The improved empirical and naturalistic methods for forecasting methane content in the coal seams

Abstract

The research is related to the field of the mine gas safety and assessment of methane reserves in the methane-coal deposits. A scope of literature and stock data were summarized, and empirical methods for determining methane content in coalbeds were improved (statistical geological, mining statistical and semi empirical methods). Impact of tectonic structures of coal deposits on the methane relative content was determined. Pattern of depth effect on methane content in the coal seams was established. The mining statistical method for forecasting gas emissions was improved by taking into considerartion effect of depth, rock inclination, seam thickness and methods for controlling rock pressure on the gas emissions from the coal seam. The quantitative estimation of methane share emitted from the mine rocks in the total gas balance of the mining site was done. The semi-empirical method for predicting methane content in coal seams was improved by taking into account the Hilt-Skok’s law and the established patterns of the effect of unloading, depth and strength of rocks on thermobaric conditions, which predefine gas content in the coal seams. The research results were implemented in the projects of Dneprogiproshakht Institute. The evidence-based part of the improved methods were presentred in different scientific reports of the N.Poljakov Institute of Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and Dniprogiproshakht Institute.

Работа относится к области газовой безопасности шахт и оценке запасов метана в метаноугольных месторождениях. Обобщены литературные и фондовые данные, а также усовершенствованы эмпирические методы определения метаноносности угольных пластов (геологостатистичсекий, горностатистический, полуэмперический). Установлено влияние тектонических структур угольных месторождений на относительную метаноносность. Уточнена закономерность влияния глубины на метаноносность угольных пластов. Усовершенствован горностатистический метод прогноза газоотдачи учетом закономерности влияния глубины, угла падения пород, мощности пластов и способов управления горным давлением на газоотдачу угольных пластов. Дана количественная оценка доли метановыделений из горных пород в газовом балансе добычного участка. Усовершенствован полуэмпирический метод прогноза метаноносности угольных пластов путем учета закона Хильта-Сака и установленных закономерностей влияния разгрузки, глубины и прочности пород на термобарические условия, предопределяющие газоносность угольных пластов. Результаты исследований внедрены в проекты института «Днепрогипрошахт». Доказательная часть усовершенствованных методов приведена в научных отчета институтов ИГТМ им. Полякова НАН Украины и «Днепрогипрошахт».

Робота відноситься до області газової безпеки шахт і оцінки запасів метану у метановугільних родовищах. Узагальнено літературні і фондові дані, а також вдосконалено емпіричні методи визначення метаноносності вугільних пластів (геологостатистичний, гірничостатистичний, напівемпіричний). Встановлено вплив тектонічних структур вугільних родовищ на відносну метаноносність. Уточнено закономірність впливу глибини на метаноносність вугільних пластів. Вдосконалено гірничостатистичний метод прогнозу газовіддачі врахуванням закономірності впливу глибини, кута падіння порід, потужності пластів і способів управління гірським тиском на газовіддачу вугільних пластів. Дана кількісна оцінка частки метановиділень з гірничих порід у газовому балансі видобувної ділянки. Вдосконалено напівемпіричний метод прогнозу метаноносності вугільних пластів шляхом врахування закону Хильта-Сака і встановлених закономірностей впливу розвантаження, глибини і міцності порід на термобаричні умови, що зумовлюють газоносність вугільних пластів. Результати досліджень упроваджено в проекти інституту «Дніпродіпрошахт». Доказову частину вдосконалених методів приведено у наукових звітах IГТМ ім. М.С. Полякова НАН України і «Дніпродіпрошахт».