CC BY
26
УКД 553.94; 622.14
Р.А.ТАКРАНОВ, д-р техн. наук, профессор У.ГУНДСАМБУУ, аспирантка, uranbaigali@mail.ru
Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет)
R.A.TAKRANOV, Dr. in eng. sc.,professor U.GUNDSAMBUU,post-graduate student, uranbaigali@mail.ru Saint Petersburg State Mining Institute (Technical University)
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРЕДНЕПЛАСТОВОЙ ЗОЛЬНОСТИ МОЩНЫХ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ
Прогнозирование средней зольности сложноструктурных угольных залежей с высокой точностью обеспечивается использованием статистической информации о зольности угольных пачек, дифференцированных по литотипам. Использование средних значений зольности для угля в целом без разделения его по составу приводит к менее точной прогнозной оценке среднепластовой зольности.
Ключевые слова: зольность, угольные пачки, сложный пласт, литотипы, прогноз.
FORECASTING BY MIDDLE STRATUM ASH CONTENT POWERFUL COMPOUND STRUCTURE DEPOSITS
Forecasting of average ash content compound structure of coal deposits with split-hair accuracy is provided with use of the statistical information about ash content coal packs, differentiation on lithogenic. Use of average values ash content for coal as a whole without its division on structure leads to less exact look-ahead estimation middle stratum of ash content.
Key words: ash content, packs of coal, a difficult layer, lithogenic, the forecast.
Управление качеством добываемого угля решается с использованием прогнозной оценки пластовой зольности. Прогнозирование и плановый расчет Аа пластов ведется по результатам забойного опробования на отработанной площади и по скважинам для участка пласта предстоящей добычи угля. Для пластов простого строения используется пластовая А^, а при сложном строении - чаще результаты дифференциального опробования.
Прогноз и планирование пластовой Аа при сложном строении на практике недостаточно точен, и имеет место расхождение прогнозной Аа относительно фактической ее величины, полученной при забойном опробовании на участке горнодобычных работ.
Такие расхождения и недостаточная точность прогноза зольности подтверждены
нашими исследованиями для ряда сложно-структурных пластов эксплуатируемых месторождений России и Монголии. Выявлено, что отмеченные недостатки обусловлены тем, что прогноз ведется по усредненным значениям Аа угля без учета индивидуального состава и зольности в разных угольных пачках. В то же время дифференциация углей по составу, хотя бы на литотипы для пачек пласта приводит к значительному снижению колебания Аа литотипов. Например, для сложного пласта Экибастузского месторождения с углями разного состава по статистическим данным забойного опробования установлено снижение коэффициента вариации зольности (V) при дифференциации углей пачек на литотипы: блестящие Бл, полублестящие ПБл, полуматовые ПМ, ма-
товые М, матовые зольные МЗ, углистые породы УГП относительно V для среднепласто-вой зольности не зависимо от состава угольных пачек (табл.1). Такую же закономерность отражает и пример, полученный для пласта VI шахты им.Ленина Томусинского района Кузбасса (табл.1).
Таблица 1
Коэффициент вариации (V, %) зольности пласта и литотипов его угольных пачек
Литотипы угля Уголь Объект
Бл ПБл ПМ М МЗ УГП пласта
27 10 13 9 4 14 48 Экибастуз
— 16 13 16 — 12 46 Шахта Ленина
Для изученных сложноструктурных залежей угля, разрабатываемых открытым способом, установлена следующая особенность величины математических критериев, характеризующих изменчивость статистической совокупности значений зольности. Для отдельных пачек, дифференцированных по литотипам, величина дисперсии и коэффициент вариации значительно меньше, чем таковые для угля пласта, состоящего из смеси разных литотипов (табл.2).
Таблица 2
Коэффициент вариации (V, %) зольности литотипов и угольного пласта
Литотипы угля Уголь пласта Месторождения
Бл ПБл ПМ М
17 12 10 13 33 Богословское
26 21 16 25 50 Азейское
17 10 15 14 47 Черемховское
18 9 10 14 40 Шарынгольское
15 10 9 17 44 Баганурское
Изменчивость Аа и достоверность наиболее вероятного ее среднего значения отражают законы распределения статистических данных. Для литотипов форма гистограмм отражает нормальный и логнормальный закон распределения с выраженным экстремальным значением А^. Для среднепластовой Аа угля без его разделения на литотипы закон распределения часто представлен многомодальной кривой, что обуславливает неопределенность среднего значения А^.
Установленные особенности изменчивости Аа свидетельствуют о более надежном среднем значении Аа для углей пачек, дифференцированных по литотипу, чем для средней зольности сложного пласта угля, состоящего из угольных пачек разного состава.
Закономерное отличие величины колебания Аа литотипов угля пластовых пачек и объединенной среднепластовой зольности послужили предпосылкой положения, что прогнозная оценка пластовой зольности с учетом дифференциации углей пачек по ли-тотипам более точная по сравнению с прогнозной среднепластовой Аа объединенных пачек, слагающих пласт. Фактические данные проведенных исследований в условиях сложных пластов разных месторождений подтвердили справедливость предпосылки.
Доказательство получено путем сравнительного анализа результатов прогнозной оценки среднепластовой зольности разными способами при сравнении их с контрольными данными пластово-дифференциального опробования и макродиагностического определения литотипов угля пластовых пачек, предусмотренных регламентом. Прогнозная оценка проводилась двумя способами. Одно определение прогнозной зольности сложного пласта получено с использованием средней зольности и суммарной мощности угольных пачек и породных прослоев. Второй прогнозный расчет пластовой зольности проводился с разделением пластовых пачек на группы основных литотипов угля ряда «матовые-блестящие» с использованием средней Аа четырех (пяти) литотипов и суммарной мощности соответствующих пачек контрольной пробы. Влияние на среднепластовую Аа мощности и зольности породных прослоев учитывается для трех распространенных разностей углевмещающих пород (аргиллиты, алевролиты, песчаники). Такой прогноз пластовой зольности с дифференциацией пластовых пачек по литотипатам можно считать детальным.
Прогнозная пластовая зольность определялась по статистическим значениям Аа для угля и внутрипластовых породных прослоев. Использовался разный объем результатов опробования в зависимости от изменчивости А^. При небольшой изменчивости привлекались
значения проб на отработанной площади, тяготеющих к планируемой. Зольность литоти-пов определялась по статистическим данным пластово-дифференциального опробования и специальным исследованиям качества, при которых проводилась макродиагностика ли-тотипов угольных пачек.
При сопоставлении среднепластовой А' использовалась информация о морфострук-туре и качестве сложных пластов и результаты математической обработки опробования на угольных карьерах Восточной Сибири, Урала и Монголии.
Сравнительный анализ результатов прогноза пластовой зольности разными способами проводился с учетом контрольной величины Ай конкретной контрольной пла-стово-дифференциальной пробы. Результаты пластовой контрольной и прогнозной зольностей (А'к и А'п) для разных объектов исследований приведены в табл.3. Прогнозная А'п, установленная по среднепластовой объединенной величине для пачек обозначена 1 А'п, а при дифференциации пластовых пачек по литотипам - 2 А'п. Относительное отклонение вычислялось как разность ДА = А'к - А'п. Полученные результаты (табл.3) указывают на то, что прогнозная величина пластовой зольности, установленная по первому способу (1 А'п) отличается от А'к в среднем почти на 20 % при широком колебании ДА от 4 до 46 %. При детальном прогнозе пластовой зольности с учетом дифференциации литотипов (2 А'п) отклонения от А'к в среднем 7 %.
Из приведенного следует, что прогнозирование пластовой зольности сложных пла-
стов с учетом индивидуальной А угольных пачек, дифференцированных по литотипам, более точное по сравнению с прогнозом по усредненной зольности объединенных пачек.
Разная достоверность прогноза подтверждается опытными расчетами прогнозной зольности пласта также по результатам отдельного пластово-дифференциального опробования мощного сложноструктурного пласта с большим разнообразием состава и зольности многих угольных пачек. Такие геологические условия имеют место на Экибастузском, Ан-гренском и других месторождениях. Зольность известных групп литотипов углей определялась как средняя по фактическим значениям определения А' угольных пачек в конкретном сечении пласта.
Прогнозные расчеты и сопоставления с контрольной пластово-дифференциальной пробой показали, что при небольшом разнообразии состава и зольности угольных пачек точность прогноза рассмотренными двумя способами примерно одинаковая.
Рассмотренные положения и результаты статистической обработки примеров дифференциального опробования свидетельствуют, что среднеарифметическая величина А' лито-типов служит высокоточной оценкой наиболее вероятностного значения А'1. В тоже время среднеарифметическая А' для сложных пластов, представленных угольными пачками разного состава, не отражает наиболее вероятностную пластовую зольность.
Такое положение дополняет наши доказательства о более точном прогнозировании пластовой зольности при дифференциации литотипов внутрипластовых пачек угля по
Контрольная AdK и прогнозная Adn пластовая зольность
Таблица 3
Зольность Объекты исследования Среднее
1 2 3 4 5 6 7
Контрольная пластово-дифференциальная А'к 28,3 17,7 22,6 24,8 26,6 34,0 16,6 -
Прогнозная среднепластовая 1 А'п 33,7 21,0 33,0 28,0 27,6 29,0 20,5 -
Относительное, отклонение от контр. (А'к- А'п) 19,0 18,9 46,2 12,7 4,0 14,6 23,4 19,8
При дифференции литотипов 2 А'п 27,2 17,7 25,4 26,3 25,8 31,6 19,1 -
Относительное отклонение от контр. (А'к-2 А'п) 4,0 0,3 12,4 5,8 2,8 6,9 14,9 6,7
Примечание. Объекты: 1 - Южный карьер Богословского месторождения; 2 - Азейский карьер; 3, 4 - Северный карьер, два участка и 5 - Храмцовский карьер Черемховского месторождения; 6 - Шарынгольский карьер (Монголия); 7 - Баганурский карьер (Монголия).
сравнению с прогнозом по усредненной зольности всех угольных пласта.
В заключение отметим, что исследования точности прогноза пластовой зольности сложных пластов проведены с использованием разных данных о строении, мощности, составе и зольности угольных пачек и породных прослоев при сопоставлении с фактическими результатами пластово-дифференциальных проб, принимаемых за контрольные. Для сравнительного анализа использовались прогнозные данные, полученные распространенным способом при учете средней зольности и
суммарной мощности всех угольных пачек и породных прослоев. При детальном прогнозе использовались мощности и среднестатистические значения зольности угольных пачек, дифференцированных на литотипы. Этот способ прогнозирования пластовой зольности сложных пластов более точный. Поэтому целесообразно использовать в качестве исходных данных квалиметрическую информацию о строении и составе сложного пласта на участке, тяготеющем к предстоящей отработке, а также среднестатистические значения зольности литотипов угля месторождения.
