Сведения о ходе выполнения Проекта (ПНИ) на тему «Разработка технологии дегазации углепородного массива протяженными направленными скважинами, пройденными по вмещающим породам и угольному пласту при подземной добыче угля», в рамках реализации мероприятия подпрограммы 4 «Формирование и реализация комплексных научно-технических программ по приоритетам Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, а также научное, технологическое и инновационное развитие по широкому спектру направлений» государственной программы Российской Федерации «Научно- технологическое развитие Российской Федерации» по этапу № 1.
Руководитель: Директор ИПКОН РАН, чл.-корр. РАН, Захаров Валерий Николаевич
Ответственный исполнитель: зам. директора, канд. техн. наук Шляпин Алексей Владимирович
Общий объем средств субсидии (2021-2023 г.) – 30 млн. руб.
Общий объем привлекаемых внебюджетных средств (2021-2023 г.) – 148 млн. руб.
Номер Соглашения о предоставлении субсидии: № 075-15-2021-943 (13.2251.21.0010) от 23 сентября 2021 г.
Тема: «Разработка технологии дегазации углепородного массива протяженными направленными скважинами, пройденными по вмещающим породам и угольному пласту при подземной добыче угля»
Приоритетное направление: «Рациональное природопользование»
Критическая технология: Технологии поиска, разведки, разработки месторождений полезных ископаемых и их добычи»
Период выполнения этапа № 1: с 23.09.2021 г. по 31.12.2021 г.
Плановое финансирование этапа № 1 проекта:
Бюджетные средства 10 млн. руб.
Внебюджетные средства 50 млн. руб.
Период выполнения этапа № 2: с 01.01.2022 г. по 31.12.2022 г.
Плановое финансирование этапа № 2 проекта:
Бюджетные средства 10 млн. руб.
Внебюджетные средства 50 млн. руб.
Период выполнения этапа № 3: с 01.01.2023 г. по 31.12.2023 г.
Плановое финансирование этапа № 3 проекта:
Бюджетные средства 10 млн. руб.
Внебюджетные средства 48 млн. руб.
Получатель субсидии: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук (ИПКОН РАН)
Иностранные партнеры:
- Институт нефти и газа — Государственный научно-исследовательский институт, Польша (Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy (INiG-PIB)
- Центральный горный институт, Польша — Główny Instytut Górnictwa (GIG)
- Имперский колледж науки, техники и медицины, Великобритания — Imperial College of Science, Technology and Medicine (IMPERIAL)
- Польская группа горняков, Польша — Polska Grupa Górnicza (PGG)
- Университет Овьедо, Испания — Universidad de Oviedo (UNIOVI)
1. Цель проекта
Целью выполняемого проекта является разработка эффективной и экологически безопасной технологии дегазации углепородного массива с использованием направленных протяженных скважин, пробуренных по угольному пласту и вмещающим его горным породам. Выполняемые исследования направлены на обоснование и разработку Методических рекомендаций по применению протяженных направленных скважин для эффективной дегазации углепородного массива. Для этого должна быть проведена оценка технологических возможностей проведения дегазации угольного пласта, разрабатываемого длинным забоем. С помощью программ для ЭВМ, разработанных на основе численных моделей массопереноса на первом этапе выполнения проекта (2018- 2019 гг.), возможности направленного бурения должны быть адаптированы к геологическим и горнотехническим условиям опытно-промышленного объекта, а также определены места расположения скважин, обеспечивающие максимальную эффективность проведение дегазации углепородного массива. Провести опытно- промышленные исследования, включающие бурение экспериментальных наклонно- направленных дегазационных скважин и регистрацию эмиссии метана на всех этапах отработки выемочного столба (до начала работ, в течении очистных работ и последующей эксплуатации выработанного пространства). Также, необходимо выполнить сравнительный анализ фактических результатов применения предлагаемой технологии и существующих способов дегазации углепородных массивов. Провести технико-экономическое обоснование эффективности применения предложенной технологии дегазации углепородного массива протяженными направленными скважинами.
2. В ходе выполнения работ по Соглашению о предоставлении субсидии № 075-15-2021-943 (13.2251.21.0010) от 23 сентября 2021 г. с Минобрнауки России на этапе № 1 в период с 23 сентября 20121 г. по 31 декабря 2021 г. в соответствии с Планом-графиком исполнения обязательств выполнялись следующие работы:
Получателем субсидии:
- Выполнен анализ и подготовлен отчет по современной научно-технической, нормативной, методической документации, относящейся к технологическим решениям дегазации углепородных массивов;
- Выполнен анализ и подготовлен отчет по патентным исследованиям на предмет использования протяженных направленных скважин для дегазации углепородного массива;
- Обоснованы критерии, которым должен удовлетворять углепородный массив для использования протяженных скважин;
- Выполнено обоснование выбора конкретного выемочного столба для проведения опытно-промышленных исследований новой технологии дегазации с использованием протяженных скважин, пробуренных по пласту и в его кровле;
- Выполнено определение технологических свойств углепородного массива (фильтрационно-сорбционные, механические, прочностные), характеризующих его состояние по всей протяженности выемочного столба;
- Разработана программа проведения опытно-промышленных исследований, содержащая перечень мероприятий, проведение которых необходимо для получения данных по выходу метана из экспериментальной скважины, которая включает:
— методику оценки расположения экспериментальной скважины;
— методику определения влияния расхождения во времени начала очистных работ и начала бурения скважины;
— методику предварительной оценки изменения во времени дебита экспериментальной скважины в зависимости от степени отработки выемочного столба;
— методику и технологию замеров количества протекающего по скважине метана;
— методику определения массопереноса метана в углепородном массиве на основе проведенных замеров.
Иностранными партнерами:
- Проведена комплексная оценка для выбора конкретного выемочного столба для проведения опытно- промышленных исследований;
- Определены технологические свойства углепородного массива (фильтрационно-сорбционные, механические, прочностные), характеризующие его состояние по всей протяженности выемочного столба;
- Определены оптимальные зоны заложения экспериментальных дегазационных скважин;
- Проведены мониторинг целостности ствола скважины, гидродинамические испытания экспериментальных дегазационных скважин, предоставившие информацию о проницаемости угля в зоне ствола скважины и ее изменениях во времени, а также образующихся микротрещин во время эксплуатации угольного пласта;
- Разработана технология бурения для выполнения комплекса работ по направленному бурению скважин с оптимальным азимутом и наклоном. Обоснован выбор бурового раствора, обеспечивающего отвод газа через скважины после бурения, а также разработан регламент подключенния экспериментальных дегазационных скважин к системе газоотвода шахты «Мурки-Сташич»;
- Пробурены экспериментальные направленные протяженные дегазационные скважины и введены в эксплуатацию.
3. Основные результаты проекта
Достигнутые получателем субсидии в 2021 г.:
Выполненный комплекс исследований по лабораторному определению технологических свойств углепородного массива и установлению критериев применения протяженных направленных скважин для дегазации углепородного массива с учетом конкретных горно-геологических и горнотехнических условий шахты им. С.М. Кирова позволил выбрать конкретный выемочный столб угольного пласта Болдыревский и места заложения дегазационных скважин, обеспечивающие их устойчивость в течении отработки экспериментального участка, для проведения опытно-промышленных исследований по дегазации углепородного массива протяженными направленными скважинами, пройденными по вмещающим породам и угольному пласту при подземной добыче угля.
4. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования
Получены следующие охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки в виде:
— Подана заявка на получение Патента на изобретение РФ №2021130931 от 22.10.2021 г. «Способ повышения газоотдачи надрабатываемого угольного пласта при дегазации скважинами»;
— Подана заявка на получение Патента на изобретение РФ №2021130930 от 22.10.2021 г. «Способ прогноза проницаемости угля»;
— Подана заявка на получение Патента на изобретение РФ №2021130929 от 22.10.2021 г. «Способ управления метановыделением на выемочном участке газообильной шахты»;
— Подана заявка на получение Патента на изобретение РФ №2021130928 от 22.10.2021 г. «Способ бурения и герметизации скважины на подрабатываемые пласты угля»;
5. Достижение показателей результативности предоставления субсидии в 2021 году
| №№ п/п |
Наименование |
Единица измерения |
Значения за текущий год | |
| Заплани- ровано на текущий год | Достигнуто за отчетный период | |||
| 1 | Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности работников организации, непосредственно участвующих в реализации проекта | процентов | 30 | 36.36 |
| 2 | Количество патентов и (или) заявок на получение патента на изобретение, поданных в рамках реализации проекта и соответствующих приоритетам научно-технологического развития Российской Федерации | единиц | 1 | 4 |
| 3 | Количество публикаций по результатам реализации проекта в научных журналах, индексируемых в базах данных «Scopus» и (или) Web of Science Core Collection | единиц | 1 | 2 |
| 4 | Объем денежных средств, привлеченных иностранной организацией для реализации проекта, определяемый в соответствии с планом | тыс. руб | 50000 | 50039,1 |
6. Публикации
- Захаров В.Н., Трофимов В.А., Филиппов Ю.А., Шляпин А.В. Газовые аномалии в угольном пласте. Горный журнал. – М.: Издательский дом «Руда и металлы», №12, 2021. – С.80-87. DOI: 10.17580/gzh.2021.12.15
- Захаров В.Н., Трофимов В.А., Шляпин А.В. Закономерности формирования напряженного состояния горных пород в кровле выработанного пространства при его развитии. Горная промышленность. –М.: Научно-Производственная компания «Гемос Лимитед», №6, 2021. – С.68-75. DOI: 10.30686/160 9-9192-2021- 6-68-75
