Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2014, № 12 (спецвып.)

О.В. Тайлаков
В.О. Тайлаков
Д.Н. Застрелов
А.Н. Кормин

СПОСОБ ОЦЕНКИ
РЕСУРСОВ МЕТАНА
УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Т 14 

622.324.5 
Т 14 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.13 
 
 
 
Тайлаков О.В., Тайлаков В.О., Застрелов Д.Н., Кормин А.Н.  

Способ оценки ресурсов метана угольных пластов: Горный

информационно-аналитический бюллетень (научно-технический 
журнал). Отдельная статья (специальный выпуск). — 2014. —
№ 12. — 12 с.— М.: издательство «Горная книга» 
ISSN 0236-1493 
Представлен способ оценки ресурсов метана угольных пластов, основанный на методологиях и учитывающий физико-химические свойства углей и 
глубину залегания угольных пластов. Рассмотрены подходы для оценки ресурсов угольного метана выработанного пространстве, учитывающие особенности
его поступления из угольных пластов в процессе и по завершении угледобычи. 
Для решения задачи по оценки ресурсов метана угольных пластов проведен 
сбор и обобщение горно-геологических данных, таких как газоносность, мощность, влажность, зольность, углы падения пластов, плотность угля, стратиграфический разрез по шахтному полю, промышленные запасы угля по пластам. С 
учетом существующих подхода к оценке ресурсов метана в угольных пластах и
с применением современных вычислительных алгоритмов представлена модель
распределения остаточных ресурсов метана в газовых коллекторах. Приведены 
данные о современном состоянии и использовании метана угольных пластов,
освещены потенциальные возможности его использования. Подчеркнуто, что
это позволит не только получить дополнительный источник энергии, но и обеспечит эффективность разработки угольных месторождений, а также безопасности ведения горных работ за счет повышения точности оценки запасов и ресурсов метана угольных пластов.  
Ключевые слова: оценка ресурсы метана, угольный пласт, выработанное пространство, газовые коллектора, газоносность угольных пластов. 

УДК 622.324.5

©  О.В. Тайлаков, В.О. Тайлаков,  
Д.Н. Застрелов, А.Н. Кормин, 2014 
©  Издательство «Горная книга», 2014 

ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2014 

 
 

В связи с внесением угольного метана в перечень полезных 
ископаемых России на основании Приказа Федерального агентства 
по техническому регулированию и метрологии РФ от 14 декабря 
2011 года № 1510 существенное значение приобретает совершенствование и развитие методов подсчета ресурсов метана, сосредоточенного в углепородном массиве, для повышения достоверности 
таких оценок. Применяемые для этого подходы основаны на использовании данных о газоносности углей и пород, полученных на 
этапе геолого-экономической оценке [1]. Для определения ресурсов метана в пределах горных отводов угледобывающих предприятий, на которых добыча угля ведется подземным способом, эта 
информация может быть дополнена данными, полученным на основе анализа фактической метанообильности подготовительных 
участков с учетом промышленных запасов угля. При этом целесообразно также использовать сведения о природной и остаточной 
газоносности угольных пластов, полученные на основе прямых 
измерений содержания метана в пробах угля после их извлечения 
при бурении скважин из горных выработок угольных шахт. При 
этом шахтный метан считается попутным газом при добыче угля 
подземным способом, его извлекают с помощью дегазационных и 
вентиляционных систем. Объемы выбросов такого газа, например 
в Кузбассе, составляют 100—200 млн. м3 метана с концентрацией в 
метановоздушной смеси до 80 % [6]. 
Поставлена задача: разработать подход к оценке ресурсов 
угольного метана на основе использования совокупности горногеологической данных, полученных на этапе геологоразведки и в 
процессе освоения газоугольных месторождений [2, 3]. В общем 
случае эта исходная информация представлена следующими массивами данных: 
– 
запасы и качество угля, гипсометрия угольных пластов; 
– 
пространственное изменение газоносности угля в пределах рассматриваемого угольного месторождения. 
В предлагаемом подходе выделены четыре типа объектов 
оценки ресурсов метана: 
– 
угольные пласты с рабочей мощностью и газоносностью 
свыше 10 м3/т; 
– 
угольные пластов с нерабочей мощностью и угольные 
прослойки, расположенные в области проводимой или предполагаемой дегазации; 

Рис. 1. Схематическое представление пространственного размещения 
угольных пластов в углепородном массиве 
 
– 
углистые с газоносностью более 5 м3/т или безуглистые 
вмещающие породы с газоносностью более 2 м3/т в зоне планируемой дегазации; 
– 
области свободного скопления метана. 
На рис. 1 представлено упрощенное геометрическое строение пластов, отрабатываемых подземным способом. 
Ресурсы метана в общем случае для i-го угольного пласта 
определяются как 

1
( , )

j

n
пласт
i
j
s
V
f x y dxdy

=
= ∑∫∫
, 
(1) 

где 
( , )
( , )
( , )
( , ) ( , ) ( , )(1
)
100
+
=
ρ
χ
− A x y
W x y
f x y
m x y
x y
x y
, 
1, ,
=
j
n  

1, ;
=
i
k  n – количество целиков в i-ом пласте; k — количество 
угольных пластов; m(x,y) — мощность i-го угольного пласта; 
ρ(x,y) — плотность угля; χ(x,y) — метаноносность i-го угольного 
пласта в точках газового опробования с координатами (x,y); A(x,y) — 

зольность угля; W(x,y) — влажность угля; Sj – площадь j-го целика. При этом геологические данные об угольных пластах классифицируются следующим образом: 
1. Метаноносность i-го угольного пласта в точках газового 
опробования χ(x,y) является заданной величиной, или может определяться косвенно с учетом глубины залегания пласта. 
2. Информация о газоносности i-го угольного пласта отсутствует. 
В первом случае расчет ресурсов метана проводится по формуле (1). Во втором случае ресурсы метана рассчитываются как 
произведение ресурсов метана в рабочем пласте
1
пласт
iV ±
, вычис
ляемых по формуле (1), отношения площадей 

1

i

i

S
S ±

 и мощностей 

1

l

l

m
m ±
угольных пачек i-го искомого нерабочего пласта и 
1
±
i
 пла
ста с известной газоносностью  

1
1
1
1

1
1
1
1

при
;

при
;

пласт
i
l
i
i
i
i
l
пласт
i

пласт
i
l
i
i
i
i
l

S
m
V
h
h
S
m
V
S
m
V
h
h
S
m

+
+
+
+

−
+
−
−

⎧
⎛
⎞
⎛
⎞
Δ
< Δ
⎪
⎜
⎟
⎜
⎟
⎝
⎠
⎪
⎝
⎠
= ⎨
⎛
⎞
⎛
⎞
⎪
Δ
> Δ
⎜
⎟
⎜
⎟
⎪
⎝
⎠⎝
⎠
⎩

 
(2) 

где hi — глубина залегания от дневной поверхности i-го угольного пласта; 
l
m — среднее значение мощности i-го угольного пла
ста; 
1;
−
Δ
=
−
i
i
i
h
h
h
2,
1;
=
−
i
k
 

1
1
1
2
1
2
1
2
1
;
.
пласт
пласт
пласт
пласт
k
k
k
k
k
k

S
m
S
m
V
V
V
V
S
S
m
m
−
−
−

⎛
⎞
⎛
⎞
⎛
⎞
⎛
⎞
=
=
⎜
⎟
⎜
⎟
⎜
⎟
⎜
⎟
⎝
⎠
⎝
⎠
⎝
⎠
⎝
⎠
 

В результате естественной дегазации пластов-спутников в 
процессе ведения горных работ остаточные ресурсы метана, находящиеся под отработанной частью рабочего пласта, незначительны. Поэтому в расчетах учитывается лишь область целика, 
являющегося естественным барьером для газовыделения. Таким 
образом, ресурсы метана i-го пласта определяются, как произве

дение ресурсов метана в пласте 
1
пласт
iV ±
 и отношение мощностей 

1
±
l

l
m
m  угольных пачек 

1
1
1

1
1
1

;

;

пласт
l
i
i
i
l
пласт
i

пласт
l
i
i
i
l

m
V
при h
h
m
V
m
V
при h
h
m

+
+
+

−
+
−

⎧
⎛
⎞
Δ
< Δ
⎪
⎜
⎟
⎪
⎝
⎠
= ⎨
⎛
⎞
⎪
Δ
> Δ
⎜
⎟
⎪
⎝
⎠
⎩

 
(3) 

где 
2,
1;
i
k
=
−
1
1
2
2
;
пласт
пласт
m
V
V
m

⎛
⎞
=
⎜
⎟
⎝
⎠

1
1
.
пласт
пласт
k
k
k
k

m
V
V
m
−
−

⎛
⎞
=
⎜
⎟
⎝
⎠
 

В ряде случаев надрабатываемый и подрабатываемый угольные пласты удалены на значительное расстояние (более 20 метров) от нерабочего пласта. Тогда зона естественной дегазации не 
может быть определена по формуле (3). При этом предполагается, что вмещающие породы препятствуют перемещению метана 
между угольными пластами. Таким образом, в рассматриваемой 
модели сделано допущение, что подобные пласты не дегазируют. 
Зачастую нерабочие угольные пласты изучены недостаточно. Поэтому их геометрические и физико-химические характеристики 
принимаются соответствующими характеристикам ближайшего 
рабочего угольного пласта. Ресурсы метана i-го нерабочего пласта определяются как произведение ресурсов метана в рабочем 
пласте до начала выемки угля
т
плас
iV
′
±1
 и отношения мощностей 

1
±
l

l
m
m  угольных пачек рабочего и нерабочего пласта: 

1
1
1

1
1
1

;

;

пласт
l
i
i
i
l
пласт
i

пласт
l
i
i
i
l

m
V
при h
h
m
V
m
V
при h
h
m

′
+
+
+

′
−
+
−

⎧
⎛
⎞
Δ
< Δ
⎪
⎜
⎟
⎪
⎝
⎠
= ⎨
⎛
⎞
⎪
Δ
> Δ
⎜
⎟
⎪
⎝
⎠
⎩

 
(4) 

где 
;1
,2
−
=
k
i
;

1
2
1
⎟⎟
⎠

⎞
⎜⎜
⎝

⎛
=

+

′

l

l
т
плас
пласт
m
m
V
V
.

1
1
⎟⎟
⎠

⎞
⎜⎜
⎝

⎛
=

−

′
−
k

k
т
плас
k
пласт
k
m
m
V
V
 

Рис. 2. Пример построения 3-D модели плотности ресурсов метана в пределах разрабатываемого угольного пласта 
 
Для компьютерной реализации способа оценки ресурсов 
метана применен алгоритм, включающий три основных шага. 
На первом шаге задаются входные данные координаты контура 
выработанного пространства, координаты геологоразведочных 
скважин с указанием мощности и газоносности. На втором шаге вычисляются дополнительные значения мощности и газоносности в узлах разбиения контура целика. На третьем шаге 
вычисляется объем выработанного пространства и ресурсы метана. 
На рис. 2 представлено 3D построение плотности ресурсов 
метана для выемочного участка угольного пласта, полученное с 
применением предложенного подхода. 
Представленный способ оценки ресурсов метана является 
достаточным для укрупненной оценки ресурсов угольного метана 
на действующих угольных шахтах и последующего выбора и 
обоснования технологических решений, направленных на дегазацию угольных пластов для повышения безопасности ведения 
горных работ и возможное использование этого газа для получения, например, тепловой и электрической энергии [4, 5, 7]. 
 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Оценка прогнозных ресурсов УВ газов в угольных бассейнах 
СНГ. Книга 1-2. М. – 1994. 193 с. 
2. Совершенствование метода определения газоносности угля для 
повышения 
эффективности 
дегазации 
угольных 
пластов 
/ 
О.В. Тайлаков, А.Н. Кормин, А.И. Смыслов, В.О. Тайлаков // «Газовая 
промышленность» – 2012. – № 682. – С. 46-47. 
3. Газовые потенциалы разрабатываемых участков углеметановых 
месторождений, особенности их распределения и реализации / Е.Н. Козырева // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной 
промышленности. – 2014. − № 1. – С. 109 – 113. 
4. Оценка фильтрационных свойств угольных пластов. / О.В. Тайлаков, А.И. Смыслов, Е. А. Уткаев // Журнал «Газовая промышленность». Спец. выпуск № 672. –2012. Изд-во «Газоил пресс» — С. 24. 
5. Experience for Coal Mine Methane Utilization to Generate Thermal 
and Electric Power / Tailakov O.V., Zastrelov D.N., Utkaev E.A., Smyslov 
A.I., Kormin A.N. Taishan //Academic Forum – Project on mine Disaster 
Prevention and Control – Mining 2014. – Qingdao, China, 17-20 October, 
2014. — pp. 450-454. 
6. Перспективы использования метана угольных пластов / Тайлаков О.В., Застрелов Д.Н., Тайлаков В.О., Соколов С.В. // Транспорт 
на альтернативном топливе, Москва: Принт-Лидер, 2013. — №2 –  
С. 12 – 14. 
7. Внедрение систем утилизации угольного метана для производства тепловой и электрической энергии в Кузбассе / Тайлаков О.В., Застрелов Д.Н., Исламов Д.В., Макеев М.П. // Газовая промышленность 
Спецвыпуск №672, Москва: Издательство «Газойл пресс», 2012. – С. 62 
– 63. 
 
 

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ 

Тайлаков Олег Владимирович — доктор технических наук, профессор, 
зав. лабораторией, tailakov@uglemetan.ru, 
Тайлаков Виталий Олегович — кандидат технических наук, научный сотрудник, vt@ngs.ru, 
Застрелов Денис Николаевич — кандидат технических наук, научный 
сотрудник, zastrelov@uglemetan.ru, 
Кормин Алексей Николаевич — младший научный сотрудник, 
kormin@uglemetan.ru, 
Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук. 

UDC 622.324.5 
 
EVALUATION METHOD OF METHANE RESOURCES IN COAL BEDS 
 
Tailakov Oleg Vladimirovich, Head of Laboratory, Doctor of Technical Science, Professor, 
tailakov@uglemetan.ru, Institute of Coal of the Siberian Branch of the RAS, Russia, 
Tailakov Vitaliy Olegovitch, Scientific Officer, PhD, vt@ngs.ru, Institute of Coal of the Siberian 
Branch of the RAS, Russia, 
Zastrelov Denis Nikolaevitch, Scientific Officer, PhD, zastrelov@uglemetan.ru, Institute of Coal 
of the Siberian Branch of the RAS, Russia, 
Kormin Alexey Nikolaevitch, Research Assistant, kormin@uglemetan.ru, Institute of Coal of the 
Siberian Branch of the RAS, Russia. 
 
 
The method of evaluation of the methane resources in coal beds based on methodologies 
and considering physical-and-chemical properties of coals and depth of coal beds is presented. 
Approaches to evaluation of coal methane resources from gobs, considering peculiarities of its 
intake from coal beds during and after completion of coal mining are considered. To accomplish 
the task on estimation of methane resources in coal beds, collecting and generalizing of miningand-geological data, such as gas content, capacity, humidity, inclinations, coal density, columnar section through the mine field, commercial reserves of coal as per beds is carried out. Considering the existing approach to evaluation of the methane resources in coal beds, along with 
application of the modern computing algorithms, the model of distribution of residual resources 
of methane in gas reservoirs is presented. The data regarding the current status and utilization 
of coal methane from beds are provided, potential opportunities of its use are given. It is emphasized that it will allow not only receiving additional power source, but also it will provide efficiency of the development of coal fields, and also safety at conducting mining operations due to 
increase of accuracy of the evaluation of the reserves and resources of methane in coal beds. 
Key words: Evaluation of methane resources, coal bed, gob, gas collector, gas content of 
coal beds. 

REFERENCES 

1. Ocenka prognoznyh resursov UV gazov v ugol'nyh bassejnah SNG (Evaluation of the 
hydrocarbon gases resources in coal basins of the CIS). Kniga 1-2. Moscow, 1994, 193 p. 
2. Sovershenstvovanie metoda opredelenija gazonosnosti uglja dlja povyshenija jeffektivnosti degazacii ugol'nyh plastov (Improvement of gas content determination method of coal to 
increase efficiency of coal layers degasing) / O.V. Tajlakov, A.N. Kormin, A.I. Smyslov, V.O. 
Tajlakov // «Gazovaja promyshlennost'», 2012, No 682, pp. 46-47. 
3. Gazovye potencialy razrabatyvaemyh uchastkov uglemetanovyh mestorozhdenij, 
osobennosti ih raspredelenija i realizacii (Gas potentials of the developed sites of the coal methane fields, features of their distribution and realization) / E.N. Kozyreva // Vestnik nauchnogo 
centra po bezopasnosti rabot v ugol'noj promyshlennosti, 2014, No 1, pp. 109–113. 
4. Ocenka fil'tracionnyh svojstv ugol'nyh plastov (Evaluation of filtration properties of 
coal beds) / O.V. Tajlakov, A.I. Smyslov, E. A. Utkaev // Zhurnal «Gazovaja promyshlennost'». 
Spec. vypusk No 672, 2012. Izd-vo «Gazoil press», p. 24. 
5. Experience for Coal Mine Methane Utilization to Generate Thermal and Electric 
Power / Tailakov O.V., Zastrelov D.N., Utkaev E.A., Smyslov A.I., Kormin A.N. Taishan 
//Academic Forum – Project on mine Disaster Prevention and Control, Mining 2014, Qingdao, 
China, 17-20 October, 2014, pp. 450-454 

6. Perspektivy ispol'zovanija metana ugol'nyh plastov (Prospects of coal beds methane 
use) / Tajlakov O.V., Zastrelov D.N., Tajlakov V.O., Sokolov S.V. // Transport na al'ternativnom 
toplive, Moscow: Print-Lider, 2013, No 2, pp. 12 – 14. 
7. Vnedrenie sistem utilizacii ugol'nogo metana dlja proizvodstva teplovoj i jelektricheskoj jenergii v Kuzbasse (Introduction of coal methane utilization systems to produce 
thermal and electric energy in Kuzbass) / Tajlakov O.V., Zastrelov D.N., Islamov D.V., Makeev 
M.P. // Gazovaja promyshlennost' Specvypusk No 672, Moscow: Izdatel'stvo «Gazojl press», 
2012, pp. 62 – 63. 
 
 
 
 
 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 
 
Тайлаков О.В., Тайлаков В.О., Застрелов Д.Н., Кормин А.Н.  
СПОСОБ ОЦЕНКИ РЕСУРСОВ МЕТАНА УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ.....3 
 
 
 
 

CONTENT 
 
Tailakov O.V., Tailakov V.O., Zastrelov D.N., Kormin A.N. 
EVALUATION METHOD OF METHANE RESOURCES  
IN COAL BEDS ..............................................................................................3