Оценка влияния фильтрации газа в процессе трещинообразования в угольном пласте

Abstract

Предложена модель и выполнена оценка фильтрации метана в угольном пласте с учетом процесса трещинообразования при ведении горных работ на больших глубинах современных шахт. Методами теоретической физики проанализирован процесс развития магистральных трещин, которая спровоцирована быстрой разгрузкой выбросоопасного угольного пласта, что позволило выдать оценочные критерии реализации рассматриваемого процесса и определить временные параметры разрушения краевой части пласта. Исследовано явление развития магистральных трещин в краевой части угольного пласта при его быстрой разгрузке от горного давления. Выполнена оценка расстояния между развиваемыми новыми трещинами с учетом их характеристик и расстояния между существующими трещинами, при котором может произойти послойный отрыв. Такая оценка производится на основании полученного в работе неравенства. В качестве критерия послойного отрыва принята величина сжимающих напряжений в трещине, находящейся на заданном расстоянии от поверхности, причем такой механизм может иметь место при реализации в пласте газодинамического явления в виде выброса угля и газа.

Запропоновано модель і виконано оцінку фільтрації метану у вугільному пласті з урахуванням процесу тріщиноутворення при веденні гірничих робіт на великих глибинах сучасних шахт. Методами теоретичної фізики проаналізовано процес розвитку магістральних тріщин, яка спровокована швидкої розвантаженням викидонебезпечного вугільного пласта, що дозволило видати оціночні критерії реалізації розглянутого процесу і визначити часові параметри руйнування крайової частини пласта. Досліджено явище розвитку магістральних тріщин в крайової частини вугільного пласта при його швидкої розвантаженню від гірського тиску. Виконана оцінка відстані між розвивали новими тріщинами з урахуванням їх характеристик і відстані між існуючими тріщинами, при якому може відбутися пошаровий відрив. Така оцінка проводиться на підставі отриманого в роботі нерівності. Як критерій пошарового відриву прийнята величина стискають напруг в тріщині, що знаходиться на заданій відстані від поверхні, причому такий механізм може мати місце при реалізації в пласті газодинамічного явища у вигляді викиду вугілля і газу.

A model is proposed for estimating coal bed methane (CBM) filtration with taking into account process of crack formation at mining operations at great depths in the coal mines. With the help of methods of theoretical physics, a process of main crack development provoked by a quick unloading of a prone-to-outburst coal seam was analyzed, as well as evaluation criteria were established for the process of estimation, and time parameters were specified for the seam edges failure. A phenomenon of main crack development was studied in the edges of the coal seam at rapid rock pressure relief. Distance between newly developing cracks was evaluated with taking into account their characteristics and distance between existing cracks at which the layer-to-layer failure can occur. Such evaluation is made on the basis of the received inequality. A value of compressive stresses in a crack located at a predetermined distance from the surface is assumed as a criterion of the layer-to-layer failure, and such mechanism can be observed in the seam when the gas-dynamic phenomenon is manifested in the form of coal-and-gas outburst.