ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Введення

Актуальність

У надрах освоюваних і перспективних вугільних басейнів зосереджена значна частина світових ресурсів вугілля, а також їх супутника–метану, масштаби ресурсів якого співмірні з ресурсами газу традиційних родовищ світу. У зв'язку з цим такі басейни слід розглядати як метаноугольние, що підлягають комплексному поетапного освоєння, з випереджаючої широкомасштабної видобутком метану. Основним компонентом природних газів вугільних пластів, не порушених процесами газового вивітрювання (деметанізаціей), є метан. Його концентрація в суміші природних газів вугільних пластів становить 80–98%. Науково обгрунтована оцінка ролі вугленосних формацій як найбільших джерел і місць накопичення Метена в земній корі відкриває нові великі перспективи у збільшенні ресурсів вуглеводневих газів. Метан який є найбільш небезпечним супутником вугілля, стає цінним корисних копалин, підлягає самостійної промислової видобутку або попутному вилученню в шахтах при комплексній поетапної експлуатації газоносних вугільних родовищ [3]. Саме з цього тема магістерської "Тектоніка і газоносність поля шахти" Холодна Балка–Нижня "" актуальна.

Метою даної роботи є простежити зв'язок тектонічної будови з газоносністю досліджуваного об'єкта. Відповідно до поставленої мети роботи були визначені наступні завдання дослідження:

  1. Аналіз стану проблеми формування газу в вугіллі
  2. вивчення зв'язку тектоніки і газоносності вуглегазових басейнів світу
  3. Детально вивчити тектонічна будова об'єкта
  4. За даними дзеркал ковзання побудувати поле деформацій
  5. На поле деформацій виділити ділянки розтягування
  6. По ділянках розтягування спрогнозувати наявність газових пасток

У монографії "Тектоніка метаноугольних родовищ Донбасу" наведені закономірності розподілу тектонічних дислокацій різного типу і генезису в осадовій товщі та фундаменті Донбасу. Показано вплив геодинамічних процесів на напружений стан, фізико–механічні властивості та газоносність порід і вугілля. Викладено принципи типізації вуглегазових родовищ Донбасу і дані приклади прогнозування зон скупчення метану в різних тектонічних умовах. [1] Структурно–тектонічні дослідження Донецько–Макіївського району описані в роботах Корчемагіна В.А., Павлов І.О. [4].

Об'єкт досліджень – Поле шахти "Холодна Балка – Нижня"

Предмет досліджень – Тектоніка і газоносність

Методи досліджень

  1. Тетнонофізічеський метод
  2. Методи градічеського аналізу полий напруга в програмі GEOS
  3. Аналіз раннє проведених робот і оцінка загальних характеристик об'єкту в глобальному, регіональному і локальному рівнях

Наукова новизна

  1. Вперше встановлені параметри тектонічних полів деформацій на полі шахти "Холодна Балка – Ніжняя"

  2. Виділено місце розташування зон переважаючого стискування і розтягування в масиві гірських порід

  3. Встановлені сприятливі ділянки для газових джерел.

Практична значущість

Виявлення областей розтягувань на полі шахти "Холодна Балка – Нижня"

1 Аналіз стану вивчення питання

1.1 Мінерально–сировинна база світу

Необхідність, можливість і економічна доцільність великомасштабної промислової видобутку метану з вугільних пластів підтверджується досвідом освоєння метаноугольних промислів в США, які займають лідируюче положення в світі за рівнем розвитку "нової газової галузі". У США видобуток метану різко зросла від 5 млрд куб. м в 1990 р. до 27,6 млрд куб. м в 1995 р., а в 2009 р. досягла 56 млрд куб. м, що склало близько 10% від видобутку традиційного газу в США. Також промисловий видобуток метану з вугільних пластів ведеться в Австралії, Канаді та Китаї

До останнього часу в Росії метан з вугільних пластів витягувався тільки попутно на полях діючих шахт системами шахтної дегазації, що включають свердловини, пробурені з поверхні. Цими системами в останні роки в Печорському і Кузнецькому басейнах витягалося близько 0,5 млрд куб. м метану на рік. У 2003 р. "Газпром" приступив до реалізації проекту з оцінки можливості промислового видобутку метану з вугільних пластів в Кузбасі. В Ерунаковского районі Кемеровської області на Талдинские родовищі Кузбассапробурени 4 експериментальні свердловини, створений експериментальний полігон, де в 2005–2008 рр.. отримані перші притоки газу. Крім того, були розроблені та апробовані технології видобутку метану, підготовлені методики підрахунку запасів метану вугільних пластів, створена нормативна база, що забезпечує освоєння ресурсів метану вугільних пластів та екологічну безпеку метаноугольних промислів. На весь технологічний цикл – від розвідки вугільного газу до його використання – отримано 31 патент міжнародного і російського зразка. При цьому дві третини обладнання, що застосовується при реалізації експериментального проекту, вітчизняного виробництва. Прогнозні ресурси газу Талдинские родовища оцінюються в 95300000000 куб. м. Придбання "Газпромом" в червні 2007 року контрольного пакета і доведення в травні 2008 року частки участі до 100% в статутному капіталі ТОВ "Геологопромисловая Компанія Кузнецк" (володіє ліцензією на пошук, розвідку і видобуток метану вугільних пластів в межах Південно–кузбасівській групи вугільних родовищ з ресурсами 6100000000000 куб. м газу) дозволяє приступити до створення в Росії нової підгалузі ПЕК з видобутку метану вугільних пластів, розширити власну ресурсну базу вуглеводневої сировини і ринки збуту, організувати широкомасштабну газифікацію Кемеровської області та південних районів Сибіру. У 2008–2009 роках на східній ділянці Талдинские родовища пробурено вісім свердловин (одна параметрична і сім розвідувальних). В даний час розпочато пробна експлуатація розвідувальних свердловин з подачею газу на АГНКС. В результаті пробної експлуатації будуть отримані необхідні параметри для перекладу ресурсів метану в запаси промислових категорій, відпрацьовані технології освоєння свердловин, збору та підготовки газу, необхідні для розробки першочергових ділянок і площ в Кузбасі. Розпочато пошуково–оціночні роботи на наступному перспективній ділянці – Нарикско–Осташкінской площі. Стабільний рівень видобутку метану вугільних пластів в Кузбасі планується в обсязі 4 млрд куб. м в рік. У довгостроковій перспективі – в обсязі 18–21 млрд куб. м в рік для задоволення потреб в газі інших регіонів півдня Західного Сибіру [3].

1.2 Мінерально–сировинна база України

На шахті ім. "Засядька" за рахунок власних коштів для підвищення безпеки шахтарської праці, зниження ймовірності раптових викидів і вибухів метану впроваджена комплексна Програма дегазації родовища та промислового використання метану загальною вартістю 750 млн. грн. Її реалізація дозволила у 2010 р. безаварійно добути 1 651,7 тис. т. вугілля, що на 10,1 відсотка більше планових показників, і майже на 95 тис. т. більше показників 2009 року. Середньодобове навантаження на лаву дорівнювало 1613 т. на добу, проти 1406 т. / добу в 2009 р. Продуктивність праці робітника шахти з видобутку вугілля в 2010 р. склало 105,7 відсотків від планового показника. За час експлуатації першої черги когенераційної станції вироблено майже 967 млн. кВт / год електричної і теплової енергії [4].

2 Характеристика Об'єктакта досліджень

Шахта "Холодна Балка" введена в експлуатацію в 1957 році з проектною потужністю 600 тис. тонн на рік, виробнича потужність становить 450 тис. тонн на рік. За адміністративним поділом ділянку "Холодна Балка–Нижня" розташований на території Шахтарського і Ясинуватського адміністративних районів Донецької області Україна і займає площу, рівну приблизно 76 км 2. У геолого–структурному відношенні ділянка "Холодна Балка–Нижня" є складовою частиною Донецько–Макіївської вугленосної району та в структурному відношенні являє собою пологу синклинальную складку, витягнуту з північного заходу на південний схід. Остання є складовою (центральної) частиною Макіївської–Ряснянський сінкліналі. Площа ділянки "Холодна Балка–Нижня" розташована на південному схилі Головного Донецького вододілу, на лівому і, частково, на правому схилах річки Грузько, що є, в свою чергу, лівою притокою річки Кальміус. Поверхня даної площі являє собою степове простір, порізане балками Холодної, Колесникової, Вербової, Дреснухой і Куцою, а також їх відрогами. У промислово–економічному відношенні надра ділянки належать ДП "Макіїввугілля". Ділянка близько і зручно розташований до промислових центрів і великих населених пунктах, залізничних магістралях і станціям. В 8 км на захід розташоване м. Макіївка з широко розвиненою металургійної, коксохімічної та вуглевидобувної промисловістю. В 20 км на північний захід розташований обласної та великий промисловий центр м. Донецьк. В 6 км на північний схід від знаходиться м. Харцизьк, де працюють кілька заводів і ряд інших підприємств місцевої промисловості. На площі ділянки розташовані дрібні хутора та робочі селища. Надра ділянки складені комплексом теригенних порід кам'яновугільного періоду, які належать до свита С22, С23, С24 и С25, , майже повсюдно перекритими четвертинними і, почасти, палеоген–неогеновими відкладеннями.

Технічні межі ділянки наступні: За простиранню: на заході – Марковський Недовго по всіх пластів, по пласту g 2 – Смоляниновський Недовго і на глибоких горизонтах – вісь перегину в круте падіння порід Ясинівська–Жданівської флексури; на сході – для пластів Каменської свити, а також пластів i 1 травня, h 10 /, h 10 в – Дулінскій насування, ізогіпс мінус 225 м і Вербовий Недовго, для пластів h 6 / + h 6 і h 6, h 5, h 4 / + h 4 і h 4 /, g 2 і g 2 н – Вербова флексура. За падіння: на півночі – Поздовжній Недовго. За повстання: на півдні – гірські роботи закритих шахт по пластах h 10 /, h 10 в і g 2, по інших пластів – вихід пластів на денну поверхню. Безпосередньо до ділянки "Холодна Балка–Нижня" на півночі примикає ділянка Харцизький № 1; на сході – Харцизький № 2 і Іловайський № 1; на заході – Макіївської–Глибока перспектива і поле шахти "Східна". Початок систематичних геологічних досліджень на площі ділянки було покладено групою геологів, керованої Л.І. Лутугине. Першим узагальнюючим геологічним матеріалом їх досліджень стала детальна геологічна карта Донбасу масштабу 1: 42 000. З 1963 року на ділянці "Холодна Балка–Нижня" проводилася детальна розвідка з метою вивчення вугленосності, якості, гірничо–геологічних умов експлуатації та геологічної будови по вугільних пластах світ С 2 2, З 2 3, С 2 4 і С 2 5.

В даний час на балансі шахти вважаються вугільні пласти k 6, k 5, k 4, h 10 /, h 10 в і g 2. Вугільні пласти Кам'янської свити (k 6, k 5 і k 4) майже повністю відпрацьовані, що залишилися позабалансові запаси цієї свити промислового значення не мають і їх відпрацювання економічно недоцільна. В даний час відпрацьовується пласт h 10 в. Промислові запаси по пластах h 10 /, h 10 в і g 2 на 01.01.09 р. складають 47694 тис. тонн, з них по розробляється пласту h 10 в – 15 230 тис. тонн . Також існує можливість прирізки запасів по пластах i 2, i 5 січня, h 6 / + h 6, h 5, h 4 / + h 4 і, частково (в кількості 8205 тис. т), – g 2. Основними факторами, що визначають характер зміни газоносності вугільних пластів, є: глибина залягання, ступінь метаморфізму і складне тектонічна будова ділянки. Встановлено, що зона повної деметанізаціі досягає глибини 30 – 50 м., а всі пласти залягають в метанової зоні. Природна газоносність вугільних пластів висока, максимальні значення –39, 10 – 40, 30 м 3 / т.г.м – по пластах h 10 / і h 10 в. За пласту g 2 максимальна природна газоносність трохи нижче – до 34, 80 м 3 / т.г.м. Запаси метану оцінено п / о "Укрвуглегеологія" в 1985 році (протокол техради № 206). На 01.01.09 р. балансові запаси категорії АВС 1 / С 1 становлять 1380, 40 млн. м 3, позабалансові категорії С 2 – 376, 70 млн. м 3. Газоносність вміщуючих порід у межах шахтного поля практично не вивчалася.

В цілому по шахті "Холодна Балка" за 2008 рік вилучено метано–повітряної суміші 17, 721 млн. м 3, з них коптіровано 9, 038 млн. м 3, утилізовано 5, 643 млн. м 3. За 10 місяців 2009 року вилучено метано–повітряної суміші 16, 447 млн. м 3, з них коптіровано 6, 660 млн. м 3, утилізовано 5, 588 млн. м 3. Беручи до уваги вищесказане, слід розглядати поле шахти "Холодна Балка" як перспективний для комплексної дегазації та пошуку скупчень вільного метану вугільних родовищ.

3 Фактичні данні та методи досліджень

3.1 Опис фактичного матеріалу

  1. Виміри дзеркал ковзання з визначенням напряму зсувів на території поля шахти "Холодна Балка – Нижня"
  2. Геологічна і тектонічна карта поля шахти "Холодна Балка – Нижня".
  3. Гіпсометричний план пласта h 10 в. .

3.2 Аналіз графічного матеріалу

Було вивчено геологічне, тектонічна будова території досліджень. На полі шахти "Холодна Балка – Нижня" були проведені заміри дзеркал ковзання з визначенням напрямів зсувів.

3.3. Методика

При обробці польових матеріалів та інтерпретації результатів використовувалися комп'ютерні програми: XL, GEOS, SURFER. GEOS – це програма реконструкції полів напруг і деформацій по тріщинах в жилах і дзеркал ковзання. Вона використовується для оцінки параметрів поля деформацій, яке викликало освіту всіх розривів на шахтному полі. До основних параметрів поля деформацій належать:

  1. Орієнтація осей головних нормалей деформацій еліпсоїда деформацій.
  2. Коефіцієнт Лоде–Надаї , який відображає ставлення осей. Цей параметр змінюється від–1 до +1. Негативні значення показують блоки розтягування, позитивні – стиснення.
  3. Z–компонента, яка відображає проекціі вертикальної осі еліпсоїда деформацій на вертикаль. Значення Z–компоненти менше 1 відповідає ділянкам зазнають прідеформаціі опускання, більше 1 – підняття. .

Орієнтування осей полів деформацій і напруг дозволяє оцінити напрям тектонічних рухів і зусиль, їх мінливість в ході розвитку геологічної структури. Значення коефіцієнта Лоде–Надаї, різниці максимальної та мінімальної деформації і вертикальної компоненти еліпсоїда деформації, дають можливість оцінити, відповідно, розподіл ділянок стиснення і розтягування масиву, інтенсивність деформації та утворення денної поверхні (підняття–опускання). Для побудови карт розподілу значень даних показників був використаний пакет програм Surfer, який дозволив наочно відобразити цифрову інформацію (розподіл значень коефіцієнта Лоде–Надаї і z–компоненти за площею шахти "Холодна Балка – Нижня").

4 Результати

4.1 Розподіл коефіцієнта Лоде–Надаї

З даної схеми видно, що на полі виділяються ділянки інтенсивного інтенсивного розтягування. В межах північної, центральної та східної частини досліджуваної ділянки реконструюються найбільш мінімальні значення, що свідчить про панування розтягуючих зусиль. Для північно–східної і південно–західної частин блоку отримані позитивні значення коефіцієнта Лоде–Надаї. У центральній частині розташована досить інтенсивна зона розтягування

Розподіл вертикальної компоненти еліпсоїда деформацій

Видно, що в основному значення показника більше 1. Найнижчі значення z–компоненти розташовані на північному сході досліджуваної ділянки, причому, існують такі області, де опускання різко змінюється підняттям. Такі градієнти z–компоненти свідчать про активність вертикальних рухів.

Висновки

В результаті розрахунків були отримані значення коефіцієнта Лоде–Надаї і вертикальної компоненти еліпсоїда деформацій. Після зіставлення яких, на досліджуваній ділянці були виявлені зони знаходяться в умовах розтягування і відчувають воздиманіе денної поверхні. Ділянки, що знаходяться в даних умовах одночасно, можуть бути сприятливими для газонакопленія (газових пасток).

Література

  1. Тектоніка метаноугольних родовищ Донбасу. Лукінов В.В., Пимоненка Л.І. – К.: Наукова думка, 2008
  2. Корчемагін В.А. Поля напружень та деформацій і викидонебезпечність вугілля і порід Донецько–Макіївського району Донбасу: стаття / В.А. Корчемагін, І.О. Павлов.
  3. Газпром[Електронний ресурс]. – Режим доступу:http://www.gazprom.ru.
  4. Шахта им. Засядько[Електронний ресурс].– Режим доступу:http://bp.ubr.ua/profile/shahta-im-zasiadko
  5. Тектонофізічеськие дослідження розломів консолідованої кори.Гинтов О.Б., Ісай В.М. – К.: Наукова Думання, 1988. – 120 с.
  6. Метод кінематичного аналізу структур руйнування при реконструкції полів тектонічної напруги. Гущенко О.І. // Поля напруги і деформацій в літосфері. – М.: Наука, 1979 – С. 7 – 25.
  7. Карамушка О.А. Аналіз параметрів тектонічних блоків, виділених на території Червоноармійського, Донецький – Макіївського, Центрального і Луганського геолого – промислових районів: мол.наук.сп.(ІГТМ НАН України)стаття / О.А. Карамушка. .