Статья

Наименование	Кинетика выделения метана в геодинамически активных зонах
Авторы	Стариков Г. П., д. т. н., проф., директор Шажко Я. В., к. т. н., зам. директора по научной работе Мельник Т. Н., к. ф.-м. н., с. н. с. Подрухин А. А., с. н. с.
Раздел	Науки о земле
Год	2020	Выпуск	64	Страницы	5 - 15
УДК	622.411.33.043.3			EDN	FWTZZW
Аннотация	В работе проведен теоретический анализ кинетики выделения метана на поверхности в геодинамически активных зонах (к примеру, в местах геологических нарушений). Получены зависимости давления газа в приповерхностных слоях от времени и близости к центру геодинамической зоны с учетом реальных горно-геологических параметров массива. Проведенный анализ составляет теоретическую основу метода прогнозирования темпа и интенсивности выделения метана на поверхности почвы над местами проведения горных работ и геологических нарушений.
Реферат	Цель. Разработка теоретического обоснования метода прогноза темпа и интенсивности выделения метана на поверхности почвы в геодинамически активных зонах. Методика. При анализе кинетики выделения метана на поверхности в геодинамически активных зонах (местах геологических нарушений) массоперенос метана представлен как диффузия по макроскопическому каналу (границе геологического нарушения), заключенному внутри породы с меньшей газопроницаемостью. Коэффициент диффузии заменен его эффективным аналогом, без уточнения конкретного механизма диффузионного и фильтрационного массопереноса. Результаты. В результате теоретического анализа получены оценки времени появления метана в приповерхностном слое почвы в геодинамически активных зонах и времени достижения его взрывоопасной концентрации. Установлены параметры, влияющие на скорость и интенсивность газовыделения в зонах геологических нарушений (геометрические размеры геодинамически активной зоны, глубина залегания газоносного пласта, прочностные и газодинамические характеристики горного массива, пластовое давление метана) и определена степень их влияния на протекание процесса. Научная новизна. В результате подробного описания кинетики выделения метана на поверхности геологических нарушений с учетом реальных горно-геологических параметров массива получены зависимости давления газа в приповерхностных слоях от времени и близости к центру геодинамической зоны. Практическая значимость. Совокупность теоретического описания и полевых измерений уровня выделения метана на поверхность в геодинамически активных зонах представляется удобным и эффективным средством мониторинга и прогноза газовой обстановки в зонах геологических нарушений. Результаты работы позволяют на базе данной модели и по экспериментальным данным делать выводы о глубине залегания газоносного слоя в конкретной геодинамической зоне, ширине газопроводящего канала, степени нарушенности горных пород в данной зоне.
Ключевые слова	геодинамическая зона, нарушение пласта, метан, газовыделение.
Финансирование
Благодарности
Список источников	1. Евдощук, Н. И. О роли горно-геологических условий и физико-химических факторов при формировании газонасыщенности углепородных массивов Донецко-Макеевского углепромышленного района [Текст] / Н. И. Евдощук, Н. В. Вергельская, А. Н. Кришталь // Тектоника и стратиграфия. — 2013. — Вып. 40. — С. 12–26. 2. Алексеев, А. Д. Физика угля и горных процессов [Текст] / А. Д. Алексеев. — К.: Наукова думка, 2010. — 423 с. 3. Василенко, Т. А. Исследование содержания метана в почвенном воздухе в области выхода под наносы геологических нарушений [Текст] / Т. А. Василенко, Н. И. Волошина, И. Е. Кольчик, А. В. Молодецкий, А. А. Подрухин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 7. — С. 159–166. 4. Стариков, Г. П. Методические основы определения времени формирования опасных концентраций метана в замкнутых объемах, расположенных на территории закрытых шахт [Текст] / Г. П. Стариков, А. А. Подрухин, Э. В. Борисенко // Труды РАНИМИ: сб. научн. трудов. — Донецк, 2018. — № 5 (20). — С. 128–144. 5. Алексеев, А. Д. Равновесное распределение газов в угольных пластах [Текст] / А. Д. Алексеев, Э. П. Фельдман // Письма в ЖТФ. — 2008. — Т. 34. — Вып. 14. — С. 48–53. 6. Стариков, Г. П. Кинетика фильтрации и выделения метана на поверхность при прекращении ведения работ в угольных шахтах [Текст] / Г. П. Стариков, В. М. Юрченко, Т. Н. Мельник, А. А. Подрухин // ФТВД. — 2019. — Т. 29. — № 1. — С. 95–103. 7. Сергиенко, А. И. Графоаналитический способ определения границ распространения геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов закрытых шахт [Текст] / А. И. Сергиенко, А. А. Подрухин // Физико-технические проблемы горного производства. — Донецк: ИФГП НАНУ, 2010. — Вып. № 13. — C. 128–135. 8. Бекман, И. Н. Математика диффузии [Текст] / И. Н. Бекман. — М.: ОнтоПринт, 2016. — 400 с. 9. Каур, И. Диффузия по границам зерен и фаз [Текст] / И. Каур, В. Густ. — М.: Машиностроение, 1991. — 448 с.
Полный текст