастают. Также показано, что дебит метана в дегазационной скважине минимален при ее расположении за пределами области фильтрации, окружающей выработанное пространство; стабилен и составляет 60 % от максимума в зоне повышенной трещиноватости; достигает наибольших значений на границе с зоной неупругих деформаций и падает до 0 при дальнейшем уменьшении угла наклона над горизонтом.

С помощью методов численного моделирования проведено исследование влияния способа охраны выемочного штрека на процесс фильтрации метана в углепородном массиве и эффективность работы системы дегазационных скважин. В статье приведены распределения значений давления метана и скоростей его фильтрации в случаях, когда охранные сооружения не применяются и при четырех способах охраны выемочного штрека. Показано, что без использования охранных конструкций дегазационные скважины при их подработке разрушаются и прекращают работу. Использование стойки, ремонтины, костра приводит к восстановлению работы одной скважины. При дальнейшем усилении охранных конструкций дебит метана в двух дегазационных скважинах, а также эффективность дегазации кровли скважинами значительно возрастают. Также показано, что дебит метана в дегазационной скважине минимален при ее расположении за пределами области фильтрации, окружающей выработанное пространство; стабилен и составляет 60 % от максимума в зоне повышенной трещиноватости; достигает наибольших значений на границе с зоной неупругих деформаций и падает до 0 при дальнейшем уменьшении угла наклона над горизонтом.

Impact of gate road supporting method on the methane filtration process in the coal rock massif and efficiency of the methane-drainage borehole system functioning were studied with the help of numerical simulation methods. In the article, distribution of methane pressures and rates of methane filtrations are shown with no and with four different supports. It is shown that with no gate road supporting, methane-drainage boreholes, being undermined, are ruined and do not work any more. Such measures as props, scaffolds and timber cribs reset operation of one borehole. Further strengthening of supports provides essential increase of methane flow rate in two methane drainage boreholes and significant efficiency improvement of the roof degassing through the boreholes. It is further shown that methane flow rate is: minimal in methane drainage borehole located outside the filtration area around the mined-out space; stable - 60% of the maximum value - in zone with high fracture pattern; and reaches the highest values on the border with the zone of inelastic deformation and drops down to 0 with further decrease of slope angle over the horizon.