Метаноносность и метаноемкость.

Метаноносность – количество метана, содержащегося в природных условиях в единице веса (объема) угля или породы (м³/т, м³/м³).

Метаноемкостью называется количество газа в свободном и сорбированном состоянии, которое может поглотить единица веса или объема (угля или породы) при данном давлении и температуре (см³/г, см³/см³).

 Основные факторы, определяющие метаноносность угольных отложений, это степень метаморфизма угля, сорбционная способность, пористость и газопроницаемость отложений, влажность, геологическая история месторождения, глубина залегания, гидрогеология и угленасыщенность месторождения.

3.4.Выделение метана в шахтах. В горные выработки метан выделяется с обнаженной поверхности угольных пластов, из отбитого угля, из выработанного пространства, с обнаженной поверхности пород.

Виды выделения метана - обыкновенное, суфлярное, внезапное.

Обыкновенное – метан выделяется с обнаженной поверхности угольного массива через мелкие, невидимые трещины. Величина этого газовыделения увеличивается с увеличением газоносности, газопроницаемости угля и газового давления. Максимальное газовыделение – сразу после вскрытия пласта.

Суфлярно е выделение метана – это выделение из крупных, видимых на глаз трещин и пустот в угле и породах. Возможный дебит суфляра – до десятков тысяч м³ в сутки, продолжительность действия – от нескольких часов до нескольких лет.

Суфляры представляют опасность из-за неожиданности проявления и резкого повышения концентрации метана в горной выработке. Кроме того, суфляр может быть одной из причин возникновения слоевого скопления метана.

По происхождению встречаются природные и эксплуатационные. Природные суфляры встречаются в зонах геологических нарушений, а эксплуатационные – в процессе выемки угля.

Профилактика суфлярных выделений метана ведется с помощью предварительной дегазации массива, усилением проветривания опасных выработок, каптированием газа. При каптировании, устье суфляра окружается герметичным киоском, а газ по трубопроводу отводится на поверхность или в исходящую струю шахты (крыла шахты).

При внезапном выбросе в горную выработку за короткий промежуток времени выделяется большое количество метана и измельченного угля (породы). При этом в угольном пласте (массиве породы) образуются характерные полости.

При выбросе выделяется от сотен м³ до 500 тыс. м³ метана, количество угля до нескольких тыс. т.

Внезапные выбросы, чаще всего, происходят при вскрытии пластов, при пересечении зон геологических нарушений. Внезапные выбросы из пласта происходят на участках с пониженной прочностью и слабым контактом с вмещающими породами.

У внезапных выбросов есть предупредительные признаки: удары, толчки, гул в угольном массиве, осыпание и отскакивание угля на поверхности пласта в забое, выжимание угля, повышенное газовыделение.

Выброс может возникнуть после сотрясений массива в ходе выемочных работ или в результате образования зон повышенной концентрации напряжений (углы и уступы забоя).

Таким образом, основные причины возникновения выброса это горное давление, энергия газа в угле и физико-механические свойства угольного пласта.

Газовыделение из отбитого угля проявляется, в основном, в забое при отделении угля от массива и при погрузке на конвейер. Вместе с тем, при повышенной скорости продвигания забоя, концентрация метана возрастает по всей конвейерной цепочке.

Основное выделение метана из отбитого угля происходит в течении часа после его отделения от массива. Через 10-12 часов газовыделение практически прекращается. Оставшееся в угле некоторое количество газа называют остаточной газоносностью. Для большинства углей она может составить 2-5 м³/т.

Газовыделение из выработанных пространств, происходит в призабойное пространство лав, в вентиляционные выработки выемочных участка и в любые выработки, примыкающие к выработанным пространствам.Основные источники выделения метана в выработанные пространства – сближенные угольные пласты, целики, уголь, оставленный в выработанном пространстве и т.п.

Метанообильность шахт

К шахтам, опасным по газу, относятся такие в которых хотябы в одной выработке был обнаружен метан.

Количество метана, выделяющегося в шахте за сутки в единицу времени (обычно за сутки), называется метанообильностью шахты. Различают метанообильность относительную и абсолютную.

Абсолютной метанообильностью называется количество метана в кубических метрах, выделяющегося в шахте в течение суток.

Относительная метанообильность – количество метана выделяющегося на 1т суточной добычи.

Относительная метанообильность действующей шахты устанавливается в январе каждого года по результатам обработки замеров количества воздуха и содержании метана в пробах воздуха, производимых ежемесячно в течение года в соответствии с ПБ.

Для установления категории действующей шахты по метану принимается наибольшая относительная метанообильность участка шахтопласта или шахты в целом.

Газовые шахты в зависимости от величины относительной метанообильности и вида выделения метана разделяются на пять категорий:

І – до 5 м³/т; ІІ – от 5- 10м³/т; ІІІ – от 10-15м³/т;

Сверхкатегорные – 15 и более; шахты опасные по суфлярным выделениям;

Опасные по                    Шахты, ведущие работы по пластам опасным по

внезапным выбросам              внезапным выбросам угля и газа, шахты с выбросами породы.

Газовым балансом шахты называется, ее абсолютная метанообильность, равная сумме метанообильности отдельных источников метановыделения. Он зависит от системы разработки, способа управления кровлей, объема выработанного пространства, развития очистных и подготовительных работ, свойств угля и вмещающих пород, горногеологических условий. В Донбассе, доля метановыделения из выработанных пространств составляет 25-35%.

Газовый режим шахты, распорядок, вводимый на шахтах, опасных по выделению метана. Если шахта опасна не только по газу, но и по взрывчатой пыли, то вводится т. н. пыле-газовый режим.

Г. р. предусматривает выполнение организационно-технических мероприятий для предупреждения скопления газа до опасных пределов и появления источников воспламенения газа. Это достигается осуществлением интенсивной вентиляции выработок и дегазации полезных ископаемых и вмещающих пород; применением таких способов работ и механизмов, при которых скопление газа минимально; регулярным контролем содержания газа в воздухе горных выработок при помощи газоопределителей и аппаратуры автоматического контроля и аварийного оповещения. Вторая группа мероприятий состоит в том, чтобы не допускать в шахте открытого пламени, раскалённых предметов и искр (достигается применением предохранительных взрывчатых веществ, электрооборудования в специальном исполнении, соблюдением предохранительных мер при ведении горных работ и др.).