Приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента
Розглянуті теоретичні та практичні передумови зв'язку зон міграції і скупчень горючих газів у вуглепородному масиві з особливостями геології кристалічного фундаменту і напруженого стану геологічного середовища. Theoretical and practical prerequisites for connection of migration zones and combus...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2010
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33308 |
| 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: | Приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента / В.А. Канин, А.А. Тараник, М.М. Довбнич // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 87. — С. 52-57. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859741658249166848 |
|---|---|
| author | Канин, В.А. Тараник, А.А. Довбнич, М.М. |
| author_facet | Канин, В.А. Тараник, А.А. Довбнич, М.М. |
| citation_txt | Приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента / В.А. Канин, А.А. Тараник, М.М. Довбнич // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 87. — С. 52-57. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Розглянуті теоретичні та практичні передумови зв'язку зон міграції і скупчень горючих газів у вуглепородному масиві з особливостями геології кристалічного фундаменту і напруженого стану геологічного середовища.
Theoretical and practical prerequisites for connection of migration zones and combustible gas accumulation in coal-rock mass with the features of crystalline basement geology and subsurface
stress state are considered.
|
| first_indexed | 2025-12-01T18:50:51Z |
| format | Article |
| fulltext |
52
УДК 622.537.8:622.416.457:553.98
Канд. техн. наук В. А. Канин,
н.с. А. А. Тараник
(УкрНИМИ НАН Украины),
канд. геол. наук М. М. Довбнич
(НГУ Украины)
ПРИУРОЧЕННОСТЬ ЛОКАЛЬНЫХ СКОПЛЕНИЙ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ В
УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ К РАЗЛОМАМ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО
ФУНДАМЕНТА
Розглянуті теоретичні та практичні передумови зв'язку зон міграції і скупчень горючих
газів у вуглепородному масиві з особливостями геології кристалічного фундаменту і напру-
женого стану геологічного середовища.
CONFINEMENT OF LOCAL COMBUSTIBLE GAS ACCUMULATION IN
COAL MINES TO CRYSTALLINE BASEMENT FAULTS
Theoretical and practical prerequisites for connection of migration zones and combustible gas
accumulation in coal-rock mass with the features of crystalline basement geology and subsurface
stress state are considered.
Исследования тектонических структур Донецкого каменноугольного бас-
сейна начались ещѐ в ΧIΧ столетии, а в период его интенсивной эксплуатациии
(ΧΧ столетие) пополнились большим объемом геологической информации. Со-
гласно геофизическим исследованиям кристаллического основания Донбас-
са [1], образование всей осадочной структуры бассейна с учѐтом крупных ли-
нейных складок и надвигов, происходило под влиянием вертикальных движе-
ний блоков по глубинным разломам. Поэтому можно предположить, что в про-
цессе эволюции, блочная структура Донбасса неоднократно изменяла свойства
геологической среды, тем самым, влияя на изменения многих процессов, нераз-
рывно связанных с глубинной тектоникой.
Модель тектонической эволюции Донбасса, рассмотренная в работах [2, 3],
определяет формирование многоэтажной системы газовых скоплений в зонах
влияния разрывных нарушений, что, безусловно, объясняет внезапные газопрояв-
ления при бурении геологоразведочных скважин. Однако, согласно геофизиче-
ским исследованиям последних лет [4, 5] с высокой вероятностью допускается
связь тектонических структур первого, второго и третьего порядка с зонами раз-
ломов в кристаллическом фундаменте, а геохимические исследования дополняют
пространственно-миграционную модель локальных скоплений горючих газов.
Исходя из того, что Донбасс характеризуется рядом геофизических и геохи-
мических особенностей (аномалий), для решения поставленной задачи автора-
ми использовались данные геологоразведки, материалы гравиметрической
съемки масштаба 1:200000, полученные НГУ Украины и геохимические харак-
теристики шахтных газов на примере шахты им. А. Ф. Засядько.
Первые предвестники осложнения газового режима в виде суфлярных выде-
лений газа на шахте им. А. Ф.Засядько появились на небольших глубинах
400-600 м на западном крыле шахты в зоне влияния мелко амплитудных нару-
53
шений (h = 0,3-2,5 м), обусловленных Ветковскими № 3, № 4 и Семеновским
надвигами. В особенности интенсивные и множественные они были, начиная с
глубины 700 м, при проходке западного вспомогательного и вентиляционного
штреков пласта l1.
Так 10.12.85 г. в забое 5-го западного конвейерного штрека пласта
1
l при ра-
боте проходческого комбайна произошел прорыв воды (более 200 м
3
) и газа из
трещиноватых пород песчаника основной кровли. Через неделю (17.12.85 г.) в
5-м западном вентиляционном штреке также при работе проходческого ком-
байна прорыв воды с газом наблюдался из песчаника почвы пласта в виде фон-
тана, который бил в кровлю выработки с дебитом до 50 м
3
/ч, что привело к за-
газированию и затоплению выработки.
За два года проходки указанных выработок (1984-1986 г.г.) было зареги-
стрировано около двадцати суфлярных выделений метана с дебитами от 1,8 до
30 м
3
/мин. Продолжительность их колебалась от нескольких суток до не-
скольких месяцев.
С глубины ниже 800 м среди газодинамических явлений стали преобла-
дать внезапные выбросы угля и газа. С 1990 по 2006 год при отработке пласта
1
l
на глубине 802-1120 м официально было зарегистрировано 58 выбросов угля и
газа, спровоцированных сотрясательным взрыванием, интенсивностью от 4 до
120 т, и 8 внезапных выбросов угля и газа интенсивностью от 8 до 75 т. Боль-
шинство из них произошло в выработках, расположенных в зоне влияния флек-
сурного перегиба угленосной толщи.
В 2006-2007 годах при отработке 13-й восточной лавы пласта
1
l на горизонте
1078 м (максимальная глубина от поверхности 1285 м) произошли две крупные
аварии, одна из которых имела катастрофические последствия.
13-я восточная лава пласта
1
l была пущена в эксплуатацию в сентябре
2006 года. В отличие от выше отработанных лав, эта лава, из-за отставания подго-
товительных работ была подготовлена по сплошной системе разработки с опере-
жением конвейерного штрека не менее 150 м. Вентиляционный штрек пройден
практически на всю длину выемочного поля "вприсечку" к выработанному про-
странству ранее отработанной 12-й восточной лавы пласта
1
l . Длина лавы за время
ее отработки изменялась от 235 до 245 м. Длина выемочного поля 1990 м.
При отходе лавы от монтажной печи на 5 м 20.09.06 на участке произошла
авария, в результате которой пострадало 75 человек. Причиной аварии явилось
выделение в горные выработки участка за 4 часа более 100 тыс. м
3
метана. Как
установила комиссия, метан выделялся из двух источников: из 13-й восточной
лавы в результате внезапного смещения пород кровли, которое вызвало разви-
тие трещин и лавинообразное выделение метана из газоносного песчаника в
кровле пласта, и из выработанного пространства выше отработанных лав,
вследствие сдвижения большого объема породного массива.
Не менее сложная газодинамическая ситуация на шахте им. А. Ф. Засядько
наблюдалась и при отработке пласта m3 в зоне флексурного перегиба, где ось
синклинальной складки проходила приблизительно в 1,5 км восточнее Ветков-
54
ской флексуры. Здесь, в коренной 1-й, 2-й и 3-й западных лавах с глубины 400-
500 м начали наблюдаться суфляры. Большинство их было связано с апикаль-
ной частью флексуры и зоной влияния Ветковского надвига № 4 с амплитудой
до 20 м. С углублением горных работ более спокойные суфлярные газовыделе-
ния стали принимать вид катастрофических прорывов и внезапных выбросов
угля, породы и газа. Так на глубине 950 м в той же апикальной части флексур-
ного перегиба, осложненного Ветковским надвигом № 4, 07.08.82 г. в 9-м за-
падном вентиляционном штреке произошел первый внезапный выброс угля и
газа, при котором было разрушено 75 т угля и выделилось 2500 м
3
метана.
Характерно, что признаки повышенной метанообильности и газодинамиче-
ской активности зоны синклинальной складки проявились еще в процессе гео-
логоразведочных работ. Так при бурении геологоразведочной скважины
№ 3792 в 1962 году в зоне влияния указанной синклинальной складки с глуби-
ны 730 м из песчаной толщи 5
1
3
1
SNN произошел выброс газоводяного фонтана,
который функционировал около 15 суток. При ведении горных работ вблизи
скважины № 3792 (в 150 м на запад) в 14-м западном конвейерном штреке
26.08.98 г. произошел внезапный выброс угля и газа.
С углублением горных работ частота аварий, связанных с выделениями газа
из вмещающих пород и газодинамической активностью пласта m3 возросла.
В зоне мелко амплитудного нарушения (h = 0,6-1,7 м) в пределах указанной
выше синклинальной складки, в 550 м по падению пласта от скважины № 3792,
в 16-ом западном конвейерном штреке на глубине 1300 м 23.02.01 г. при под-
рубке почвы пласта проходческим комбайном произошла авария с выделением
1750 м
3
метана. Примечательно то, что эта авария произошла вблизи (в 200 м)
от пробуренной в 1987 году геолого-разведочной скважины ДМ-1921, по кото-
рой из песчаника 5
1
3
1
SNN в течение недели происходило интенсивное газовыде-
ление с концентрацией метана 77,2 %. Газоносность пласта
3
m на этом участке
оказалась на 30-40 % выше обычных значений. В процессе дальнейшего подви-
гания 16-го западного конвейерного штрека от синклинальной складки в сторо-
ну Ветковской флексуры в зоне ее влияния 08.03.03 г. на глубине 1343 м также
при подрубке почвы пласта проходческим комбайном произошла очередная
авария с выделением 8500 м
3
метана.
В створе со скважиной ДМ-1921 на расстоянии 450 м по падению пласта за-
боем 17-го западного конвейерного штрека 25.03.05 г. было вскрыто разрывное
нарушение (h = 1,2-1,5 м), из которого произошел внезапный прорыв газа объе-
мом 2600 м
3
, сопровождавшийся выносом 20 т угля, а 11.04.05 г. в этой же вы-
работке в процессе гидрорыхления пласта произошел выброс угля и газа интен-
сивностью 210 т угля и 6500 м
3
метана.
Известно, что формирование трещиноватых зон в осадочной толще тесным
образом связано с перемещениями блоков кристаллического фундамента по раз-
ломам [6]. Разломы кристаллического фундамента являются также каналами под-
вода в осадочную толщу углеводородов глубинного происхождения. Для выявле-
ния разломных зон оказываются незаменимыми материалы региональных грави- и
55
магниторазведочных работ – методов разведочной геофизики, играющих веду-
щую роль при трассировании тектонических нарушений кристаллического фун-
дамента. В условиях изучения разломов кристаллического фундамента, перекры-
того мощным осадочным чехлом, наилучшие результаты дает гравиразведка.
Согласно результатам анализа материалов гравиметрической съемки уста-
новлена близкая ориентация Пантелеймоновского, Ветковского и Григорьевско-
го надвигов к глубинным разломам кристаллического фундамента (рис. 1).
Используя цифровую модель аномалии Фая, полученную по результатам
той же гравиметрической съемки, М. М. Довбнич и В. П. Солдатенко выполни-
ли расчет полей напряжений на территории Донецко-Макеевского района Дон-
басса, включая поле шахты им. А. Ф. Засядько. Анализ этих полей показал хо-
рошее соответствие локальной составляющей напряжений основным тектони-
ческим элементам осадочной толщи рассматриваемого района.
Характеризуя локальную составляющую поля напряжений, следует отме-
тить, что для данного района характерны линейно вытянутые области повы-
шенных напряжений, имеющие два преобладающих направления с азимутами
30-45° и 300-320°. Можно предположить, что природа зон с азимутами 300-320°
связана с нарушением равновесного состояния в ходе герцинской тектонической
активизации, а зон с азимутами 30-45°– в ходе альпийской активности [7]. Неко-
торые области повышенных напряжений хорошо коррелируются с известными
тектоническими нарушениями, в частности с Пантелеймоновским, Ветковским
и Григорьевским надвигами.
Рис. 1 - Составляющая гравитационного поля, соответствующая гравитационному эффекту фунда-
мента, разломные структуры фундамента и основные тектонические нарушения осадочной толщи
56
Сопоставление рассчитанных полей напряжений с вероятными зонами ско-
пления метана, выделенными в ходе независимых работ на поле шахты
им. А. Ф. Засядько [8], показало достаточно тесную связь зон скопления метана
с аномальными касательными напряжениями в вертикальной плоскости
(рис. 2).
Исследованиями УкрНИМИ НАН Украины и ИГМР НАН Украины уста-
новлено [9-14], что по мере приближения к зонам тектонических структур
ΙΙΙ порядка, которые тяготеют к разломам кристаллического фундамента, про-
исходит закономерное утяжеление изотопного состава углерода метана
(
13
ССН4) и углекислого газа (
13
ССО2), возрастает концентрация гелия (Не), во-
дорода (Н2) и тяжелых углеводородов. Таким образом, разломы кристалличе-
ского фундамента являются источником миграции в угольные пласты горючих
газов термогенного происхождения и газов, близких к эндогенному генезису из
более глубоких слоѐв земной коры.
Дальнейшее расширение объемов геохимических и геологических исследо-
ваний в Донбассе позволит расширить критерии для выявления в пределах дей-
ствующих и закрытых шахт перспективных участков для долговременной до-
бычи метана.
Рис. 2 – Сопоставление локальной составляющей максимальных напряжений
сжатия-растяжения (кПа) с планом горных работ шахты им. А. Ф. Засядько (пласт
1
l )
и вероятными зонами скопления метана: 1 – тектонические нарушения,
2 – вероятные зоны скопления метана
57
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чекунов А. В. Геодинамика палеорифтов Украины / А. В. Чекунов, В. К. Гаврик, Р. С. Кутас // Геол.
журн. – 1990. – № 6. – С. 3 – 10.
2. Привалов В. А. Вращение блоков и сценарий тектонической эволюции Донецкого бассейна / В. А. При-
валов // Геологія і геохімія горюч. копалин. – 1998. – № 4. – С. 142 – 158.
3. Привалов В. А. Тектонические фазы в Донецком бассейне: пространственно-временная локализация и
характер проявления / В. А. Привалов., Е. А. Панова, Н. Я. Азаров // Геологія і геохімія горюч. копалин. – 1998.
– № 4. – С. 11 – 18.
4. Евдощук Н. И. Геотектоника и перспективы нефтегазоносности Донбасса / Н. И. Евдощук, В. Д. Омель-
ченко, Т. Н. Галко. – К. : УкрДІГРІ, 2002. – 89 с.
5. Лепігов Г. Нафтогазаносність Донбасу: глибинний газ в антрацитовому масиві та ознаки газових колон в
зонах мезокайнозойської складчатості / Г. Лепігов, В. Гулій, О. Цьоха. – К. : УкрДІГРІ, 2009. – С. 64 – 74.
6. Тяпкин К. Ф. Системы разломов Украинского щита / К. Ф. Тяпкин, В. Н. Гонтаренко.– К. : Наукова дум-
ка, 1990. – 184 с.
7. Тектоника и горно-геологические условия разработки угольных месторождений Донбасса / В. Е. Заби-
гайло, В. В. Лукинов, Л. И. Пимоненко [и др.]. – К. : Наук. Думка, 1994. – 150 с.
8. Перспективы комплексного геолого-геофизического прогноза зон скопления метана на угольных место-
рождениях Донбасcа / В. А. Гончаренко, В. К. Свистун, Т. В. Герасименко, А. К. Малиновский // Науковий Віс-
ник НГУ. – 2007. – № 4. – С. 73 – 77.
9. Анциферов А. В. Новые представления об источниках выделения горючих газов в горные выработки /
А. В. Анциферов, В. А. Канин, А. А. Тараник // Вторая международная научно-практическая конференция «Пути
повышения безопасности горных работ в угольной отрасли». – Тезисы докладов. – Макеевка, 2007. – С. 91 –93.
10. Тараник О.О. Характеристика вугільних газів Донбасу у зонах тектонічної порушеності за даними
ізотопних досліджень на прикладі шахти ім. О. Ф. Засядька та Червонолиманська / О. О. Тараник, О. В. Ємець,
В. О. Канін // Проблеми екології / Гол. ред. Мінаєв О.А. – Донецьк: ДонНТУ, № 1-2. – 2007. – С. 85 – 89.
11. Происхождение метана угольных газов Донбасса по данным изотопных исследований /А. В. Емец,
И. П. Луговая., В. А. Канин, А. А. Тараник // Сб. тез. XVIII Симпозиума по геохимии изотопов – М. – 2007. –
С. 92 – 93.
12. Тараник А. А. Исследование химического состава рудничных газов с целью определения их генезиса в
угольном пласте l1 шахты им. А.Ф. Засядько / А. А. Тараник, А. М. Тихолиз // Материалы XVII Международной
научной школы им. академика С. А. Христиановича Деформирование и разрушение материалов с дефектами и
динамические явления в горных породах и выработках . – Симферополь. – 2007. – С. 288 – 290.
13. Генезис вугільних газів з відкладів карбону території шахти ім. О. Ф. Засядька (Донбас) / О. В. Ємець,
І. П. Лугова, В. О. Канін [и др.] // Доповіді НАН України. – 2008. – № 4. – С. 120 – 124.
14. Таранік О. О. Дослідження складу і шляхів міграції газів в гірничі виробки шахт ім. О.Ф. Засядька та
«Щеглівської-Глибокої» / О. О. Тараник, В. О. Канін, О. М. Тихоліз // Наукові праці УкрНДМІ НАН України.
Випуск 2 / Під заг. ред. А. В. Анциферова. – Донецьк, УкрНДМІ НАН України, 2008. – 146 – 155.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33308 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T18:50:51Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Канин, В.А. Тараник, А.А. Довбнич, М.М. 2012-05-27T14:22:13Z 2012-05-27T14:22:13Z 2010 Приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента / В.А. Канин, А.А. Тараник, М.М. Довбнич // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 87. — С. 52-57. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33308 622.537.8:622.416.457:553.98 Розглянуті теоретичні та практичні передумови зв'язку зон міграції і скупчень горючих газів у вуглепородному масиві з особливостями геології кристалічного фундаменту і напруженого стану геологічного середовища. Theoretical and practical prerequisites for connection of migration zones and combustible gas accumulation in coal-rock mass with the features of crystalline basement geology and subsurface stress state are considered. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента Confinement of local combustible gas accumulation in coal mines to crystalline basement faults Article published earlier |
| spellingShingle | Приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента Канин, В.А. Тараник, А.А. Довбнич, М.М. |
| title | Приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента |
| title_alt | Confinement of local combustible gas accumulation in coal mines to crystalline basement faults |
| title_full | Приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента |
| title_fullStr | Приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента |
| title_full_unstemmed | Приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента |
| title_short | Приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента |
| title_sort | приуроченность локальных скоплений горючих газов в угольных шахтах к разломам кристаллического фундамента |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33308 |
| work_keys_str_mv | AT kaninva priuročennostʹlokalʹnyhskopleniigorûčihgazovvugolʹnyhšahtahkrazlomamkristalličeskogofundamenta AT taranikaa priuročennostʹlokalʹnyhskopleniigorûčihgazovvugolʹnyhšahtahkrazlomamkristalličeskogofundamenta AT dovbničmm priuročennostʹlokalʹnyhskopleniigorûčihgazovvugolʹnyhšahtahkrazlomamkristalličeskogofundamenta AT kaninva confinementoflocalcombustiblegasaccumulationincoalminestocrystallinebasementfaults AT taranikaa confinementoflocalcombustiblegasaccumulationincoalminestocrystallinebasementfaults AT dovbničmm confinementoflocalcombustiblegasaccumulationincoalminestocrystallinebasementfaults |