Способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт
Приведен способ, позволяющий определить количество метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт. В качестве дополнительных путей миграции метана из выработанного пространства к земной поверхности рассматриваются геодинамические зоны. Наведено спосіб, який дозволяє визначити кількість ме...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108183 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт / А.А. Подрухин, Е.П. Калиущенко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 14. — С. 142-147. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859479268757602304 |
|---|---|
| author | Подрухин, А.А. Калиущенко, Е.П. |
| author_facet | Подрухин, А.А. Калиущенко, Е.П. |
| citation_txt | Способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт / А.А. Подрухин, Е.П. Калиущенко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 14. — С. 142-147. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физико-технические проблемы горного производства |
| description | Приведен способ, позволяющий определить количество метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт. В качестве дополнительных путей миграции метана из выработанного пространства к земной поверхности рассматриваются геодинамические зоны.
Наведено спосіб, який дозволяє визначити кількість метану в ґрунті на території гірничих відведень закритих шахт. Як додаткові шляхи міграції метану з виробленого простору до земної поверхні розглядаються геодинамічні зони.
A method allowing to determine the amount of methane in soil on territory of the mining leases of the closed mines is resulted. As additional ways of migration of methane from the produced space to the earthly surface geodynamical zones are examined.
|
| first_indexed | 2025-11-24T11:44:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
142
УДК 622.21
А.А. Подрухин, Е.П. Калиущенко
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА МЕТАНА В ПОЧВЕ
НА ТЕРРИТОРИИ ГОРНЫХ ОТВОДОВ ЗАКРЫТЫХ ШАХТ
Институт физики горных процессов НАН Украины
Приведен способ, позволяющий определить количество метана в почве на терри-
тории горных отводов закрытых шахт. В качестве дополнительных путей мигра-
ции метана из выработанного пространства к земной поверхности рассматрива-
ются геодинамические зоны.
При закрытии любой угольной шахты происходит остановка вентиляци-
онного и насосного оборудования, что приводит к скоплению в выработан-
ном пространстве свободного газа метана. Выработанное пространство за-
тапливается, метан вытесняется водой и происходит его последующая ми-
грация на земную поверхность различными путями. Выделение газа метана
на поверхность представляет опасность, поскольку его невозможно выявить
визуально, а только посредством специальных приборов, например, шахт-
ных интерферометров. Известны случаи взрывов метана в подвальных по-
мещениях домов, расположенных на территории горных отводов закрытых
шахт. Для предотвращения подобных явлений осуществляется дегазация
территории горного отвода закрытой шахты путем бурения сети скважин.
Для точной закладки устьев дегазационных скважин необходимо выявить
все возможные пути миграции метана из выработанного пространства к
земной поверхности. Известен способ определения количества метана в
почве [1], согласно которому сначала изучают геологические карты и планы
поверхности закрытой шахты, оконтуривают участки проведения полевых
измерений (выходы пластов трещиноватых песчаников, а также разрывные
геологические нарушения, имеющие выход на земную поверхность или под
наносы) и затем на выделенных участках измеряют количество метана, со-
держащегося в почве, посредством погружения воздухоотборного устрой-
ства со шнековой навивкой (рис. 1) в почву и подключения к нему шахтного
интерферометра, с помощью которого производится замер содержания ме-
тана. После выполнения замера устройство извлекается из почвы и анало-
гично проводится замер на следующем пикете согласно составленным про-
филям проведения измерений.
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
143
Рис. 1. Воздухоотборное устройство (а) и шнековая навивка (б): 1 – стальная труба;
2 – газосборное отверстие; 3 – отрезок шнековой навивки; 4 – запирающий элемент;
5 – ручки для погружения устройства в грунт; 6 – газозаборный штуцер
Недостатком данного способа является то, что он не позволяет достовер-
но оценить интенсивность выделения метана на территории конкретного
горного отведения закрытой шахты с течением времени, поскольку замеры
содержания метана на каждом пикете выполняются единоразово. Также в
процессе измерений не учитывается геодинамическое строение горного мас-
сива. В действительности геодинамические зоны являются отображением
скрытых осадочным чехлом и покровными отложениями глубинных разло-
мов [2–4]. Амплитуды сдвижения между блоками горного массива, разде-
ленными геодинамической зоной, незначительные (до 1 см), что делает
практически невозможным их выявление традиционными инженерно-геоло-
гическими способами (бурением скважин). Горные породы, которые нахо-
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
144
дятся в пределах геодинамических зон, имеют повышенную трещинова-
тость, что способствует миграции различных флюидов (в т.ч. и свободного
газа метана) в пределах горного массива. На земной поверхности геодина-
мические зоны проявляются в виде линейно вытянутых отрицательных
форм рельефа Земли, называемых линеаментами [2–4]. Это позволяет выяв-
лять геодинамические зоны посредством анализа планов земной поверхно-
сти и аэрофотоснимков исследуемой территории. В результате выполненных
исследований [5–7] было установлено, что геодинамические зоны являются
дополнительными естественными путями миграции метана из выработанно-
го пространства к земной поверхности, поэтому целесообразно в этих ме-
стах проследить изменение выделения метана на поверхность с течением
времени.
Исходя из сказанного, была поставлена задача совершенствования спосо-
ба определения количества метана в почве путем введения дополнительных
участков измерения, что позволит достоверно оценить количество выделя-
ющегося метана на территории конкретного горного отвода закрытой шах-
ты, а также обеспечить возможность определения изменения количества вы-
деления метана со временем на исследуемой местности.
Для выполнения данной задачи в пробуренных шпурах стационарно
устанавливаются газосборные устройства. Это позволяет проводить монито-
ринг количества выделения метана, в отличие от известного способа, кото-
рый позволяет получать значение концентрации метана в почве только в
данный момент, а для последующих исследований необходимо бурить но-
вые шпуры. Для исследований метан накапливают в газосборных устрой-
ствах на протяжении 1 суток. Поскольку известно, что миграция метана из
выработанного пространства закрытых шахт на земную поверхность являет-
ся длительным процессом и в среднем составляет 5 лет [6], то для получения
достоверной выборки данных целесообразно задать промежуток между из-
мерениями, равный 1 суткам, и период проведения измерений не менее, чем
1 месяц, поскольку процесс выделения метана напрямую зависит от величи-
ны атмосферного давления. Данные, полученные таким способом, позволят
рассчитать среднее значение метана, выделяющегося на земную поверх-
ность, посредством известных статистических методов.
Предложенный способ [8] реализуется следующим образом. Сначала на
геологических картах и планах поверхности Земли выделяют все известные
пути миграции метана, включая геодинамические зоны. Потом составляют
профили проведения исследований, отмечают места бурения шпуров в почве
для проведения полевых измерений на территории горного отвода закрытой
шахты. Шпуры бурят посредством бурового инструмента (шнека) и уста-
навливают в них любые известные газосборные устройства.
Газосборное устройство [9] (рис. 2) состоит из двух соединенных между
собой автономных частей: газосборника 1 и капсулы 2 (рис. 3), в которой
выполнено два узла герметизации: верхний и нижний. Верхний узел герме-
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
145
тизации состоит из прижимной гайки-крышки 3, выполненной со штуцером,
уплотнителя 4, пружины 5, сетки 6 с отверстиями не более 0,2 мм. Нижний
узел герметизации содержит сетку 7, аналогичную сетке 6 с такими же от-
верстиями, упорное кольцо 8, уплотнитель 9, заглушку 10. На штуцер гайки-
крышки 3 наложена резиновая вакуумная трубка 11, пережатая зажимом 12.
В полости капсулы 2 между верхним и нижним узлами герметизации рас-
положен слой адсорбента 13, например, силикагель с размером фракций
0,5–0,25 мм для поглощения влаги. Конструкция верхнего и нижнего узлов
герметизации обеспечивает надежность сохранения собранного газа во вре-
мя транспортировки, предупреждает высыпание адсорбента и его вынос из
капсулы на протяжении дегазации.
Перед выполнением полевых работ в лабораторных условиях полость
капсулы 2 заполняют силикагелем. Снизу и сверху капсулу затягивают уз-
лами герметизации – нижним и верхним, а вакуумную трубку 11 пережима-
ют зажимом 12. Газосборники и капсулы транспортируют на объект отдель-
но. На исследуемом участке в точке измерения от капсулы 2 откручивают
заглушку 10, и капсулу соединяют с газосборником 1. Собранное устройство
(рис. 2) устанавливают на дно предварительно пробуренного шпура не поз-
же одной минуты после изъятия бурового инструмента. Устройство засыпа-
ют землей, оставляя на поверхности только вакуумную трубку 11 с зажимом
12. Начало сбора газа фиксируют с момента послабления зажима 12.
Рис. 2. Устройство для сбора свободного газа
Рис. 3. Капсула для накопления газа
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
146
Во время отбора свободный газ (в т.ч. метан), содержащийся в почве, че-
рез газосборник 1 попадает в капсулу 2, заполненную силикагелем 13. Дли-
тельность отбора газа составляет 1 сутки. Количество устанавливаемых
устройств и схема их расположения зависит от размеров исследуемой терри-
тории.
По истечении срока накопления газа шахтный интерферометр (ШИ-11)
подсоединяют к резиновой вакуумной трубке 11, раскрывают зажим 12 и
измеряют количество метана. Измерения проводят ежесуточно в течение пе-
риода не менее, чем 1 месяц. После проведения измерений полученные дан-
ные обрабатывают статистическими методами и согласно полученным ре-
зультатам оценивают количество выделения метана и степень опасности
территории по выделению метана на конкретном горном отводе закрытой
шахты.
На основании выполненных исследований можно прийти к выводу, что в
предложенном способе учитывается изменение протекания процесса мигра-
ции метана на земную поверхность с течением времени. Это позволит про-
водить мониторинг для получения достоверной оценки количества выделе-
ния метана на земную поверхность в пределах каждого конкретного горного
отвода закрытой шахты.
1. Защита зданий от проникновения метана [Текст] / МакНИИ. – Макеевка: Дон-
басс, 2001. – 61 с.
2. Воевода Б.И. Геодинамика и ее экологические проявления [Текст] / Б.И. Воево-
да, Е.Г. Соболев, А.Н. Русанов, О.В. Савченко // Наукові праці ДонДТУ: Серія
гірничо-геологічна. – Вип. 23. – Донецьк, 2001. – С. 3–10.
3. Воевода Б.И. Геодинамика и ее роль в устойчивом развитии регионов [Текст] /
Б.И. Воевода, Е.Г. Соболев, О.В. Савченко // Наукові праці ДонДТУ: Серія гір-
ничо-геологічна. Вип. 45. – Донецьк, 2002. – С. 88–93.
4. Панов Б.С. Новое в геолого-геофизических исследованиях [Текст] / Е.П. Тахта-
миров // Известия высших учебных заведений, геология и разведка. – 1993. –
№3. – С. 54–67.
5. Подрухин А.А. Исследование миграции метана на дневную поверхность в пре-
делах горного отвода ликвидированной шахты «Кочегарка» [Текст] / А.А.
Подрухин // Физико-технические проблемы горного производства: сб. науч. тр. /
НАН Украины, Институт физики горных процессов. – Вып. 9. – 2006. – С. 186–192.
6. Гринев В.Г. Исследование процесса миграции метана из выработанного про-
странства закрытых шахт [Текст] / В.Г. Гринев, А.И. Сергиенко, А.А. Подрухин //
Физико-технические проблемы горного производства: сб. науч. тр./ НАН Укра-
ины, Институт физики горных процессов. – Вып. 12. – 2009. – С. 74–79.
7. Сергиенко А.И. Графоаналитический способ определения границ распростране-
ния геодинамических зон на земной поверхности в пределах горных отводов
закрытых шахт [Текст] / А.И. Сергиенко, А.А. Подрухин // Физико-технические
проблемы горного производства: сб. науч. тр. / НАН Украины, Институт физи-
ки горных процессов. – Вып. 13. – 2010. – С. 128–135.
Физико-технические проблемы горного производства 2011, вып. 14
147
8. Патент Украины № 52738, МПК (2009) G01V 9/00 E21F 7/00 опубл. 10.09.2010,
Бюл. №17.
9. Патент Украины № 82277, МПК (2006) G01V 9/00 E21B 47/00, опубл. 25.12.2007.
О.О. Подрухін, Е.П. Каліущенко
СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ КІЛЬКОСТІ МЕТАНУ В ҐРУНТІ НА ТЕРИТОРІЇ
ГІРНИЧИХ ВІДВЕДЕНЬ ЗАКРИТИХ ШАХТ
Наведено спосіб, який дозволяє визначити кількість метану в ґрунті на території
гірничих відведень закритих шахт. Як додаткові шляхи міграції метану з виробле-
ного простору до земної поверхні розглядаються геодинамічні зони.
A. Podrukhin, E. Kaliuschenko
METHOD OF DETERMINATION OF METHANE AMOUNTS IN SOIL
ON TERRITORY OF MINING LEASES OF THE CLOSED MINES
A method allowing to determine the amount of methane in soil on territory of the mining
leases of the closed mines is resulted. As additional ways of migration of methane from
the produced space to the earthly surface geodynamical zones are examined.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-108183 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T11:44:19Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Подрухин, А.А. Калиущенко, Е.П. 2016-10-30T20:52:56Z 2016-10-30T20:52:56Z 2011 Способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт / А.А. Подрухин, Е.П. Калиущенко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 14. — С. 142-147. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. XXXX-0016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108183 622.21 Приведен способ, позволяющий определить количество метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт. В качестве дополнительных путей миграции метана из выработанного пространства к земной поверхности рассматриваются геодинамические зоны. Наведено спосіб, який дозволяє визначити кількість метану в ґрунті на території гірничих відведень закритих шахт. Як додаткові шляхи міграції метану з виробленого простору до земної поверхні розглядаються геодинамічні зони. A method allowing to determine the amount of methane in soil on territory of the mining leases of the closed mines is resulted. As additional ways of migration of methane from the produced space to the earthly surface geodynamical zones are examined. ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Физика горных процессов на больших глубинах Способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт Спосіб визначення кількості метану в ґрунті на території гірничих відведень закритих шахт Method of determination of methane amounts in soil on territory of mining leases of the closed mines Article published earlier |
| spellingShingle | Способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт Подрухин, А.А. Калиущенко, Е.П. Физика горных процессов на больших глубинах |
| title | Способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт |
| title_alt | Спосіб визначення кількості метану в ґрунті на території гірничих відведень закритих шахт Method of determination of methane amounts in soil on territory of mining leases of the closed mines |
| title_full | Способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт |
| title_fullStr | Способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт |
| title_full_unstemmed | Способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт |
| title_short | Способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт |
| title_sort | способ определения количества метана в почве на территории горных отводов закрытых шахт |
| topic | Физика горных процессов на больших глубинах |
| topic_facet | Физика горных процессов на больших глубинах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108183 |
| work_keys_str_mv | AT podruhinaa sposobopredeleniâkoličestvametanavpočvenaterritoriigornyhotvodovzakrytyhšaht AT kaliuŝenkoep sposobopredeleniâkoličestvametanavpočvenaterritoriigornyhotvodovzakrytyhšaht AT podruhinaa sposíbviznačennâkílʹkostímetanuvgruntínateritoríígírničihvídvedenʹzakritihšaht AT kaliuŝenkoep sposíbviznačennâkílʹkostímetanuvgruntínateritoríígírničihvídvedenʹzakritihšaht AT podruhinaa methodofdeterminationofmethaneamountsinsoilonterritoryofminingleasesoftheclosedmines AT kaliuŝenkoep methodofdeterminationofmethaneamountsinsoilonterritoryofminingleasesoftheclosedmines |