Спосіб геохімічного обґрунтування небезпечних зон вугільних гірничих виробок

Реферат: Спосіб геохімічного обґрунтування небезпечних зон вугільних гірничих виробок включає відбір газових проб в зоні відпрацювання вугільного пласта, проведення їх дегазації і лабораторних досліджень отриманих газів, за якими визначають присутність ацетилену у газовій суміші. Додатково проводять відбір газових проб із відпрацьованого простору та визначають якісний склад газової суміші виробки на присутність важких і ненасичених вуглеводнів та відсутність насичених (С4-С5). За отриманими даними будують прогнозну карту-схему локальних зон максимального газонасичення ненасиченими, насиченими та важкими вуглеводневими газами. На основі геохімічних даних в подальшому обґрунтовують типи вуглевидобувних робіт та дегазацію вугільного пласта і відпрацьованого простору на безпечних ділянках гірничих виробок. UA 108951 U (54) СПОСІБ ГЕОХІМІЧНОГО ОБҐРУНТУВАННЯ НЕБЕЗПЕЧНИХ ЗОН ВУГІЛЬНИХ ГІРНИЧИХ ВИРОБОК UA 108951 U UA 108951 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничої промисловості та призначена для вирішення проблем безпечної розробки вуглепородних масивів на основі геолого-структурних і геохімічних досліджень за газовим фактором. Відомий спосіб дегазації викидонебезпечних газоносних вугільних пластів (1), в якому оконтурюють виїмковий стовп на захисному пласті, визначають за аналізом керну газопроникність порід, через кожні 90-100 м вздовж виробки бурять не менше трьох розвідувальних свердловин, після чого за відібраними зразками керну визначають напрямок основної та другорядної систем тріщин. Недоліком способу є високі економічні затрати та неспроможність визначення газової складової за відібраними кернами, яка характеризує порушеність вуглевидобувного горизонту. Також відомим є спосіб визначення скупчень метану на відпрацьованих ділянках (2), який передбачає збір і аналіз геолого-геофізичних даних шляхом відбору проб над відпрацьованим вугільним пластом, після чого визначають його потужність, будуть схему-карту потужності газоекрануючих інтервалів та визначають зони вільного газу-метану. Спосіб забезпечує ефективне обґрунтування газоносності виробленого вугільного пласта. Недоліком даного аналога є відсутність можливості визначення газодинамічних (небезпечних) зон. Найбільш близьким способом по суті до запропонованої корисної моделі є метод визначення вуглеводневих газів у вугільних пластах (3), який дозволяє визначати у вміщуючих породах і вугіллі вміст ацетилену та інших ненасичених вуглеводнів шляхом відбору проб порід (вугілля) із забезпеченням їх герметизації, з наступною дегазацією і лабораторними дослідженнями з визначенням якісного та кількісного складу залишкової газової складової вуглеводнів за присутністю ненасичених вуглеводнів визначають викидонебезпечні ділянки (зони) для наступного відпрацювання пласта. Спосіб забезпечує визначення небезпечних для відпрацювання за газодинамічними явищами зон на основі геохімічних даних (присутність ацетилену). Недоліком прототипу є обмеженість можливості й відсутність визначення важких вуглеводнів у газонасичених зонах вугільних пластів при прогнозуванні небезпечних ділянок лише на основі ацетиновмісної газової суміші, що не дає повної гарантії безпечності робіт. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб геохімічного обґрунтування при відпрацюванні вугільних пластів та відпрацьованого простору діючих шахт шляхом визначення геохімічних параметрів: складових газової суміші (наявність важких та ненасичених, відсутність - насичених (С4-С5)), що забезпечує безпечність ведення гірничих робіт. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб геохімічного обґрунтування небезпечних зон вугільних гірничих виробок включає відбір газових проб в зоні відпрацювання вугільного пласта, після чого проводять їх дегазацію і лабораторні (хроматографічні) дослідження отриманих газів, за якими визначають присутність ацетилену у газовій суміші, згідно з корисною моделлю, додатково проводять відбір газових проб із відпрацьованого простору та визначають якісний склад газової суміші виробки (або відпрацьованого простору) на присутність важких та ненасичених вуглеводнів та відсутність - насичених (С4-C5), за отриманими даними будують прогнозну карту-схему локальних зон максимального газонасичення ненасиченими, насиченими та важкими вуглеводневими газами, на основі яких в подальшому обґрунтовують типи вуглевидобувних робіт та дегазацію вугільного пласта і відпрацьованого простору на безпечних ділянках гірничих виробок. Суттєвою відмітною ознакою способу у порівнянні з прототипом є введення нових ознак, а саме: визначення наявності важких, ненасичених вуглеводнів та відсутності - насичених, на основі яких обґрунтовують можливі небезпечні зміни газового стану вуглевидобувного горизонту (конкретної виробки): а) у діючому просторі: - безпечні для відпрацювання після попередньої дегазації (при початкових даних метан понад 25 %, присутні - насичені (С4-С5)); - небезпечні для дегазації (при початкових даних присутні важкі вуглеводні, відсутні насичені (С4-С5)), б) у відпрацьованому просторі: - безпечні для дегазації (при початкових даних метан - понад 15 %, присутні - насичені (С4C5)); - небезпечні для дегазації (при початкових даних присутні важкі вуглеводні, відсутні насичені (С4-С5)). 1 UA 108951 U 5 10 15 20 25 30 35 40 В джерелах патентної і технічної інформації не виявлено ознак запропонованого способу, а саме - визначення нових геохімічних параметрів газових сумішей для обґрунтування викидонебезпечності (присутність важких та ненасичених при відсутності - насичених (С4-С5) для безпечного відпрацювання та дегазації гірничих вуглевидобувних виробок та дегазації відпрацьованого простору діючих шахт, що забезпечує запропонованому способу відповідність критерію "новизна". Отже, спосіб забезпечує достовірність прогнозування викидонебезпечних зон у вуглевидобувних гірничих виробках та відпрацьованому просторі діючих шахт. Запропонований спосіб реалізується шляхом виконання наступних операцій: - проводять відбір ряду проб із вугільного пласта або вміщуючих порід, із попередньо пробурених свердловин та дегазаційного стану, після чого проби герметизують у пробовідбірнику і направляють на лабораторні дослідження, де проводять дегазацію та хроматографічні дослідження газової суміші комплексу вуглеводневих газів, в результаті отриманих даних будують карту-схему де виділять зони небезпечні для відпрацювання та зони небезпечні для дегазації (для виробок та відпрацьованого простору). Практичне застосування проводилося на діючих шахтах Донецького басейну (шахта ім. О.Ф. Засядько, ДП ВК "Краснолиманська", ДТЕК ш/у Білозірське "Піонер"). Приклад реалізації способу пояснюється картосхемою, де представлено пласт m3, визначені зони присутності газів (насичених ненасичених і важких вуглеводнів) та визначені небезпечні ділянки за газодинамічними явищами. Застосування способу проводили на шахті ім. О.Ф. Засядька, де регулярно виконують дослідження газового стану вуглепородного масиву та проводять дегазацію з метою запобігання газодинамічних небезпечних явищ. Роботи проводилися в межах пласта m3, де попередньо були вивчені дані попередньої розвідки, геологічні матеріали шахтної служби та попередньо досліджений нами газовий склад вугільних пластів та відпрацьованого простору. Проби газу відібрані на західних лавах пласта m3 в межах 16-ої, 17-ої та 18-ої лав та із блоків відпрацьованого простору 18-ої лави. Проби відбирають у пробовідбірники і вакуумують для подальших лабораторних досліджень. В результаті виконаних робіт і геохімічних даних лабораторних досліджень газового складу проб та геологічних досліджень були отримані конкретні результати, які позначені на фрагменті карти-схеми шахтного поля пласта m3: - у межах 16 західної лави пласта m3 були визначені дві небезпечні зони газонасичені вуглеводневими газами й перспективні для попередньої дегазації й прогнозовані для дегазації після відпрацювання; - у межах 18 західної лави пласта m3 визначено одну зону для дегазації й рекомендовано зупинити виробку у зв'язку з можливістю раптових газодинамічних явищ. Виконані роботи показали ефективність та надійність використання способу для визначення зон газонасичення у відпрацьованому просторі діючих шахт та можливості запобігання раптових газодинамічних явищ у вугільних виробках. Таким чином, поставлена задача корисної моделі удосконалити спосіб обґрунтування небезпечних зон при відпрацюванні вугільних пластів та відпрацьованою простору діючих шахт досягається і забезпечується достовірність визначення зон з можливими небезпечними газодинамічними явищами. 45 50 Джерела інформації: 1. Декл. патент на корисну модель України № 26265, МПК Е21F 7/00, публ. 10.09.2007. 2. Патент України № 74502, МПК G01V 9/00, Е21F 7/00, публ. 15.12.2005. 3. Сукачев А.Н., Радзивилл А.Я., Касьянов В.В., Сусло А.И. Опыт исследования ацетиленоносности угольных пластов шахт Донецко-Макеевского района. - Киев, 1992. - 52 с. (Препринт/Ан Украины. Ин-т геологических наук; 92-9) (прототип). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Спосіб геохімічного обґрунтування небезпечних зон вугільних гірничих виробок, що включає відбір газових проб в зоні відпрацювання вугільного пласта, проведення їх дегазації і лабораторних досліджень отриманих газів, за якими визначають присутність ацетилену у газовій суміші, який відрізняється тим, що додатково проводять відбір газових проб із відпрацьованого простору та визначають якісний склад газової суміші виробки на присутність важких і ненасичених вуглеводнів та відсутність насичених (С 4-С5), за отриманими даними 2 UA 108951 U будують прогнозну карту-схему локальних зон максимального газонасичення ненасиченими, насиченими та важкими вуглеводневими газами, на основі геохімічних даних в подальшому обґрунтовують типи вуглевидобувних робіт та дегазацію вугільного пласта і відпрацьованого простору на безпечних ділянках гірничих виробок. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3