Для планирования дегазации шахт и оценки рисков, связанных с метановыделением, российские исследователи выявили модели, которые наиболее эффективны для оценки проницаемости угольных пластов при изменении действующих напряжений.
Проницаемость показывает, насколько легко газ или жидкость могут перемещаться через горную породу. Для угольных пластов этот показатель особенно важен: от него зависит эффективность удаления метана перед началом горных работ и во время добычи. Если проницаемость оценена неправильно, это может привести к снижению эффективности дегазации и увеличению рисков опасных газодинамических процессов в шахтах.
При этом угольный пласт нельзя рассматривать как однородный материал. В нём есть поры и система естественных трещин, так называемый кливаж. Именно через эти трещины в основном происходит движение газа. При увеличении действующих напряжений трещины могут закрываться, и проницаемость снижается. При уменьшении нагрузки, наоборот, они могут раскрываться. Дополнительно на состояние угля влияет взаимодействие с газом: при адсорбции газа угольная матрица набухает, а при десорбции — усаживается.
Чтобы понять, как эти процессы учитывать при расчётах, исследователи НИТУ МИСИС совместно с экспертами Геофизического центра РАН и АО «СУЭК-Кузбасс» рассмотрели пять существующих моделей проницаемости: одни учитывают прежде всего сжатие порового пространства и трещин, другие — изменение свойств угля при поглощении и выделении газа, пористость или механические характеристики…
