Геологічні чинники формування зон скупчення метану у вуглепородному масиві

Abstract

Дисертація присвячена питанням формування і визначення потенційних зон скупчення метану у вугленосних відкладах на основі встановлених літолого-фаціальних та структурних чинників. На підставі аналізу проведених досліджень розроблений комплекс застосування геологічних чинників для прогнозування зон скупчення метану в породах середнього і пізнього катагенезу на відпрацьованих і не відпрацьованих ділянках. Визначений вплив основних геологічних чинників (усереднених локальних структур, палеопотоків, тріщинуватості вугленосного масиву) на формування зон скупчення метану для їх подальшої дегазації як підземними, так і поверхневими свердловинами. Доведено, що із збільшенням показників геологічних чинників збільшується і метановість гірничих виробок. Обґрунтований і розроблений комплексний підхід до виділення потенційних зон скупчення метану в стратиграфічному інтервалі гірських порід, який показав високий збіг розрахункових і фактичних даних. На основі отриманих наукових результатів запропонований комплексний підхід до прогнозної оцінки зон скупчення метану з урахуванням геологічних чинників для попередньої і подальшої дегазації, для підвищення безпеки робіт гірників.

Диссертация посвящена вопросам формирования потенциальных зон скопления метана и определения их в угленосных отложениях Донбасса на примере шахт Донецко-Макеевского геолого-промышленного района. На основании комплекса методов исследований решена актуальная научно-практическая задача: обоснование основных геологических факторов, комплексный учет которых позволит прогнозировать зоны скопления метана для последующей дегазации и промышленного использования метана. В качестве исследовательских полигонов выбраны шахты им. А.Ф. Засядько и им. М.И. Калинина, расположенные в одном районе, но добывающие угли на разных стратиграфических уровнях. На шахте им. А.Ф. Засядько добываю угли в отложениях среднего катагенеза, с существенной газоносностью пород, их выбросоопасностью, а на шахте им. М.И. Калинина – в отложениях позднего катагенеза, с низкими коллекторским свойствами песчаников и отсутствием их выбросопасности. В результате исследований выделено три основных геологических фактора (усредненные локальные структуры, палеопотоки, трещиноватость углепородного массива) и определено их влияния на формирование зон скопления свободного метана для их последующей дегазации как подземными так и поверхностными скважинами. Доказано, что с увеличением значений указанных геологических факторов возростает и газообильность горных выработок. Разработанные методические основы таких факторов, как усредненные локальные структуры и трещиноватость, в сочетании с разработанным ранее в ИГТМ НАН Украины методом выделения палеопотоков стрежневых участков песчаников, позволяют детализировать объект исследования, охарактеризовать литолого-фациальные и структурные факторы углепородного массива и, в комплексе, определять наиболее благоприятные зоны скопления метана. Разработанный и обоснованный комплексный подход к выделению потенциальных зон скопления метана в стратиграфическом интервале горных пород, показал высокую сходимость расчетных и фактических данных. Установлено влияние выделенных основных геологических факторов на формирование зон скопления метана в угленосных отложениях, соответственно: усредненные локальные структуры – 35 %, палеопотоки – 39 %, трещиноватость – 26 %. На основании полученных результатов предложен комплексный подход к прогнозной оценке зон скопления метана для предварительной и последующей дегазации, и повышения безопасности работ горняков.

The dissertation is devoted the questions of forming and determination of potential zone of accumulation of methane in a coal-bearing array on the basis of the set geological factors. On the basis of analysis of the conducted researches the chart of application of complex of geological factors is developed for prognostication of zone of accumulation of methane in the rock of middle and late katagenesis on exhaust and not exhaust areas. Influence of basic geological factors (local structures, paleostream, jointing of coal-bearing array) is certain on forming of zone of accumulation of methane for their to the subsequent degassing as, by underground so superficial mining holes. It is well-proven that with the increase of indexes of geological factors underground gasafications of the mining making is increased. Grounded and developed complex going near a selection potentially of areas of accumulation of methane in the stratum interval of mining rock, which rotined high congeniality of calculation and actual information. On the basis of the received scientific results the complex going is offered near the prognosis estimation of zone of accumulation of methane taking into account geological factors for preliminary both subsequent degassing and increase of safety of works of miners.