Реферат з теми випускної роботи

Вступ

     Актуальність теми

     У багатьох випадках при дослідженні газоносності вугілля з моменту проведення дорозвідки минуло 30 та 25 років, накопичується значна кількість фактичного матеріалу, отриманого в результаті випробування гірничих виробок, з'являються нові нормативні документи, стверджуються вимоги до вивчення газоносності та з проведення заходів щодо дегазації виробок при відробітку пластів, а також накопичений досвід по використанню газу метану з вугільних родовищ, що розробляються. До теперішнього часу геологічною службою ВО «Укрвуглегеологія» спільно з ІГТМ (м. Дніпропетровськ) розроблена і упроваджена в практику методика побудови карт локальних структур вугільних пластів і структурних карт газовмісних шарів (пісковиків) для виявлення локальних позитивних структур, що є пастками вільного метану [3].
     Останнім часом практично всі вугледобувні країни світу виявляють великий інтерес до газу метану на вугільних родовищах. Причинами такого інтересу є наступне. По-перше, шахтний метан - дуже небезпечне явище, який значно погіршує умови праці на шахтах. Його виділення в гірничі вироблення вимагає використання великих енерговитрат і складних систем вентиляції. По-друге, метан, який виділяється при веденні гірських робіт і дегазації, є цінною вуглеводневою сировиною - альтернативним видом палива. Необхідно упровадити його утилізацію і комерційне використання, яке значно поліпшить економічну ефективність роботи вугільної галузі. По-третє, метан, який при веденні гірничих робіт викидається в атмосферу, є дуже небезпечним в екологічному відношенні газом. Таким чином, існує загальна необхідність видобутку та утилізації метану вугільних родовищ, яка дозволить вирішити відразу кілька важливих проблем: створення безпечних умов виконання гірничих робіт, зниження витрат на видобуток вугілля, використання метану як альтернативного виду палива, а також поліпшення екологічної ситуації. Такі проблеми особливо актуальними є на Україні, де вугілля є основним енергоносієм, що забезпечує енергетичну безпеку держави на довгу перспективу.
        Всі ці фактори послужили причиною необхідності проведення більш глибокого та детального аналізу газоносності вугільних пластів та газонасищенності вуглевміщуючих порід на полі шахти «Білоріченська» з метою виявлення скупчень вільного метану, а також уточнення площі розподілу газу метану у вугільних пластах, що перебувають на балансі шахти та обліку його запасів. Наявність значної кількості фактичного матеріалу, а також необхідність оперативного управління просторовими даними, що визначають газонісность вугільних пластів та газомістких шарів зумовили необхідність використання програми ArcView.

     Мета роботи

     Мета роботи є вивчення закономірностей розподілу газоносності пласта l₆ з використанням ГІС технологій.

          Головні завдання досліджень:

1. Дослідження просторового розподілу газоносності по вугільному пласту l₆ і пісковиків;

2. Оперативне поповнення даних в процесі ведення гірських робіт з метою достовірного виявлення локальних структур і точності побудови апроксимованої поверхні, а також перерахунку і побудови карт газоносності і уточнення запасів метану в межах ділянки;

3. Використання програми ArcView для оперативного перерахунку запасів метану на шахті;

4. Уточнення закономірностей розподілу газоносності в межах шахтного поля «Білоріченська»;

     Об'єкт дослідження - вугільний пласт, а також породи грунту і крівлі пласта l₆ шахти «Білоріченська» Луганського геолого-промислового району.

     Предмет дослідження - газоносність вугільного пласта l₆, а також порід грунту і крівлі шахти «Білоріченська» Луганського геолого-промислового району.

          Методи досліджень:

1. Узагальнення результатів по матеріалах газового випробування, отриманих при геологорозвідувальних роботах на полі шахти «Білоріченська»;

2. Обробка інформації із застосуванням програми ArcView.

     Наукова новизна отриманих результатів. Вперше на шахті «Білоріченська» по пласту l₆ уточнені закономірності розподілу газоносності із застосуванням ГІС технологій.

     Практична цінність роботи полягає в розробці нового підходу при виявленні закономірностей і залежностей зміни метаноносності вугільних шарів, а також достовірного підрахунку газу із застосуванням ГІС технологій. Буде використано в роботах ВО «Укрвуглегеологія» при складанні звітів по аналізу газоносності вугільних пластів і газонасиченості вугленосної товщі шахтних полів для виявлення скупчень вільного метану і визначення найбільш оптимального місцезнаходження свердловин дегазацій з поверхні.

     Апробація результатів роботи. Основні положення роботи докладалися на всеукраїнській науковій конференції «Геологія ХХІ століття. Міжнародний рік планети Земля» в Дніпропетровському національному університеті ім. О. Гончара.

     Публікація. По матеріалах магістерської роботи було опубліковано 1 статтю.

1. Систематизація проведених досліджень. Проаналізовані літературні джерела

        Про дослідження газоносності у вугільних товщах належать роботи С.Ю. Приходченко, А.В. Анциферову, М.Г. Тиркелю, В.А. Привалову, М.В. Жикаляку, К.І. Багрінцевої, Г.В. Бодни, А.М. Брижаневим та іншим геологам.
        Виходячи з раніше проведених робіт, що стосуються закономірностям розподілу газу у вугільних пластах, крівлі та грунту, можна зробити висновок про те, що питання про локальні закономірності зміни газоносності вугільних пластів на площі району, вплив на метаноносність вугільних пластів літологічного складу вміщаючих порід і їх обводнення, багатоамплітудних розривів у формуванні газоносності вугілля і порід, не достатньо вивчений.
        На підставі аналізу літературних даних можна зробити наступні виводи: найважливішими характеристиками порід як колекторів природних газів є пористість і проникність, що властиво пісковикам. По відмітках пісковиків можна відбудувати локальні структури та апроксимовані поверхні, які дають можливість отримати аналітичний опис поверхні [6,7].

2. Розглянуті геологічні чинники і будова площі досліджень

        На полі шахти «Білоріченська» Луганського геолого-промислового району були проведені дослідження газоносності. На даній шахті розробляється два вугільні пласти - m₆¹ та l₆. Вуглевмістка товща поля шахти «Білоріченська» газонасичена. Це обумовлено рядом чинників: високою вугленасиченістю товщі (у свиті С₂⁶ коефіцієнт вугленосності 2,4%), наявністю достатньо великих горизонтів пісковиків з високими фільтраційно-ємкісними властивостями, утворенням пасток вільного газу структурного і структурно-тектонічного типів, наявність у верхній частині розрізу «покришки» із слабопроникливих мілових порід. Основними колекторами природних газів у вугленосній товщі шахти «Білоріченська» є пісковики. Колекторні властивості пісковиків вуглемісткі товщі шахтного поля високі. Пісковики вуглемісткої товщі шахти «Білоріченська» відповідають колекторам порового типу, а у поєднанні з локальними структурами вони утворюють пастки вільного метану структурно-порового типу. Оцінка і підрахунок запасів газу метану у вугільних пластах m₆¹, l₆+l₆^н, що перебувають на балансі шахти «Білоріченська», проведений по фігурах підрахунку запасів вугілля [1,2].
        Головними чинниками, які визначили характер зміни газоносності цієї площі, є висока газонасиченість товщі, яка генерує метан, тектонічну будову (присутність диз'юнктивних порушень типу насувів, флексурних насувів), перерозподіл скупчень вільних газів унаслідок розвитку локальних плікативних структур, високі фільтраційно-ємкісні властивості вміщаючих порід і присутність непроникних мілових відкладень у верхній частині розрізу, які перешкоджають деметанизацію [4,8].
        Локальні неоднорідності гіпсометричних поверхонь виявляються шляхом зняття регіонального фону (побудови апроксимуючої площі), що дозволяє математичними методами виділяти складки (структури другого порядку), що ускладнюють моноклінальні структури [2].

3. Методи аналізу фактичного матеріалу і результати

        Дослідження були проведені по полю шахти «Білоріченська». Для аналізу був вибраний пласт l₆. Дослідження виконувалися за даними 156 свердловин, а також використовувалися зведення про газоносність вміщуючих порід за даними промислово-геофізичних і газокаротажних досліджень, результати інтерпретації даних промислово-геофізичних досліджень і газового каротажу по пластах-колекторах, використовувалися зведення про відносну метанообільності гірських вироблень шахти «Білоріченська» (1999-2006гг).
        Для виявлення структурних пасток вільного метану у вугленосній товщі шахти «Білоріченська» був проведений тренд-аналіз площини грунту вугільного пласта l₆, сорбованого і вільного метану, що є колектором, і площі крівлі основних горизонтів пісковиків, що є колекторами вільного метану.
        Тренд-аналіз поверхні горизонтів (крівлі пісковиків або грунту – у разі вугільних пластів) дозволяє шляхом зняття регіонального фону (побудови апроксимуючої площі) виявити локальні неоднорідності гіпсометричних поверхонь досліджуваних горизонтів, тобто математичними методами виділити складки, що ускладнюють загальні структури. Досвід ведення очисних робіт показав, що, як правило, притоки води приурочені до негативних (нижче апроксимуючій площині) локальних структур, а підйоми пласта (позитивні локальні структури) супроводжуються підвищеними виділеннями метану в гірничі виробки. Узагальнення цього досвіду дозволило шляхом виділення позитивних локальних структур прогнозувати скупчення вільного метану у вугленосній товщі даного родовища [1,3].

Рис.1. Поле шахти «Білоріченска». Локальні структури пласту l₆ з локальними структурами пісковиків
(5 кадрів, затримка 50, повтор нескінченний, 134 КБ, MP Gif Animator)

Умовні позначення:

        У основі методу лежить аналіз побудованих карт локальних структур вугільних пластів, що є проекцією пласта на прямолінійну (або криволінійну) апроксимовану поверхню, а як показник тектонічної складності використовувалися абсолютні значення градієнтів перевищення локальних структур, які розраховувалися як відносини перевищень до відстані між даними крапками.
        При побудові локальних структур обраний додаток ArcGis 8.3. Який містить більше 450 інструментів: для проведення аналізу, конвертації, управління даними, геокодування, динамічної сегметації, картографії, роботи з растрами; від оверлейних операцій, побудови буферних зон, інструментів для виявлення просторових закономірностей і управління даними до розширених можливостей обробки растрів, методів інтерполяції і оцінки якості даних, зональної фільтрації, багатофакторного аналізу, растрової алгебри, побудови і перевірки топології, побудови графічних схем.[12].
        ГІС проект проводиться в 4 етапи:

1. визначення мети;

2. створення бази даних проекту;
           - збір даних для проекту;
           - підготовка даних до аналізу;;

3. аналіз даних;

4. представлення даних.

        ГІС – підтримує декілька видів роботи з географічною інформацією:

1. Бази геоданих – це просторова база даних, що містить набір даних, які представляють географічну інформацію в контексті загальної моделі даних ГІС (векторні об'єкти, растри, топологія, мережі і тощо);

2. Геовізуалізация – це набір інтелектуальних карт і інших видів даних, які показують просторові об'єкти і відносини між об'єктами на земній поверхні;

3. Геобробка - набір інструментів для отримання нових наборів даних з існуючих наборів даних. Функції обробки просторових даних витягують інформацію з існуючих наборів даних, застосовують до них аналітичні функції і записують отримані результати в нові похідні набори даних, які легко дозволяє проводити аналіз тенденцій і закономірностей.

        На основі методики, розробленої ПО «Укруглегеология» спільно з ІГТМ, вперше з використанням програми ArcGis 8.3., створена база геоданих, побудована карта локальних структур вугільного пласта l₆ (з даними по газоносності), структурні карти пісковиків, суміщені з картами изопахіт. У звідних картах позитивні локальні структури пісковиків накладені на основний вугільний пласт. Ділянки, де локальні структури співпадають в плані, є найбільш перспективними як для дегазації товщі при веденні очисних робіт, так і дегазації техногенних скупчень.
        У результаті цих побудов виділені позитивні структури, перспективні для утворення структурно-гранульованих пасток вільного метану.

4. Практичні висновки та рекомендації

        У даній роботі проведено вивчення закономірностей розподілу газоносності пласта l₆ шахти «Білоріченська».
У роботі використовується програма ArcView, створена база даних, а також пошукова система. Рекомендовано використовувати цю програму, оскільки вона дозволяє оперативно управляти просторовими даними, поповнювати їх в процесі ведення гірських робіт, з метою достовірного виявлення локальних структур і точності побудови апроксимованої поверхні.

Література:

1. Будашева Л.О. «Анализ газоносности угольных пластов и газонасыщенности угленосной толщи поля шахты «Белореченская» для выявления скоплений свободного метана и определения наиболее оптимального местонахождения дегазационных скважин с поверхности», ПО «Укруглегеология», Донецк, 2007.

2. Геологический отчет о переоценке запасов каменных углей по полю шахты «Белореченская», ПО «Укруглегеология», Донецк, 1976.

3. Автореферат С.Ю. Приходченко «Геологічні чинники формування та закономірності розташування перспективних ділянок для видобутку метану з вугільних пластів Красноармійського геолого-промислового району Донбасу», Дніпропетровськ-2000.

4. Геологический отчет о переоценке запасов каменных углей по полю шахты «Белореченская», ПО «Укруглегеология», Донецк, 1976.

5. Гущенко О.И. Метод кинематического анализа структур разрушения при реконструкции тектонических полей напряжений. Поля напряжений и деформаций в литосфере. Москва, Наука, 1979.

6. Інструкція (проект) по підрахунку запасів та оцінки ресурсів газу (метану) вугільних родовищ України за результатами геологорозвідувальних робіт, Державний комітет природних ресурсів України, Департамент геологічної служби, Київ, 2005.

7. Інструкція (проект) із застосування Класифікації запасів і ресурсів корисних копалин державного фонду надр до геолого-економічної оцінки загальних (емісійних) та видобувних запасів шахтного метану вуглегазових родовищ в зонах супутньої, технологічно необхідної дегазації під час розробки вугільних пластів, ДКЗ України, Київ, 2007.

8. Инструкция по определению и прогнозу газоносности угольных пластов и вмещающих пород при геологоразведочных работах. М.: Недра, 1977.

9. Руководство по определению и прогнозу газоносности вмещающих пород угольных месторождений при геологоразведочных работах, Ростов-на-Дону, ВНИГРИуголь, 1987.

10. Каталог метаноносности и выбросоопасности основных угольных пластов Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов в границах действующих шахт, ПО «Укруглегеология», ДПИ, Донецк, 1990.

11. The ArcObjects Developer Kit.The Microsoft Component Object Model.Copyright © Environmental Systems Research Institute, Inc.

12. К вопросу о системе картографических понятий, определений, терминов ГИС. Л.М. Бугаевский, В.Я. Цветков.Журнал "Геодезия и картография". - 2001. - №2. - С. 42-44.

13. Трубецкой К.Н., Клебанов А.Ф., Владимиров Д.Я. Геоинформационные системы в горном деле - Институт проблем комплексного освоения недр РАН, г.Москва         http://www.scgis.ru/russian/cp1251/dgggms/3-98/trubeckoy.htm