РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОНОСНОСТИ ПОРОД СОЛЯНЫХ И ГЛИНИСТО-КАРБОНАТНЫХ ПАЧЕК, РАСПОЛОЖЕННЫХ ПО ГЕОЛОГИЧЕСКОМУ РАЗРЕЗУ МЕЖДУ III И IV КАЛИЙНЫМИ ГОРИЗОНТАМИ, ПРИ ПРОХОДКЕ ВСКРЫВАЮЩИХ УКЛОНОВ НА ШАХТНОМ ПОЛЕ РУДНИКА 2 РУ ОАО «БЕЛАРУСЬКАЛИЙ»

  • Д.А. БОБРОВ Горный институт УрО РАН

Аннотация

В статье приведены результаты исследований, целью которых являлась количе- ственная оценка показателей газоносности и газодинамических характеристик пород глинисто-карбонатных и соляных пачек, расположенных по геологическому разрезу Старобинского месторождения калийных солей между III и IV калийными горизонта- ми. Шахтные экспериментальные исследования газоносности и газодинамических ха- рактеристик пород глинисто-карбонатных и соляных пачек проводились во вскрываю- щих IV калийный горизонт уклонах на шахтном поле рудника 2 РУ ОАО «Беларуська- лий». Методикой шахтных экспериментальных исследований предусматривалась коли- чественная оценка следующих показателей: газоносности по свободным газам, началь- ной скорости газовыделения и давления свободных газов в породах 12, 10, 8 глинисто- карбонатных пачек, а также 11 и 9 соляных пачек.[1-3] Геологическое строение глинисто-карбонатных пачек в условиях Старобинского месторождения калийных солей характеризуется: частым чередованием прослоев глин с доломито-известковыми глинистыми породами, неслоистых и слабо слоистых пород; наличием слоев песчаников и алевролитов; наличием в верхней части пачек слоев ка- менной соли, играющих своего рода роль «газонепроницаемых экранов»; наличием в породах пачек органического вещества (до 1%). Все эти особенности геологического строения глинисто-карбонатных пачек позволяют предполагать протекание в толще пород процессов образования свободных газов и, соответственно, формирование при- контактных и очаговых скоплений свободных газов, которые при ведении горных работ - проходке вскрывающих уклонов, могут быть очагами газодинамических явлений. 326 ----------------------- Page 327----------------------- Породы 11, 9 и 7 соляных пачек содержат слои и прослои несоляных пород - галопели- тов, мощность которых колеблется от долей миллиметров до нескольких десятков сан- тиметров. К таким галопелитовым слоям и прослоям, как показывает практика ведения горных работ в калийных рудниках, могут быть приурочены приконтактные скопления свободных газов, которые также могут быть очагами таких газодинамических явлений, как внезапные обрушения (разрушения) пород кровли (почвы) горных выработок, со- провождающиеся газовыделением.[4, 5 ] Для обеспечения безопасности ведения горных работ при проходке вскрываю- щих уклонов были разработаны временные рекомендации по безопасному ведению горных работ при проходке вскрывающих уклонов по 12, 10 и 8 глинисто-карбонатным пачкам (ГКП) и 11, 9 и 7 соляным пачкам (СП) при вскрытии IV калийного горизонта на шахтном поле рудника 2 РУ ОАО «Беларуськалий», которые включают параметры профилактического дегазационного бурения, параметры буровзрывных работ для тор- педирования и дегазации приконтурной части уклонов при появлении предвестников газодинамических явлений, а также рекомендации по контролю предупредительных признаков и предвестников газодинамических явлений. В процессе проходки вскрывающих уклонов предусмотрено научное сопро- вождение, заключающееся в проведении научно-исследовательских работ по изуче- нию газоносности и газодинамических характеристик нижележащей толщи пород для своевременной корректировки и уточнению мероприятий по обеспечению безо- пасной проходки уклонов, вскрывающих IV калийный горизонт на шахтном поле рудника 2 РУ. Газоносность пород изучалась путем отбора проб и замеров характеристик вы- деляющихся из исследовательских скважин газов [6, 7]. По мере проходки уклонов, вскрывающих IV калийный горизонт, скважины бурились поинтервально в почву вы- работки нормально к напластованию пород. При проходке транспортного, конвейерного и вентиляционного уклонов, вскры- вающих IV калийный горизонт на шахтном поле рудника 2РУ, пробурено 14 скважин с целью определения газоносности и газодинамических характеристик пород слоя под- стилающей каменной соли и 12 глинисто-карбонатной пачки, а также 5 комплектов по 3 скважины в каждом для исследования газоносности пород 10, 8 глинисто- карбонатных и 11, 9 соляных пачек. Всего в процессе научного сопровождения проход- ки вскрывающих уклонов было пробурено 29 исследовательских скважин. Распределе- ние показателей газоносности пород по свободным газам и начальной скорости газовы- деления в исследовательских скважинах по геологическому разрезу толщи пород меж- ду III и IV калийными горизонтами на шахтном поле рудника 2 РУ представлены на рисунке 1. Как видно из рисунка, наиболее газоносными являются породы четвертого (верхнего) слоя мощностью 6,1 м 12 глинисто-карбонатной пачки, отнесенной к опас- ным по газодинамическим явлениям. Газоносность по свободным газам изменяется от 3 3 3 3 1,33 м /м до 2,44 м /м , что в 12-20 раз превышает газоносность других слоев 12 гли- нисто-карбонатной пачки, расположенных ниже по геологическому разрезу. К этому же слою приурочены максимумы начальной скорости газовыделения, которые превышают начальную скорость газовыделения других пород 12 глинисто- карбонатной пачки, расположенных ниже по геологическому разрезу, в 5-8 раз, а также высока вероятность нахождения скоплений свободных газов, которые в соответствую- щих горнотехнических условиях могут представлять собой очаги газодинамических явлений. Газоносность по свободным газам и газодинамические характеристики пород 10 и 8 глинисто-мергелистых пачек существенно ниже показателей 12 глинисто- 327 ----------------------- Page 328----------------------- карбонатной пачки. Газоносность пород по свободным газам 10 и 8 ГКП изменяется от 3 3 3 3 0,10 м /м до 0,25 м /м . Начальная скорость газовыделения свободных газов изменяет- ся в пределах от 0,03 л/мин до 0,41 л/мин. Давление свободных газов в массиве не пре- вышает 0,192 МПа. Рис. 1. Газоносность пород и начальная скорость газовыделения в скважинах по разрезу толщи пород между III и IV калийными горизонтами В породах 11 и 9 соляных пачек газоносность по свободным газам изменяется от 3 3 3 3 0,1 м /м до 0,29 м /м , а начальная скорость газовыделения - от 0,03 л/мин до 0,33 л/мин. При этом максимальные значения газоносности (0,29 м3 3 /м) и начальной скоро- сти газовыделения (0,33 л/мин) приурочены к галопелитовым прослойкам. Давление свободных газов в породах 11 и 9 соляных пачек не превышает 0,192 МПа.

Литература

  1. Проскуряков Н.М. Управление состоянием массива горных пород. - М.: Недра, 1991. - 368 с.
  2. Андрейко С.С. Газодинамические явления в калийных рудниках: Генезис, прогноз и управление / С.С. Андрейко, П.А. Калугин, В.Я. Щерба; под. ред. В.Я. Прушака. - Минск: Выш. шк., 2000. - 335 с.: ил.
  3. Андрейко С.С. Прогнозирование и предотвращение газодинамических явлений из почвы при проходке подготовительных выработок в подработанном массиве соляных пород / С.С. Андрейко, О.В. Иванов, Н.А. Литвиновская. - Пермь: изд-во ПНИПУ, 2015. - 159 с.
  4. Исследование газоносности пород пласта третьего калийного горизонта Старобинского месторождения / В.А. Тараканов, И.И. Головатый, С.П. Береснев, С.С. Андрейко, О.В. Иванов // Горн. журн. - 2010. - № 8. - С. 25-27.
  5. Исследование механизма формирования опасных по газодинамическим явлениям зон в породах калийного горизонта / С.П. Береснев, В.В. Сенюк, В.И. Гончар, С.С. Андрейко, Н.А. Литвиновская // Горн. журн. - 2010. - № 8. - С. 31-33.
  6. Исследование газоносности соляных пород третьего калийного пласта на шахтном поле Краснослободского рудника / С.С. Андрейко, О.В. Иванов, Е.А. Нестеров, И.И. Головатый, С.П. Береснев // Горн. журн. - 2013. - № 6. - С. 69-73.
  7. Исследование газоносности продуктивных калийных пластов на новых участках шахтных полей калийных рудников ОАО «Уралкалий и ОАО «Сильвинит» / С.С. Андрейко, О.В. Иванов, Е.А. Нестеров, Н.А. Литвиновская // Горн. информ.-аналит. бюл. - 2010. - № 4. - С. 186-190.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи