Влияние глубины внедрения в выбросоопасную зону на протекание газодинамических процессов вблизи тектонического нарушения

Abstract

Анализ геологических условий протекания внезапных выбросов угля и газа в Центральном и других районах Донбасса показывает, что большинство выбросов произошло в тектонически нарушенных зонах, когда выброс инициируется при внедрении в потенциально выбросоопасный участок. С целью установить влияние глубины внедрения в выбросоопасную зону на развитие процесса выброса угля и метана проведена серия численных экспериментов. При этом использовалась математическая модель связанных нестационарных процессов изменения поля напряжений, фильтрации и десорбции метана. Показано, что геомеханические и фильтрационные процессы переходят из квазистационарного режима в динамический только внутри выбросоопасной зоны. Проницаемость угля и скорость фильтрации метана здесь резко возрастают, градиенты давления метана принимают очень высокие значения. Приведены кривые изменения фильтрационных показателей для различных значений глубины проникновения в выбросоопасную зону, в различные моменты времени. Показано, что волна разрушения опережает волну падения давления на 0,09 м для принятых условий моделирования.

Аналіз геологічних умов перебігу раптових викидів вугілля і газу в Центральному та інших районах Донбасу свідчить, що більшість викидів відбувалась в тектонічно порушених зонах, коли викид ініціюється при проникненні в потенційно викидонебезпечну ділянку. С метою встановлення впливу глибини проникнення у викидонебезпечну зону на розвиток процесу викиду вугілля і метану проведено серію чисельних експериментів. При цьому використовувалась математична модель зв’язаних нестаціонарних процесів зміни поля напружень, фільтрації та десорбції метану. Показано, що геомеханічні і фільтраційні процеси переходять із квазістаціонарного режиму у динамічний тільки всередині викидонебезпечної зони. Проникність вугілля та швидкість фільтрації метану тут різко зростає, градієнти тиску метану приймають дуже високі значення. Наведено криві зміни фільтраційних показників для різних значень глибини проникнення у викидонебезпечну зону, в різні моменти часу. Показано, що хвиля руйнування випереджає хвилю падіння тиску на 0,09 м для прийнятих умов моделювання.

Analysis of geological conditions for the occurrence of sudden coal and gas outbursts in the central and other parts of Donbass shows that the majority of outbursts occurred in tectonically disturbed areas where the outburst is initiated by the penetration of a potential outburst danger zone. In order to determine the influence of the depth of penetration in the area of outburst on the development process of coal and methane outburst, a set of numerical experiments was executed. We used a mathematical model of coupled non-stationary processes of stress field change, filtering and methane desorption. It is shown that the geomechanical and filtration processes are moving from a quasi-stationary in a dynamic regime just inside the outburst danger zone. The coal permeability and methane filtration rate is sharply increasing, pressure of methane gradients take very high values. The curves of change of filtration parameters for different values of the penetration depth in outburst area at different times is demonstrated. It is shown that the wave of destruction advanced of a wave of pressure by 0.09 m to accept the simulation.