Сведения о ходе выполнения Проекта (ПНИ) в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 — 2020 годы», утверждённой постановлением Правительства Российской̆ Федерации от 21 мая 2013 г. No 426 «О федеральной целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» по этапам №1 и №2

Руководитель: Директор ИПКОН РАН, чл.-корр. РАН, Захаров Валерий Николаевич
Ответственный исполнитель: зав. отделом, канд. техн. наук Шляпин Алексей Владимирович

Общий объем средств субсидии – 15 млн. руб.
Общий объем привлекаемых внебюджетных средств – 72 млн. руб.

Номер Соглашения о предоставлении субсидии:  № 075-15-2019-1903 (05.616.21.0122) от 10 декабря 2019 г.
Тема:  «Разработка модели дегазации углепородного массива при подземной добыче угля протяженными лавами с использованием дегазационных скважин, пройденных по вмещающим породам пласта и углю»

Приоритетное направление:  «Рациональное природопользование»
Критическая технология:  Технологии поиска, разведки, разработки месторождений полезных ископаемых и их добычи

Период выполнения этапа № 1: с 10.12.2019 г. по 31.12.2019 г.
Плановое финансирование этапа № 1 проекта:
Бюджетные средства         5 млн. руб.
Внебюджетные средства  29 млн. руб.

Период выполнения этапа № 2: с 01.01.2020 г. по 30.09.2020 г.

Плановое финансирование этапа № 2 проекта:
Бюджетные средства         10 млн. руб.
Внебюджетные средства   43 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:

  1. Институт нефти и газа — Государственный научно-исследовательский институт, Польша (Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy (INiG-PIB)
  2. Центральный горный институт, Польша — Główny Instytut Górnictwa (GIG)
  3. Имперский колледж науки, техники и медицины, Великобритания — Imperial College of Science, Technology and Medicine (IMPERIAL)
  4. Польская группа горняков, Польша — Polska Grupa Górnicza (PGG)
  5. Университет Овьедо, Испания — Universidad de Oviedo (UNIOVI)

1. Цель проекта
Целью проекта является теоретическое обоснование и разработка численной модели дегазации углепородного массива для повышения эффективности освоения углеметановых месторождений.

 2. В ходе выполнения работ по Соглашению о предоставлении субсидии от 10 декабря 2019 г.
№ 075-15-2019-1903 (05.616.21.0122) с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 — 2020 годы» на этапе № 1 в период с 10 декабря 2019 г. по 31 декабря 2019 г. в соответствии с Планом-графиком исполнения обязательств выполнялись следующие работы:

Получателем субсидии:

  1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
  2. Проведение патентных исследований по моделям и способам дегазации углепородного массива.
  3. Обоснование и выбор направления научных исследований, в том числе выбор объекта исследований и оценка его горно-геологических и горнотехнических условий.
  4. Разработка концептуальной модели процесса дегазации угольного пласта и вмещающих пород.

Иностранными партнерами:

  1. Оценка горно-геологических условий и степени опасности по газовому фактору для объекта моделирования — пласта 501 на участке «С» угольной шахты «Мурцки-Сташич».
  2. Проведение исследования эксплуатационных зависимостей угольного пласта; распределения метана и проектируемой степени дегазации пластов в зоне протяженной лавы.
  3. Оценка объема десорбированного метана с учетом степени дегазации слоев кровли и вмещающих пород при эксплуатации длинного забоя с определением прогнозного уровня эмиссии метана.

На этапе № 2 в период с 01 января 2020 г. по 30 сентября 2020 г. в соответствии с Планом-графиком исполнения обязательств выполнялись следующие работы:

 Получателем субсидии:

  1. Разработаны методики лабораторного определения фильтрационных и сорбционных свойств образцов углей и вмещающих пород.
  2. Выполнено математическое моделирование процесса дегазации угольного пласта и вмещающих пород.
  3. Разработана Программа и методика лабораторных исследований по установлению фильтрационных, сорбционных, физико-механических и газокинетических свойств образцов углепородного массива.
  4. Проведены лабораторные исследования по установлению фильтрационных, сорбционных, физико-механических и газокинетических свойств образцов углепородного массива.
  5. Разработана численная модель процесса дегазации углепородного массива при подземной добыче угля протяженными лавами с использованием дегазационных скважин, пройденных по вмещающим породам пласта и углю.
  6. Проведено численное моделирование процесса дегазации углепородного массива и сравнительный анализа полученных результатов с результатами регистрации газовыделения при отработке угольного пласта.
  7. Подведены итоги проекта, в том числе обобщены результаты ПНИЭР и выполнено их сравнение с современным научно-техническим уровнем.

Иностранными партнерами:

  1. Оценены технологические возможности проведения дегазации угольного пласта разрабатываемого длинным забоем.
  2. Выполнено бурение дополнительных геологоразведочных скважин для уточнения свойств и структуры залегания исследуемого пласта и вмещающих пород.
  3. Проведены лабораторные исследования физико-механических, газодинамических и газокинетических свойств полученных образцов углепородного массива в соответствии с европейскими и польскими стандартами ISRM.
  4. Собраны геологические и горнотехнические данные для комплексной характеристики области залегания моделируемого пласта и вмещающих пород.
  5. Измерены преобладающие напряжения и геомеханические параметры для получения информации о локальном напряженном состоянии, оказывающем существенное влияние на десорбцию метана из угольного пласта.
  6. Разработаны последовательные трехмерные численные модели, описывающие выбранный угольный пласт и вмещающие породы шахты «Мурцки-Сташич».
  7. Построены 3D модели петрофизических и геомеханических свойств, содержащие свойства угольного пласта и горного массива.
  8. Выполнено численное моделирование размещения дегазационных скважин для оценки эффективности дегазации углепородного массива.
  9. Проведена калибровка разработанных моделей для анализа влияния их параметров на результаты моделирования и уточнение значений этих параметров путем сравнения результатов моделирования и результатов экспериментальных измерений, с учетом погрешности измерений.

 3. Основные результаты проекта

Достигнутые получателем субсидии в 2019-2020 г.: 

Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ. Проведен патентный поиск в результате которого отобраны и изучены 79 российских  и зарубежных патентов на способ и модели дегазации углепородного массива.  Обосновано и выбрано направление научных исследований и объект исследований, выполнена оценка его горно-геологических и горнотехнических условий. Разработана концептуальная модель процесса дегазации угольного пласта и вмещающих пород описывающая геомеханические и газодинамические процессы, включающая механохимические и термодинамические соотношения, экспериментальные, фильтрационные и сорбционные зависимости газа.

Теоретические результаты проекта заключаются в формулировании концептуальной модели процесса дегазации угольного пласта и вмещающих пород и основанных на ней математических и численных моделей, описывающих геомеханические и газодинамические процессы, протекающие в углепородном массиве, при отработке и дегазации угольного пласта.

Проведены лабораторные исследования и установлены  фильтрационные, сорбционные, физико-механические и газокинетические свойства углепородного массива вмещающего угольный пласт Болдыревский.

Разработана численная модель процесса дегазации углепородного массива при подземной добыче угля протяженными лавами с использованием дегазационных скважин, пройденных по вмещающим породам пласта и углю, проведено математическое моделирование процесса дегазации.

Разработанные численные модели были использованы для экспериментального моделирования дегазации углепородного массива при подземной добыче угля протяженными лавами с использованием дегазационных скважин, пройденных по вмещающим породам пласта и углю для конкретных условий угольной шахты им. С.М. Кирова.

Новизна результатов проекта состоит в:

  • использовании экспериментальной функциональной зависимости проницаемости от напряжений в массиве и насыщенности угля и пород метаном, являющейся характеристикой материала и полученной в результате проведенных лабораторных исследований;
  • введении в общую фильтрационную модель кинетической модели десорбции метана, параметры которой также определяются экспериментально;
  • подходе к определению напряжений в массиве характеризующих распределение проницаемости через решение геомеханической задачи, учитывающей развитие выработанного пространства по мере отработки угольного пласта;
  • расширении традиционной модели фильтрации, на основе линейного уравнения закона Дарси, путем включения в нее уравнений механохимии, описывающих процессы образования дополнительных объемов метана при разрушении угля внешними нагрузками, а также уравнений теплопереноса.

Полученные результаты позволяют комплексно подойти к решению проблемы эффективной дегазации углепородного массива при ведении подземных горных работ, которые по значимости и объему проведенных исследований сопоставимы с аналогичными международными проектами, такими как: проект ENG-THERMIE «CBM COALMET», направленный на разработку комплексной технологии добычи газа из угольных пластов с использованием современной 3D модели коллектора, параметров угольных бассейнов и их петрофизических характеристик; проект RFCS «Разработка новых технологий прогнозирования и борьбы с выбросами газа и неконтролируемыми выбросами при добыче угля в толще пласта», целью которого являлась разработка и апробация новых технологий для оценки, прогнозирования, предотвращения и управления рисками неконтролируемых выбросов газа в угольных шахтах, работающих в мощных и/или крутопадающих мощных пластах; проект FP7-ENERGY «Улучшение улавливания метана» рассмотревший вопросы улучшения дегазации угольных пластов перед проведением очистных работ с целью увеличения добычи угля и снижения общего объема выбросов метана в атмосферу и др.

Достигнутые иностранными партнерами в 2019-2020 г.:

Выполнена оценка горно-геологических условий пласта 501 угольной шахты «Мурцки-Сташич» и установлено соответствие IV-й категории метановой опасности. Получены эксплуатационные зависимости исследуемого угольного пласта и распределения метана при проектируемой степени дегазации пластов в зоне протяженной лавы. Определены объемы десорбированного метана с учетом степени дегазации слоев кровли и вмещающих пород при эксплуатации длинного забоя. Оценены технологические возможности проведения дегазации  угольного пласта разрабатываемого длинным забоем. Пробурены дополнительные геологоразведочные скважины и уточнены свойства и структура залегания исследуемого пласта и вмещающих пород. Получены физико-механические, газодинамические и газокинетические свойства образцов углепородного массива в соответствии с европейскими и польскими стандартами ISRM. Собраны геологические и горнотехнические данные для комплексной характеристики области залегания моделируемого пласта и вмещающих пород. Измерены преобладающие напряжения и геомеханические параметры. Получены ориентации и величины главных горизонтальных напряжений. Разработаны трехмерные численные модели, описывающие выбранный угольный пласт и вмещающие породы шахты «Мурцки-Сташич». С помощью программного обеспечения «Petrel» (Schlumberger) построены 3D модели распределения петрофизических и геомеханических свойств в угольном пласте и горном массиве. Выполнено численное моделирование пласта и вмещающих пород в геомеханическом симуляторе. Построены модели размещения дегазационных скважин. Созданы численные модели в пакетах программ Schlumberger (Petrel, Eclipse и Visage).

 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:

— Свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ «SEAM-M» №2020613244 зарегистрировано 12.03.2020 г.;

— Свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ «FLUID» №2020615279 зарегистрировано 20.05.2020 г.;

— Патента на изобретение (RU) «Способ дегазации выемочного участка» №2020117985 зарегистрировано 24.09.2020 г.;

— Заявки о выдачи патента Российской Федерации на изобретение «Способ прогноза взрывоопасных серосодержащих веществ в угольном пласте» №2020117968 от 01.06.2020 г.

5. Достижение показателей результативности предоставления субсидии:

2019 год

№ п/ п Наименование Единица    измерения Достигнутое значение     показателя по состоянию на отчетную дату Процент    выполнения плана Причина    отклонения
Индикаторы
1

Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей — участников проекта, не менее

 

процентов 45.5 113,75% Выполнение показателя не менее 40%
2 Объем привлеченных внебюджетных средств млн.руб

39.9422

5334

137,73% Расходование авансового платежа грантодателя в полном объёме
3 Средний возраст исследователей – участников проекта, не более лет 49.7 100% Отклонение отсутствует
4 Число патентов, полученных по результатам проекта единиц 0

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует
5 Число публикаций по результатам исследований и разработок в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных «Сеть науки» (WEB of Science), не менее единиц 0

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует
Показатели
1 Количество использованных при проведении исследований и разработок в рамках проекта уникальных научных установок единиц 0

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует
2 Количество используемых при проведении исследований и разработок объектов зарубежной инфраструктуры сектора исследований и разработок единиц 0

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует
3 Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация — исполнитель проекта, не менее единиц 0

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует
4 Количество центров коллективного пользования научным оборудованием, научное оборудование которых использовалось при проведении исследований и разработок в рамках проекта единиц 0

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует
5 Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам проекта единиц 0

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует

2020 год

№ п/ п Наименование Единица    измерения Достигнутое значение     показателя по состоянию на отчетную дату Процент    выполнения плана Причина    отклонения
Индикаторы
1 Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей — участников проекта, не менее процентов 42.9 107,25% Включение дополнительных исполнителей
2 Объем привлеченных внебюджетных средств млн.руб 43.01883296 100,04% Курсовая разница
3 Средний возраст исследователей – участников проекта, не более лет 49.6 100% Отклонение отсутствует
4 Число патентов, полученных по результатам проекта единиц 1

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует
5 Число публикаций по результатам исследований и разработок в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных «Сеть науки» (WEB of Science), не менее единиц 3

150%

(запланировано 0)

Перевыполнение плановых показателей
Показатели
1 Количество использованных при проведении исследований и разработок в рамках проекта уникальных научных установок единиц 0

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует
2 Количество используемых при проведении исследований и разработок объектов зарубежной инфраструктуры сектора исследований и разработок единиц 1

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует
3 Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация — исполнитель проекта, не менее единиц 4

200%

(запланировано 0)

Перевыполнение плановых показателей
4 Количество центров коллективного пользования научным оборудованием, научное оборудование которых использовалось при проведении исследований и разработок в рамках проекта единиц 1

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует
5 Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам проекта единиц 0

100%

(запланировано 0)

Отклонение отсутствует

 

НАЗАД
ВВЕРХ
Яндекс.Метрика