Сборник научных трудов ДонГТУ

Статья

Наименование Закономерности изменения природной газоносности углей Донбасса с ростом глубины разработки
Авторы Радченко А. Г., ведущий инженер
Савченко А. В., канд. геол.-мин. наук, с.н.с.
Радченко А. А., инженер-строитель
Салий С. Г., ведущий инженер
Николаев Д. Ю., ведущий инженер
Раздел Науки о земле
Год 2017 Выпуск 51 Страницы 22 - 31
УДК 622.831.322:635
Аннотация В статье рассмотрены основные закономерности изменения природной газоносности углей Донбасса в зависимости от их марочного состава и глубины.
Реферат Цель. Установление основных закономерностей изменения природной газоносности углей Донбасса в зависимости от их марочного состава и глубины залегания пластов с целью составления надежных и объективных горно-геологических прогнозов и выдачи рекомендаций по оптимальным длинам скважин, предназначенных для ведения текущего прогноза выбросоопасности угольных пластов и контроля эффективности применяемых противовыбросных мероприятий.
Методика. Выполненный анализ литературы показал, что процесс метаморфизма углей сопровождается скачками углефикации, при этом нелинейно изменяются структурно-химические и физико-механические свойства углей. На основании этого сделано следующее предположение: в связи с неоднородностью строения горного массива и наблюдающимися при метаморфизме скачками углефикации распределение природной газоносности углей Хпр в ряду метаморфизма должно иметь скачкообразный, нелинейный характер. Для проверки этого предположения был выполнен статистический анализ. На основании данных геологоразведочных скважин о природной газоносности углей Донбасса были построены графики изменения природной газоносности Хпр в зависимости от выхода летучих веществ и с увеличением глубины. При выполнении статистического анализа для оценки степени изменчивости Хпр нами были применены: а) общепринятые в математической статистике параметрические критерии: аср — среднее арифметическое; σ — среднее квадратическое отклонение (стандарт); Квар — коэффициенты вариации, %; б) непараметрические критерии: коэффициенты изменчивости — Кизм.
Результаты. На основании выполненного анализа установлены нелинейные, волнообразные, пульсирующие изменения природной газоносности углей Донбасса в ряду метаморфизма и с глубиной. Таким образом, скорректированы существующие ранее представления о закономерностях изменения природной газоносности углей Хпр в ряду метаморфизма и с глубиной. Показаны следующие взаимосвязи: 1) скачков углефикации с изменениями природной газоносности углей Хпр в ряду метаморфизма; 2) природной газоносности углей Хпр с их выбросоопасностью в ряду метаморфизма. Предложены рекомендации по оптимальным длинам скважин, предназначенных для ведения текущего прогноза выбросоопасности угольных пластов и контроля эффективности применяемых противовыбросных мероприятий.
Научная новизна. Научная новизна данной работы заключается в следующем. Предложен системный, комплексный подход к изучению свойств углей в ряду метаморфизма, который учитывает следующие взаимосвязи: структурно-химические преобразования – физико-механические свойства – газоносность – выбросоопасность углей в ряду метаморфизма. Показано, что изменения Хпр в ряду метаморфизма тесно связаны с углеобразованием, со структурно-химическими преобразованиями в углях. Нелинейные и скачкообразные изменения структурно-химических свойств углей (скачки углефикации) вызывают нелинейные изменения физико-механических (крепость, пористость, дробимость и т. д.) и газо-кинетических свойств углей (сорбционная способность, сорбционная набухаемость, газоносность, скорость сорбции, скорость десорбции, скорость газоотдачи и т. д.). Нелинейные, волнообразные изменения газоносности в ряду метаморфизма и с глубиной обусловливают в ряду углефикации и с глубиной волнообразные, пульсирующие изменения числа внезапных выбросов угля и газа.
Практическая значимость. Даны рекомендации по оптимальным длинам скважин, предназначенных для: а) ведения текущего прогноза выбросоопасности угольных пластов на угрожаемых и выбросоопасных угольных пластах; б) ведения контроля эффективности применяемых противовыбросных мероприятий (гидрорыхления, торпедирования угольного пласта) на выбросоопасных и особо выбросоопасных угольных пластах. Выбор оптимальных длин скважин, предназначенных для ведения текущего прогноза выбросоопасности и ведения контроля эффективности противовыбросных мероприятий, осуществляется с учетом следующих параметров: глубина ведения горных работ — Н, м; весовой выход летучих веществ — Vdaf, %; природная газоносность углей — Хпр, м3/т с. б. м.; крепость угля — f, у. е.; интенсивность трещиноватости углей — Iтр..
Ключевые слова природная газоносность, угольные пласты, марочный состав углей, весовой выход летучих веществ, глубина разработки, волнообразное изменение.
Полный текст