CC BY
1180
_______________________________________ © Н.Г. Матвиенко, 2011
УДК 662.817 Н.Г. Матвиенко
НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ОСВОЕНИЯ ГАЗОНОСНЫХ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Для рудных месторождений установлены закономерности и особенности пространственного распределения природных газов, показано определяющее значение литологического состава и коллекторских свойств вмещающих руды массивов на происхождение газов, приуроченность, характер и интенсивность их проявления при ведении горных работ. Изложены основы прогнозирования газопроявлений и обеспечения безопасности освоения газоносных рудных месторождений.
Ключевые слова: разработка угольных и соляных месторождений, метан, горная промышленность, глубокие горизонты, природные газы, геологическое строение.
1[Эыделения природных газов (в основном метана) широко
-Я-М развиты при разработке угольных и соляных месторождений и считаются их характерной чертой. При разработке месторождений других полезных ископаемых газопроявления отмечались редко, нося локальный и эпизодический характер и обычно не приводили к серьезным осложнениям. А.А.Скочинский [1] обращал внимание на проявления горючих газов и углекислого газа при разработке рудных и нерудных месторождений. Им упоминаются проявления метана в соляных и сернистых шахтах, глинокопнях, в железных, свинцовых, апатитовых, золотых и полиметаллических рудниках, а также при разработке некоторых россыпных месторождений. Однако, вследствие ограниченности фактического материала не были установлены закономерности приуроченности и интенсивности проявлений в условиях этих месторождений и не были рекомендованы меры борьбы с ними.
В связи с бурным ростом горной промышленности в середине прошлого века, вызвавшим интенсификацию добычи и переход работ на более глубокие горизонты эксплуатируемых месторождений, а также освоение новых месторождений, нередко со сложными горно-геологическими условиями, увеличились частота и интенсивность выделений природных газов в рудниках. В России отмечены значительные выделения горючих газов (в основном мета-
на) в рудниках цветных металлов Норильска, Северного Кавказа (Уруп и др.), Магадана, апатитовых (Хибины), алмазных Якутии и других. За рубежом такие газопроявления отмечаются в железорудных (Кривой Рог), золотых Казахстана, серных и урановых Узбекистана, золотых Южной Африки, полиметаллических рудниках Канады и др. Поступления углекислого газа в горные выработки происходят в некоторых рудниках Забайкалья (Балей, Тасеев-ский), железорудных Кривого Рога и Румынии (месторождение Харфита).
Анализ геологического строения рудных месторождений, при освоении которых отмечены устойчивые выделения природных газов, показал [1-5], что их газоносность обусловлена, как правило, газами, чуждыми по генезису самому полезному ископаемому и связанными с залеганием вблизи рудоносных формаций газопроизводящих и газовмещающих толщ, преимущественно седиментаци-онно-метаморфогенных, содержащих каменный уголь, битумы и флюиды (газ, нефть, вода).
Природные газы, осложняющие разработку рудных месторождений, связаны с определенными геологическими условиями (табл.
1):
- метан, нередко с примесями его гомологов и водорода, - с совместным залеганием руд и осадочно-метаморфогенных пород, содержащих органику, как концентрированную в виде угля и нефти (Якутия, Норильск, Средняя Азия, Ярега, СУБР, Никитовка и др.), так и рассеянную (Уруп, Кривой Рог, Миндяк, Бестюбе, Восток-2, Дальнегорск);
- существенно водородные газы - с массивами ультраоснов-ных (дунитовых) пород (Нижний Тагил, Хромтау, Албания);
- углекислый газ - с районами альпийской складчатости (Карпаты, Кавказ, Забайкалье, Приморье);
- сероводород - с водоносными комплексами битуминозных пород с застойным режимом и месторождениями серных руд (Мирный, Средняя Азия).
Как правило, состав природных газов рудных месторождений сложный, а происхождение каждого из основных компонентов отличается полигенностью, но в основном обусловлено метаморфизмом органики в различных термодинамических условиях.
Распределение природных газов по площади и разрезу рудных месторождений характеризуется, как правило, неравномерностью,
локальной приуроченностью скоплений к газогенерирующим и газоконсервирующим литологическим и структурным элементам. Газовая зональность определяется пространственным расположением газоносных и экранирующих горизонтов, дегазирующих элементов и рудоносных формаций.
Коллекторские свойства пород, слагающих газоносные рудные месторождения, характеризуются большим разнообразием. Наиболее высокой газоемкостью обладают угленосные и битуминозные отложения, газонасыщенные водоносные комплексы и отдельные горизонты и зоны , отличающиеся повышенной пустотностью. Для различных типов коллекторов значимость отдельных форм состояния газов (свободное, растворенное, сорбированное, микровклю-ченное, кристаллогидратное) различны. Для безугольных сухих пород основное значение имеет свободный газ, для угленосных -сорбированный, для водо- и нефтеносных - растворенный, для некоторых изверженных и соляных - микровключенный, а для отдельных участков трещиновато-пористых пород территории распространения вечной мерзлоты - кристаллогидратный.
В настоящее время ряд стратегически важных рудных месторождений и регионов столкнулся с условиями многофазового насыщения массивов газообразными, жидкими и твердыми флюидами и выделения в горные выработки сложного состава и состояния веществ со взрывоопасными и токсичными свойствами. Поэтому возникла необходимость изучения природы такого сочетания негативных условий и разработки основ обеспечения безопасности освоения с учетом характера и состава насыщения.
Согласно современным представлениям о формах нахождения флюидов в пористых твердых средах существование природных газов в недрах земной коры возможно в следующих фазовых состояниях [6-10]:
• свободное (трещины, каверны, поры);
• сорбированное в различных вариантах (хем-, ад-, аб -включая твердый раствор);
• растворенное в жидкостях (вода, нефть);
• кристаллогидратное (клатратное) - при наличии свободной воды в трещинах и порах, диаметр которых составляет несколько сотен ангстрем, и при соответствующих термобарических условиях.
241
Таблица 1
Газоносные рудные месторождения, характер основного газового, коллектора, формы газовыделений и опасные явления____________________________________
Типы газоносности, регион Основ-ные газы Характер коллектора Формы газовыделений Газообильность рудников, тыс. м3/сут Опасные случаи
Рудонефтегазонос-ные:алмазные (Якутия), титановые (Коми), урановые и серные (Средняя Азия) СН4, С2Н, Н2 Нефтегазонос-ные трещинова-то-пористые породы Г азонефтеприток, суфляры, выбросы, дегазация нефти 1,5-30 Взрывы и загорания
Рудоугольные: медно-никелевые (Норильск), полиметаллические (Кавказ и Приморье), золоторудные (ЮАР) СН4 Угольные пласты, угленосные породы Газоотдача уголь-ных пластов и пород, суфляры, выбросы 0,6-15 То же
Рудосланцевые: железорудные (Кривой Рог), бокситовые и золоторудные (Урал, Казахстан) СН4 Породы с включениями угля Мелкие струи, газо-отдача отбитых пород 0,5 Загорания
Рудоводогазоносные: алмазные (Якутия), серные (Средняя Азия и др.) СН, ЩЗ Водоносные комплексы Газоводоприток, выбросы, газоотдача вод 0Д-8,0 Загорания, отравления
С газовыми включе-ниями в изверженных породах: апатитовые (Хибины), редкометальные (Ловозеро) СН4, н Изверженные породы Мелкие струи, газо-отдача отбитых пород до 0,1 Загорания
Водородоносные: хромитовые и плати-новые (Урал, Албания) н2 Массивы ультраос-нов-ных пород Газовые струи до 0,1 Загорания
Углекислотоносные: золоторудные и сульфидные (Забайкалье, Приморье, Карпаты, СО2 Обводненные массивы альпийской складчатости Газовые струи, газо-отдачавод до 12 Отравления
Анализ результатов почти полувекового целенаправленного изучения газоносности рудных месторождений показывает (табл.
2), что их газовый фактор представлен, как правило, несколькими видами флюидонасыщения. Наиболее многофазным флюидо-насыщением характеризуются рудонефтегазоносные, рудоугольные и рудоводогазоносные типы месторождений. При этом проявляется явная закономерность - природа, характер и виды флюидонасыщения обусловлены газоугленефтеводоносностью рудовмещающих формаций и не зависят от природы и генезиса твердого рудного полезного ископаемого.
Закономерности систем газ-жидкость и метан-уголь изучены достаточно полно применительно к газовым, нефтяным и угольным месторождениям и могут быть распространены на месторождения других полезных ископаемых. Соотношение между свободной, растворенной и кристаллогидратной (твердой) фазами зависит от баротермических условий, парциального давления газов и солености вод.
Нефть содержит, в основном, в растворенном состоянии до 100 м3/м3 углеводородных газов, преимущественно метана. В водах растворяется в зависимости от баротермических условий до 5-7 м3/м3 метана, до 20-25 м3/м3 углекислого газа и очень мало водорода (до 0,3 м3/м3).
Угленосные отложения считаются [6, 7] своеобразной газогенной областью земной коры, в которой на различных этапах формирования происходит образование различных газов: на ранних стадиях метаморфизма растительных остатков в основном СО2, на средних в основном СН4, на завершающих (суперантрацитовые угли) - Н2. Метан в угольных пластах находится преимущественно в “связанным” с углем состояниях. По современным представлениям [7] в углях средних стадий метаморфизма на глубинах свыше 800м метан находится в следующих формах: свободный в порах и трещинах 2-12%, адсорбированный на поверхностях пор 8-16%, в виде твердого углеметанового раствора в межмолекулярном пространстве угольного вещества 70-85% от общего содержания. Общее количество метана в углях (природная метаноносность) достигает при определенных условиях 35-60 м3 на 1 тонну горючей массы. На обводненных угольных месторождениях незначительная часть метана находится в растворенном состоянии.
В связи с тем, что более 60% территории России занято покровной толщей многолетнемерзлых пород (“вечная” мерзлота) мощностью до 400-600м, температурные условия в которой благоприятны для образования твердых гидратов многих газов, включая метан, этан, сероводород, углекислый газ и исключая азот, водород и гелий [8- 10], следует ожидать нахождение этих газов в таком нетрадиционном состоянии в пределах многих месторождений полезных ископаемых, в том числе рудных Норильска, Якутии, Колымы, Чукотки и др.
Кристаллогидраты метана имеют место при t = -10 +25 0С и
давлениях соответственно 2,5-50 МПа. При этом в одном объеме гидрата содержится 240 объемов газа. Таким образом вода переходя в гидрат “растворяет” несравненно больше метана, чем жидкая. Газоносность гидратосодержащих пород зависит от их пористости. При пористости 18-20% и заполнении этого объема газовыми гидратами газоносность пород может достигать 50-60 м3/м3, т.е. величин, характерных для самых метаноносных углей.
Специальными исследованиями ВНИИГаза и МГУ [9] установлено, что в континентальных условиях на территории распространения многолетнемерзлых пород гидраты природных газов находятся в двух зонах: приповерхностной зоне метастабильности и залегающей под ней зоне стабильности. Мощность зоны стабильных газогидратов, залегающих в многолетнемерзлых и нижележащих талых породах, колеблется от 150 до 400 м. В стабильной зоне газовые гидраты могут сохраняться в мерзлых породах длительное время после их обнажения вследствии самоконсервации выделившейся водой, перешедшей в лед Они могут быть на месторождениях Норильска и Талнаха, на кимберлитовых трубках Якутии, а также на всех угольных месторождениях Севера и Северо-Востока России. Многолетние исследования газового фактора газовых, газонефтяных, угольных и рудных месторождений северных регионов страны подтвердили наличие скоплений метангидратов только на Мессояхском и Бованенковском газовых месторождениях Западной Сибири [9] и на трубке “Удачная” [10].
Фазность флюидонасыщения месторождения обусловливает формы и опасность газовыделений: чем больше фаз, тем больше форм флюидопроявлений и опасностей.
244
Таблица 2
Виды флюидонасыщения газоносных рудных месторождений
Тип месторождений Осно- вные газы Основные источники флюидов Фазовое состояние газов (в порядке уменьшения доли в общем содержании) Формы газовыделений Максимальное содержание газов, м3/м3
Рудонефтегазоносные: алмазные (Якутия); титановые (Коми); урановые и серные (Средняя Азия) СН4; С2Н6;; Н2 Нефтенос-ные мещаю-щие и рудо-носные формации растворенный в нефти и водах, свободный, газо-гидратный газонефтеприток; суфляры; выбросы; дегазация нефти; разложение газогидратов в нефти 100, в водах 7, в гидратах 240
Рудоугольные: медно-никелевые (Норильск); полиметаллические (Кавказ и Приморье); золоторудные (ЮАР) С 4Н -Ь- угленосные отложения связанный с угольным веществом (сорбиро-ван-ный и в виде твердого раствора), свободный, растворенный в водах, метангид-ратный? газоотдача угольных пластов и пород; суфляры; выбросы в углях 70
Рудосланцевые: бокситовые, железо и золоторудные (Урал, Кривой Рог и Казахстан) С 4Н -Ь- то же Сорбирован-ный, свобод-ный, рас-тво-ренный, ме-тангидратный? мелкие струи; газоотдача отбитых пород в сланцах 10
Рудоводогазоносные: алмазные (Якутия); серные (Средняя Азия и др.) СН4; Н^ водоносные массивы растворенный, свободный, Н2S химически свя- газоводоприток; газоот-дача вод; выбросы в водах 7
245
зан-ный, газо-гидратный?
С газовыми включениями в извер-женных породах: апатитовые (Хибины) К К С зоны во вме-щаю-щих породах свободный, мик-ровклю-ченный мелкие струи; газоотдача отбитых пород 1
Водородоносные: хромитовые и платиновые (Урал, Албания) Н2 обводнен-ные зоны трещиноватых пород свободный, растворенный газовые струи 0,1
Углекислотоносные: золотосодержащие (Забайкалье и др.) СО2 водоносные массивы Растворен-ный, свободный, газо-гидратный? газовые струи; газоотдача вод до 20
Наиболее сложными по характеру и интенсивности газопроявлений являются газоводонефтеносные и газоугленосные рудные месторождения. Так, при газоносности, представленной угленосными породами, освоение рудных месторождений сопровождается всеми известными формами газопроявлений от внезапных выбросов метана, угля и породы до спокойной газоотдачи обнаженных поверхностей угленосного массива и отбитых от него пород. При освоении газонефтеводоносных месторождений твердых полезных ископаемых также происходит несколько видов флюидопроявле-ний - от фонтанных газожидкостных проявлений (в основном в разведочных и опережающих скважинах) до спокойной газоотдачи излившейся жидкости и обнаженного породного массива. Проявления выбросного типа как газоугольного, так и газожидкостного состава происходят при вскрытии коллекторов в зонах высокого пластового давления, поэтому прогнозу таких зон при ведении горных работ должно уделяться особое внимание.
Проблема обеспечения газобезопасности освоения месторождений твердых полезных ископаемых в условиях газонефтеносно-сти вмещающих массивов по своей сложности может быть отнесена к разряду уникальных в горном деле, таких как борьба с внезапными выбросами угля и газа и горными ударами. Ее решение актуально для ряда горнопромышленных регионов.
Основными видами опасностей, возникающих при освоении газонефтеносных месторождений, являются газодинамические проявления в виде выбросов флюидов (газ, вода, нефть) и пород, газоотдачи в окружающую среду излившейся нефти, вод и битуминозных пород, испарений легких фракций нефти, образование взрывчатых газовоздушных смесей, создание пожароопасной обстановки. Факторами, определяющими характер опасностей и сложность их предупреждения, являются состояние нефти, ее свойства, баротермические условия флюидонасыщения, распределение газонефтеносных скоплений в массиве и их пространственное расположение относительно выработок рудников.
Нефтеносные породы независимо от характера нефтенасыще-ния (жидкое, полужидкое, твердое состояние) содержат природные газы, в основном углеводородные, но иногда с примесями водорода, сероводорода и других газов. Газы находятся в свободном и растворенном состояниях как в нефти, так и в сопутствующей ей воде.
Основные количества углеводородных газов, представленных в основном метаном, находятся в растворенном в нефти состоянии, так как их растворимость в ней на несколько порядков выше, чем в водах. Газоносность жидкой нефти зависит от давления и свойств нефти и может достигать 80-120 кубических метров на кубический метр нефти. Газоносность неподвижной нефти и твердых битумов, являющихся, как правило, продуктами процессов преобразования жидкой нефти, в результате которых теряются ее подвижные компоненты, включая газ, отличается низкими величинами (озокерит) или даже полной потерей газовой фазы (асфальтит).
Метанообильность рудоугольных месторождений определяется их угленосностью, газоносностью угля и масштабами горных работ в газоносных породах. Интенсивные и длительные (до 10-15 лет) поступления метана наблюдаются в выработках, пройденных по угольным пластам и вмещающим их пористо-трещиноватым породам. Закономерности газоотдачи угольных пластов и вмещающих их пород в рудниках аналогичны таковым в угольных шахтах [11].
Наиболее метанообильными из отечественных рудников являются рудники Норильского района, при освоении которых происходили внезапные выбросы угля и газа, суфлярные и обычные га-зовыделения, а абсолютная метанообильность достигала 8-15 тыс.м3/сут. Постоянные выделения метана происходят с 1948г. в руднике “Заполярный”, в котором многие выработки проходятся по угольным пластам и вмещающим их осадочным и изверженным породам. За весь 60-летний период наблюдений в выработки этого рудника выделилось не менее 50 млн. м3 метана. Характерной и весьма важной особенностью является приуроченность интенсивных газопроявлений к выработкам первой очереди проходки (стволам, квершлагам и штрекам), проведенным как по угольным пластам, таки по осадочным и изверженным породам, включая рудоносные. Заблаговременная (за 3-5 лет до выемочных работ) проходка капитальных и подготовительных выработок оказывает, как правило, глубокое дегазирующее воздействие на трещиноватый массив, приводящее в условиях этого рудника к отсутствию газо-выделений из трещин при очистной выемке руды. Только на одном участке для достижения такого эффекта пришлось применить дегазационную систему из выработок и скважин, пройденных по
угольному пласту. Этой системой было за 3 года извлечено более 2,4 млн.м3 метана.
Из зарубежных месторождений следует отметить золоторудные ЮАР, на которых природные условия газоносности (первичные источники - метаноугольные пласты, залегающие в породах кровли рудовмещающих формаций, вторичные - трещиноватые зоны и горизонты, нередко обводненные). Метанообильность некоторых рудников ЮАР достигала 60 тыс. м3/сут. При вскрытии газоносных трещин скважинами и выработками происходит выделение метана, иногда с примесями водорода, в форме суфляров. На руднике “Виргиния” (ЮАР) очистным забоем (лавой) была вскрыта на глубине 1км трещиноватая зона, из которой происходило в течение нескольких лет выделение метана с первоначальным дебитом более 42 м3/мин [12].
При освоении обводненных газоносных месторождений масштабы газовыделений определяются притоком вод, их газонасы-щенностью, составом газов. Наиболее значительны объемы поступлений в горные выработки хорошо растворимого углекислого газа. Интенсивные выделения метана отмечаются при вскрытии напорных газоводоносных скоплений. Водоносные породы отдают на 1-2 порядка больше жидкости по объему чем метана. Газоотдача сероводородоносных вод существенно зависит от их кислотности: при рН > 8 выделение сероводорода практически не происходит.
Методы прогнозирования газообильности рудников определяются характером газового коллектора. Для оценки газовыделений рудоугольных месторождений следует пользоваться методами, разработанными для угольных шахт [7, 11]. Прогнозирование притоков газа в горные выработки из газовых, нефтегазоносных и водогазоносных породных коллекторов заключается в постановке и аналитическом или численном решении задач одно- и двухфазной фильтрации, отвечающих условиям проходки выработок по безугольным породам, насыщенным свободным газом или газированной жидкостью [13].
Характер газовыделений при встрече горными выработками газогидратных образований изучен крайне недостаточно. Для перехода метана из такого состояния в газообразное необходимо снятие давления и повышение температуры. Есть сведения как о медленной газоотдаче массивов с метаногидратами, так и о выбросных
проявлениях [9]. Для прогнозирования газовыделений в таких условиях еще нет исходных материалов.
Природа и параметры флюидонасыщения месторождения и его геотектоническое строение и коллекторские свойства вмещающих и рудоносных пород обуславливают приуроченность, характер, состав и интенсивность газожидкостных проявлений и закономерности их влияния на газобезопасность геологоразведочных и горных работ (табл.3)
Анализ и обобщение результатов многолетнего и многопланового изучения газового фактора практически всех 30-ти отечественных газоносных рудных месторождений, осваиваемых 40 рудниками и шахтами, позволили установить закономерности приуроченности, состава, характера и интенсивности выделений природных газов при их освоении:
- газопроявления на месторождениях и в рудниках происходят не повсеместно, а лишь в пределах локальных участков или горизонтов, содержащих газы или газированные жидкости, и отмечаются, как правило, при работах первой очереди: бурение скважин, шпуров, проходка выработок;
- состав выделяющихся газов определяется типом коллектора: на газонефтеносных и угленосных рудных месторождениях они представлены углеводородами с преобладанием метана и примесями азота и водорода; в начальный период газопроявлений содержание Н2 бывает высоким;
- при бурении разведочных и опережающих скважин на рудо-газонефтеводоносных месторождениях (особенно на территории распространения покровной толщи многолетнемерзлых пород) происходят фонтанные флюидопроявления при вскрытии коллекторов с начальным дебитом взрывоопасных газов до 100 тыс. м3/сут и высоким содержанием водорода (до 52% на месторождении трубки “Удачная”);
- в рудниках наблюдаются практически все возможные формы газовыделений: быстрая дегазация разрушенных при отбойке горной массы и гидратов; газовые струи, включая суфляры; истечение через обнаженные поверхности пород, в том числе содержащих га-зогидраты; газоотдача жидкостей; выбросы газов, а также газов и жидкостей; выбросы газов, углей и пород. В каждом конкретном случае характер выделений определяется типом коллектора и видом его насыщения;
-интенсивность газовыделений изменяется в широком диапазоне: газообильность рудников колеблется от 40-80 м3/сут до 30-42 тыс. м3/сут. Наиболее значительны дебиты газов на месторождениях с многофазовым флюидонасыщением, связанных с угле- и нефтегазоносными отложениями (при выбросах до 30-42 тыс. м3/сут, при обычных выделениях 1,5-8,0 тыс. м3/сут);
- не отмечается зависимости газообильности рудников от их производительности.
Проведенное рассмотрение практики освоения газоносных рудных месторождений показывает возможность их газобезопасного освоения даже в очень сложных условиях флюидонасыщения продуктивных и вмещающих массивов. Основными успехами в решении этой проблемы являются результаты своевременного квалифицированного изучения особенностей газонефтеносности конкретного месторождения, прогнозирования приуроченности, состава, характера и интенсивности газовыделений и знание богатого опыта горнодобывающей промышленности в этой области. В связи с большим разнообразием условий газонефтеводоносности рудных месторождений и технологических особенностей их освоения действующими правилами безопасности [14] рекомендуется разрабатывать для каждого газового рудника “Специальные мероприятия газового режима горных работ”, которые должны корректироваться ежегодно с учетом выявившихся изменений гео- и техногенных факторов.
Обосновано, нашло признание (вошло в Правила безопасности [14]) и широкое использование положение о необходимости дифференцированного подхода к выбору рациональных методов борьбы с природными газами в рудниках в зависимости от конкретных условий газоносности. Предпочтительными системами и технологией разработки газоносных рудных месторождений являются такие, которые обеспечивают вскрытие и оконтуривание капитальными и подготовительными выработками газоносных участков с достаточным для дегазации массива опережением добычных работ во времени, эффективную вентиляцию всей системы выработок рудника, дистанционное ведение взрывных работ и бурения опережающих скважин,
251
Таблица 3
Влияние многофазной флюидизации на обеспечение газобезопасности освоения рудных месторождений________________________________________
Типы месторождений, месторождение Фазовое состояние газов Формы проявлений Дополнительные меро-приятия* по обеспечению безопасности
Рудогазонефтеносные: алмазные Якутии титановые (Коми) урановые и серные (Средняя Азия) СН4, ТУ- раство-ренные в нефти и водах, гидрат-ный, Н2 -свободный СН4 растворенный СН4, ТУ, растворенные, свободные Выбросы из скважин, суфляры, газо-нефте-приток, дегазация нефти и вод, разложение гидратов, запоздалая га-зоотдача взорванных пород Выбросы из скважин, газо-нефтепри-ток, газоотдача нефти и вод То же Бурение разведочно-опережаю-щих де-газа-ционных скважин через герметизатор, отвод газожидкостных смесей, дегазация, спец-паспорт буровзрывных работ, мониторинг содержания СН4 и Н2 в воздухе Газонефтеотвод, дегазация, вентиляция То же
Рудоугольные: медноникелевые Норильска и Талнаха полиметаллические Кавказа и Приморья, золотоурановые ЮАР СН4, сорбированный, гидратный, свободный То же То же Выбросы газа и угля, суфляры, газоотдача углей и пород Суфляры, газоот-дача углей и пород суфляры Дегазация, противовыбросные мероприятия Газоотвод
Рудоводогазоносные: алмазные (Якутия) СН4 растворенный, гидратный, свободный; Н^ растворенный и химически связанный Выбросы из скважин, газово-доприток, газоотдача вод Газоводоотвод, вентиляция, подавление Н^
серные (Средняя Азия) СН4 растворен-ный, свободный; Н^ химически связанный То же То же
х) здесь не перечисляются обязательные для всех горных работ в условиях выделений взрывоопасных газов требования по вентиляции, применению оборудования во взрывозащищенном исполнении, автоматическому контролю содержания взрывоопасных газов.
минимальное сдвижение вмещающих пород, обуславливающее ограниченные притоки газов из них, а также устойчивое сквозное проветривание необходимой интенсивности. Разработаны методические положения по выбору эффективных мероприятий газобез-опасности горных работ применительно к типовым условиям газоносности и соответствующим им особенностям газовыделений. Применение рекомендованных мероприятий позволяет использовать непредохранительные ВВ и самоходное дизельное оборудование в нормальном исполнении во многих рудниках с выделением метана.
Главным мероприятием является эффективная вентиляция всей системы выработок [1, 15]. Для газовых рудников это требование усилено введением предельной нормы содержания метана в атмосфере выработок 0,5% (или всех горючих газов не более 10% нижнего предела взрываемости), тогда как в угольных шахтах допускается вести работы при 1-2% метана. Специальными мероприятиями обеспечивается газобезопасность подземной разработки всех газоносных рудных месторождений страны (рудники Якутии, Норильска, Хибин и др.). Это направление конкретного регламентирования газобезопасности горных работ в настоящее время принято в качестве основного для всех отраслей горнодобывающей промышленности, включая угольную.
Надлежащее обеспечение газобезопасного освоения месторождений твердых полезных ископаемых возможно только при своевременном, квалифицированном и систематическом изучении, предсказании и оценке газового фактора на всех этапах их освоения: при геологической разведке, проектировании, ведении горнокапитальных и добычных работ, ликвидации производства.
-------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Скочинский А.А. Рудничная атмосфера. 2 изд. М.-Л.-Новосибирск, 1933. -
164 с.
2. Мельников Н.В. К вопросу о специальном режиме разработки месторождений серных руд. //Безопасность труда в горн. пром-ти. 1937. № 12. - С. 14-21.
3. Матвиенко Н.Г. Газобезопасность освоения рудных месторождений. Москва, ГИАБ, 2000, №7. - С. 31-34
4. Цыгалов М.Н. Исследование основных особенностей и изыскание путей усовершенствования подземной разработки сложных рудных нефтегазоносных месторождений. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Магнитогорск, 1961. - 22 с.
5. Фридман А.И. Природные газы рудных месторождений. - М.: Недра, 1970. - 192 с.
6. Эттингер И.Л. Необъятные запасы и непредсказуемые катастрофы (Твердые растворы газов в недрах Земли). - М.: Наука. 1988. - 175 с.
7. Малышев Ю.Н., Трубецкой К.Н., Айруни А.Т. Фундаментально прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. - М.: Изд-во Академии горных наук, 2000. - 519 с.
8. Макогон Ю.Ф. Гидраты природных газов. М.: Недра, 1974. - 206 с.
9. Якушев В.С., Перлова Е.В., Истомин В.А. и др. Ресурсы и перспективы освоения нетрадиционных источников газа в России. - М.: ООО”ИРЦ Газпром”, 2007. - 151 с.
10. Дроздов А.В., Иост Н.А., Лобанов В.В. Криогидрогеология алмазных месторождений Западной Якутии. Иркутск: Изд-во ИГТУ, 2008. - 507 с.
11. Рубан А.Д., Забурдяев В.С., Забурдяев Г.С., Матвиенко Н.Г. Метан в шахтах и рудниках России: прогноз, извлечение и использование. М.: ИП-КОН РАН, 2006. - 312 с.
12. Eschenburg H.M.W. Sources and control of methane in gold mines // J.Mine Vent. Soc.S.Afr. 1980, vol. 33, №8 - Р. 125-135.
13. Матвиенко Н.Г., Шульруфер Л.М. Прогнозирование газопритоков при освоении газоводонефтеносных твердых полезных ископаемых. М.: ИПКОН АН СССР, 1985, 160 с.
14. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03-553-03). - М.: Госгортехнадзор России, 2003. - 200 с.
15. Воронюк А.С., Матвиенко Н.Г. Особенности способов и схем вскрытия, подготовки запасов и проветривания газо- и пожароопасных рудников. Сборник “Аэрогеология”. Отдельный выпуск ГИАБ. - 2008. - №ОВ5. - С. 233-242. ЕШ
— Коротко об авторе -----------------------------------
Матвиенко Н.Г. - УРАН ИПКОН РАН, info@ipkonran.ru
