Влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще
Выполнена оценка плотности остаточных ресурсов техногенных скоплений метана для 
 шахт Донецко-Макеевского геолого-промышленного района. Исследовано влияние степени метаморфизма углей на формирование скоплений газа. Estimation of remining resources of technogenic accumulations of methane for...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2011
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33562 |
| 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: | Влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще / А.В. Приходченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860248896707493888 |
|---|---|
| author | Приходченко, А.В. |
| author_facet | Приходченко, А.В. |
| citation_txt | Влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще / А.В. Приходченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Выполнена оценка плотности остаточных ресурсов техногенных скоплений метана для 
шахт Донецко-Макеевского геолого-промышленного района. Исследовано влияние степени метаморфизма углей на формирование скоплений газа.
Estimation of remining resources of technogenic accumulations of methane for mines Donetsko-Makeevsk region was performed. Influence of coal metamorphism on formation areas of 
methane gas have been investigated.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:40:33Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 622.411.332:533.17
А.В. Приходченко, вед. инж.
(ИГТМ)
ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ МЕТАМОРФИЗМА УГЛЕЙ НА
ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАНА В ПОДРАБОТАННОЙ
УГЛЕПОРОДНОЙ ТОЛЩЕ
Выполнена оценка плотности остаточных ресурсов техногенных скоплений метана для
шахт Донецко-Макеевского геолого-промышленного района. Исследовано влияние степе-
ни метаморфизма углей на формирование скоплений газа.
INFLUENCE OF COAL METAMORPHISM ON REDISTRIBUTION OF
METHANE WITHIN THE UNDERMINING COAL ROCK MASSIVE
Estimation of remining resources of technogenic accumulations of methane for mines Do-
netsko-Makeevsk region was performed. Influence of coal metamorphism on formation areas of
methane gas have been investigated.
В настоящее время все более актуальным становится вопрос извлечения и
использования метана угольных месторождений. Одним из перспективных
направлений комплексного освоения углегазового месторождения является
добыча метана из углепородного массива закрытых шахт и отработанных
участков действующих [1]. Техногенные скопления метана формируются в
углепородном массиве после отработки угольных пластов. Вследствие просе-
дания пород кровли над отработанным пластом и их разуплотнения, образу-
ются трещино-пористые коллекторы, в которых накапливается выделяющий-
ся из углепородного массива свободный и десорбированный метан, фильт-
рующийся в дальнейшем в горные выработки [2]. Известно [3], что степень
метаморфизма углей и катагенеза пород определяют их природную и оста-
точную метаноносность, коллекторские и сорбционные свойства и, как след-
ствие, должны оказывать влияние на распределение техногенных скоплений
метана. Однако, характер этого распределения до настоящего времени недос-
таточно изучен, поэтому задача оценки влияния степени метаморфизма углей
и катагенеза пород на распределение остаточных ресурсов метана в подрабо-
танном углепородном массиве закрытых шахт является актуальной.
Для шахт, расположенных в Донецко-Макеевском геолого-промышленном
районе Донбасса и разрабатывающих пласты углей марок Г-Ж и Ж (пласт m3,
шахты им. А.Ф. Засядько, «Чайкино», им. В.М. Бажанова), марки ОС (пласт
l1, шахта «Калиновская-Восточная») была выполнена оценка плотности оста-
точных ресурсов техногенных скоплений метана в подработанном углепо-
родном массиве и проведен анализ изменения соотношения количества оста-
точных ресурсов метана в породах и угольных пластах.
При расчете остаточных ресурсов метана в подработанной углепородной
толще необходимо знать давление и проницаемость подработанного горного
массива, которые существенно изменяются после выемки угольного пласта.
Наиболее точным способом определения давления в подработанном углепо-
родном массиве являются прямые замеры пластоиспытателями при бурении
скважин. Именно по таким замерам установлена тенденция увеличения дав-
ления насыщающих подработанный углепородный массив флюидов вверх по
разрезу от отработанного ранее угольного пласта, от практически атмосфер-
ного на границе с горной выработкой [1] до 80-90% от гидростатического [3]
у верхней границы зоны подработки. Учитывая, что на практике замеры дав-
ления газа в подработанном углепородном массиве выполняются крайне ред-
ко, было предложено использовать расчетные значения давления флюидов в
подработанном массиве, определяемые, с учетом установленной тенденции
по линейной зависимости, вида:
ghaP вмп .. ,
где: а – коэффициент, учитывающий влияние высоты зоны подработки; h –
расстояние по нормали от подошвы отработанного угольного
пласта до слоя, в котором определяется давление;
γв – плотность воды, равная 1000 кг/м
3
;
g – ускорение свободного падения, м/с
2
.
Рассчитав по данному методу давление газа в подработанном углепород-
ном массиве получаем возможность рассчитать значения интегральной про-
ницаемости [2, 4].
Подработанный углепородный массив по проницаемости можно условно
разделить на две зоны: зона «медленного газа», которая соответствует зонам
слабой нарушенности III и IV по М.А. Иофису [5] и зона «быстрого газа», со-
ответствующая зонам интенсивной нарушенности І и ІІ. Метан из зоны «бы-
строго газа» поступает в работающую лаву повышая метанообильность, а ме-
тан из зоны «медленного газа» медленно дренирует в выработанное про-
странство, повышая фоновую концентрацию [6]. Выделение в подработанном
массиве зон «быстрого» и «медленного» газа позволило выполнить оценку
плотности остаточных ресурсов метана. Метан из зоны «быстрого» газа по-
ступает в работающую лаву и не принимает участия в формировании оста-
точных ресурсов метана. Следовательно, песчаники, угольные пласты и про-
пластки расположенные в этой зоне дегазируются и при подсчете плотности
остаточных ресурсов метана не учитываются.
На поле шахты им. А.Ф. Засядько над пластом m3 расположено от 2 до 4
слоев песчаников, но наибольшее влияние имеют песчаники m4Sm4
1
и m4
3
Sm5
(мощность 23 – 54 м). Средняя газоносность песчаника m4Sm4
1
составляет 2,2
м
3
/м
3
, техногенная газонасыщенность составляет от 0,8 до 1,3 м
3
/м
3
. Те же ве-
личины для песчаника m4
3
Sm5 составляют 2,1 м
3
/м
3
и от 1,6 до 2,1 м
3
/м
3
соот-
ветственно. Плотность ресурсов техногенных скоплений метана (ТСМ) в пес-
чаниках подработанных при разработке пласта m3 изменяется от 7 м
3
/м
2
до
138 м
3
/м
2
, при среднем значении 68,96 м
3
/м
2
. В зоне «быстрого» газа после
подработки расположен песчаник m4Sm4
1
, при подработке он дегазируется и
не принимает участия в формировании техногенных скоплений метана. Сред-
няя плотность остаточных ресурсов метана в песчаниках по шахтному полю
составила 32,5 м
3
/м
2
(47,1% от значения плотности ресурсов метана в песча-
никах до подработки). Над отработанным пластом m3 встречается от 2 до 5
угольных пластов-спутников и пропластков. Все они небольшой мощности
(до 0,4 – 0,5м) и не выдержанные по площади. Плотность ресурсов метана в
угольных пластах-спутниках и пропластках, подрабатываемых при разработ-
ке пласта m3, изменяется от 2,54 м
3
/м
2
до 30,86 м
3
/м
2
, при среднем значении
11,26 м
3
/м
2
. После подработки средняя плотность ресурсов ТСМ для пластов-
спутников составила 10,7 м
3
/м
2
. Таким образом, в песчаниках сосредоточено
75,2% от общего количества остаточного газа, в угольных пластах и пропла-
стках – 24,8%. Результаты подсчета плотности ресурсов ТСМ до и после под-
работки приведены на рисунке 1.
На поле шахты «Чайкино» над отработанным пластом m3 (марка угля Ж) в
зоне влияния подработки расположено два, реже три песчаника. Основную
роль в формировании техногенных скоплений метана играют песчаники
m4Sm4
1
и m5
1
Sm6. Мощность песчаника m4Sm4
1
изменяется от 23 м до 50,9 м,
природная газоносность от 1,35 м
3
/м
3
до 2,52 м
3
/м
3
, техногенная газонасы-
щенность изменяется от 0,34 до 1,21 м
3
/м
3
. Мощность песчаника m5
1
Sm6 из-
меняется от 6,8 до 28 м, природная газоносность от 1,53 м
3
/м
3
до 2,6 м
3
/м
3
,
техногенная газонасыщенность песчаника от 1,51 до 2,4 м
3
/м
3
. Плотность ре-
сурсов техногенных скоплений метана в песчаниках составляет от 35,4 м
3
/м
2
до 95,5 м
3
/м
2
, при среднем значении 62,3 м
3
/м
2
. В зоне «быстрого» газа после
подработки расположен песчаник m4Sm4
1
, который дегазируется и при под-
счете остаточных запасов метана не учитывается. Плотность остаточных ре-
сурсов ТСМ составила 34,2 м
3
/м
2
(54,9% от значения до подработки). В зоне
влияния подработки пласта m3 расположено от 2 до 6 угольных пластов и
пропластков. Наибольшее значение имеют пласты m4
1
, m5
н
, m5
в
и m5
1
. Пласты
по строению выдержаны, мощность от 0,3 до 0,75 м. Плотность ресурсов тех-
ногенных скоплений метана в угольных пластах и пропластках изменяется от
12,3 м
3
/м
2
до 38,45 м
3
/м
2
, при среднем значении 24,2 м
3
/м
2
.
Рис.1 – Оценка плотности ресурсов метана и ТСМ над пластом m3 на поле шахты
им. А.Ф. Засядько до и после подработки
После подработки средняя плотность остаточных ресурсов ТСМ для пла-
стов-спутников составила 23,5 м
3
/м
2
, то есть 97,1 % от исходного значения.
Средняя плотность остаточных ресурсов ТСМ для песчаников составляет
34,2 м
3
/м
2
, для угольных пластов и пропластков 23,5 м
3
/м
2
. Следовательно,
запасы ТСМ в подработанном углепородном массиве распределяются мле-
дующим образом: в породах содержится 59,3 % от общего количества метана,
в угольных пластах и пропластках – 40,7 % (Рис. 2).
Рис.2 – Оценка плотности ресурсов метана и ТСМ над пластом m3 на поле шахты
«Чайкино» до и после подработки
Оценка плотности остаточных ресурсов ТСМ для углей марки К была вы-
полнена для пласта m3 на поле шахты им. В.М. Бажанова. Высота толщи под-
работанных пород для песчаников составляет 162 м. В этом интервале над от-
работанным пластом расположено от 2 до 5 слоев песчаников. Наибольшее
значение в формировании техногенных скоплений газа имеют песчаники
m4
0
Sm4
1
(мощность 18 – 39 м), М5Sm4
4
(мощность 8,5 – 20,6 м) и m4
4
Sm4
5
(мощность 5 – 12,2 м). Суммарная плотность ресурсов метана по всем песча-
никам в зоне влияния отработки пласта m3 изменяется от 23,2 м
3
/м
2
до
70,1 м
3
/м
2
, при среднем значении 43,4 м
3
/м
2
. Мощность зоны «быстрого» газа
изменятся от 72 до 81,5 м. В этой зоне расположен песчаник m4
0
Sm4
1
. Плот-
ность ресурсов техногенных скоплений метана составила 15,6 м
3
/м
2
(35,9 %
от значения до подработки). Высота толщи подработанных пород для уголь-
ных пластов и пропластков составляет 246 м. Наиболее мощными и выдержа-
ными по площади угольными пластами расположенными в этой зоне являют-
ся m4
1
, m5
н
, m5
в
и m5
1
. Их мощность изменяется от 0,3 до 0,8 м. Плотность ре-
сурсов метана в угольных пластах и пропластках изменяется от 8,01 м
3
/м
2
до
33,12 м
3
/м
2
, при среднем значении 21,7 м
3
/м
2
. После подработки средняя
плотность ресурсов ТСМ для пластов-спутников составила 21,0 м
3
/м
2
(96,8 %
от значения до подработки). Таким образом, средняя плотность остаточных
ресурсов ТСМ для песчаников составляет 15,6 м
3
/м
2
(42,6% от общего коли-
чества остаточных ресурсов метана), для угольных пластов и пропластков
21,0 м
3
/м
2
(57,4% от общего количества) (Рис. 3).
Рис.3 – Оценка плотности ресурсов метана и ТСМ над пластом m3 на поле шахты
им. В.М. Бажанова до и после подработки
Для углей марки ОС оценка плотности остаточных ресурсов ТСМ была
выполнена для пласта l1 поля шахты «Калиновская-Восточная» (Рис. 4).
Рис.4 – Оценка плотности ресурсов ТСМ над пластом l1 на поле шахты «Калиновская-
Восточная» до и после подработки
Высота толщи подработанных пород для песчаников составляет 102 м.
На поле шахты в зоне влияния подработки расположено от двух до четырех
слоев песчаников. Наиболее мощными являются песчаники l1
1
Sl2
1
, l2
1
Sl3 и
l3Sl3
1
. Мощность песчаника l1
1
Sl2
1
изменяется от 19 м до 30 м, природная газо-
носность составляет от 1,07 м
3
/м
3
до 1,34 м
3
/м
3
, техногенная газонасыщен-
ность изменяется в пределах от 0,2 до 0,4 м
3
/м
3
. Мощность песчаника l2
1
Sl3
изменяется от 5,2 до 25,4 м, природная газоносность от 0,99 м
3
/м
3
до 1,2 м
3
/м
3
,
техногенная газонасыщенность песчаника от 0,63 до 0,8 м
3
/м
3
. У песчаника
l3Sl3
1
мощность изменяется в пределах от 18,4 до 27 м, природная газонос-
ность от 0,78 м
3
/м
3
до 1,22 м
3
/м
3
, техногенная газонасыщенность песчаника от
0,72 до 0,9 м
3
/м
3
. Плотность ресурсов техногенных скоплений метана в пес-
чаниках составляет от 5,2 м
3
/м
2
до 36,4 м
3
/м
2
, при среднем значении
22,2 м
3
/м
2
. В зоне «быстрого» газа после подработки расположен песчаник
l1
1
Sl2
1
, средняя плотность остаточных ресурсов техногенных скоплений мета-
на составила 16,1 м
3
/м
2
(72,5 % от значения до подработки). Высота толщи
подработанных пород для угольных пластов и пропластков составляет 143 м.
Над отработанным пластом встречается от трех до пяти угольных пластов-
спутников. Наибольшее значение имеют пласты l1
1
, l3, и l4. Мощность от 0,35
до 1,25 м. Плотность ресурсов техногенных скоплений метана в угольных
пластах и пропластках изменяется от 0,7 м
3
/м
2
до 57,7 м
3
/м
2
, при среднем зна-
чении 29,3 м
3
/м
2
. После подработки средняя плотность ресурсов ТСМ для
угольных пластов и пропластков составила 28,6 м
3
/м
2
(97,6 % от значения до
подработки). Средняя плотность остаточных ресурсов ТСМ для песчаников
составляет 16,1 м
3
/м
2
(36% от общего количества), для угольных пластов и
пропластков 28,6 м
3
/м
2
(64% от общего количества).
На рисунке 5 представлены результаты подсчетов плотности остаточ-
ных ресурсов ТСМ для углей марок Г-Ж – ОС в соотношении запасов в пес-
чаниках и угольных пластах.
Рис.5 – Соотношение плотности остаточных ресурсов ТСМ в песчаниках и угольных
пластах для углей марок Г-Ж – ОС
Таким образом, с ростом степени метаморфизма углей наблюдается
тенденция снижения объема остаточных ресурсов метана сконцентрирован-
ного в песчаниках и его увеличение в угольных пластах и пропластках вы-
званная снижением эффективной пористости песчаников.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Лукинов В.В. Метан закрытых шахт – проблемы и решения // Геотехн. мех.-2006. –
Вып. 67. – С. 55-67.
2. Фильтрационные параметры коллектора – углепородного массива, подработанного
горными выработками. В.В. Лукинов, А.П. Клец, В.В. Бобрышев и др. // Геотехн.
мех.-2002. – Вып. 37. – С. 74-79.
3. Забигайло В.Е. Геологические факторы выбросоопасности пород Донбасса / В.Е.
Забигайло, Широков А.З. и др. – К.: Наук. думка, 1974. – 270 с.
4. Давление флюидов и оценка изменения интегральной проницаемости в подрабо-
танном углепородном массиве. В.В. Лукинов, А.П. Клец, А.В. Приходченко и др. //
Наук. вісн. НГУ-2010. – Вип. 5.
5. Иофис М.А. Инженерная геомеханика при подземных разработках / М.А. Иофис,
А.И. Шмелев. - М.: Недра, 1985. – 248 с.
6. Принципы оценки ресурсов извлекаемого метана из подработанной углепородной
толщи.-В.В. Лукинов, В.В.Фичев, А.П. Клец // Геотехническая механика. Днепро-
петровск, 2002. - Вып. 32 - С. 30-40.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33562 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:40:33Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Приходченко, А.В. 2012-05-28T16:43:28Z 2012-05-28T16:43:28Z 2011 Влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще / А.В. Приходченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33562 622.411.332:533.17 Выполнена оценка плотности остаточных ресурсов техногенных скоплений метана для 
 шахт Донецко-Макеевского геолого-промышленного района. Исследовано влияние степени метаморфизма углей на формирование скоплений газа. Estimation of remining resources of technogenic accumulations of methane for mines Donetsko-Makeevsk region was performed. Influence of coal metamorphism on formation areas of 
 methane gas have been investigated. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще Influence of coal metamorphism on redistribution of methane within the undermining coal rock massive Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще Приходченко, А.В. |
| title | Влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще |
| title_alt | Influence of coal metamorphism on redistribution of methane within the undermining coal rock massive |
| title_full | Влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще |
| title_fullStr | Влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще |
| title_full_unstemmed | Влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще |
| title_short | Влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще |
| title_sort | влияние степени метаморфизма углей на перераспределение метана в подработанной углепородной толще |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33562 |
| work_keys_str_mv | AT prihodčenkoav vliâniestepenimetamorfizmaugleinapereraspredeleniemetanavpodrabotannoiugleporodnoitolŝe AT prihodčenkoav influenceofcoalmetamorphismonredistributionofmethanewithintheunderminingcoalrockmassive |