CC BY
53
© С.С. Андрейко, О.В. Иванов, Е.А. Нестеров,
Н.А. Литвиновская, 2010
УДК 622.363.2
С. С. Андрейко, О.В. Иванов, Е.А. Нестеров,
Н.А. Литвиновская
ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОНОСНОСТИ ПРОДУКТИВНЫХ КАЛИЙНЫХ ПЛАСТОВ НА НОВЫХ УЧАСТКАХ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ ОАО «УРАЛКАЛИЙ» И ОАО «СИЛЬВИНИТ»
Приведены результаты исследований газоносности сильвинитовых пластов на новых участках шахтных полей калийных рудников в условиях Верхнекамского месторождения.
Ключевые слова: газоносность, калийный рудник, продуктивный пласт, газодинамиче-
ские явления.
Т"¥одземная разработка практиче-
.1 Л. ски всех калийных месторождений в мире осложняется газодинамическими явлениями. Внезапные выбросы соли и газа, обрушения пород кровли и разрушения пород почвы, сопровождающиеся газовыделениями, явления комбинированного типа и отжимы призабойной части пород - все эти явления несут угрозу жизни шахтеров, разрушают проходческое оборудование, нарушают проектные сечения выработок, а также ритмичность работы калийных рудников.
Несмотря на опыт и знания, накопленные учеными и шахтерами, на данный момент проблема газодинамических явлений решена не до конца.
Для эффективной борьбы с газодинамическими явлениями самых различных типов необходимо прогнозирование зон, опасных по газодинамическим явлениям. А для прогноза газодинамических явлений на рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей регулярно проводится мониторинг газо-
Семинар № 16
носности продуктивных пластов и вмещающих пород. В соответствии с данными мониторинга составляются и дополняются карты прогноза зон, опасных по газодинамическим явлениям и определяется необходимый комплекс мероприятий по предотвращению газодинамических явлений.
Методика определения газоносности на новых участках включает бурение шпуров с последующей их герметизацией [1-3]. В течение 30 с после герметизации шпура прибором ПГ-2МА замеряется превышение давления газов в шпуре над атмосферным, т.е. начальное газовое давление. По этой величине с помощью заранее построенных графиков зависимости Х = где Х - газонос-
ность пород, м3/м3; Рг - величина начального газового давления, определяются показатели газоносности.
Функция зависимости газоносности пород по свободным газам от величины начального газового давления имеет следующий вид [4]:
Х = (4,4 + 12,9 Р)/71,94 Р016. (1)
Панель Пласт Min., м3/м3 Max., м3/м3 Сред. Знач., м3/м3
8 ЮЗП АБ 0,18 0,46 0,29
9 ЮЗП АБ 0,05 0,46 0,21
КрП 0,05 0,49 0,32
7 ЮВП АБ 0,09 0,11 0,1
8ЮВП АБ 0,05 0,13 0,1
Таблица 2
Газоносности продуктивных пластов на новых участках рудника СКРУ-3
Панель Пласт Min., м3/м3 Max., м3/м3 Сред. Знач., м3/м3
9 АБ 0,05 0,41 0,24
КрП 0,11 0,44 0,23
15 АБ 0,05 0,28 0,17
КрП 0,24 2,72 1,16
17 В 0,24 2,13 1,12
АБ 0,11 1,23 0,62
18 АБ 0,09 1,27 0,59
КрП 0,05 0,26 0,13
Рис. 1. Схема расположения рудников, на которых проводились исследования газоносности
Так в 2009 году исследования СКРУ-3, 8-и панелях БКПРУ-4 и
газоносности производились на 2-х панелях БКПРУ-2 (рис. 1).
4-х панелях СКРУ- 2, 4-х панелях
Панель Пласт Міп., м3/м3 Мах., м3/м3 Сред. Знач., м3/м3
13ВП АБ 0,05 0,96 0,39
15ВП АБ 0,05 0,44 0,21
Таблица 4
Газоносность продуктивных пластов на новых участках рудника БКПРУ-4
Панель Пласт Min., м3/м3 Max., м3/м3 Сред. Знач., м3/м3
1 СЗП АБ 0,05 0,42 0,24
КрП 0,11 0,44 0,34
1ЮЗП АБ 0,11 2,07 0,42
КрШ 0,15 1,78 0,60
2СВП АБ 0,17 2,21 0,88
КрП 0,21 0,68 0,56
2-3ЮЗП АБ 0,31 1,15 0,86
Б-В 0,23 1,95 1,05
3СВП АБ 0,10 0,37 0,17
КрП 0,10 0,24 0,15
4-5ЮВП АБ 0,17 0,51 0,32
КрП 0,31 0,85 0,53
5-6ЮЗП АБ 0,17 0,31 0,22
КрП 0,20 0,51 0,31
8-9ЮВП АБ 0,10 0,42 0,24
КрП 0,20 0,51 0,31
Результаты исследования газоносности продуктивных пластов СКРУ-2 представлены в табл. 1.
В целом, значения газоносности пород на всех новых участках рудника СКПРУ-2 относительно не высоки, однако на западном крыле шахтного поля значение газоносности существенно выше, чем на восточном крыле. Это связано с антиклинальной складкой меридионального направления. Так 8 и 9 юго-западные панели находятся на крыле складки, что и объясняет большую газоносность пород по сравнению с 7 и 8 юго-восточными панелями. Соответственно и вероятность газодинамических явлений на западе шахтного поля, в районе 8 и 9 юго-западных панелей выше.
В табл. 2 приведены результаты исследования газоносности на новых участках рудника СКПРУ-3.
Здесь следует отметить общую повышенную газоносность пластов на шахтном поле. Однако южные панели -15, 17, 18 - имеют показатель газоносности выше по сравнению с газоносностью пород на 9 панели, расположенной на северо-западе шахтного поля. Наибольшее среднее значение газоносности соответствует пласту КрП на 15 панели и пласту В на 17 панели. Обе панели расположены на юго-западе шахтного поля рудника СКПРУ-3. Наибольшая газоносность пласта АБ так же установлена на 17 панели. Большая газоносность продуктивных пластов 15 и 17 панелей может быть объяснена влиянием сдвигового нарушения. Результаты исследования газоносности на новых участках БКПРУ-2 приведены в табл. 3.
Здесь газоносность пласта АБ изменяется довольно в широких пределах -от 0,05 м3/м3 до 0,96 м3/м3.
Рис. 2. Литологическая колонка продуктивной толщи Верхнекамского месторождения калийных солей
Результаты исследования газоносности продуктивных пластов на новых участках БКПРУ-4 приведены в табл. 4.
Наибольшие значения газоносности продуктивных пластов относятся к югозападному участку шахтного поля.
Отдельно стоит рассмотреть 1 югозападную панель. В ноябре 2009г в 29 и 27 камерах 3 западного блока произошли внезапные разрушения пород почвы, сопровождающееся газовыделениями. В камерах 27, 29 и 31 проводились исследования газоносности пород почвы. Исследования газоносности пород почвы
на этом участке неоднократно сопровождались хлопками, выбросами газа и штыба из шпуров, интенсивными газо-выделениями. В связи с этим установить в шпуры запорное оборудование и произвести замеры начальной скорости га-зовыделения не удалось.из-за обильного газовыделения из шпуров. Во время бурения одного из исследовательских шпуров при вскрытии контакта пласта Кр! с междупластьем Кр1-А’ произошел выброс бурового оборудования (рис. 2). Высокую газоносность соляных пород данного участка можно объяснить наличием на данном участке антиклинальной
складки с амплитудой до 8 м, в замковой части которой и отмечались газодинамические явления из почвы пласта АБ.
Для безопасного ведения горных работ на данном участке шахтного поля разработаны специальные мероприятия по безопасному ведению горных работ, которые предусматривают профилакти-
1. Иванов О.В. Методика, оборудование и результаты исследований по изучению газоносности продуктивных пластов на вновь вводимых в эксплуатацию участках шахтных полей калийных рудников// Моделирование стратегии и процессов освоения георесурсов: Сборник докладов. Материалы научной сессии Горного института УрО РАН по результатам НИР в 2000 году 9-13 апреля 2001г.- Пермь: 2001, с.88-91.
2. Иванов О.В. Оценка газоносности пород сильвинитовых и карналлитовых пластов Верхнекамского месторождения калийных со-лей//Стратегия и процессы освоения георесурсов: Материалы ежегодной научн. сессии Гор-
ческое бурение дегазационных шпуров в почву горных выработок глубиной - до вскрытия контакта сильвинитового пласта Кр1 с пластом каменной соли Кр1-А’ с шагом бурения не более 2,5 м. Кроме этого в пределах антиклинальной складки предусматривается мониторинг газоносности и газодинамических характеристик пород почвы очистных камер.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ного института УрО РАН по результатам НИР в 2005 г. 6-13 апреля 2006г. - Пермь: ГИ УрО РАН, 2006, с. 160-163.
3. Иванов О.В. Прогнозирование зон, опасных по газодинамическим явлениям, при разведке и разработке сильвинитовых пластов в условиях калийных рудников ОАО "Сильви-нит'7/Стратегия и процессы освоения георесурсов: Материалы ежегод. науч. сес. Горного ин-та по результатам НИР в 2006 г., 16-20 апр. 2007 г. - Пермь: 2007, с.140-142.
4. Земсков А.Н. Природные газы калийных месторождений и меры борьбы с ними /А.Н. Земсков, П.И. Кондрашев, Л.Г. Травникова - Пермь, 2008. - 414 с. ндгл
— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------------
Андрейко С. С. - доктор технических наук, заведующий лабораторией геотехнологических процессов и рудничной газодинамики,
Иванов О.В. - кандидат технических наук, научный сотрудник,
Нестеров Е.А. - младший научный сотрудник,
Литвиновская Н.А. - младший научный сотрудник,
Горный институт УрО РАН, e-mail: aqua@mi-perm.ru
