Методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах
На прикладах шахт ім. М.І. Калініна ДП "Донецьквугілля” і "Суходолоська-Східна” ВАТ "Краснодонвугілчя" показана ефективність методів геоелектричних досліджень для визначення кількості вільного метану й місць його скупчення в надрах. On the examples of M I. Kalinina mine, 'Do...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2005
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/190028 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах / И.В. Антипов, Е.В. Гладкая, Р.В. Дегтярь // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2005. — Вип. 8. — С. 201-206. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859817815413882880 |
|---|---|
| author | Антипов, И.В. Гладкая, Е.В. Дегтярь, Р.В. |
| author_facet | Антипов, И.В. Гладкая, Е.В. Дегтярь, Р.В. |
| citation_txt | Методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах / И.В. Антипов, Е.В. Гладкая, Р.В. Дегтярь // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2005. — Вип. 8. — С. 201-206. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физико-технические проблемы горного производства |
| description | На прикладах шахт ім. М.І. Калініна ДП "Донецьквугілля” і "Суходолоська-Східна” ВАТ "Краснодонвугілчя" показана ефективність методів геоелектричних досліджень для визначення кількості вільного метану й місць його скупчення в надрах.
On the examples of M I. Kalinina mine, 'Donetskugol' and mines 'Sukhodollskaya-Yostochnaya' mine, 'Krasnodonugol' efficiency of geoelectrical methods for determination of free methane quantity and places of accumulation in the bowels of the earth is shown.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:23:37Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 622.834:550 .837 .3
ПрогнО1 и \ прт; н-нис анню яннем горного массива
М Е Т О Д Ы ГЕО ЭЛ ЕК ТРИ Ч ЕС К П \ ИС С Л Е Д О В А Н И Й И ИХ
П Р И М Е Н Е Н И Е ПА У Г Л Е Д О Б Ы В А Ю Щ И Х Ш А Х Т А Х
д.т .н . А нтипов И .В ., к .т.н . Гладкая Е.В., к .т.н. Д егтярь Р.В. (ИФГП
НАН Украины)
На прикладах шахт 1м. МА.Калшта ДП "Донецьквугыля" I "Суходолоська-
Схгдна" ВАТ "Краснодонвугычя" показана ефективмсть методов геоелектрич-
них досл1джеиь для визначення кыькостI втьного метану й мюць його скупчення
в надрах.
М Е ТН О И 5 О Р С Е О Е Ь Е С Т Ш С А Ь К Е 8 Е А К С Н Е 8 АХИ ГНЕШ
А РРЫ С А Т Ю 1Ч О Х М 1Х Е8
АпСуроу ГУ., О аО к ауа Е.У., Ие§Суаг К.У.
Оп 1ке ехатр!ех о / М ТкаИпта т1пе, '[)опе1хкиуоТ апА ттех 'ЗиккоАоП
хкауа-\ охЮскпауа' т1пе, 'к,ахпоАопи§оТ е/Дсгепсу о / §еое1ес1г1са1 те!коАх/ог Ае-
Iегт 'таНоп о //гее те!капе диапгИу апА р1асех о/ассити1аИоп т 1ке Ьом’еН о / 1ке
еаг1к 1х хки'л п.
Потребность в топливно-энергетических ресурсах Украины еж егод
но увеличивается, а источники добычи полезных ископаемых сокращают
ся, что может привести к серьезным нарушениям в топливно-
энергетическом балансе государства. О беспечение собственными топлив-
но-энер:етическими ресурсами - вопрос энергетической безопасности и
основа независимости Украины.
Ежегодно в Украине добывается около 18 млрд. м3 природного газа,
потребляется более 80 млрд. V Дефицит покрывается за счет экспорта га
за из России, Туркмении и других стран. Вместе с тем, Украина имеет зна
чительные резервы для наращивания топливно-энергетического потенциа
ла за счет рационального и эффективного использования метана угольных
месторождений
Донецкий угольный бассейн характеризуется как углегазовый со
значительными запасами метана, который не уступает своими энергетиче
скими свойствами природному газу. По ресурсами угольного метана Ук
раина занимает четвертое место в мире. В недрах угольных бассейнов на
шего государства содержится около 12 трлн. м3 метана, что в 3-3,5 раза
превышает запасы природного газа [1] Причем, такое количество метана
содержится непосредственно в угольных пласгах. С учетом газоносности
пород, по данным академика А.Ф.Булата, только в Донбассе содержится
более 25 трлн. м метана [2]. П оэтому проблема определения количества
метана и мест его скопления в недрах является актуальной.
Для определения количества и мест скоплений метана в недрах при
меняются методы геоэлектрических исследований [3].
201
М етод фиксирования короткоимпульсного поля (ФКИП) основан н 1
изучении процесса генерации и затухания электромагнитного сигнала в
приемных антеннах, после прохождения электромагнитного импульса в
антенне генератора. В методике ФКИП используются центрированные ан
тенны типа "петля в петле" небольших размеров. Одна из петель генера
торная, вторая приемная. Антенна представляет собой вертикальный ди
поль длинной 0,5 метра, на одном конце которого расположена генератор
ная петля. После подачи импульсным генератором сигнала и прохождения
его через первичную антенну в приемной антенне индуцируется вторич
ный сигнал Временные характеристики процесса нарушения сигнала и
его дальнейшее затухание зависят от состояния внешней среды в около
земном пространстве. Время становления поля и характеристика затухания
зависят от плотности атмосферного заряда в приземном слое и от знака
этого заряда
Структурные и литологические неоднородности пород в естественном
квазистационарном электрическом поле Земли за счет процессов поляриза
ции образуют аномальные зоны в поле Ег (вертикальный компонент напря
женности электрического поля Земли). В зависимости от знака поляризации
объектов над поляризованными объектами образуются положительные или
отрицательные ионные зоны, которые фиксируются сигналами становле
ния. Данный эффект используется для картирования зон разных по знаку
поляризации пород. Участки газовых скоплений проявляются как зоны по
вышенного времени становления сигнала положительного знака.
Процесс становления поля измеряется на малогабаритной феррито-
вой антенне с определенным отношением параметров: активного сопро
тивления. индуктивности и емкости.
Для приемных антенн с подобным отношением параметров процесс
становления поля имеет колебательный характер. Регистрация колебатель
ного процесса становления поля происходит по мощности аналого-
цифрового преобразователя сигнала АЦП
Оцифрованный сигнал записывается и сохраняется на жестком диске
компьютера. Одновременно с регистрацией осуществляется первичная об
работка и вывод предш ествующ их данных на монитор полевого компью
тера. Для построения контуров газового скопления проводится суммиро
вание сигнала на определенном временном интервале. Для определения
глубины залегания аномальных геоэлектрических объектов используется
метод вертикального электрорезонансного зондирования (ВЭРЗ), наиболее
полно изложенный в работах Левашова С.П., Якимчука Н .А., Корчагина
И.Н. и др. [4, 5].
М етод вертикального электрорезонансного зондирования (ВЭРЗ) ое
нован на изучении спектральных характеристик естественного электро
магнитного поля и используются принципы поляризации геоэлектрических
неоднородностей разреза в естественном квазистационарном электршн
ском поле Земли. Напряженность естественного электрического поля Зеы
ли для равнинных участков находится в границах Е (г)=100-200 В/м. Гео-
Прогноз и управление состоянием горного массива
202
электрические неоднородности в данном поле образовывают с дневной по
верхностью систему поляризационных диполей. При естественном или ис
кусственном изменении величины Е(х) системой естественно поляризо
ванных диполей излучаются электромагнитные колебания с длиной волны
равной Ь=2Н, где Н - глубина к поверхности поляризованного объекта.
При этом на дневной поверхности генерируется суммарное электромаг
нитное поле, обусловленное изменением естественного электрического по
тенциала. Регистрация волновых характеристик данного поля осуществля
ется двумя способами: с помощью подбора резонансной частоты заданной
генератором или с помощью длинных антенн.
Первый способ основан на использовании генератора с плавным из
менением амплитудно-частотной характеристики. Флюксометр регистри
рует момент резонанса естественной и приведенной генератором электро
магнитной волны определенной длины. Глубина к аномальным объектам
определяется как пол> длина резонансной электромагнитной волны.
Второй способ основан на заземлении длинной линии в точке зонди
рования. Волна «перехватывается» антенной образовывая узловые точки
вдоль волновода в которых наблюдается аномальное значение напряжен
ности. Эти значения регистрируются флюксметром.
М етол низкочастотных вариаций естественного электромагнитного
поля Земли (] [ЧВ ЕЭМ ПЗ) является электрическим аналогом сейсмоаку
стический методики, которая регистрирует собственные микросейсмиче-
ские колебания залежей метана. По данной методике в районе залежи ре
гистрируются микросейсмические колебания в интервале инфразвуковых
частот 2-5 Гц. Колебания могут регистрироваться в пассивном и активном
режимах. Поскольку в естественном электрическом поле Земли сама за
лежь поляризуется, то сейсмическое колебание поляризованного объекта
вызывает образование низкочастотных электромагнитных колебаний той
же частоты. На этом принципе основанный метод НЧВ ЕЭМПЗ.
Регистрация вариаций осуществляется следующим способом . В те
чении 15-10 минут с помощью флюксметра записывается полный спектр
колебаний естественного электрического поля Земли. Сделав спектральное
преобразование регистрируется составляющая Е(г,1) выделяется полоса
частотного диапазона от 2 до 5 Гц. Средняя величина спектра в этом ин
тервале регистрируется как значение НЧВ в данной точке. Съемка может
осуществляться как в профильном, так и в площадном вариантах.
Впервые в Украине для разработки рекомендаций по развитию сети
дегазационных скьажин в условиях шахты им. М .И.Калинина ГП "Донецк-
уголь" были использованы описанные методы геоэлектрических исследо
ваний. В проведении исследований принимали участие ученые и специа
листы Института прикладных проблем экологии, геофизики и геохимии,
Центра менеджмента и маркетинга в области наук о Земле ИГН НАН Ук
раины, Института геофизики им. С.И С убботина НАН Украины, Института
геотехнической механики им. С.Н.Полякова НАН Украины, Института фи
зики горных процессов НАН Украины и др
Прогноз и управление состоянием горного массива
203
Для выполнения работы был применен комплекс методов, который
базировался па геоэлектрических исследованиях, проведенных на дневном
поверхности в пределах границ шахтного поля.
На основе сбора и анализа геологических материалов построены
прогнозные карты, определены параметры свойств угля и литологических
характеристик вмещающих пород.
На рис. 1 показана карта геоэлектических аномалий СКИП нанесд
пая на план горных выработок с обозначением точек ВЭРЗ. Через точки 13,
12, 11, 10, 7 и 6 построен вертикальный геолого-геофизический разре
(рис. 2 ).
П р о гн и и управление состоянием горного массива
Рис. 1. Карта геоэлектрический аномалий СКИП на плане горных
выработок по пласту Ь10 шахты им. М.И. Калинина.
Рис. 2. Вертикальный геолого-геофизический разрез через точки 13,
12, 11, 10, 7 и 6 .
204
Проведенные исследования позволили произвести подсчет запасов
метана в угленосном массиве и оптимизировать систему дегазации шахты.
При этом сделан анализ тектонических, литологических, петрострук-
турных и фациальных условий залегания метана в поле действующ ей шах
ты. По данным методов геоэлектрических исследований, которые проведе
ны на поверхности шахтного поля, выявлены зоны повышенного сосредо
точения метана на отработанных и неотработанных участках шахты. По
данным геоэлектрического зондирования установлены интервалы глубин
максимального сосредоточения газа. Построены карты и разрезы зон по
вышенной концентрации метана в границах шахтного поля шахты. Разра
ботаны рекомендации по развитию дегазационной системы на шахте им.
М .И. Калинина ГП "Донецкуголь", методов извлечения газа, оптимизации
сети дегазационных скважин.
В настоящее время аналогичные исследования ведутся на шахте
"Суходольская Восточная" ОАО "Краснодонуголь". В пределах границ
шахтного поля выделено 6 локальных зон скопления свободного метана.
Наибольшая по площади зона расположена вдоль лежачего крыла надвига;
ширина зоны изменяется от 300 до 500 м. Параллельно этой зоне располо
жена зона со слабой интенсивностью. Остальные четыре зоны расположе
ны вдоль тектонических нарушений субмеридионального направления. В
пределах двух зон скопления свободного метане были пробурены дегаза
ционные скважины, из которых д о подхода горных работ наблюдалось ин
тенсивное газовыделение, чем подтверждается точность определения ано
мальных зон.
П о данным геоэлектрических съёмок методом становления корот
коимпульсного поля (СКИП) и методом вертикального электрорезонанс-
ного зондирования (ВЭ РЗ) подготовлены карты геоэлектрических ано
мальных зон повышенного газосодержания свободного метана на плане
горных работ.
Результаты проведенных исследований используются геологической
службой шахты для составления паспортов горно-геологического прогноза
выемочных участков по местонахождению шахтного метана; а также
службой охраны труда для эффективного ведения дегазации и технической
службой для планирования горных работ.
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1. Касьянов В В. Ламберт Ст. Перспективы развития метановой отрасли в
Украине // Геотехническая механика, 2000. - № 17. - С. 6-11.
2. Булат А Ф. С оздание индустрии шахтного метана в топливно-
энергетическом комплексе Украины // Геотехническая механика, 1998. - №
10. - С. 3-8.
3. Левашов С.П., Гуня Д.П ., Лкимчук Н .А .. Копчагин И.Н., Пищаный
Ю .М. О возможности прогнозирования зон повышенной газонасыщенно-
сти углей и вмещающих пород геоэлектрическими методами // Докл. НАН
Прогноз и управление состоянием горного массива
205
Прогноз и управление состоянием горного массива
Украины, 2 0 0 2 .-№ 1 0 .-С. 118-122.
4. Левашов С.П., Якимчук Н .А ., Коочагин И.Н. Электрорезонансное зон
дирование и его использование для решения задач экологии и инженерной
геологии / / Геологический журнал,- 2003.- № 4.- С. 24-28.
5. Левашов С.П., Якимчук М .А ., Корчапн 1.М. М етод електрорезонансно-
го зондування та його можливост! при проведенш комплексних геолого-
гесфтзичних досл1джень // Геошформатика.- 2003,- № 1.- С. 15-20.
6 . Левашов С.П., Якимчук Н .А ., Пищаный Ю .М ., Корчагин И.Н. Аппаря
турный комплекс «СЕМ А» комплексных геоэлектрических исследовании
и его использование для поисков скоплений углеводородов // Сб. научн. тр.
НГА Украины.- Днепропетровск: РИК НГА.- 2002. - № 13,- С. 78-83.
206
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-190028 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2664-1771 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:23:37Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Антипов, И.В. Гладкая, Е.В. Дегтярь, Р.В. 2023-05-17T14:26:41Z 2023-05-17T14:26:41Z 2005 Методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах / И.В. Антипов, Е.В. Гладкая, Р.В. Дегтярь // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2005. — Вип. 8. — С. 201-206. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2664-1771 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/190028 622.834:550.837.3 На прикладах шахт ім. М.І. Калініна ДП "Донецьквугілля” і "Суходолоська-Східна” ВАТ "Краснодонвугілчя" показана ефективність методів геоелектричних досліджень для визначення кількості вільного метану й місць його скупчення в надрах. On the examples of M I. Kalinina mine, 'Donetskugol' and mines 'Sukhodollskaya-Yostochnaya' mine, 'Krasnodonugol' efficiency of geoelectrical methods for determination of free methane quantity and places of accumulation in the bowels of the earth is shown. ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Прогноз и управление состоянием горного массива Методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах Methods of geoelectrical researches and their application on mines Article published earlier |
| spellingShingle | Методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах Антипов, И.В. Гладкая, Е.В. Дегтярь, Р.В. Прогноз и управление состоянием горного массива |
| title | Методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах |
| title_alt | Methods of geoelectrical researches and their application on mines |
| title_full | Методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах |
| title_fullStr | Методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах |
| title_full_unstemmed | Методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах |
| title_short | Методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах |
| title_sort | методы геоэлектрических исследований и их применение на угледобывающих шахтах |
| topic | Прогноз и управление состоянием горного массива |
| topic_facet | Прогноз и управление состоянием горного массива |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/190028 |
| work_keys_str_mv | AT antipoviv metodygeoélektričeskihissledovaniiiihprimenenienaugledobyvaûŝihšahtah AT gladkaâev metodygeoélektričeskihissledovaniiiihprimenenienaugledobyvaûŝihšahtah AT degtârʹrv metodygeoélektričeskihissledovaniiiihprimenenienaugledobyvaûŝihšahtah AT antipoviv methodsofgeoelectricalresearchesandtheirapplicationonmines AT gladkaâev methodsofgeoelectricalresearchesandtheirapplicationonmines AT degtârʹrv methodsofgeoelectricalresearchesandtheirapplicationonmines |