RUS | UKR | ENG | ДонНТУ> Портал магістров ДонНТУ
Магістр ДонНТУ Радецька Ірина Олександрівна
Радецька Ірина Олександрівна

Гірничо-геологічний факультет

Кафедра корисних копалин та екологічної геології

Спеціальність: Геологічна зйомка, пощук та розвідка

Тема выпускної роботи:

Газоносність вугільних пластів поля шахти ім. Ф.Е.Дзержинського

Науковий керівник: Волкова Тетяна Петрівна

Матеріали з теми выпускної роботи: Про автора

Реферат з теми выпускної роботи

ЗМІСТ

ВСТУП
1 СТАН ВИВЧЕНОСТІ ПИТАННЯ
2 ГЕОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
3 ОЦІНКА ВПЛИВУ ГЕОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ НА ГАЗОНОСНІСТЬ ВУГІЛЬНИХ ПЛАСТІВ
3.1 Глибина залягання пластів
3.2 Тектоніка
3.3 Петрографічний склад
3.4 Метаморфізм вугілля
4 ОЦІНКА СКУПЧЕНЬ МЕТАНУ НА ПОЛІ ШАХТИ ІМЕНІ Ф.Е.ДЗЕРЖИНСЬКОГО
4.1 Підрахунок запасів газу метана у вугільних пластах
ВИСНОВКИ
ЛІТЕРАТУРА

Вступ

Актуальність проблеми

Рівень вирішення науково-технічних завдань, пов'язаних з оцінкою стану масиву гірських порід, значною мірою визначає собівартість видобутку вугілля, продуктивність і безпеку праці. Складність постановки і вирішення цих завдань істотно зростають за наявності газу в кількостях і станах, достатніх для інтенсифікації геомеханічніх процесів.
Раніше прийнятні погрішності в оцінках метанообільності комплексно механізованих ділянок вийшли за межі резервів системи управління газовиділенням навіть на пластах, газоносністю яких раніше практично нехтували.
Технічний прогрес у вуглевидобуванні вимагає вирішень якісно нового рівня - кількісної оцінки потенційної газодинамічної активності вуглеметановіх пластів з виділенням зон різних видів і рівнів небезпеки . Викладене вказує на високу актуальність оцінки газоносності вугільних пластів за геологорозвідувальними даними, що має важливе наукове і практичне значення.
Гримучий газ метан - одвічний супутник і ворог гірників. У Донецькому окрузі налічується 156 таких газових шахт, де може скупчуватися метан, а при недотриманні правил провітрювання і вибухати. 46 шахт небезпечні по викидах копальневого газу. Більш всього таких шахт в центральному Донбасі - містах Енакієво, Горловці і Дзержинську. У список таких шахт з підступним характером входить і шахта імені Дзержинського міста Дзержинська.[1]

Мета роботи

Вивчення газоносності вугільних пластів поля шахти ім. Ф.Е.Дзержинського і природних чинників, що спричиняють їх локальний розподіл в уленосній товщі.

Головні завдання досліджень:

  • Проаналізувати відмінності в геологічній будові поля шахти ім. Ф.Е.Дзержинського, порівняно з іншими, не небезпечними шахтами, які можуть спричиняти виникнення газодинамічних явищ у вугленосній товщі;
  • Вивчити існуючі методики оцінки геологічних запасів метану з вибором оптимальної для даних умов;
  • Дослідити комплекс чинників, які визначають газоносність вугленосної товщі.

    • Об'єкт дослідження

    Вугленосна товща поля шахти ім. Ф.Е. Дзержинського.

    Предмет дослідження

    Газоносність вугільних пластів.

    Методи дослідження:

  • теоретична обробка існуючої інформації по поставлених завданнях;
    • узагальнення результатів геологорозвідувальних робіт по шахті ім. Ф.Е. Дзержинського;
  • статистична обробка результатів лабораторних досліджень;
  • оцінка запасів метану.

    • Наукова новизна отриманих результатів:

  • узагальнені і проаналізовані дані про чинники, які впливають на газоносність вугленосної товщі шахти, що діє. .
  • вдосконалена методика оцінки геологічних запасів метану у вугленосній товщі.

    • 1 Стан вивченності питання

    . Питання газоносності пластів Донецького басейну і його окремих шахтних полів розглянуті в роботах Г.Д. Лідіна і І.М. Печука, виконаних в 1943- 1946 рр. У них обговорюється газова зональність і вплив деяких геологічних чинників на розподіл газів у вугільних пластах. Матеріалами для виводів і міркувань цих авторів служили, головним чином, дані по газоносность гірських вироблень шахт, що діють.
    Першим крупним дослідженням, яке грунтується безпосередньо на результатах практичного визначення газоносності вугілля по керновим і шахтних пробах в масштабах всього басейну, стала робота А.І. Кравцова. На основі даних випробування і детального аналізу впливу великого числа геологічних і гидрогеологичеських чинників (зокрема, історіко-геологічніх умов, тектоніки, хімічного і петрографічного складу вугілля, хімізму підземних вод та ін.) Ним були складені погорізонтні карти в 1: 200 000 масштабі прогнозу природної і очікуваної газоносності пластів шахт Донбасу. Протягом 1954-1956 рр. зусилля учених-геологів були направлені в першу чергу на розробку технічних засобів максимальної точності визначення газоносності вугільних пластів в точках пересічення їх розвідувальними свердловинами. [3]
    Природна метаноносність кожного окремого вугільного пласта формується під накладеним впливом ряду регіональних і місцевих геологічних чинників. До регіональних чинників відносяться: міра метаморфізму, сучасна глибина залягання вугільного пласта, приуроченність до певної тектонічної структури, глибина зони газового вивітрювання. Ці чинники створюють регіональний фон розподілу метану у вугільних пластах. Його можна розглядати як середнє значення метаноносності по пласту серед достовірних визначень. До місцевих чинників відноситься: зміна петрографічного складу, структури і текстури в межах пласта вугілля, зольність, газопроникність і так далі. Місцеві чинники формують зону розкиду значень метаноносності від середнього регіонального значення. Складність кількісної оцінки міри впливу кожного місцевого чинника полягає у відсутності еталонного значення кожної окремо взятої проби. Тому стає завдання, що в конкретному випадку вплинуло на величину метаноносності: непоказність проби або закономірний вплив геологічного чинника. Особливості проявів і міра впливу кожного з геологічних чинників на метаноносність вугільних пластів і порід, які вміщають вугілля, будуть розглянуті детальніше нижче за текстом.

    2 Геологічна частина

    В геологічній будові поля шх. ім. Дзержинського беруть участь відкладення світ С42, С52 , С62, С72 и С13 середнього і верхнього відділів карбону, перекриті чохлом четвертинних відкладень потужністю до 15м, представлених жовтувато-бурими лесовидними суглинками, перехідними в грунтово-рослинний шар. Літологічно породи представлені товщею шарів пісковиків, що чергуються між собою, алевролітів, аргилітів, вапняків і вугілля.
    У структурно-тектонічному відношені оцінювана площа займає крайню північно-західну частину південного крила Головної антиклиналі Донбасу. Простирання порід на площі порівняно витримане по азимуту 308-310°, з різкими змінами до 340° в західній частині. Залягання порід моноклінальне, з кутами падіння від 20 до 58° на південний захід. Виполажування пластів спостерігається в крайній південно-західній частині площі по мірі наближення до замкової частини антиклиналі.[2]
    Простирання порід ускладнене двома крупними насувами - Головним і Артемівським, що обмежують оцінювану площу на північному заході і південному сході відповідно. Породи північно-західної частини площі піддані інтенсивній плікатівній складчастості 2-го і подальших порядків.
    Головний насув - один з основних тектонічних елементів в структурному плані північно-західної частини південного крила Головної антиклиналі і є природним західним кордоном оцінюваної площі. Азимут простирання насува - 90-100°, азимут падіння плоскості зкидача 180-190°.
    Артемівський насув, аналогічно Головному , також є природним північно-східним технічним кордоном площі.
    Окрім вказаних крупних тектонічних порушень, гірськими роботами в низах свити С32 зафіксована група дрібніших розривних порушень (насуви №1, №2, №3, №4, №5). На оцінюваній площі розвинена ціла система мікротектонічних розривів з амплітудами зсуву від десятків сантиметрів до 1-2 метрів. Як правило, площадковий розвиток цих порушень незначний, наголошуються вони в гірських виробленнях і не фіксуються на поверхні. Спостерігається закономірна пріуроченность дрібних діз'юнктивов до зон впливу крупних надсувів Артемівському, Дерезовському, Головному. Морфологічно ці дрібні порушення - також крутопадаючі насуви, орієнтовані аналогічно крупним розривам, рідше діагонально до них. Промислова вугленосність на описуваній площі зосереджена в пластах світ С52, С62 и С72, що укладає 43 робочих пласта з 51.[2]

    3 Оцінка впливу чинників газоносності вугільних пластів

    3.1 Глибина залягання пластів

    На полі шахти імені Ф.Е. Дзержинського, як і в інших родовищах і басейнах спостерігається закономірне зростання метаноносності вугільних пластів із збільшенням стратиграфічної і абсолютної глибини їх залягання. Проте характер зміни газоносності вугілля з глибиною на різних площах відрізняється і пояснюється дією інших чинників: тектонікою, метаморфізмом вугілля, літологічним складом порід, які вміщають вугілля, і тому подібне. Глибина залягання верхньої межі метанової зони встановлена по відносній метаноносності гірських вироблень, даним герметичних стаканів, а також згідно каталога метаноносности і вкидонебезпечності головних вугільних пластів, складеного на підставі аналізу і систематизації результатів газового випробування, даних про газодинамічні явища, що спостерігалися в шахтах. Положення метанової зони визначене на глибині 200-220м (абс. відмітки ±0; +50). У західному напрямі до Головного ндсуву вона трохи занурюється до глибини 250м.[3]
    Оскільки наявних даних про природну метаноносність пластів за даними ГКН опинилося недостатньо для побудови графіків залежності газоносності від глибини залягання і визначення закономірностей її зміни, у виробленнях шахти, що діють, по відпрацьованим в даний час пластах були відібрані проби для вивчення сорбційної метаноємкості вугілля. За наслідками цих досліджень, а також одиничним достовірним визначенням ГКН побудовані графіки залежності газоносності від глибини залягання пластів.(рис. 1)
    По графіках добре простежується загальна тенденція наростання метаноносності вугілля з глибиною їх залягання і збільшенням ступеня метаморфізму. Вказані графіки послужили основою для побудови карт газоносності на основі гіпсометричних планів, наданих геологічною службою шахти.
    Встановлено, що изогаза із змістом метану 10 м3/тс.б.м. (з якою по вимогах нормативів, що діють, робиться підрахунок запасів газу-метану) проходить на глибині 275м. Ізогази 15 м3/тс.б.м. відповідно розташовуються на глибинах 360м, 425-450м і 550-600м; 20 м3/тс.б.м. - 700-850м, 900-1050м і 1150-1200м; 25 м3/тс.б.м. - П00-1250м, 1300-1450м і 1400-1500м.[1]
    Отже, глибина залягання пластів - це важливий чинник газоносності вугленосної товщі. Збільшення метаноносності вугільних пластів на шахтному полі з глибиною відповідає збільшенню ступеня метаморфізму вугілля в Донецькому басейні[4]. Одночасно характер зміни газоносності в об'ємі родовища пов'язаний з іншими чинниками: тектонікою, фізико-механічними властивостями порід, ступенем метаморфізму і тому подібне.

    Залежність газоносності пласта m3 від глибини (затримка-150с.;9 кадрів;8 повторень; 139кБ)


    Рис.1 Залежність газоносності пласта m3 від глибини (анімація,затримка-150с.;9 кадрів;8 повторень; 139кБ )

    3.2 Тектоніка

    Тектонічна будова має важливе значення в розподілі газів в межах родовищ. Оскільки умови міграції газів в антиклінальних і синклінальних структурах не однакові.[4]
    Локальні порушення, що приурочені до метанової зони і не мають виходу на поверхню, як правило, сприятливі для скупчення вільного газу в тріщинах, супроводжуючих дане порушення.(рис.2)[6,7]
    Поле шх. ім. Дзержинського має складу тектонічну будову. У зв'язку з цим на описуваній площі можливий розвиток тріщинуватих зон в склепінних частинах позитивних структур, а також зон, супутніх диз'юнктивам сбросового і взбросового характеру. У цих зонах вірогідне виникнення тріщино-порових колекторів і утворення локальних скупчень метану у вміщаючих породах.


    На рисунку показана карта розповсюдження Сн4 по району. Максимальний зміст Сн4 спостерігається в північній частині карти, (18 м3/т), а мінімум- на решті частини карти.
    Максимум розповсюдження метану приурочений розривному порушенню : Артемівському насуву.

    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.

    3.3 Петрографічний склад


    Вплив петрографічного складу на метаноносність вугілля на полі шахти Дзержинського виявляється в зміні марочного складу у вугіллі. Метаноносність яких збільшується по мірі підвищення в газовому, жирному і коксовому вугіллі фюзиніта.

    3.4 Метаморфізм вугілля

    Метаморфізм вугілля є одним з основних чинників, що визначають сучасну газоносність вугільних пластів. Із збільшенням ступеня метаморфізму вугілля їх сорбційна газоємкість безперервно зростає і досягає максимальних значень в антрацитах.[4] Проте природна метаноносність вугільних пластів збільшується до стадії низкометаморфізованих антрацитів, а потім різко зменшується з переходом до высокометаморфізованих антрацитам.
    Метаморфізм вугілля також визначає інтенсивність розвитку кливажних тріщин, а отже, і газопроникність вугілля .[8] Найбільшою тріщіноватістю володіє кам'яне вугілля середньої стадії метаморфізму, первинна тріщіноватість у вугіллі вищої і нижчої стадії метаморфізму менша. Тому міграція газів відбувається інтенсивніше по вугільних пластах, складених вугіллям марок Ж, Г і ОС, що є основним чинником прогнозу газоносності для шахти ім. Ф.Е.Дзержінського.[6]

    4 Оцінка скупчень метану на полі шахти імені Ф.Е.Дзержинського

    4.1 Підрахунок запасів газу метану у вугільних пластах

    Підрахунок запасів метану на етапі дорозвідки і переоцінки запасів не робився. Після аналізу даних газового випробування авторами проведений підрахунок запасів газу метану у вугільних пластах і пластах-супутниках, згідно існуючим вимогам.[5]
    По робочих вугільних пластах, де оцінювалися запаси вугілля, він проведений по фігурах підрахунку запасів вугілля з оцінкою запасів метану по категорії С2 незалежно від категорійності запасів вугілля. При цьому, за основу прийнята оцінка запасів вугілля по звіту 1973 року . По пластах, що розробляються, запаси скоректовані з урахуванням відробітку їх за 1973 - 2005 роки, тобто підрахунок запасів газу-метану зроблений за станом запасів вугілля на 01.01.2006.[2] При цьому запаси вугілля по пластах в цілому і конкретно по фігурах ділилися відповідно до розташування їх між изогазами з різною метаноносністью. Низька категорійність запасів газу метану пояснюється недостатньою вивченою газоносністю вугілля (малою кількістю достовірних проб по ГКН)[10].
    Метан, що в даний час каптує шахта, не використовується.

    Висновки


    Газоносність, на відміну від інших геологічних ознак вугільних чинників родовищ є найбільш мінливим параметром, схильним до впливу дуже багатьох геологічних чинників
    У даній роботі досліджені і виявлені геологічні чинники, які є прямою ознакою газоносності. Найбільш значущим чинником прогнозу газоносності для поля досліджуваної шахти є глибина залягання, тектонічна будова і метаморфізм вугільних пластів.

    Література

    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 магістров ДонНТУ || Про автора