CC BY
8
УДК 621.833
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГАЗОНОСНОСТИ ПОРОД ПО СВОБОДНЫМ ГАЗАМ НА 1-5 СЕВЕРО-ЗАПАДНЫХ ПАНЕЛЯХ ШАХТНОГО ПОЛЯ РУДНИКА БКРУ-4 ПАО «УРАЛКАЛИЙ»
С.В. Стрелкова, О.В. Иванов
В процессе исследований была проведена оценка газоносности соляных пород в пределах северо-западной части БКПРУ-4 по свободным газам, построена карта распределения газоносности северо-западной части БКПРУ-4 по пластам АБ и Кр11.
Ключевые слова: свободный газ, газодинамические явления, газоносность соляных пород.
Разработка сильвинитовых пластов Верхнекамского месторождения калийных солей существенно осложняется газодинамическими явлениями (ГДЯ), которые в большинстве случаев наносят значительный материальный ущерб калийным предприятиям и представляют реальную угрозу жизни горнорабочих. Проблема газодинамических явлений по-прежнему остается весьма актуальной. На возникновение ГДЯ влияют несколько факторов: напряженно-деформированное состояние и наличие свободного газа в соляных породах. Чем выше газоносность, тем больше вероятность возникновения ГДЯ. Поэтому исследования газоносности пород по свободным газам позволяют оценить вероятность возникновения ГДЯ. Газоносность пород по свободным газам - количество свободного газа, которое содержится в единице массы или объёма горных пород в природных условиях.
Методика определения газоносности и газодинамических характеристик соляных пород по свободным газам
Методика проведения экспериментальных исследований газоносности и газодинамических характеристик горных пород включает: определение газоносности пород по свободным газам, их компонентного состава. Методика исследований реализовывалась путем шахтных инструментальных наблюдений за газовыделениями из шпуров диаметром 42 мм, пробуренных в горных выработках с одновременным отбором проб свободного газа. В соответствии с методикой проведения экспериментальных исследований шпуры бурятся поинтервально и сразу герметизируются на расстоянии 0,5 м от забоя скважины с помощью герметизатора. Газ, выделяющийся со стенок и забоя загерметизированной части шпура, поступает в газоотводящий штуцер, к которому подключается прецизионный портативный цифровой манометр DPI-740, предназначенный для работы в лабораторных и «полевых» условиях. Высокие точность и временная стабильность прибора позволяют при необходимости использовать его в качестве
образцового барометра или индикатора абсолютного давления. Диапазоны измерений: атмосферного давления- от 0,75 до 1,15 бар.; абсолютного давления - от 0,035 до 1,3; 2,6; 3,5 бар.; точность ±0,02 % ВПИ; предельно допустимое давление - 4 бара.
С помощью DPI-740 определяется начальная скорость газовыделения в шпуре по давлению, создаваемому газом, проходящим через отка-либрованное отверстие капилляра, а так же определяется начальное газовое давление.
Давление газа в массиве рассчитывалось для каждого интервала по длине шпура в каждом конкретном случае (отдельном шпуре).
Прибором DPI-740 замеряется скорость истечения газов из шпуров, секундомером фиксируется время изменения скорости. Полученный объем выделившихся из шпура газов соотносится с объемом зоны дренирования вокруг шпура.
Для определения компонентного состава выделяющегося газа параллельно проводится отбор проб. Химический анализ состава свободных газов проводится на газовых хроматографах.
Конструкция и схема расположения герметизатора в шпуре представлены на рис. 2,а. Герметизатор выполнен из двух полимерных труб длиной 0,5 м, соединяемых между собой муфтами, и пластиковой складной линейки длиной 3,5 м, что позволяет изменять его длину и проводить замер газоносности практически на глубинах шпуров до 4,5 м. К трубкам подсоединяются два шланга. Один предназначен для подачи воздуха в герметизирующую часть затвора, другой - для отвода газов, выделившихся из загерметизированной части шпура, к прибору DPI-740.
Герметизирующая часть состоит из специальной камеры, в которую при помощи насоса через клапан подается воздух, что позволяет загерметизировать шпур. Герметизатор такой конструкции удобен в эксплуатации, имеет меньшие габариты, малую массу, позволяет оперативно и качественно проводить замеры газов в шпурах, пробуренных под различными углами и разного диаметра.
При изучении газоносности пород для определения компонентного состава выделившихся газов применен следующий способ отбора проб. Пластиковый шприц (150 мл) с резиновой трубкой наполняется необходимым объемом газа. Резиновая трубка пережимается зажимами.
Оценка газоносности
На северо-западной части по пласту АБ были исследованы 13 точек, пробурены 26 шпуров, отобраны 9 проб на компонентный состав. По пласту КрП исследованы 7 точек, были пробурены 12 шпуров, отобраны 4 пробы на компонентный состав. На основе полученных данных были построены карты распределения газоносности по северо-западной части (рис. 1 и рис. 2).
Рис. 1. Карта распределения газоносности северо-западной части
БКПРУ-4 по пласту ЛБ
Рис. 2. Карта распределения газоносности северо-западной части
БКПРУ-4 по пласту КрП
По пласту АБ газоносность по свободным газам изменяется от 0,27 до 2,83 м3/м3 при средней газоносности 1,13 м3/м3, где максимальная газоносность наблюдается на 2 СЗП 3 бис западном блоке, минимальная - на 3СЗП Панельном восточном вентиляционном штреке.
По пласту КрП газоносность меняется от 0,15 до 2,15 м3/м3 при средней газоносности 0,81 м3/м3, где максимальная газоносность наблюдается на 1СЗП 2 западном блоке, минимальная на 1СЗП 2 восточном блоке.
Заключение
По полученным данным соседних панелей (1СЗП, 2СЗП, 4-5СЗП) было проведено построение прогнозируемой карты газоносности для 3 СЗП, что показывает с высокой вероятностью высокую газоносность. Для предотвращения ГДЯ при ведении горных работ в пределах 3СЗП необходимо применять профилактические мероприятия в виде бурения дегазационных шпуров в кровлю выработки. Проводя такие профилактические мероприятия, можно снизить давление газа в массиве и, тем самым вероятность возникновения ГДЯ. При наличии новых горных выработок на 3 СЗП необходимо провести дополнительные исследования газоносности соляных пород для уточнения выполненного выше прогноза.
Список литературы
1. Ушаков К.З. Газовая динамика шахт. М.: Недра, 1984.
2. Бачурин Б.А. Особенности газового «дыхания» недр Верхнекамского региона // Сб. науч. тр. «Стратегия и процессы освоения георесурсов»: ежегод. науч. сессия Горного института УрО РАН по результатам НИР в 2009. Пермь, 2010. С.12-14
3. Долгов П.В., Полянина Г.Д., Земсков А.Н. Методы прогноза и предотвращения газодинамических явлений в калийных рудниках // Наука Казахской ССР, 1987.
4. Андрейко С.С. Механизм образования очагов газодинамических явлений в соляном породном массиве. Пермь: Изд-во Пермского гос. техн. ун та, 2008. 196 с
5. Проскуряков Н. М., Ковалев О. В., Мещеряков В. В. Управление газодинамическими процессами в пластах калийных руд: М.: Недра, 1988.
6. Андрейко С.С. Газодинамические явления в калийных рудниках: методы прогноза и способы предотвращения. Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та. 2007. 219 с.
7. Оценить газоносность продуктивных пластов на вовлекаемых в отработку новых участках шахтных полей рудников ОАО «Уралкалий» // Отчет. Рук. Андрейко С.С. Пермь, 2009. ГИ УрО РАН. 39 с.
8. Газовая съемка. Оценка газоносности продуктивных пластов на вовлекаемых в отработку новых участках шахтных полей рудни-
ков БКПРУ-2, БКПРУ-4, СКРУ-1, СКРУ-2 и СКРУ-3 ОАО «Уралкалий»// Отчет. Рук. Андрейко С.С. Пермь: 2014. ГИ УрО РАН. 146 с.
9. Газоносность по свободным газам пород сильвинитовой и силь-винито-карналлитовой зон Верхнекамского месторождения / С.С. Андрейко, О.В. Иванов, Т.А. Лялина, Е.А. Нестеров // Горная промышленность. 2021. № 4. С. 125-133.
10. Папулов А.С., Андрейко С.С., Иванов О.В. Влияние нефтяных структур на компонентный состав свободных газов калийных пластов на шахтном поле березниковского калийного производственного рудоуправления № 4 ПАО "Уралкалий"/ Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. 2021. Т. 2. С. 98-100.
Стрелкова Снежана Владимировна, техник, strelkovasnezana3@gmail. com, Россия, Пермь, Пермский национальный исследовательский университет,
Иванов Олег Васильевич, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Пермь, Пермский национальный исследовательский университет
RESULTS OF STUDIES OF THE GAS CONTENT OF ROCKS ON FREE GASES ON 1-5 NORTH-WESTERN PANELS OF THE MINE FIELD OF THE BKRU-4 MINE OFPJSC URALKALI
S.V. Strelkova, O.V. Ivanov
In the process of research, the gas content of salt rocks within the north-western part of the BCPRU-4 for free gases was assessed, a map of the gas content distribution of the northwestern part of the BCPRU-4 was built for the AB and KrII formations.
Key words: free gas, gas-dynamic phenomena, gas content of salt rocks.
Strelkova Snezhana Vladimirovna, technician, strelkovasnezana3@gmail. com, Russia, Perm, Perm National Research University,
Ivanov Oleg Vasilyevich, candidate of technical sciences, associate professor, [email protected], Russia, Perm, Perm National Research University
Reference
1. Ushakov K.Z. Gas dynamics of mines. Moscow: Nedra, 1984.
2. Bachurin B.A. Features of the gas "breathing" of the subsoil of the Verkhnekamsk region // Sb. nauch. tr. Strategy and processes of development of geo-resources: annual. sci. session of the Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences on the results of research in 2009. Perm. 2010. pp.12-14
3. Dolgov P.V., Polyanina G.D., Zemskov A.N. Methods of forecasting and prevention of gas-dynamic phenomena in potash mines // Science of the Kazakh SSR, 1987.
4. Andreiko S.S. Mechanism of formation of foci of gas-dynamic phenomena in a salt rock mass. Perm: Publishing House of Perm State Technical University. un ta,2008. 196 s
5. Proskuryakov N. M., Kovalev O. V., Meshcheryakov V. V. Management of gas-dynamic processes in potash ore formations: M.: Nedra, 1988.
6. Andreiko S.S. Gas-dynamic phenomena in potash mines: prediction methods and prevention methods. Perm: Publishing House of Perm State Technical University. un-ta. 2007. 219 p.
7. To assess the gas content of productive formations in the new mining areas of the Uralkali mines involved in the development // Report. Hands. Andreiko S.S. Perm: 2009. GI UrO RAS. 39 p.
8. Gas shooting. Assessment of the gas content of productive formations in the mining areas of the BKPRU-2, BKPRU-4, SKRU-1, SKRU-2 and SKRU-3 mines of OJSC Uralkali involved in the development of new mine fields// Report. Hands. Andreiko S.S. Perm: 2014. GI UrO RAS. 146 p.
9. Gas content by free gases of rocks of silvinite and silvinite-carnallite zones of the Verkhnekamskoye deposit / S.S. Andreiko, O.V. Ivanov, T.A. Lyalina, E.A. Nesterov // Mining industry. 2021. No. 4. pp. 125-133.
10. Papulov A.S., Andreyko S.S., Ivanov O.V. Influence of oil structures on the component composition of free gases of potash beds at the mine field of Berezniki potash production mine Management No. 4 of PJSC Uralkali/ Problems of development of hydrocarbon and ore mineral deposits. 2021. Vol. 2. pp. 98-100.
УДК 622.23.05
ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ СОЛЕЙ НА ПРИМЕРЕ ГАЗОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В АТМОСФЕРЕ
КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ
А.Е. Суханов, Н.А. Бруев, Р.Р. Газизуллин, А.Н. Стариков
В настоящее время одной из важных задач горнодобывающих предприятий является разработка новых способов повышения энергоэффективности систем вентиляции подземных рудников. Одним из таких мероприятий является внедрение схем проветривания с частичным повторным использованием исходящего воздуха для проветривания последующих рабочих зон. Безопасность предложенного мероприятия можно обосновать путем комплексного изучения свойств калийного массива. Одним из таких свойств является способность сильвинита активно сорбировать из рудничной атмосферы вредные газообразные примеси, присутствующие в исходящей воздушной струе. Представлены научные обоснования сорбции газов калийным массивом, а также проведен ряд натурных и лабораторных исследований.
Ключевые слова: сорбция, хлорид натрия, сильвинит, ядовитые газы, горючие газы, калийные рудники, повышение энергоэффективности вентиляции, самоочищение воздуха, снижение углеродного следа.
Введение
Добыча калийной руды неразрывно связана с такими процессами, как работа самоходного оборудования, оснащенного двигателями внутреннего сгорания (ДВС), сварочные работы, огневые работы, а также
