Ученые сравнили модели изменения проницаемости угольных пластов

Исследователи НИТУ МИСИС и Геофизического центра РАН совместно с экспертами АО «СУЭК-Кузбасс» рассмотрели пять существующих моделей проницаемости угольных пластов для того, чтобы понять, как учитывать при расчетах изменения действующих напряжений. Такие расчеты необходимы для планирования дегазации шахт и оценки рисков, связанных с метановыделением.

Проницаемость показывает, насколько легко газ или жидкость могут перемещаться через горную породу. Для угольных пластов этот показатель особенно важен: от него зависит эффективность удаления метана перед началом горных работ и во время добычи. Если проницаемость оценена неправильно, это может привести к снижению эффективности дегазации и увеличению рисков опасных газодинамических процессов в шахтах.

При этом угольный пласт нельзя рассматривать как однородный материал. В нем есть поры и системы естественных трещин, так называемый кливаж. Именно через эти трещины в основном и происходит движение газа. При увеличении действующих напряжений трещины могут закрываться, а проницаемость — снижаться. При уменьшении нагрузки, наоборот, трещины могут раскрываться. Дополнительно на состояние угля влияет взаимодействие с газом: при адсорбции газа угольная матрица набухает, а при десорбции — усаживается.

Из существующих моделей одни учитывают прежде всего сжатие порового пространства и трещин, другие — изменение свойств угля при поглощении и выделении газа, пористость или механические характеристики породы.

«Универсальной модели, одинаково подходящей для всех угольных пластов, нет. Ее выбор должен зависеть от глубины залегания пласта, диапазона нагрузок, строения системы трещин, насыщенности угля газом и характера деформаций. Такой подход позволяет учитывать реальные особенности конкретного горного массива, а не использовать одну и ту же зависимость для разных условий», — пояснил один из авторов работы, заведующий кафедрой безопасности и экологии горного производства НИТУ МИСИС, доктор технических наук Константин Коликов.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации