В статье изложены основные аспекты методологического подхода к объективной аналитической оценке предельно допустимых нагрузок на очистные забои угольных шахт по газовому фактору. Аналитический прогноз основывается на оценке притоков метана в пространство очистного забоя из всех возможных источников его поступления на базе использования фундаментальных физических законов, современных средств математического моделирования и натурных исследований основных свойств и параметров состояния углегазоносного массива. Объективная достоверная оценка допустимых нагрузок является отправной точкой для обоснованного выбора технологии пластовой дегазации, который должен базироваться также на временном факторе и прогнозном показателе газоотдачи угольного пласта в дегазационные скважины. Разработаны рекомендации по выбору технологии пластовой дегазации разрабатываемого угольного пласта «Болдыревский» шахты им. Кирова, основанные на применении новых технологических схем (гидроразрыв пласта, осущствляемый из подготовительных пластовых выработок и др.), успешно прошедших натурную апробацию на указанном объекте.
Работы в данном научном направлении были начаты в основных угольных бассейнах СССР около 40 лет назад. Базовой технологией являлась технология гидрорасчленения угольных пластов с последующим извлечением воды и газа. На глубине залегания угольных пластов более 500-600 м эффективность данной технологии начинает снижаться и возникает необходимость разработки и использования дополнительных физических, физико-химических, термодинамических и других активных воздействий на низкопроницаемые, не разгруженные от горного давления угольные пласты. Разработанные способы не имеют аналогов в мировой практике и защищены патентами.
Разработана и прошла шахтную проверку технология дегазации угольных пластов с применением эффекта гидравлического удара и перераспределения горного давления в призабойной зоне скважин. Базовая технология предусматривает гидравлическую обработку угольного пласта с нагнетанием воды под давлением 100-150 атм. Согласно предлагаемой технологии на стадии истечения воды из скважины в расчетном режиме гидравлические удары реализуют за счет циклического перекрытия потока воды, что вызывает импульсы давления с амплитудой 170-200 атм. Кроме того, разработан технологический вариант изменения горного давления в окрестности скважины за счет формирования щелей, расположенных по винтовой линии. В угольном массиве возникают касательные напряжения, что приводит к повышению его проницаемости. Приведенные технологические варианты обеспечивают увеличение дебита угольного метана в 1,5-2 раза.
Более 40 лет назад в основных бассейнах СССР начали проводить заблаговременную дегазацию угольных пластов, извлекая через скважины с поверхности угольный метан. Базовая технология - гидрорасчленение угольных пластов с последующим извлечение воды и газа. Для высокогазоносных угольных пластов, залегающих на глубинах более 500-600 м, совершенствование технологии велось по пути разработки новых способов активных воздействий на угольный пласт: физических, химических, термодинамических и ряда других. Были разработаны новые технологии: пневморасчлене- ние, пневмотепловое воздействие, гидрорасчленение с использованием газообразного азота, циклическое гидрорасчленение с использованием сжиженного азота и др., защищенные патентами и не имеющие аналогов в мире.
Обоснованные технологии и конструкции для добычи шахтного метана из угольных пластов, анализ опыта работы шахт основных угольных бассейнов России и Стран ближнего зарубежья позволяют сделать выводы о высокой эффективности проектов, обеспечивающих повышение безопасности ведения работ и снижение удельных затрат на добычу полезного ископаемого. Рассмотрены перспективные способы повышения проницаемости угленосных свит и угольных пластов.
