Газообильность горных выработок

Как уже отмечалось, выделение газа в горные выработки вызывается снижением газового давления в угольных пластах в процессе эксплуатации, что обусловливает переход сорбированного /связанного/ в свободный /подвижный/ газ. В угольных шахтах источниками газовыделения являются разрабатываемые и смежные /подрабатываемые и надрабатываемые/ пласты угля, угольные пропластки, вмещающие породы и шахтные воды. Различают газовьщеление обыкновенное, суфлярное и внезапное.

Газообильность выработки определяется отношением объема поступившего газа к продолжительности его поступления /абсолютная газообильность, выражаемая в кубических метрах в минуту либо в сутки/ или к массе /объему/ полезного ископаемого, добытого за период выделения газа /относительная газообильность, выражаемая в кубических метрах на тонну либо на кубический метр/.

Состав атмосферы в горных выработках определяется процессами выделения природных газов из угля, пород и вод, процессами поглощения газов из атмосферы углями, породами и водами, образованием технологических газов. Поведение газов определяется парциальными давлениями отдельных компонентов, с одной стороны, в рудничной атмосфере, с другой - в угле, породе и шахтной воде.

В зону углекисло-азотных и азотно-углекислых газов поступает из угольных пластов. Объемная доля углекислого газа в пластах невелика, следовательно, и углекислотообильность шахт небольшая и составляет в среднем 5-10 м³/т. В отдельных случаях /большие выработанные пространства с потерянным углем, интенсивное проветривание, способность углей к окислению, приток обогащенных углекислым газом поверхностных вод/ этот показатель может увеличиваться до 20-30 м³/т /Подмосковный бассейн/. Объемная доля азота в угольных пластах, вмещающих породах, шахтных водах и рудничной атмосфере также невелика, поэтому процессы выделения - поглощения в зоне азотных и азотно-метановых газов незначительны.

В зоне метановых газов выделение углеводородов растет по мере углубления горных работ. Метанообильность шахты, если не применяются меры к ее снижению, достигает 100-120 м³. Эффективность дегазационных работ 30-60%. Выделение метана в зависимости от марки угля составляет от 3 до 40 м³/т, а с учетом золы и влаги обычно не превышает 20-25 м³/т. Газовые шахты в зависимости от относительной метанообильности подразделяют на пять категорий: при метанообильности до 5 м³/т шахту относят к первой категории, от 5 до 10 м³/г - ко второй, от 10 до 15 м³/т - к третьей; шахты, где метанообильность превышает 15 м³/т, считают сверхкатегорийными; шахты, где разрабатываются пласты, опасные или угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа, и шахты с выбросами пород входят в категорию опасных по внезапным выбросам.

Отношение между дебитами метана из выработанного пространства и очистного забоя в зависимости от способа управления породами кровли составляет 0,1-0,25, а на глубинах 1000-1400 м - до 0,3-0,5. Рост этого показателя свидетельствует о том, что вмещающие породы представляют собой существенный источник метана в горных выработках. В тех случаях, когда вмещающие породы характеризуются повышенной газопроницаемостью /пористые песчаники, кавернозные известняки и др./ и обладают большими запасами газов, их газообильность определяет газовый баланс шахты /Северный Донбасс, Верхняя Силезия/.

Метанообильность изменяется по простиранию и падению угольных пластов. Это позволяет выделять в пределах шахтного поля участки равной метанообильности и прогнозировать интенсивность газовыделения на новых участках.