Условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве
Розглянуті основні геологічні чинники, які впливають на формування зон скупчення метану у вуглепородному масиві. Виділені, найбільш ефективні показники для середнього катагенеза порід – опосередковані локальні структури, зони тріщинуватості порід, стрижневі ділянки пісковиків (палеопотоки). Для виді...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53647 |
| 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: | Условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве / П.С. Пащенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 109-115. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53647 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-536472025-02-23T19:53:17Z Условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве Conditions fo methane accumulation zones in coal-bearing array Пащенко, П.С. Розглянуті основні геологічні чинники, які впливають на формування зон скупчення метану у вуглепородному масиві. Виділені, найбільш ефективні показники для середнього катагенеза порід – опосередковані локальні структури, зони тріщинуватості порід, стрижневі ділянки пісковиків (палеопотоки). Для виділених показників виконаний розрахунок дисперсійного аналізу по альтернативній ознаці. На основі розрахунків встановлено вплив кожного фактора на формування зон скупчення метану у вуглепродному масиві. Basic geological factors, which influence on forming of zone of accumulation of methane in coalrock massif, are presented. The most effective indexes for middle katagenesis of rock are determinated - medial local structures, zone of jointing of rock, race areas of sandstones (paleocurrent). For determinated indexes calculation of dispersion on an alternative character is executed. On the basis of calculations influence of every factor on forming of zone of accumulation of methane in a coalrock massif is definited. 2012 Article Условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве / П.С. Пащенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 109-115. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53647 553.94:622.411.332 ru Геотехническая механика application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Розглянуті основні геологічні чинники, які впливають на формування зон скупчення метану у вуглепородному масиві. Виділені, найбільш ефективні показники для середнього катагенеза порід – опосередковані локальні структури, зони тріщинуватості порід, стрижневі ділянки пісковиків (палеопотоки). Для виділених показників виконаний розрахунок дисперсійного аналізу по альтернативній ознаці. На основі розрахунків встановлено вплив кожного фактора на формування зон скупчення метану у вуглепродному масиві. |
| format |
Article |
| author |
Пащенко, П.С. |
| spellingShingle |
Пащенко, П.С. Условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве Геотехническая механика |
| author_facet |
Пащенко, П.С. |
| author_sort |
Пащенко, П.С. |
| title |
Условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве |
| title_short |
Условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве |
| title_full |
Условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве |
| title_fullStr |
Условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве |
| title_full_unstemmed |
Условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве |
| title_sort |
условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53647 |
| citation_txt |
Условия формирования зон скопления метана в углепородном массиве / П.С. Пащенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 109-115. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT paŝenkops usloviâformirovaniâzonskopleniâmetanavugleporodnommassive AT paŝenkops conditionsfomethaneaccumulationzonesincoalbearingarray |
| first_indexed |
2025-11-24T19:12:01Z |
| last_indexed |
2025-11-24T19:12:01Z |
| _version_ |
1849700145211375616 |
| fulltext |
109
УДК 553.94:622.411.332
Канд. геол. наук. П.С. Пащенко
(ИГТМ НАН Украины)
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЗОН СКОПЛЕНИЯ МЕТАНА В
УГЛЕПОРОДНОМ МАССИВЕ
Розглянуті основні геологічні чинники, які впливають на формування зон скупчення
метану у вуглепородному масиві. Виділені, найбільш ефективні показники для середнього
катагенеза порід – опосередковані локальні структури, зони тріщинуватості порід, стрижневі
ділянки пісковиків (палеопотоки). Для виділених показників виконаний розрахунок диспер-
сійного аналізу по альтернативній ознаці. На основі розрахунків встановлено вплив кожного
фактора на формування зон скупчення метану у вуглепродному масиві.
CONDITIONS OF METHANE ACCUMULATION ZONES IN A COAL-
BEARING ARRAY
Basic geological factors, which influence on forming of zone of accumulation of methane in
coalrock massif, are presented. The most effective indexes for middle katagenesis of rock are de-
terminated - medial local structures, zone of jointing of rock, race areas of sandstones (paleocur-
rent). For determinated indexes calculation of dispersion on an alternative character is executed. On
the basis of calculations influence of every factor on forming of zone of accumulation of methane in
a coalrock massif is definited.
Запасы метана распределены в углепородном массиве Донбасса неравно-
мерно. Существуют участки, с пониженным содержанием метана и, наоборот,
участки с повышенным содержанием. На распределение метана в породах
влияет целый ряд геологических факторов. Основными из них являются глуби-
на залегания исследуемого пласта, степень катагенеза пород, морфология, тек-
тоника, литологический состав вмещающих пород и др., но влияние каждого из
этих факторов в различных условиях шахтных полей и районов Донбасса раз-
личны и неоднозначны. В каждом конкретном случае необходимо установить
закономерности изменения газоносности на площади и с глубиной, определить
степень влияния на газоносность геологических факторов, выделить основные
из них для исследуемой площади, что позволит при ограниченном объеме фак-
тических данных выявить наиболее газоносные участки на каждом шахтном
поле. Определение основных геологических факторов, влияющих на формиро-
вание зон скопления метана в породах Донбасса, является, актуальной научно-
практической задачей для угледобывающей отросли, что позволит рентабельно
производить работы по дегазации углепородного массива и вести добычу газа в
промышленных масштабах.
В работе [1] выполнен анализ литературных данных, которые послужили
основой для разработки новых способов по прогнозу зон скопления метана,
рассмотренные в работах [2, 3]. Выполненные автором данной статьи исследо-
вания в Донецко-Макеевском районе, позволили выделить основные геологиче-
ские факторы, влияющие на формирование зон скопления метана в углепород-
ном массиве. Определены показатели тектонического, литологического харак-
тера и комплексного влияния на формирования скоплений метана в породах
среднего катагенеза.
В процессе исследований, были выбраны и изучены оптимальные показа-
110
тели, характеризующие при совместном их применении комплекс геологиче-
ских факторов, влияющих на формирование зон скопления метана в углепород-
ном массиве. В данный комплекс входит три фактора, поэтому необходимо
оценить степень влияния на формирование зон скопления метана каждого фак-
тора из указанного комплекса.
Изучение влияния факторов на комплекс выполняется с помощью дис-
персионного анализа по альтернативному признаку. В нашем случае альтерна-
тивным признаком, является газовыделение из скважин.
Таким образом, из общего количества результатов ni – количество сква-
жин в i-м интервале, mi – количество скважин в i-м интервале с газовыделением
(альтернативный признак), где i=1, 2, …, z. Используя свойства дисперсии, рас-
чет можно вести по сокращенным формулам [4].
Таким образом, общую дисперсию по альтернативному признаку опреде-
ляем по формуле:
∑
=
−=
z
i
y HmD
1
2 (1)
Факторная дисперсия определяется для альтернативного комплекса по
формуле:
∑
=
−=
z
i
x HhD
1
2 (2)
Случайную дисперсию для альтернативного комплекса находим по фор-
муле:
∑ ∑
= =
−=
z
i
z
i
z hmD
1 1
2 (3)
где
z
z
i
n
m
H
2
1
)(∑
== ;
z
z
n
mh
2
= .
При этом общая дисперсия по альтернативному признаку равна сумме
факторной и случайной. Отношение факторной дисперсии к общей показывают
долю колеблемости, под воздействием изучаемого фактора в общей колеблемо-
сти. Эти отношения показывают степень статистического влияния данных фак-
торов на результативный признак:
,2
2
2
y
x
x D
D
=η (4)
где 2
xη - показывает влияние факторов.
,2
2
2
y
z
z D
D
=η (5)
где 2
zη - показывает влияние случайных причин.
Сумма 2
xη и 2
zη должна равняться 1.
Для выполнения дисперсионного анализа в нашем случае необходимо
рассчитать величину интервалов оптимальную для каждого выбранного факто-
ра (табл. 1), воспользуемся следующими формулами [4]:
111
Таблица 1 - Дебиты и объемы извлеченного газа из поверхностных дегазационных
скважин на поле шахты им. А.Ф. Засядько [5] и привязка к геологическим факторам
(при отработке пласта m3)
№ скв.
Извлече-
но мета-
на, млн. м3
Средне-
суточный
дебит,
тыс. м3
Значение
превы-
шения
усред-
ненных
локаль-
ных
струк-
тур, м
Значение коэф-
фициента относи-
тельной мощно-
сти песчаника
(палеопотока), б/р
Значение
коэфф-та
трещинова-
то-сти угле-
породного
массива,
б/р.
Примечание
МТ-210 0,5 1,0 +20 0,80 0,10 -----
МТ-213 0,6 0,9 +20 0,79 0,10 -----
МТ-229 1,25 1,6 +15 0,75 0,35 -----
МТ-249 1,6 2,7 +3 0,85 0,17 -----
МТ-264 3,9 14,7 +15 0,82 0,13 -----
МТ-284 4,1 3,2 -5 0,71 0,11 Расположена на
крыле складки
МТ-287 1,1 3,3 -5 0,83 0,27
Расположена в
зоне влияния ма-
лоамплитудной
нарушенности
МТ-286 1,3 3,3 -6 0,85 0,23 Расположена на
крыле складки
МТ-320 0,4 7,2 +2 0,75 0,05 -----
Щ-1345 1,2 5,6 +10 0,75 0,13 -----
Щ-1347 1,7 4,3 +3 0,88 0,25 -----
МТ-327 1,2 2,9 -9 0,73 0,30 -----
МТ-330 1,2 3,6 -25 0,72 0,27
Расположена в
донной части
синклинали
МТ-209 газ газ +5 0,72 0,13 -----
МТ-211 0 0 -4 0,81 0,12 -----
МТ-219 0 0 -12 0,68 0,23 -----
МТ-303 газ газ +12 0,73 0,12 ------
МТ-310 0 0 -2 0,8 0,20 ------
МТ-317 0 0 -10 0,76 0,19 -------
Щ-1348 0 0 -5 0,8 0,38 -------
МТ-323 0 0 -11 0,73 0,33 ------
МТ-328 0 0 +1 0,75 0,20 ------
)lg(2.31
minmax
n
nnK
×−
−
= , (6)
K
nnZ minmax −
= , (7)
где К – величина интервала,
nmax, nmin – максимальное и минимальное значение выборки соответствен-
но;
112
n – количество значений в совокупности;
Z – количество групп.
Следовательно, для исследуемой выборки (А) оптимальные значения ин-
тервалов можно записать следующим образом: А1= nmin+K, А2=А1+К, …, Аz=Az -
1+K.
Расчет однофакторного альтернативного комплекса удобно вести, как по-
казано в таблице 2.
Таблица 2 - Расчет однофакторного альтернативного комплекса
Интервалы Показатели < А1 А1 ÷ А2 А2 ÷ А3 ….. > Аz
Результаты
N n1 n2 n3 ….. nz ∑
=
z
i
in
1
M m1 m2 m3 ….. mz ∑
=
z
i
im
1
M2 (m1)2 (m2)2 (m3)2 ….. (mz)2
z
z
i
i
n
m
H
∑
== 1
2)(
H
1
2
1
1
)(
n
mh =
2
2
2
2
)(
n
mh =
3
2
3
3
)(
n
mh = ….
z
z
z n
mh
2)(
= ∑
=
z
i
zh
1
Таким образом, подставив исходные данные (см. табл. 1) в формулы (6) и
(7) находим для каждого исследуемого фактора количество интервалов по ран-
гам газовыделения, представленные в таблице 3.
Так для показателя «усредненные локальные структуры» было выделено
пять интервалов. Для каждого интервала было определено количество скважин
(ni), попадающих в данную группу. Далее определяем количество скважин (mi)
с результирующим признаком и заносим в таблицу. Расчеты однофакторного
альтернативного комплекса для показателя «усредненные локальные структу-
ры» представлены в таблице 4.
Таблица 3 - Деление исследуемых факторов на группы по рангам газовыделения из
скважин
Исследуемый фак-
тор Интервалы
Усредненные ло-
кальные структу-
ры
< -16 -16 ÷ -7 -7 ÷ 2 2 ÷ 11 > 11
Палеопотоки < 0,72 0,72 – 0,76 0,76 – 0,80 0,80 – 0,84 > 0,84
Трещиноватость < 0,10 0,10 – 0,15 0,15 – 0,20 0,20 – 0,25 > 0,25
Таблица 4 - Результаты расчета однофакторного альтернативного комплекса для пока-
зателя «усредненные локальные структуры»
Интервалы Показатели < -16 -16 ÷ -7 -7 ÷ 2 2 ÷ 11 > 11 Результаты
N 1 4 7 5 5 ∑n=22
M 1 1 3 5 5 ∑m=15
M2 1 1 9 25 25 H=10,23
H 1 0,25 1,28 5 5 ∑h=12,54
113
Извлекая нужные данные и подставляя их в формулы 1 – 3, находим дис-
персии:
77.423.10152 =−=yD (8)
31.223.1054.122 =−=xD (9)
46.254.12152 =−=zD (10)
Определим теперь степень влияния усредненных локальных структур как
факторного признака:
48.0
77.4
31.2
2
2
2 ===
y
x
x D
Dη (11)
Определим степень случайных факторов:
52.0
77.4
46.2
2
2
2 ===
y
z
z D
Dη (12)
Число степеней свободы составит: kх=4 (количество групп минус едини-
ца, для факторного признака); kz=17 (общее количество значений минус коли-
чество групп, для случайных факторов).
Факторная дисперсия на одну степень свободы, не зависящая от числен-
ности значений в группах:
58.0
4
31.22
2 ===
x
x
x k
Dσ (13)
Случайная дисперсия на одну степень свободы, не зависящая от числен-
ности значений в группах:
15.0
17
46.22
2 ===
z
z
z k
Dσ (14)
Отношение дисперсии на одну степень свободы (расчетный критерий
Фишера) составит:
86.3
15.0
58.0
2
2
===
z
x
эмпF
σ
σ (15)
Табличное значение по критерию Фишера находится в справочной лите-
ратуре, по значениям степеней свободы, оно составляет Fтабл=2,87. Поскольку
эмпирическое значение больше табличного, влияние показателя «усредненные
локальные структуры» на газовыделения из скважин достоверно.
По данным таблицы 1 - были определены значения других факторов
влияния на газовыделения из скважин. Для остальных показателей будут при-
ведены только результаты расчетов, без промежуточных формул и пояснений,
поскольку они аналогичны, как и для показателя «усредненные локальные
структуры». Результаты расчета однофакторного альтернативного комплекса
для показателя палеопотоков, приведены в табл. 5.
114
Таблица 5 - Результаты расчета однофакторного альтернативного комплекса для пока-
зателя «палеопотоков»
Интервалы Показатели < 0,72 0,72-0,76 0,76-0,80 0,80-0,84 > 0,84 Результаты
N 4 7 4 4 3 ∑n=22
M 1 7 1 3 3 ∑m=15
M2 1 49 1 9 9 H=10,23
H 0,25 7 0,25 2,25 3 ∑h=12,75
Значение дисперсий и других параметров будут следующие:
77.42 =yD ; 52.22 =хD 25.22 =zD
53.02 =xη ; 47.02 =zη ; 63.02 =xσ ; 13.02 =zσ ; 77.4=эмпF .
Табличный критерий Фишера остается прежним – 2.87. Как и в предыду-
щем случае, расчетное значение отношения дисперсий выше табличного, что
подтверждает достоверность влияния палеопотоков на газовыделения из сква-
жин.
Аналогичные действия выполним для показателя трещиноватости. Ре-
зультаты расчета приведены в таблице 6 и, далее, в сокращенном варианте зна-
чения дисперсий и других необходимых параметров для определения степени
влияния данного показателя на газовыделения из скважин.
Таблица 6 - Результаты расчета однофакторного альтернативного комплекса для пока-
зателя «трещиноватость»
Интервалы Показатели < 0,10 0,10-0,15 0,15-0,20 0,20-0,25 > 0,25 Результаты
N 1 8 5 1 7 ∑n=22
M 1 7 1 1 5 ∑m=15
M2 1 49 1 1 25 H=10,23
H 1 6,125 0,2 1 3,57 ∑h=11,90
Значение дисперсий и других параметров будут следующие:
77.42 =yD ; 67.12 =хD 10.32 =zD
35.02 =xη ; 65.02 =zη ; 42.02 =xσ ; 18.02 =zσ ; 33.2=эмпF .
Табличный критерий Фишера остается прежним – 2.87. Расчетное значе-
ние отношения дисперсий немного ниже табличного, что указывает на низкую
достоверность влияния трещиноватости на газовыделения из скважин.
Для удобства расчета влияния каждого из факторов на газовыделения из
скважин определены коэффициенты к каждому показателю, вошедшему в ком-
плекс. С этой целью были сложены все факторные дисперсии, их сумма пред-
ставляет собой 100 % (степень достоверности газопроявлений из скважин, при
вероятности 0,95). Часть факторной дисперсии какого-либо признака (от общей
суммы), представляет собой долю или коэффициент, характеризующий степень
влияния данного признака на газовыделения из скважин. Значения указанных
коэффициентов представлены в табл. 7.
115
Таблица 7 - Значения коэффициентов, характеризующих степень влияния каждого из
факторов на газовыделения из скважин
Геологические факторы Значение коэффициента
Усредненные локальные структуры 0,35
Палеопотоки 0,39
Трещиноватость 0,26
Таким образом, установлены основные геологические факторы, влияю-
щие на формирование зон скопления метана в углепородном массиве. Выпол-
ненный дисперсионный анализ позволил установить долю влияния каждого
фактора на формирование выше указанных зон. Использование комплекса гео-
логических факторов позволит более эффективно прогнозировать зоны скопле-
ния метана в массиве горных пород.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пащенко П.С. Геологические факторы образования зон скопления метана на примере шахт Донецко-
Макеевского района / П.С. Пащенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины.
– Днепропетровск, 2008. - № 80. – С. 345 - 350.
2. Патент Украины № 34472 E21F 7/00. Спосіб визначення зон тріщинуватості у вуглепородному
масиві / В.А. Баранов, П.С. Пащенко (Україна). От 11.08.2008. Бюл. № 15.
3. Патент Украины № 41696 E21F 7/00 G01V 9/00. Спосіб визначення зон скупчення метану у
стратиграфічному інтервалі на шахтах та ділянках розвідки. / А.Ф. Булат, В.В. Лукинов, П.С. Пащенко [та
інші]. (Україна) От 10.06.2009. Бюл. № 11.
4. Рыжов П.А. Математическая статистика в горном деле / П.А. Рыжов – М.: Высшая школа. – 1973. –
288 с.
5. Булат А.Ф. Дегазация углепородного массива на шахте им. А.Ф. Засядько скважинами, пробуренны-
ми с поверхности / А.Ф. Булат, В.В. Лукинов, Е.Л. Звягильский, В.С. Грязнов [и др.] // Геотехническая механи-
ка: Межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2005. - № 53. – С. 3 – 8.
УДК 622.284:678.029.46
Канд.техн.наук С.П. Мусиенко
(ИГТМ НАН Украины)
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ
ГЕОКОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ РЕМОНТА
ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЕКТОВ
При розробці технології створення геокомпозитних конструкцій було проведене відпра-
цювання її елементів. У статті наведено приклади застосування елементів технології ство-
рення геокомпозитних конструкцій при ремонті промислових об’єктів та деякі результати
таких робіт
APPLICATION COMPONENTS OF TECHNOLOGY GENERATION OF
GEOCOMPOSIT CONSTRUCTIONS IN THE CONDITIONS OF REPAIR
ACTION OF INDUSTRIAL BUILDING SITES.
At development of technology generation of constructions working off its components was
conducted. The examples of application of components of technology of generation of constructions
at the repair action of industrial objects and some data of such works are resulted in the article
Применение элементов технологии создания геокомпозитных конструкций
при определенных условиях может быть рекомендовано в гидротехническом и
подземном строительстве как особо рациональный и экономичный способ
|