ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНОЙ ГАЗОНОСНОСТИ НА ПОЛЕ ШАХТЫ ОКТЯБРЬСКИЙ РУДНИК

Розглянуті головні геологічні фактори розподілу природної газоносності у вугільній товщі Донецького вугільного басейну. На прикладі поля шахти Жовтневий рудник наведені статистичні характеристики якості вугілля, визначені кореляційні зв'язки між геологічними показниками та проведений просторовий аналіз розподілу природної газоносності.

Топливно-энергетическое и сырьевое обеспечение народного хозяйства Украины неразрывно связано с наращиванием добычи угля и освоением газовых ресурсов Донецкого бассейна. В этой связи проблема комплексной разработки углегазовых месторождений региона приобретает важное экономическое и социальное значение. Использование шахтного метана – один из путей создания энергетической независимости Украины. Геологами установлены многочисленные факторы, влияющие на формирование скоплений метана в угленосных породах. Оценка влияния этих факторов в каждом конкретном угольном пласте открывает новые перспективы прогноза локальных скоплений метана [1].

Первичная газоносность каменноугольных отложений обусловлена угленасыщенностью района и степенью метаморфизма углей. Современное распределение газов в бассейне связано с особенностями геологического развития бассейна, глубиной залегания угленосных отложений, тектоническим строением, литолого- фациальным составом вмещающих пород и покровных отложений, условиями циркуляции подземных вод. В Донецком бассейне преобладает региональный метаморфизм. Влияние степени метаморфизма угольных пластов на их природную метаноносность весьма четко прослеживается в Донецко-Макеевском районе, где разрабатываемые пласты сложены углями почти полного спектра метаморфизма от длиннопламенных до тощих. Глубина залегания угольных пластов влияет на газоносность углей, как степень метаморфизма. Однако увеличение с глубиной степени метаморфизма углей затушевывает четкость картины изменения газоносности в зависимости от глубины.

Степень тектонической нарушенности угленосной толщи является главным фактором распределения газа в угленосной толще Донецкого бассейна. Породы каменноугольной толщи Донбасса по сравнению с классическими месторождениями углеводородов обладают низкими коллекторскими свойствами и практически газонепроницаемы. Повышение коллекторских свойств пород наблюдается лишь в зонах различного рода тектонических нарушений. Это значит, что более-менее значительные скопления свободного метана в угленосной толще контролируются структурными и структурно-тектоническими ловушками [3]. В пределах Донбасса в региональном плане распространены газоносные, углегазоносные, газоугленосные и угленосные зоны. Газоносная зона включает Бахмутскую и Кальмиус-Торецкую котловины, в которых отложения карбона залегают под соленосными образованиями нижней перми. Донецко-Макеевский угленосный район расположен в южной части юго-западного крыла Кальмиус-Торецкой котловины в зоне мелкой складчатости. Наряду с пологими субширотными складками здесь развита более молодая, наложенная система асимметричных складок субмеридионального простирания. Это привело к появлению целого ряда куполов и брахисинклиналей. Основная масса газа приурочена к приосевым частям антиклинальных структур, если они не эродированы, а также к зонам их флексурообразных нарушений [2].

Наиболее значительные субмеридиональные флексуры расположены в центральной и восточной частях Донецко- Макеевского района – Ветковская, Чайкинская, Калиновская, Ясиновско-Ждановская . Установлена связь локализации газоносных зон повышенной трещиноватости со степенью тектонической нарушенности шахтных полей Донбасса. Как правило, зоны повышенной трещиноватости приурочены к перегибам пластов на крыльях, к узким приосевым частям и периклиналям складок [3]. Повышенной газонасыщенностью характеризуются не только крупные флексуры, но и большинство сравнительно мелких флексурных складок, что проявляется повышенными значениями газоносности углей и пород по разведочным скважинам, но чаще – повышением газообильности и развитием газодинамических явлений в горных выработках.

Проанализируем закономерности распределения природной газоносности на поле шахты Октябрьский рудник в отрабатываемом пласте k₈. Шахтное поле шахты Октябрьский рудник входит в состав Донецко-Макеевского геолого- промышленного района Донбасса. По административно территориальному делению, описываемая площадь входит в состав города Донецка и Ясиноватского района Донецкой области. Размер шахтного поля составляет 9,0 км по простиранию и 3,5 км — по западе и флексурной складкой на востоке, представляющей опущенное крыло Ветковской флексуры и надвиги Ветковский №2, Ветковский №3 и надвиг Б. Коксовый надвиг имеет амплитуду 40- 55 м, уменьшающуюся с глубиной до 35 м. Амплитуда Ветковского надвига №2 увеличивающаяся с глубиной, составляет от 20 до 50 м, Ветковского №3 – от 1,6-5,0 до 60-100 м. Надвиг Б имеет амплитуду нарушения 12 м. Основная часть шахтного поля относительно спокойна, с пологим залеганием пород от 8 до 15⁰. Кроме крупной Ветковской флексуры, выявлены более мелкие флексурные перегибы: Северная и Центральная флексуры, имеющие локальное развитие и вливающиеся на востоке в Ветковскую флексуру [2].

Промышленные запасы угля в границах шахтного поля составляют более 96,0 млн тонн. Шахта добывает угли марки Г, ДГ, Ж. На балансе шахты числятся пласты свиты С₂ ⁷, С₂ ⁶ и С₂ ⁵. В настоящее время шахтой разрабатываются два пласта l₈ ¹ София и k₈ Паровочный. Статистические характеристики пласта k₈ по выборке из 19 проб приведены в таблице 1.

Таблица 1. Описательные статистики

Из таблицы описательных статистик следует, что глубина скважин меняется в широком диапазоне: от 760 до 1148 метров. Мощность угольного пласта: колеблется в пределах от 0,68 до 0,96 м, со средним значением 0,83. Пласт относится к выдержанным, поскольку коэффициент вариации мощности составляет 18,07%. Граничным же значением для выдержанных пластов является 20%.

Максимальное значение природной газоносности достигает 17 м³/т с.б.м. Однако, встречаются участки с низкой газоносностью 5,6 м³/т с.б.м. Среднее значение – 11,95 м³/т с.б.м. Распределение серы и зольности не подчиняется нормальному закону, для остальных же показателей значения ассиметрии и эксцесса лежат в пределах -1 до + 1, что является допустимым значением для нормального закона.

Содержание газа в угле зависит от глубины залегания пластов, степени метаморфизма углей, условий залегания (структуры), многих других факторов. Согласно ряду исследований, средние значения природной метаноносности углей при переходе их от длиннопламенных и газовых к антрацитам возрастают от 8–10 до 30– 40, а в суперантрацитах резко снижаются до минимальных значений – 0,3–0,5 м³/т сухой беззольной массы. Газоносность многих пластов составляет 15–30 м³/т добытого угля и более. Изменение метаноносности в отдельно взятом пласте с ростом глубины его залегания характеризуется максимальным темпом увеличения в начальной стадии и замедленным темпом при достижении глубин 600–1000 м, где газоносность углей достигает сорбционной емкости и стабилизируется.

Корреляционный анализ проведен для изучения взаимосвязей природной газоносности с другими показателями. Поскольку часть показателей не подчиняется нормальному закону распределения, то для оценки корреляционных связей целесообразно использовать коэффициент корреляции Спирмена. Критический коэффициент корреляции для 19 проб и α=0,05 составляет 0,432. При анализе матрицы корреляций установлены следующие значимые корреляционные связи:

1.Положительная корреляционная связь между зольностью и выходом летучих (0,467)

2.Отрицательная корреляционная связь между газоносностью и выходом летучих (-0,470)

Известно, что увеличение степени метаморфизма сопровождается уменьшением выхода летучих, повышением степени углефикации, уменьшением зольности. Поэтому обе связи отображают, связь природной газоносности со степенью метаморфизма на поле шахты Октябрьский рудник (рис.1).

Наибольшая природная газоносность наблюдается на юго- западном участке поля шахты Октябрьский рудник. На этом участке газоносность пласта превышает 15 м³/т с.б.м. На данном участке также прослеживается наименьший выход летучих.

Таким образом, на исследуемой территории поля шахты Октябрьский рудник был подтвержден фактор зависимости распределения природной газоносности от степени метаморфизма. Доказательство влияния структурно- тектонического фактора на площади исследования является основной задачей дальнейшей работы.

Список литературы

1. Анциферов А.В., Тиркель М.Г., М.Т.Хохлов, В.А.Привалов, А.А.Голубев, А.А. Майборода, В.А.Анциферов Газоносность угольных месторождений Донбасса, Киев, Наукова думка, 2004. – 231 с.
2. Анцифров А.В. Газоносность и ресурсы метана угольных бассейнов Украины / А.В. Анцифров, А.А. Голубев, В.А. Канин и др. // Донецк: Вебер,- 2009. - т.1. – 456с.
3. Волкова Т.П., Алёхин В.И., Силин А.А. Выявление локальных газоносных структур методом тренд-анализа // Уголь Украины. – 2011. - №5. – с.33-36.