Научная статья на тему 'Распределение газов по разрезу продуктивных толщ калийных месторождений'

Распределение газов по разрезу продуктивных толщ калийных месторождений Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
87
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РУДНИК / КАЛИЙНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ / ГАЗООБИЛЬНОСТЬ / ГАЗОВЫЙ ФАКТОР / МЕТАНООБИЛЬНОСТЬ / MINE / POTASSIUM DEPOSIT / GAS CAPACITY / GAS FACTOR / META CAPACITY

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Земсков Александр Николаевич, Лискова Мария Юрьевна

Проблема изменения газоносности с глубиной по простиранию и падению пластов издавна интересовала ученых. Изменение газоносности пород и компонентного состава газов с глубиной в настоящее время приобретает большую актуальность в связи с тенденцией резкого увеличения глубины залегания продуктивных пластов на новых рудниках и углубления горных работ на уже эксплуатирующихся объектах. Рассмотрено изменение газоносности соляных пород с глубиной, особенности распределения газов по разрезу продуктивной толщи калийных месторождений, миграция газов. К сожалению, особенности различных шахтных полей по условиям залегания и строению продуктивных пластов, своеобразию минералогического и морфогенетического состава пород не позволяют выявить диапазоны глубин с преимущественным нахождением тех или иных газов и дать более точную картину их распределения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Земсков Александр Николаевич, Лискова Мария Юрьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DISTRIBUTION OF GASES ALONG THE SECTION OF PRODUCTION STRA TA OF POTASSIUM DEPOSITS

The problem of changing gas content with depth, in the extension and fall of formations has long been of interest to scientists. The change in the gas content of rocks and the component composition of gases with depth is now becoming more relevant due to the tendency of a sharp increase in the depth of formation of productive formations at new mines and deepening of mining operations at already operating facilities. The article discusses the change in the gas content of salt rocks with depth, peculiarities of gas distribution along the section of the productive thickness ofpotassium deposits, gas migration. Unfortunately, the peculiarities of various mine fields according to the conditions of formation and structure of productive formations, the specificity of mineralogical and morphogenetic composition of rocks do not allow to reveal ranges of depths with preferential detection of certain gases and to give a more accurate picture of their distribution.

Текст научной работы на тему «Распределение газов по разрезу продуктивных толщ калийных месторождений»

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОВ ПО РАЗРЕЗУ ПРОДУКТИВНЫХ ТОЛЩ

КАЛИЙНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

А.Н. Земсков, М.Ю. Лискова

Проблема изменения газоносности с глубиной по простиранию и падению пластов издавна интересовала ученых. Изменение газоносности пород и компонентного состава газов с глубиной в настоящее время приобретает большую актуальность в связи с тенденцией резкого увеличения глубины залегания продуктивных пластов на новых рудниках и углубления горных работ на уже эксплуатирующихся объектах. Рассмотрено изменение газоносности соляных пород с глубиной, особенности распределения газов по разрезу продуктивной толщи калийных месторождений, миграция газов. К сожалению, особенности различных шахтных полей по условиям залегания и строению продуктивных пластов, своеобразию минералогического и морфогенетического состава пород не позволяют выявить диапазоны глубин с преимущественным нахождением тех или иных газов и дать более точную картину их распределения.

Ключевые слова: рудник, калийное месторождение, газообильность, газовый фактор, метанообильность.

Проблема изменения газоносности с глубиной по простиранию и падению пластов издавна интересовала ученых.

Еще в 1899 - 1900 гг. П.В. Кулибиным и А.П. Фрезе при обследовании пласт Донецкого угольного бассейна было отмечено, что выделение газа из угольного пласта происходит неравномерно по шахтному полю, в частности, было зафиксировано нарастание поступления газа с глубиной залегания пласта [1]. В некоторых случаях интенсивность газовыделений значительно изменилась по простиранию пластов, что было объяснено влиянием геологических нарушений.

Американскими специалистами на основании анализа горногеологических и горнотехнических условий эксплуатации 66 угольных шахт предложена линейная зависимость абсолютной газообильности (I) от производительности и глубины шахт [2]:

I = В + С + АН, м3/сут., (1)

где Ви С -постоянные коэффициенты; А -производительность шахты, т/сут; Н -глубина шахты, м.

Изменение абсолютной метанообильности шахт в зависимости от их глубины, по данным М. Ирэни (М.С.1гаш) и Е. Тимонса (Е. ТШшош), представлено на рис. 1.

Рис.1. Зависимость абсолютной метанообильности шахт

от их глубин:-------О - глубина шахт;------&------- абсолютная

метанообильность, тыс.м3/сут.

Анализируя результаты изучения метаноносности угольных пластов месторождений России и Украины, полученные разными авторами, следует признать неоднозначность и даже противоречивость их выводов. Так, Н.Н. Хохотва, М.А. Ермеков, Б.М. Зимаков и некоторые другие считают, то природная газоносность пластов стабилизируется на некоторой глубине, поскольку сорбционная метаноемкость углей, несмотря на увеличение газового давления, имеет свои пределы. Напротив, Г.Д. Лидин, М.М. Элинсон, К.А. Ефремов и другие полагают, что общая метаноемкость угля продолжает возрастать с глубиной за счет газа, находящегося в свободном виде, несмотря на то, что на глубине 800...900 м происходит стабилизация сорбционной метаноемкости угля [3]. Характер их нарастания газоносности с глубиной разными авторами трактуется по разному: если М.М. Элин-сон считает, что рост газоносности происходит прямолинейно до глубин 1500 м в Донецком и до 800 м - в Кузнецком бассейнах, то К.А. Ефремов ограничивает прямолинейное возрастание газоносности для Кузнецкого бассейна глубиной 600 м.

Характер изменения газоносности пласта (Х) в метановой зоне, по мнению А.М. Дмитриева, Н.И. Устинова и В.С, Пака, с увеличением глубины залегания пластов выражается зависимостью следующего вида [4]:

C

X = Xmax _ . ^ > (2)

н + в

где Хтах -максимальная газоносность, м3/т горючей массы; С, В-коэффициенты; Н -глубина залегания пластов, м.

Исследований, посвященных оценке изменения газоносности соляных пород с глубиной, в частности, как одного из основных факторов, определяющих выбросопасность калийных пластов, проводилось крайне мало. По существу кроме нескольких работ [5, 6] информации по данному вопросу нет.

Н.М. Проскуряковым отмечалось, что связь между выбросами соли и газа и глубиной разработки калийных пластов не столь очевидна, как при разработке выбросоопасных угольных пластов.

В калийном районе Верра (Германия) выбросы соли и газа отмечались уже на глубине 270 м, на руднике «Менцернграбен» наиболее мощные газодинамические явления были зафиксированы на глубине 520 м. На руднике им. Маркса-Энгельса выбросоопасные пласты залегают на отметках 714.790 м от дневной поверхности [7].

На рудниках калийного бассейна Эльзас (Франция) зарегистрировано увеличение частоты и интенсивности выбросов соли и газа из почвы с глубиной залегания пластов. Выбросы из почвы нередко происходят при ведении горных работ на глубинах более 650 м.

Проблема безопасности по газовому фактору разработки нескольких калийных пластов включает два основных аспекта. Первый - учет природных закономерностей размещения газов по разрезу продуктивной толщи, что отразится впоследствии на распределении воздуха между горизонтами, выборе очередности выемки выбросоопасных и газоносных пластов и т.д.

Второй аспект - учет миграции газа с горизонта при их одновременной отработке и оценка возможности появления взрывоопасных концентраций горючих газов на одном из смежных пластов за счет либо естественного дренирования легких газов с нижележащего горизонта на вышележащий, либо перемещения газа с верхнего горизонта на нижний в случае возникновения значительного перепада барометрического давления в сети горных выработок.

В основе первой части проблемы лежат природные факторы, второй - факторы техногенного происхождения.

С момента образования природных газов в пластах до их аккумуляции в газовых скоплениях - они находятся в постоянном движении. Выделяют первичную и вторичную миграцию газов [8]. Под первичной миграцией подразумевают выделение газа из твердых органических частиц в ма-

теринских породах и их перенос через капилляры и узкие поры в пределах слоев и пластов в локальные скопления (межслоевые, очаговые, прикон-тактные, гнездовые). Под вторичной миграцией понимают движение газов, выделяющихся из материнских отложений, через породы, в основном вышележащие и обладающие повышенными значениями пористости и проницаемости.

Характер первичной миграции широко распространенных в калийных солях углеводородных газов зависит от интенсивности процессов газообразования, которые усиливаются с глубиной залегания пластов и со степенью тектонической нарушенности толщ.

Детализируя вышеуказанное разделение, отметим, что следует различать вторичную латеральную миграцию, которая может привести к образованию цепочек газонасыщенных зон по региональному подъему пластов, и вертикальную, обычно прослеживаемую по тектоническим нарушениям или зонам трещиноватости.

Особенности миграции газов по системам щелей и трещин еще в 50-е годы изучались учеными-калийщиками ГДР. В частности, Баар А. и Штолле Е. отмечали, что при ведении очистных работ в кровле пластов возникают напряжения, вследствие чего образуются или вновь раскрываются трещины, появившиеся ранее при тектонических процессах и закрывшиеся позднее по причине заполнения их вторичными солями. При наличии развитой системы трещин постепенно увеличивается зона подсоса газа в рабочие выработки. Сильные газовыделения могут иметь место, если горными работами нарушается равновесие сил, действующих в толще породы, и возникают интенсивные геомеханические процессы.

Изменение газоносности пород и компонентного состава газов с глубиной приобретает большую актуальность в связи с тенденцией резкого увеличения глубины залегания продуктивных пластов на новых рудниках и углубления горных работ на уже эксплуатирующихся объектах.

Изучения особенностей распределения газов по разрезу продуктивных толщ калийных месторождений России и Беларуси системно никогда не производилось. Известны лишь отдельные, отрывочные сведения, в частности, представляют интерес данные, полученные при бурении вертикальных скважин из специальной полевой выработки на 13-й западной панели первого рудника «Беларуськалий» (Старобинское месторождение). С помощью поинтервальных замеров газовыделения из пересекаемых скважиной пород были установлены наиболее газоносные участки в разрезе продуктивной и глинисто-карналлитовой толщи (рис.2).

Такими зонами, как и на Втором руднике ОАО «Беларуськалий», явились У-1иУ1 слои сильвинита и участок глинисто-карналлитовой пачки на глубине 7...9 м от устья скважины. Именно на этих глубинах отмечалось вытеснение атмосферного кислорода из газовой смеси, содержание кислорода при этом снижалось с 20,75 (на предыдущих интервалах) до

0,98 об. % и, соответственно, концентрации горючих газов увеличивались (например, метана до 14,28 об. %).

Рис.2. Характер распределения числа газоносных прослойков N, приходящихся на 1 м длины скважины, и содержание метана по разрезу продуктивной и глинисто-карналлитовой толщи

III горизонта

Таким образов, по литологическому разрезу сильвинитовых и гли-нисто-карналлитовых пород прослеживается различие как в газоносноси пород, так и в компонентном составе выделяющихся газов. Однако вышеприведенные дыне носят отрывочный характер, касаются лишь частных случаев общей картины газоносности и не позволяют судить о ее изменении по всему разрезу продуктивной толщи.

При оценке возможности и условий миграции газа с горизонта на горизонт исходим, во-первых, из расстояния между продуктивными пла-

стами, во-вторых, из наличия в породах нижележащего горизонта легких газов с высокими показателями летучести.

При разработке Старобинского месторождения калийных солей потенциальная опасность вертикальной миграции имеет место в двух случаях:

- при ведении горных работ на 1 горизонте, где ниже на 59...69 м находится Второй горизонт;

- при ведении горных работ на горизонте - 305 м (пластах каменной соли), когда ниже находятся породы III горизонта.

В последнем случае наибольшую опасность представляют породы глинисто-карналлитовой толщи, располагающиеся на 2.12 м выше продуктивных пластов III горизонта и на расстоянии 110 м от горизонта - 305 м.

Глубина залегания пород 1 горизонта на Первом руднике «Беларуськалий» составляет 356.458 м. Продуктивная толща горизонта мощностью 4.6 м представлена пятью сильвинитовыми слоями и разделяющими их слоями каменной соли. Межслоевая каменная соль характеризуется большим содержанием галопелитов, толщина прослоев которых колеблется от долей миллиметра до 20.25 см. Содержание глины в сильви-нитовых слоях не превышает 2.4 %.

Геологоразведочными скважинными, пересекающими породы III, !Уи V слоев I калийного горизонта, не было обнаружено наличие газонасыщенных зон. Однако, 15 марта 1988 г при проведении конвейерного уклона со II горизонта на I горизонт (протяженностью 760 м) и выходе комбайна на I - IV слои произошло загазование выработки. Концентрация метена в забое достигла 45 об. %. Разгазование уклона продолжалось 32 часа.

Рассматривая возможные источники газовыделения, следует выделить:

а) выделение газов из разрабатываемого пласта и приконтурного массива выработок;

б) поступления газов из выработанных пространств подрабатываемых горизонтов по секущим трещинам и местам расслоений.

Газовыделение из разрабатываемого пласта складывается из газа, выделяющегося из отбитой руды, обнаженных поверхностей пласта и из дренажных шпуров.

При обследовании забоя выработки и бурении исследовательских шпуров в забое, стенках и кровле было установлено, что газ выделялся из прослойка каменной соли, расположенного в слое II-III, и из дренажного шпура глубиной 1,8 м, вскрывшего сильвинитовые слои IV-V и покровную

3 3

каменную соль. Газоносность пород слоя II-III составляла 0,08.0,3 м /м при максимальном содержании метана, равном 60 %.

Если в указанном конкретном случае причиной загазования явилось выделение газов из разрабатываемого пласта, то в других случаях газы могут поступать из нижележащей породной толщи по секущим трещинам и местам расслоений. Подтверждением тому является резкое смещение подрабатываемого массива под исследовательской выработкой на 1 горизонте первого Солигорского рудника, происшедшие в марте 1990 г. [6]. Разведочная выработка была подработана лавой выемочной мощностью 2,4 м II горизонта. При мощности междупластья 63 м в этой выработке произошло резкое смещение подрабатываемого массива с амплитудой 620 мм (рис.3, точка 22). На рис.4 показано положение лавы на момент ее остановки. Зона влияния отработанной лавы на выработки I горизонта определяется граничным углом 60о, где оседания почвы выработок равны нулю, и углом полных сдвижений, где зафиксировано максимальное оседание.

Причина происшедшего смещения подработанного массива следующая. При отработке калийного пласта лавой с управление кровлей полным обрушением происходит расслоение подработанного массива горных пород с образованием трещин горизонтального простирания - по зонам напластования рудной залежи, и вертикального - секущие отдельные пачки напластования на подработанной площади в местах концентрации деформаций. Неравномерное подвигание фронта очистного забоя может способствовать зависанию пород основной кровли, а затем привести к резкому опусканию всего расслоившегося массива. При этом прогнозируемая высота распространения открытых трещин достигает величины, в 35.40 раз превышающей мощность пласта в условиях его подработки лавой с полным обрушением пород кровли.

В зоне резкого опускания расслоившегося массива, расположенной выше зоны обрушения, линия отрыва пород представлена зоной смещения, имеющей ярко выраженные участки растяжения и сжатия. При вынимаемой мощности Второго пласта 2,4 м над выработанным пространством на высоте 60 м (местоположение разведочной выработки Первого пласта) зона смещения составляет около 4 м, а разность опускания пород на краях зоны - 629 мм. По расположению зоны смещения пород на I горизонте и забоя лавы на II горизонте, прогнозируемый угол обрушения основной кровли составляет 67о. Следовательно, при полной подработке зона тре-щинообразования может достигнуть высоты 85.95 м, что на 15.25 м выше уровня I горизонта.

Выполненный анализ параметров процесса трещинообразования, а также компонентный состав газов породной толщи (наличие легких газов) свидетельствуют о необходимости учета возможной миграции газа с горизонта на горизонт.

Для условий калийных месторождений имеется ограниченное число данных по оценке изменчивости газоносности пород и изменению содержания отдельных газов с глубиной залегания пластов.

Повышенная газоносность отдельных пластов и расположение скоплений конкретных газов на определенных глубинах обусловлены рядом геохимических факторов.

О 5 10 15 м

со сч о

II гор. лава № 6 т = 2.4 м

Рис.3. Сдвижение горных пород между I и II горизонтами Первого рудника «Беларуськалий»

Г.Д. Лидин с соавторами указывают на увеличение содержания водорода и углекислого газа с ростом глубины залегания пластов на Сторо-бинском месторождении [9]. Напротив, К.В. Кочнев, Т.К. Ефремова и В.П. Шатов считают, что содержание водорода с глубиной резко падает, но растет количество тяжелых углеводородных газов [10].

Для получения достоверной картины изменения содержания газов с глубиной были проанализированы известные данные [5, 11] и собственные материалы определения газоносности пород [12, 13]. На основании этого была разработана принципиальная схема изменения содержания различных газов с увеличением глубины залегания газоносных пластов калийных месторождений (рис.5.).

Согласно представленной схеме, с ростом глубины залегания калийных пластов происходит увеличение содержания метана, тяжелы углеводородных газов, азота и инертных газов. В то же время с глубиной в породах уменьшается относительное содержание водорода, ионо- и двуокиси углерода и сероводорода [14].

Н2_со2 со н23

И, м-*-1-1-1--

СН4 ТУ N2 N6 Аг

Рис.4. Закономерности изменения содержания газов с глубиной

залегания калийных пластов

Следует иметь в виду (рис. 4), что в пределах отдельных пластов изменение содержания газов по прослоям происходит в обратном порядке -снизу-вверх.

Исходя из полученной зависимости изменения содержания отдельных газов с глубиной залегания калийных пластов можно сделать прогноз газовой обстановки на новых пластах и горизонтах и превентивно разработать необходимые мероприятия по борьбе с газами.

К сожалению, особенности различных шахтных полей по условиям залегания и строению продуктивных пластов, своеобразию минералогического и морфогенетического состава пород не позволяют выявить диапазоны глубин с преимущественным нахождением тех или иных газов и дать более точную картину их распределения.

Список литературы

1. Кулибин П.В., Фрезе А.П. О мерах, необходимых для предупреждения взрывов рудничного газа в Донецком бассейне. Приложение к «Горнозаводскому листку», 1901.

2. Геология, методы поисков и разведки месторождений твердых горючих ископаемых // Экспресс-информ. М.: ВИЭМС, 1981. Вып.3. С.12-28.

3. Лидин Г.Д., Элинсонм.М., Ефремов К.А. К вопросу о закономерностях выделения метана из угля, отторгнутого из массива // Управление газовыделением и пылеподавлением. М.: Наука. 1972. С.7-21.

4. Дмитриев А.М., Устинов Н.И., Пак В.С. Газовыделение из вмещающих пород на глубоких горизонтах угольных шахт. М.: ЦНИЭИуголь. 1976. 31 с.

5. Андрейко С.С., Галкин В.И., Шаманский Г.П. Некоторые особенности распределения углеводородных газов по разрезу Верхнекамского месторождения калийных солей // Разработка соляных месторождений. Пермь: ПермПИ, 1980. С.82-87.

6. Земсков А.Н., Чащонок С.И., Смычник А.Д. Проблемы безопасной отработки свиты пластов на калийных рудниках. Обзор. информ. Минск: БелНИИНТ, 1990. 57 с.

7. Szlazak N. Zagrozenie gazowe I wyrzutow w gornictwie solnym na przykladzie Kopalni Soli "Klodawa" //Gornictwo [Zecz.nauk. AGH-im.Stanislawa Staszica Gor.], 1966. № 3. Р.167-172.

8. Зорькин Л.Н., Старобинец И.С., Стадник Е.В. Геохимия природных газов нефтегазоносных бассейнов. М.: Недра, 1984. 248 с.

9. О газоносности калийных солей Белоруссии / Г.Д. Лидин [и др.] // Горный журнал. 1974. № 12. С.55-58.

10. Кочнев К.В., Ефремова Т.К., Шатов В.П. О газопроявлениях и газовом режиме на калийных рудниках // Горный журнал. 1967. № 5.С.62-64.

11. Несмелова З.Н. О газах в калийных солях Березниковского рудника // Тр. ВНИИГ.Л., 1959. Вып.35. С.206-313.

12. Земсков А.Н., Полянина Г.Д. Закономерности распределения сероводорода в продуктивной толщи Верхнекамского калийного месторождения //Физико-химические закономерности осадконакопления в соле-родных бассейнах. М.: Наука, 1986. С.13-21.

13. Полянина Г.Д., Земсков А.Н., Падерин Ю.Н. Технология и безопасность разработки Верхнекамского калийного месторождения. Пермь: Кн. изд-во, 1990. 262 с.

14. Земсков А.Н., Лискова М.Ю. Особенности формирования компонентного состава газов калийных месторождений // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып.2. С.88-97.

Земсков Александр Николаевич, д-р техн. наук, a. zemskov@,kanexgroup. ru, Россия, Пермь, ОСП «Группы компаний» КАНЕКС,

Лискова Мария Юрьевна, канд. техн. наук, доц. mary. 18.02@mail. ru, Россия, Пермь, Пермский национальный исследовательский политехнический университет

DISTRIBUTION OF GASES ALONG THE SECTION OF PRODUCTION STRA TA OF POTASSIUM DEPOSITS

A.N. Zemkov, M. Yu. Liskova

The problem of changing gas content with depth, in the extension and fall of formations has long been of interest to scientists. The change in the gas content of rocks and the component composition of gases with depth is now becoming more relevant due to the tendency of a sharp increase in the depth of formation of productive formations at new mines and deepening of mining operations at already operating facilities.

The article discusses the change in the gas content of salt rocks with depth, peculiarities of gas distribution along the section of the productive thickness ofpotassium deposits, gas migration.

Unfortunately, the peculiarities of various mine fields according to the conditions of formation and structure of productive formations, the specificity of mineralogical and mor-phogenetic composition of rocks do not allow to reveal ranges of depths with preferential detection of certain gases and to give a more accurate picture of their distribution.

Keywords: mine, potassium deposit, gas capacity, gas factor, meta capacity.

Zemskov Alexander Nikolaevich, doctor of technical sciences, a.zemskov@, kanexgroup.ru, Russia, Perm, SMALLPOXKAHEKO Group,

Liskova Maria Yurevna, candidate of technical sciences, docent, mary. 18.02@mail.ru, Russia, Perm, Perm National Research Polytechnic University

Reference

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Kulibin P. V., Freze A. P. on the measures necessary to prevent mine gas explosions in the Donetsk basin. Appendix to the "Mining list", 1901.

2. Geology, methods of prospecting and exploration of deposits of solid fuels. Express-inform. M.: vems, 1981, issue 3. P. 12-28.

3. lidin G. D., Elinsonm. M., Efremov K. A. On the issue of the regularities of methane release from coal, rejected from the array // Management of gas release and dust suppression. Moscow: Nauka. 1972. P. 7-21.

4. Dmitriev a.m., Ustinov N. I., and Pak V. S. gas Release from subsurface rocks on the deep horizons of coal mines. 1976, 31 p.

5. andreyko S. S., Galkin V. I., Shamansky G. P. Some features of the distribution of hydrocarbon gases in the section of the Verkhnekamskoye potash salt Deposit // Development of salt deposits Perm: Permpi, 1980. Pp. 82-87.

6. Zemskov A. N., Chashchonok S. I., Smychnik A.D. Problems of safe mining of formation formations in potash mines. Review.inform. Minsk: Belniinti, 1990. 57 p.

7. Szlazak N. Zagrozenie gazowe I wyrzutow w gornictwie solnym na przykladzie Kopalni Soli "Klodawa" // Gornictwo [Zecz.nauk. AGH-im. Stanislawa Staszica Gor.], 1966. no. 3. P. 167-172.

8. Zorkin L. N., Starobinets I. S., Stadnik E. V. Geochemistry of natural gases of oil and gas basins. Moscow: Nedra, 1984, 248 p.

9. Оn the gas content of potash salts of Belarus / G. D. lidin [et al.] // GornyZhurnal. 1974. no. 12. Pp. 55-58.

10. Kochnev K. V., Efremova T. K., Shatov V. P. On gas phenomena and gas regime in potash mines // GornyZhurnal. 1967. no. 5. Pp. 62-64.

11. Nesmelova Z. N. about gases in potash salts of the Bereznikovskymine / Tr. VNIIG. L., 1959.Issue 35. Pp. 206-313.

12. Zemskov A. N., Polyanina G. D. Regularities of hydrogen sulfide distribution in the productive strata of the Verkhnekamskoe potash Deposit // Physical and chemical regularities of sedimentation in salt basins. Moscow: Nauka, 1986. Pp. 13-21.

13. Polyanina G. D., Zemskov A. N., Paderin Yu. N. Technology and safety of development of the Verkhnekamskoye potash Deposit. Perm: publishing House, 1990, 262 p.

14. Zemskov A. N., Liskova M. Yu. Features of formation of the component composition of gases of potash deposits // Izvestiya of the Tula state University. earth science. 2019. Issue 2. Pp. 88-97.

УДК 622.2

РАСЧЕТ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ПОТОКА ВОЗДУХА В БЛОКЕ ГАЗИФИЦИРУЕМОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

Д.Р. Каплунов, А.Н. Качурин, Г.В. Фридлендер, М.П. Ганин

Обоснована математическая модель для расчета фильтрационного потока воздуха в блоке газифицируемого угольного пласта. Доказано, что скорость фильтрации воздушного потока в блоке газифицируемого угольного пласта будет зависеть от газовой проницаемости угля и разности квадратов давления воздуха на линиях нагнетательных и продуктивных скважин. Показано, что скорость фильтрации воздушного потока в блоке газифицируемого угольного пласта является одним из основных физических параметров процесса подземной газификации угля. Очевидно, что управлять эффективностью подземной газификации угля можно, изменяя скорость фильтрации воздушного потока путем изменения газовой проницаемости угольного пласта и перепада давления воздуха на линиях нагнетательных и продуктивных скважин.

Ключевые слова: подземная газификация угля, скорость фильтрации, угольный пласт, давление воздуха, математическая модель, вычислительный эксперимент.

Технологическая история Подмосковного угольного бассейна наглядно свидетельствует о том, что геотехнологии огневой отработки запасов угля с получением электрической и тепловой энергии при подземном сжигании бурых углей могут быть использованы для решения проблем диверсификации и технологической реструктуризации энергетики Тульской области и других регионов Центрального Федерального округа

[1 - 5].

Результаты исследований и практических разработок показывают, что наиболее эффективные технологические схемы подземной газификации угля представляют собой различные сочетания совокупности нагнетательных и продуктивных скважин [6 - 9]. Расчетная схема для определения фильтрационного потока воздуха в таком блоке газифицируемого угольного пласта представлена на рис. 1. Давление воздуха на линии нагнетательных скважин равно p 1, а на линии продуктивных скважин - р2, очевидно,

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.