Спосіб визначення залишкової газової складової вуглепородного масиву

Реферат: Спосіб визначення залишкової газової складової вуглепородного пласта включає відбір проб вугілля або вміщуючих порід у відбирачі, дегазацію та аналіз проб. Відбір проб здійснюють в зоні непорушеного невідпрацьованого вугільного пласта з інтервалом 10-50 м. При цьому відбір проводять у шаховому порядку з чергуванням низ-верх пласта, потім проводять лабораторні дослідження газів, за якими визначають якісний і кількісний склад залишкової газової складової відкритих пор у пробах - насичені, ненасичені і важкі вуглеводні та, визначають гелій, кисень, азот, водень, вуглекислий газ. Будують схему-карту поширення газу у просторі вуглепородного масиву і за отриманими даними оконтурюють зони скупчення газу. UA 79554 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ЗАЛИШКОВОЇ ГАЗОВОЇ СКЛАДОВОЇ ВУГЛЕПОРОДНОГО МАСИВУ UA 79554 U UA 79554 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої промисловості, а саме до геологоструктурних і геохімічних досліджень при визначенні аномальної газової складової вугільних пластів і вміщуючих порід та визначення скупчень вуглеводневих газів у вуглепородному масиві, що може бути використано для оцінки зон скупчення газів і передчення газодинамічних явищ у вуглепородному масиві. Відомий спосіб визначення скупчень метану на відпрацьованих ділянках (1), що включає відбір проб у відпрацьованому вугільному пласті в інтервалі 70-150 м над відпрацьованим вугільним пластом і визначення потужності пластів. Після чого будують карту потужності газоекранованих інтервалів, за якими визначають зони скупчення вільного метану. Спосіб дозволяє надійно прогнозувати визначення скупченості метану для вміщуючих порід. Однак, недоліком його є обмеженість використання лише на відпрацьованих просторах вугільних шахт та не дозволяє визначати газоносність вугільного пласта на невідпрацьованих ділянках. Відомий також спосіб дегазації викидонебезпечних та газоносних вугільних пластів (2), який полягає в бурінні виробок, що оконтурюють виїмковий стовп на захисному пласті, визначенні газопроникності порід (за аналізом відібраного породного керна) й торпедуванні слобопроникного шару порід. При цьому бурять не менше трьох розвідувальних свердловин через кожні 90-100 м по довжині, після чого за відібраними кернами визначають напрямок основної і другорядної систем тріщин, що є колекторами для скупчення газу. Недоліком даного способу є неспроможність визначення газової складової за відібраними кернами, непридатність для оцінки розвідувальних свердловин. Найбільш близьким способом по суті до запропонованого є метод визначення вуглеводних газів у вугільних пластах (3), яким визначають у вміщуючих породах і вугіллі вміст ацетилену і ненасичених вуглеводів, крім метану та його гомологів. Метод включає проведення аналізу газу, для чого відбирають проби порід в скляні відбирачі та лабораторно визначають склад та наявність ненасичених вуглеводнів. На основі отриманих даних оцінюють зони (місця), які небезпечні при відпрацюванні вугільного пласта. Спосіб дозволяє визначати вміст ненасичених вуглеводнів у досліджуваному просторі та вказувати небезпечні місця для видобутку вугілля. Недоліками прототипу є відсутність визначення газонасичених зон на основі газозалишкової складової у вугільному пласті та відсутність повної оцінки безпечності робіт лише на основі наявності ацетилену серед ненасичених вуглеводнів. В основу запропонованої корисної моделі поставлено задачу вдосконалити спосіб визначення залишків газової складової вуглепородного масиву за рахунок додаткого визначення якісних та кількісних параметрів насичених, ненасичених і важких вуглеводнів, що забезпечують достовірну оцінку зон можливих газодинамічних явищ. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що у способі визначення залишкової газової складової вуглепородного масиву, який включає відбір проби вугілля або вміщуючих порід у відбирачі, дегазацію та аналіз проб, згідно з корисною моделлю, відбір проб відбирачами здійснюють в зоні непорушеного невідпрацьованого вугільного пласта з інтервалом 10-50 м, причому відбір проб проводять у шаховому порядку з чергуванням низ - верх пласта, після дегазації проб проводять лабораторні дослідження газів, за якими визначають якісний і кількісний склад залишкової газової складової відкритих пор (насичені, ненасичені та важкі вуглеводні) та додатково визначають гелій, азот, кисень, водень, вуглекислий газ, потім будують схему-карту поширення газу у досліджуваному просторі вуглепородного масиву і за отриманими результатами оконтурюють зону(и) найбільшого скупчення газу. Суттєвою відрізняльною ознакою способу порівняно з прототипом є введення додаткових якісних та кількісних газових параметрів насичених, ненасичених та тяжких вуглеводнів, а також гелію, водню, азоту, кисню, вуглекислого газу замість визначення лише насичених і ненасичених вуглеводнів. Це дозволяє отримати більш достовірний результат, а у цілому забезпечити досягнення кінцевого технічного результату - виділення зон можливих газодинамічних проявів. В джерелах патентної і технічної інформації не виявлено ознак запропонованого способу, а саме - одержання нових параметрів для оцінки газодинамічних зон. Отже, спосіб, що пропонується відповідає критерію "новизна". Крім того, ознаки відмінності способу забезпечують йому нові властивості підвищення достовірності виділення небезпечних газодинамічних зон на підготовлених до відпрацювання ділянках вуглепородного масиву. Запропонований спосіб реалізують таким чином. Перед виконанням польових робіт в лабораторних умовах підготовлюють герметичність відбирачів. Під час проведення робіт проби відбирають з непорушеного вугільного пласта (або вміщуючих порід) у шаховому порядку низ - верх пласта з інтервалом 50 м, а за потреби (при зміні структури вугільного пласта чи вміщуючих порід, заміщенні чи розщепленні вугільного 1 UA 79554 U 5 10 15 20 25 30 35 40 пласта) змінюють інтервал відбору проб в межах 10-50 м. Після відбору кожної проби відбірники герметично закривають і транспортують у лабораторію, де проводять комплексні дослідження по визначенню складу газових компонентів. Після дегазації проб, згідно з еталонами, на хроматографі визначають якісний склад газів. Кількісний склад газів визначають у об'ємних відсотках відповідно отриманій суміші газів кожної окремої проби. На основі отриманих даних на робочому плані вугільного пласта визначають зони найбільшої газонасиченості. Будують схемукарту газонасичених зон (структур) досліджуваної ділянки масиву. За результатами дослідження визначають перспективні зони попередньої дегазації та зони можливих газодинамічних явищ. Як приклад була вибрана шахта ім. О.Ф. Засядька, на якій траплялось багато газодинамічних явищ (вибухів і обвалів) різного ступеня складності. На нарізаній невідпрацьованій лаві (в зоні непорушеного вугільного пласта) зі сторони конвеєрного або вентиляційного ходка проводять відбір проб на газ відбірниками. Відбір проводять у шаховому порядку низ - верх пласта з інтервалом 50 м. Дегазацію проб і хроматографічні дослідження отриманих газових проб проводять стандартною методикою. За даними лабораторних досліджень отримуємо якісний і кількісний газовий склад проб та будується карта-схема локальних зон максимального газонасичення, яку використовують в подальшому при попередній дегазації вугільного пласта та вуглевидобувних роботах. За результатами проведених робіт було встановлено якісне і кількісне збільшення газів при наближенні до тектонічно-порушених зон на відстані близько 200 м (що засвідчує про наближення до зон тектонічного порушення масиву і може вказувати на можливість аварійної ситуації). В зв'язку з цим проведено дегазацію вугільного пласта, що було попереднім заходом безпечності подальших робіт. Таким чином, опробування методу показало ефективність та надійність його використання при роботах на шахтах по запобіганню аварійним (газодинамічних) ситуаціям. Крім того, за результатами виконаних робіт були визначені зони скупчення газу і проведені заходи по запобіганню викидам. Практика робіт на шахтах Донбасу протягом п'яти років показала, що недостатньо інформації лише за даними присутності ацетилену в окремих місцях вугільного пласта, як єдиного критерію для оцінки небезпечних зон, за газодинамічними явищами. Крім того, проведені роботи показали, що схем-карта газонасичених пластів (горизонтів) більш інформативна під час видобутку вугілля. Таким чином, використання повного комплексу залишкової газової складової проб забезпечує достовірне діагностування наявності газодинамічних (аварійних) зон вуглепородного масиву. Джерела інформації: 1. Патент України № 74502 МПК G01V9/00, E21F 7/00, публ. 2005 p. 2. Декл. патент на корисну модель № 26265 МПК E21F7/00, публ. 10.09.07. 3. Сукачев. А.Н., Радзивилл А.Я., Соболев Н.Ю. Опыт исследования ацетиленоносности угольных пластов шахт Донецко-Макеевского района. - К.: 1992.-52 с. (прототип) 4. Радзівілл А.Я. До прогнозу зміни метаноносності вугленосних відкладів Складчастого Донбасу з глибиною / Наук. праці Інституту фундаментальних досліджень. – К.: Знання.-2001. С. 105-110. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Спосіб визначення залишкової газової складової вуглепородного пласта, що включає відбір проб вугілля або вміщуючих порід у відбирачі, дегазацію та аналіз проб, який відрізняється тим, що відбір проб здійснюють в зоні непорушеного невідпрацьованого вугільного пласта з інтервалом 10-50 м, причому відбір проводять у шаховому порядку з чергуванням низ-верх пласта, потім проводять лабораторні дослідження газів, за якими визначають якісний і кількісний склад залишкової газової складової відкритих пор у пробах - насичені, ненасичені і важкі вуглеводні, та визначають гелій, кисень, азот, водень, вуглекислий газ, після чого будують схему-карту поширення газу у просторі вуглепородного масиву і за отриманими даними оконтурюють зони скупчення газу. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2