Спосіб визначення зон скупчення метану у стратиграфічному інтервалі на шахтах та ділянках розвідки

Спосіб визначення зон скупчення метану у стратиграфічному інтервалі на шахтах та ділянках розвідки, що характеризує підвищене скупчення метану в вибраному стратиграфічному інтервалі гірничого масиву, який включає збір і аналіз геолого-геофізичних даних, побудову карт локальних структур по вибраних колекторах (пісковиках) в цілому інтервалі, який відрізняється тим, що визначаються середні значення локальних структур по всіх залучених пісковиках в точці буріння кожної залученої свердловини, на основі цих значень будують одну загальну карту середніх локальних структур вибраного стратиграфічного інтервалу, на ній виділяють зону незначного підвищення при позитивних значеннях ізогіпс середніх локальних структур до +20м, зону середнього підвищення при позитивних значеннях iзогіпс середніх локальних структур від +20 до +40м, зону значного підвищення при позитивних значеннях iзогіпс середніх локальних структур більше +40м та визначають зони підвищених скупчень метану. UA (21) a200613977 (22) 28.12.2006 (24) 10.06.2009 (46) 10.06.2009, Бюл.№ 11, 2009 р. (72) БУЛАТ АНАТОЛІЙ ФЕДОРОВИЧ, UA, ЛУКІНОВ В'ЯЧЕСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, БАРАНОВ ВОЛОДИМИР АНДРІЙОВИЧ, UA, ПАЩЕНКО ПАВЛО СЕРГІЙОВИЧ, UA (73) ІНСТИТУТ ГЕОТЕХНІЧНОЇ МЕХАНІКИ ІМ. М.С.ПОЛЯКОВА НАН УКРАЇНИ, UA (56) UA 74503 C2, 7 G01V9/00, E21F7/00, 15.12.2006 UA 74502 C2, 7 G01V9/00, E21F7/00, 15.12.2006 SU 1402998 A1, 4 G01V 9/00, 15.06.1988 SU 1048441 A, 3 G01V9/00, 15.10.1983 RU 2101735 C1, 6 G01V9/00, 1/00, 10.01.1998 RU 2108600 C1, 6 G01V1/00, 9/00, 10.04.1998 RU 2136023 C1, 6 G01V9/00, 27.08.1999 Узіюк В.І., Бик С.І., Ільчишин А.В. Газогенерацій ний потенціал кам”яновугільних басейнів України// Геологія і геохімія горючих копалин, 2001. - №2. с.110-121 Исследование , разработка технологий и промышленное использование метана углегазовых место U 2 (19) 1 3 коллекторам (пісковикам) в цілому інтервалі, подальший розрахунок даних для побудови загальної карти середніх локальних структур, який відрізняється тим, що будують карту середніх локальних структур обраного стратиграфічного інтервалу, в ній виділяють зону незначного підвищення, при позитивних значеннях ізогіпс середніх локальних структур до +20м, зону середнього підвищення, при позитивних значеннях ізогіпс середніх локальних структур від +20 до +40м, зону значного підвищення, при позитивних значеннях ізогіпс середніх локальних структур більше +40м. В останні роки проблема утилізації шахтного метану є дуже актуальною, як за кордоном, так і на Україні. Донбас розглядається вченими не тільки як вугільне родовище, але і як регіон зі значними ресурсами метану, по останній оцінці в 278трил.м3 [2], визначну частину якого можна видобути. Для видобування і утилізації метану необхідно знати зони його локального скупчення. Потенційні колектори - потужні пісковики на глибинах від 500 до 1800м в стратиграфічному розрізі раннього та середнього катагенезу карбонових відкладів Донбасу. Глибина 500м - це максимальна глибина газового вивітрювання для Донбасу [3]. Глибина 1800м - це максимальна глибина, до якої підраховані запаси вугілля [2-3]. Загальновідома властивість метану - його летючість. Метан легше повітря й тому завжди буде зміщуватись туди де менший тиск. В атмосфері він летить уверх, де менший тиск. В гірничих породах він буде скупчуватись в позитивних, антиклінальних структурах. З такими антиклінальними структурами пов'язана підвищена метаноносність вуглевміщуючих порід, та їх викидонебезпечність. Ці обставини стали базою створення даного способу, що забезпечить можливість характеризувати вуглепородний масив па локальній площі в обраному стратиграфічному інтервалі на наявність скупчення метану. Суть корисної моделі полягає в тому, що визначаються позитивні локальні структури на обраній ділянці шахтного поля в обраних пісковиках колекторах, на основі побудованих карт локальних структур в обраному стратиграфічному інтервалі будується одна карта середніх локальних структур, що забезпечує прогнозування зони скупчення метану в обраному інтервалі для подальшого видобування газу з цієї зони на відпрацьованих ділянках, або підвищення ефективності дегазації та безпеки праці на діючих ділянках. Запропонований спосіб визначення середніх локальних структур на ділянках шахт та ділянках розвідки реалізується таким чином. Для прогнозування скупчення метану на основі даного методу вибирається стратиграфічний інтервал, який може бути до 300м (на цей час бурова техніка більших свердловин під землею не бурить). В цьому інтервалі виділяються маркуючи горизонти не менше двох, які простежуються на ділянці розвідки вугільних пластів або на ділянці вугільної шахти. Для побудови карти середніх локальних структур (основою може бути гіпсометрична карта чи план гірничих робіт) треба нанести умовну координатну сітку, з координатами Х і Y. Вісь Х пови 41696 4 нна співпадати з лінією простягання обраного пласта або бути максимально наближеною до неї. Вісь Y перпендикулярна вісі X. Вісі Х і Y оцифровуються довільно. По кожній свердловині в таблицю заносять значення координат Хi, Yi і фактичну глибину залягання підошви обраного маркуючого горизонта Zіф. В якості апроксимуючої площини приймається площина максимального наближення найближчого до обраного інтервалу вугільного пласта або вапняка. По кожній свердловині розраховується значення абсолютної відмітки залягання підошви обраного вугільного пласта Zpі по формулі: Zpі=Yі×tga+Zо, м (1) де Yі - координати і-тої свердловини по вісі Y (згідно з масштабом), м; tga - тангенс кута нахилу апроксимуючої поверхні; Zo - абсолютна відмітка залягання апроксимуючої поверхні по вісі X, м. Тангенс кута нахилу апроксимуючої площини визначається по формулі: tga=|Zmax-Zo|/Ymax (2) де Zmax - абсолютна відмітка залягання вугільного пласта максимально віддаленої по вісі Y свердловини, м; Ymах - координата максимально віддаленої по вісі Y свердловини, м. Значення Zіф, Zpі заносяться в таблицю. Для кожної апроксимуючої площини використовується єдиний tga. Для кожної свердловини розраховується локальна складова структур DZ, по формулі: DZi=Ziф-Zip, м (3) Точність визначення локальної складової - 1м. Такі розрахунки проводяться для всіх вибраних маркуючих горизонтів, дані заносяться у таблицю. Для кожної свердловини розраховується середня складова локальної структури для інтервалу (DZicep) по формулі: DZicер=(DZi1+DZі2+...+DZin)/n, м (4) де DZin - локальна складова структури обраного маркуючого горизонту, м; n - кількість обраних маркуючих горизонтів. По значенням DZicep, методом інтерполяції будується карта середніх локальних структур. Зони позитивних середніх локальних структур (ізогіпси більше +40м) є зонами скупчення метану, найбільш перспективними для виконання попередньої дегазації та подальшої утилізації метану, або видобування його як самостійного енергоносія. Зони зі значенням від +20 до +40м - менш перспективними, а зони нижче + 20м - найменш перспективними. Як приклад була обрана шахта ім. О.Ф. Засядька, Донецько-Макіївського району, на якій зафіксовано багато викидів вугілля й порід, а також суфлярів. Висока метановість виробок заважає приміняти інтенсивні технології видобутку вугілля, тому на шахті опробуються нові методи й технології попередньої дегазації та утилізації метану, вилученого з гірничого масиву. На плані гірничих робіт пласта m 3 масштабу 1:5000 в покрівлі пласта m3, який розробляється, 5 41696 був проаналізований інтервал m3-m7 гірничого масиву. Для експерименту була обрана західна ділянка шахтного поля вказаного пласта m 3. По каротажним діаграмам геологорозвідувальних свердловин були встановлені необхідні параметри обраних пісковиків-колекторів маркуючих горизонтів m3, m51 та m7 абсолютні та відносні відмітки, тангенс кута нахилу апроксимуючих площин, та інші необхідні показники. На основі зібраних даних була побудована карта середніх локальних структур. Аналіз карти дозволив виділити зони скупчення метану на західній ділянці шахти для інтервалу m3-m7 (Фіг.1), з яких при бурінні били виділенні значні об'єми метану. Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 Література: 1. Тектоника и горно-геологические условия разработки угольных месторождений Донбасса / В.Е. Забигайло и др., Киев: Наук. думка, 1994. 152с. 2. Узіюк B.I., Бик C.I., Ільчишин А.В. Газогенераційний потенціал кам'яновугільних басейнів України // Геологія і геохімія горючих копалин, 2001. №2. - с.110-121. 3. Исследование, разработка технологий и промышленное использование метана углегазовых месторождений Донбасса / В.В. Пудак и др.// Уголь Украины. - 1996, - №10-11. - С.68-71. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601