Янжула О. С. Обґрунтування параметрів ведення очисних робіт поблизу геологічних порушень, схильних до раптових виділень метану

Об'єкт дослідження – геомеханічні процеси у вуглепородному масиві, що вміщує геологічне порушення при імпульсному виділенні метану у вибій. Мета роботи – встановлення закономірностей фільтрації метану в непружній зоні опорного тиску вугільного пласта та обґрунтування параметрів ведення очисних робіт у зонах геологічних порушень, схильних до раптових виділень метану у вибій, для підвищення продуктивності та безпеки очисних робіт. Методи дослідження: аналіз даних і узагальнення раніше виконаних досліджень, фактичного матеріалу щодо імпульсних виділень метану з підробленої товщі та закономірностей фільтрації метану в зонах геологічних порушень; феноменологічні методи розрахунку фільтрації метану у вугільному пласті; термодинамічні і молекулярно-механічні методи досліджень адсорбованого метану у вугіллі; аналіз та інтерпретація отриманих результатів. Вперше при фільтрації метану в пружній області опорного тиску вугільного пласта встановлений ефект адсорбції метану мікропористою структурою вугілля, обумовлений тим, що ця мікроструктура в даній області схильна, в основному, до декомпресійних процесів, а ступінь заповнення пор в ній метаном становить 40%, що визначено термодинамічною оцінкою стану адсорбованого у вугіллі метану в незайманому вугільному масиві. Вперше отримані принципово нові закономірності фільтрації метану в непружній зоні опорного тиску вугільного пласта, з урахуванням його вільної та адсорбованої фази, які полягають в тому, що в міру наближення до вибою виробки у фільтраційному потоці накопичується метан, який десорбується з мікростуктури вугілля, що призводить поблизу вибою до значного збільшення тиску метану в порівнянні з тиском у фільтраційному потоці тільки вільної фази. Запропоновані геологічні критерії та розроблено метод прогнозу імпульсних загазувань виробок при обваленнях покрівлі. Встановлено закономірності формування зони підвищеної аерогазодинамічної небезпеки - «квадрата виробленого простору», що характеризується формуванням зони основного склепіння обвалення в породах покрівлі. В дисертації встановлені закономірності фільтраційного процесу метану у вугільному пласті, що вміщує порушену зону, насичену вільним та адсорбованим метаном з урахуванням міжмолекулярних взаємодій в системі «метан-вугілля» у взаємозв'язку з конформаційними перебудовами в мікроструктурі вугілля і з енергією активації розвитку десорбційних процесів у вугіллі при переміщенні очисного вибою поблизу зон геологічних порушень, реалізація яких дозволила розробити способи безпечного ведення гірничих робіт у зонах геологічних порушень, схильних до раптових виділень метану у вибій виробки, що дозволило підвищити безпеку ведення гірничих робіт. Результати досліджень увійшли до «Рекомендацій щодо прогнозу небезпеки імпульсних загазувань гірничих виробок при відході очисного вибою від зони геологічного порушення», «Рекомендацій щодо запобігання імпульсних загазувань гірничих виробок при відході очисного вибою від зони геологічного порушення» та передані для використання до шахтного управління «Покровське».