RUS | UKR | ENG | ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ
Магистр ДонНТУ Радецкая Ирина Александровна
Радецкая Ирина Александровна

Горно-геологический факультет

Кафедра: Полезных ископаемых и экологической экологии

Специальность: Геологическая съемка, поиск и разведка

Тема выпускной работы:

Газоносность угольных пластов поля шахты им. Ф.Э.Дзержинского

Научный руководитель: Волкова Татьяна Петровна

Материалы по теме выпускной работы: Об авторе | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | | Фиалки

Реферат по теме выпускной работы

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА
2 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ГАЗОНОСНОСТЬ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
3.1 Глубина залегания пластов
3.2 Тектоника
3.3 Петрографический состав
3.4 Метаморфизм углей
4 ОЦЕНКА СКОПЛЕНИЙ МЕТАНА НА ПОЛЕ ШАХТЫ ИМЕНИ Ф.Э.ДЗЕРЖИНСКОГО
4.1 Подсчет запасов газа метана в угольных пластах
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение

Актуальность темы

Уровень решения научно-технических заданий, связанных с оценкой состояния массива горных пород, в значительной мере определяет себестоимость добычи угля, производительность и безопасность труда. Сложность постановки и решения этих заданий существенно растут при наличии газа в количествах и состояниях, достаточных для интенсификации геомеханичних процессов.
Раньше приемлемые погрешности в оценках метанообильности комплексно механизированных участков вышли за пределы резервов системы управления газовыделением даже на пластах, газоносностью которых раньше практически пренебрегали.
Технический прогресс в угледобыче требует решений качественно нового уровня - количественной оценки потенциальной газодинамической активности вуглеметанових пластов с выделением зон разных видов и уровней опасности газопроявлений и пространственным представлением результата. Изложенное указывает на высокую актуальность оценки газоносности угольных пластов по геологоразведочным данным, что имеет важное научное и практическое значение.
Гремучий газ метан - извечный спутник и враг горняков. В Донецком округе насчитывается 156 таких газовых шахт, где может скапливаться метан, а при несоблюдении правил проветривания и взрываться. 46 шахт опасные по выбросам рудничного газа. Больше всего таких шахт в центральном Донбассе - городах Енакиеве, Горловке и Дзержинске. В список таких предприятий с коварным характером входит и шахта имени Дзержинского города Дзержинска.[1]

Цель работы

Изучение газоносности угольных пластов поля шахты им. Ф.Э.Дзержинского и природных факторов, обуславливающих их локальное распределение в уленосной толще.

Главные задачи исследований:

  • Проанализировать отличия в геологическом строении поля шахты им. Ф.Э.Дзержинского, в сравнении с другими, не опасными шахтами, которые возможно обуславливают возникновение газодинамических явлений в угленосной толще;
  • Исследовать комплекс факторов, которые определяют газоносность угленосной толщи;
  • Изучить существующие методики оценки геологических запасов метана с выбором оптимальной для данных условий.

    • Объект исследования

    Угленосная толща поля шахты им. Ф.Е. Дзержинского.

    Предмет исследования

    Газоносность угольных пластов.

    Методы исследования:

  • теоретическая обработка существующей информации по поставленным задачам;
  • обобщение результатов геологоразведочных работ по шахте им. Ф.Э. Дзержинского;
  • статистическая обработка результатов лабораторных исследований;
  • оценка запасов метана.

    • Научная новизна работы

  • обобщены и проанализированы данные о факторах, которые влияют на газоносность угленосной толщи действующей шахты.
  • усовершенствована методика оценки геологических запасов метана в угленосной толще.

    • 1 Состояние изученности вопроса

    Вопросы газоносности пластов Донецкого бассейна и его отдельных шахтных полей рассмотрены в работах Г.Д. Лидина и И.М. Печука, выполненных в 1943- 1946 гг. В них обсуждается газовая зональность и влияние некоторых геологических факторов на распределение газов в угольных пластах. Материалами для выводов и рассуждений этих авторов служили, главным образом, данные по газоносности горных выработок действующих шахт.
    Первым крупным исследованием, которое основывается непосредственно на результатах практического определения газоносности угля по керновым и шахтным пробам в масштабах всего бассейна, стала робота А.И. Кравцова. На основе данных испытания и детального анализа влияния большого числа геологических и гидрогеологических факторов (в частности, историко-геологических условий, тектоники, химического и петрографического состава угля, химизма подземных вод и др.) им были составлены погоризонтные карты в1: 200 000 масштабе прогноза природной и ожидаемой газоносности пластов шахт Донбасса. В течение 1954-1956 гг. усилия ученых-геологов были направлены в первую очередь на разработку технических средств максимальной точности определения газоносности угольных пластов в точках пересечения их разведочными скважинами.[3]
    Естественная метаноносность каждого отдельного угольного пласта формируется под наложенным влиянием ряда региональных и местных геологических факторов. К региональным факторам относятся: степень метаморфизма, современная глубина залегания угольного пласта, приуроченность к определенной тектонической структуре, глубина зоны газового выветривания. Эти факторы создают региональный фон распределения метана в угольных пластах. Его можно рассматривать как среднее значение метаноносности по пласту среди достоверных определений. К местным факторам относится: изменение петрографического состава, структуры и текстуры в пределах пласта угля, трещиноватость, сложность, зольность, газопроницаемость и так далее. Местные факторы формируют зону разброса значений метаноносности от среднего регионального значения. Сложность количественной оценки степени влияния каждого местного фактора заключается в отсутствии эталонного значения каждой отдельно взятой пробы. Поэтому становится задание, что в конкретном случае повлияло на величину метаноносности: непредставительность пробы или закономерное влияние геологического фактора. Особенности проявлений и степень влияния каждого из геологических факторов на метаноносность угольных пластов и пород, которые вмещают уголь, будут рассмотрены более детально ниже за текстом.

    2 Геологическая часть

    В геологическом строении поля шх. им. Дзержинского участвуют отложения свит С42, С52 , С62, С72 и С13 среднего и верхнего отделов карбона, перекрытые чехлом четвертичных отложений мощностью до 15м, представленных желтовато-бурыми лессовидными суглинками, переходящими в почвенно-растительный слой.Литологически породы представлены толщей чередующихся между собой слоев песчаников, алевролитов, аргиллитов, известняков и углей.
    В структурно-тектоническом отношении оцениваемая площадь занимает крайнюю северо-западную часть южного крыла Главной антиклинали Донбасса. Простирание пород на площади сравнительно выдержанное по азимуту 308-310°, с резким изменениями до 340° у западной границы. Залегание пород моноклинальное, с углами падения от 20 до 58° на юго-запад. Выполаживание пластов наблюдается в крайней юго-западной части площади и по мере приближения к замковой части антиклинали.
    Простирание пород осложнено двумя крупными надвигами - Главным и Артемовским, ограничивающими оцениваемую площадь на северо-западе и юго-востоке соответственно. Породы северо-западной части площади, заключенной между выходами на дневную поверхность плоскостей сместителей Главного и Дерезовского надвигов, подвергнуты интенсивной пликативной складчатости 2-го и последующих порядков. Простирание пликативов 285-290°(аналогично простиранию Главной антиклинали), падение осей на северо-запад под углом 5-7". Простирание пород и углы падения в этой части площади изменяется в довольно широких пределах (аз. падения 45-225°, угол падения от пологого до 50" и более).
    Главный надвиг - один из основных тектонических элементов в структурном плане северо-западной части южного крыла Главной антиклинали и является естественной западной границей оцениваемой площади. Азимут простирания надвига - 90-100°, азимут падения плоскости сбрасывателя 180-190°. Амплитуда смещения надвига непостоянна и изменяется от 50 до 150м. Наблюдается постепенное затухание надвига с глубиной.
    Артемовский надвиг, аналогично Главному надвигу, также является естественной северо-восточной технической границей площади. Надвиг имеет северо-восточное простирание с падением плоскости сместителя на юго-восток под углами 50-55° и широкую, до 100м по горизонтали, зону смятия пород, постепенно уменьшающуюся в западном направлении. Вертикальная амплитуда смещения составляет 150-420м.
    У северной границы площади в отложениях свиты С42 и низов свиты С52 установлен Дерезовский надвиг, который на северо-западе ограничивается выходом на дневную поверхность плоскости сместителя Главного надвига. Простирание надвига юго-восточное, падение юго-западное под углом 48-73°. Амплитуда смещения невыдержана по простиранию и колеблется от 10-15м до 50-60м.
    Кроме указанных крупных надвигов, горными работами в низах свиты С32 зафиксирована группа более мелких разрывных нарушений (надвиги №1, №2, №3, №4, №5). Кроме вышеописанных тектонических нарушений, на оцениваемой площади развита целая система микротектонических разрывов с амплитудами смещения от десятков сантиметров до 1-2 метров. Как правило, площадное развитие этих нарушений незначительное, отмечаются они в горных выработках и не фиксируются на поверхности. Наблюдается закономерная приуроченность мелких дизъюнктивов к зонам влияния крупных надвигов Артемовскому, Дерезовскому, Главному. Морфологически эти мелкие нарушения - также крутопадающие надвиги, ориентированные аналогично крупным разрывам, реже диагонально к ним. Промышленная угленосность на описываемой площади сосредоточена в пластах свит С52, С62 и С72, заключающим 43 рабочих пласта из 51. [2]

    3 Оценка влияния геологических факторов на газоносность угольных пластов

    3.1 Глубина залегания пластов

    На поле шахты имени Ф.Э. Дзержинского, как и в других месторождениях и бассейнах наблюдается закономерный рост метаноносности угольных пластов с увеличением стратиграфической и абсолютной глубины их залегания. Однако характер изменения газоносности угля с глубиной на разных площадях отличается и объясняется действием других факторов: тектоникой, метаморфизмом угля, литологическим составом пород, которые вмещают уголь, и тому подобное Глубина залегания верхней границы метановой зоны установлена по относительной метанообильности горных выработок, данным герметических стаканов, а также согласно каталога метаноносности и выбросоопасности основных угольных пластов, составленного на основании анализа и систематизации результатов газового опробования, данных о газодинамических явлениях, наблюдавшихся в шахтах. Положение метановой зоны определено на глубине 200-220м (абс. отметки ±0; +50). В западном направлении к Главному надвигу она незначительно погружается до глубины 250м.[3]
    Поскольку имеющихся данных о природной метаноносности пластов по данным ГКН оказалось недостаточно для построения графиков зависимости газоносности от глубины залегания и определения закономерностей ее изменения, в действующих выработках шахты по отрабатываемым в настоящее время пластам были отобраны пробы для изучения сорбционной метаноемкости углей. По результатам этих исследований, а также единичным достоверным определениям ГКН построены графики зависимости газоносности от глубины залегания пластов.(рис. 1)
    По графикам хорошо прослеживается общая тенденция нарастания метаноносности углей с глубиной их залегания и увеличением степени метаморфизма. Указанные графики послужили основой для построения карт газоносности на основе гипсометрических планов, предоставленных геологической службой шахты.
    Установлено, что изогаза с содержанием метана 10 м3/тс.б.м. (с которой по требованиям действующих нормативов производится подсчет запасов газа-метана) проходит на глубине 275м. Изогазы 15 м3/тс.б.м. соответственно располагаются на глубинах 360м, 425-450м и 550-600м; 20 м3/тс.б.м. - 700-850м, 900-1050м и 1150-1200м; 25 м3/тс.б.м. - П00-1250м, 1300-1450м и 1400-1500м.[1]
    Следовательно, глубина залегания пластов - это важный фактор газоносности угленосной толщи. Увеличение метаноносности угольных пластов на шахтном поле с глубиной соответсвует увеличению степени метаморфизма углей в Донецком бассейне[4]. Одновременно характер изменения газоносности в объеме месторождения связан с другими факторами: тектоникой, физико-механическими свойствами пород, степенью метаморфизма и тому подобное.


    Рис.1 Зависимость газоносности пласта m3от глубины (анимация, задержка-150с.;9 кадрв;8 повторений; 139кБ )

    3.2 Тектоника

    Тектоническое строение имеет важное значение в распределении газов в пределах месторождений. Поскольку условия миграции газов в антиклинальных и синклинальных структурах не одинаковы.[4]
    Локальные нарушения, приуроченные к метановой зоне и не имеющие выхода на поверхность, как правило, благоприятны для скопления свободного газа в трещинах, сопровождающих данное нарушение.(рис.2)[6,7]
    Поле шх. им Дзержинского имеет сложное тектоническое строение. В связи с этим на описываемой площади возможно развитие трещиноватых зон в сводовых частях положительных структур, а также зон, сопутствующих дизъюнктивам сбросового и взбросового характера. В этих зонах вероятно возникновение трещинно-поровых коллекторов и образование локальных скоплений метана во вмещающих породах.


    На рисунке показана карта распространения СН4 по району. Максимальное содержание СН4 наблюдается в северной части карты, (18 м3/т), а минимум- на остальной части карты.
    Максимум распространения метана приурочен разрывному нарушению : Артемовскому надвигу.

    3.3 Петрографический состав

    Влияние петрографического состава на метаноносность углей на поле шахты Дзержинского проявляется в изменении марочного состава в углях. Метаноносность которых увеличивается по мере повышения в газовых, жирных и коксовых углях фюзинита.

    3.4 Метаморфизм углей

    Метаморфизм углей является одним из основных факторов, определяющих современную газоносность угольных пластов. С увеличением степени метаморфизма углей их сорбционная газоемкость непрерывно возрастает и достигает максимальных значений в антрацитах.[4] Однако природная метаноносность угольных пластов увеличивается до стадии низкометаморфизованных антрацитов, а затем резко уменьшается с переходом к высокометаморфизованным антрацитам.[8]
    Метаморфизм углей также определяет интенсивность развития кливажных трещин, а следовательно, и газопроницаемость углей . Наибольшей трещиноватостью обладают каменные угли средней стадии метаморфизма, первичная трещиноватость в углях более высокой и низкой стадии метаморфизма меньше. Поэтому миграция газов происходит более интенсивно по угольным пластам, сложенным углями марок Ж, Г и ОС, что является основным фактором прогноза газоносности для шахты им.Ф.Э.Дзержинского.[6]

    4 Оценка скоплений метана на поле шахты имени Ф.Э.Дзержинского

    4.1 Подсчет запасов газа метана в угольных пластах

    Подсчет запасов метана на этапе доразведки и переоценки запасов не производился. После анализа и переинтерпретации данных газового опробования авторами проведен подсчет запасов газа метана в угольных пластах и пластах-спутниках, согласно существующим требованиям.[5]
    По рабочим угольным пластам, где оценивались запасы угля, он произведен по фигурам подсчета запасов угля с оценкой запасов метана по категории С2 независимо от категорийности запасов углей. При этом, за основу принята оценка запасов угля по отчету 1973 года . По разрабатываемым пластам запасы скорректированы с учетом отработки их за 1973 - 2005 годы, т.е. подсчет запасов газа-метана произведен по состоянию запасов углей на 01.01.2006 года.[2] При этом запасы углей по пластам в целом и конкретно по фигурам делились в соответствии с расположением их между изогазами с различной метаноносностью. Низкая категорийность запасов газа метана (С2) объясняется недостаточной изученностью газоносности углей (малым количеством достоверных проб по ГКН).[10]
    При подсчете запасов газа метана по нерабочим пластам (спутникам) применялся метод аналогии по отношению к близлежащим рабочим угольным пластам. Запасы метана в нерабочих угольных пластах отнесены к категории С3.
    В настоящее время каптируемый шахтой метан не используется.

    Заключение


    Газоносность в отличие от других геологических признаков угольных факторов месторождений является наиболее изменчивым параметром, подверженным влиянию очень многих геологических факторов.[10]
    В данной работе исследованы и выявлены геологические факторы, которые являются прямым признаком газоносности. Наиболее значимым фактором прогноза газоносности для поля исследуемой шахты является глубина залегания, тектоническое строение и метаморфизм угольных пластов.

    Литература

    1.Пояснительная записка шахты им. Дзержинского – общие сведения.-1973 г.

    2.Степоненко Н.В., Козлова А.Е., Омельченко Л.И. Отчет о детальной разведке пластов угля на поле шахты им. Дзержинского.- 1973 г.

    3.Единая методика прогнозирования горно-геологических условий разработки угольных пластов. -Ленинград: ВНИМИ, 1982. -30с.

    4.Методическое руководство по оценке ресурсов углеводородных газов угольных месторождений как попутного полезного ископаемого – М.: Мингео СССР, 1988.

    5.Інструкція по підрахунку запасів та оцінці ресурсів газу (метану) вугільних родовищ України за результатами геологорозвідувальних робіт. Проект. – Київ: Держком природних ресурсів України, 2005. СОУ 10.1.00174088.001-2004 Дегазація вугільних шахт. Вимоги до способів та схем дегазації. – Київ, 2005. – 163 с.

    6. Инструкция по определению и прогнозу газоносности угольных пластов и вмещающих пород при геологоразведочных работах. - Москва,1977.- 95с.

    7. Зайденварг В.Е., Айруни А.Т., Галазов Р.А., Брижанева А.М., Петрова Ю.Э. Перспективы промышленной добычи метана из угольных пластов.- Москва,1995.-104с.

    8.Зайденварг В.Е., Айруни А.Т., Галазов Р.А., Брижанева А.М., Петрова Ю.Э. Комплексная разработка метаноносных угольных месторождений.-Москва,1993.-142с.

    9. Газоносность http://fgtu.donntu.ru/fm/1999-1/13.htm

    10. Янко С.В. Итоги работы угольной промышленности за 1997 г. и задачи на 1998 г.// Уголь Украины. - 1998. - № 1. - С. 14-17.

    ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ || Об авторе | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | | Фиалки