Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу

Наведено результати дослiджень змiн компонентних та iзотопних характеристик вугiльних газiв на дiлянках метанозбагачення в аварiйнонебезпечних зонах шахт iм. О.Ф. Засядька та “Червонолиманська”. Дослiджено фiзико-фiльтрацiйнi властивостi пiсковику l1 у зонi викиду метану в шахтi iм. О.Ф. Засядька. З...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Ємець, О.В., Канін, В.О., Тараник, О.О., Іванків, О.О., Проскурко, Л.І.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2009
Теми:	Науки про Землю
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8659
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:	Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу / О.В. Ємець, В.О. Канiн, О.О. Тараник, О.О. Iванкiв, Л. I. Проскурко // Доп. НАН України. — 2009. — № 6. — С. 126-134. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-8659
record_format	dspace
spelling	Ємець, О.В. Канін, В.О. Тараник, О.О. Іванків, О.О. Проскурко, Л.І. 2010-06-14T10:30:50Z 2010-06-14T10:30:50Z 2009 Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу / О.В. Ємець, В.О. Канiн, О.О. Тараник, О.О. Iванкiв, Л. I. Проскурко // Доп. НАН України. — 2009. — № 6. — С. 126-134. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8659 553.94:543.27:550.42(477.6) Наведено результати дослiджень змiн компонентних та iзотопних характеристик вугiльних газiв на дiлянках метанозбагачення в аварiйнонебезпечних зонах шахт iм. О.Ф. Засядька та “Червонолиманська”. Дослiджено фiзико-фiльтрацiйнi властивостi пiсковику l1 у зонi викиду метану в шахтi iм. О.Ф. Засядька. Згiдно з поведiнкою геохiмiчних характеристик, газовi скупчення формуються шляхом надходження з глибини газiв у структурно сприятливi пастки. Виведено ряд геохiмiчних параметрiв, якi дають змогу прогнозувати дiлянки метанозбагачення. The paper provides the results on investigations of alterations of component and isotopic parameters of coal-bed gases in the places of methane accumulations in the ejection-dangerous zones of the O.F. Zasadko and “Chervonolymanska” coalmines. Physical-filtration properties of sandstone l1 in the zone of methane ejection in the O.F. Zasadko coalmine are studied. Basing on the behavior of some geochemical characteristics, the gas accumulations were formed due to the migration of gases from the depth into structurally profitable traps. A range of geochemical parameters which can be used to identify the methane accumulation zones has been proposed. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Науки про Землю Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу Isotopic-geochemical attributes of the forecasting of places of anomalous gas accumulation in coal beds of Donbas Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу
spellingShingle	Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу Ємець, О.В. Канін, В.О. Тараник, О.О. Іванків, О.О. Проскурко, Л.І. Науки про Землю
title_short	Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу
title_full	Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу
title_fullStr	Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу
title_full_unstemmed	Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу
title_sort	ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах донбасу
author	Ємець, О.В. Канін, В.О. Тараник, О.О. Іванків, О.О. Проскурко, Л.І.
author_facet	Ємець, О.В. Канін, В.О. Тараник, О.О. Іванків, О.О. Проскурко, Л.І.
topic	Науки про Землю
topic_facet	Науки про Землю
publishDate	2009
language	Ukrainian
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
format	Article
title_alt	Isotopic-geochemical attributes of the forecasting of places of anomalous gas accumulation in coal beds of Donbas
description	Наведено результати дослiджень змiн компонентних та iзотопних характеристик вугiльних газiв на дiлянках метанозбагачення в аварiйнонебезпечних зонах шахт iм. О.Ф. Засядька та “Червонолиманська”. Дослiджено фiзико-фiльтрацiйнi властивостi пiсковику l1 у зонi викиду метану в шахтi iм. О.Ф. Засядька. Згiдно з поведiнкою геохiмiчних характеристик, газовi скупчення формуються шляхом надходження з глибини газiв у структурно сприятливi пастки. Виведено ряд геохiмiчних параметрiв, якi дають змогу прогнозувати дiлянки метанозбагачення. The paper provides the results on investigations of alterations of component and isotopic parameters of coal-bed gases in the places of methane accumulations in the ejection-dangerous zones of the O.F. Zasadko and “Chervonolymanska” coalmines. Physical-filtration properties of sandstone l1 in the zone of methane ejection in the O.F. Zasadko coalmine are studied. Basing on the behavior of some geochemical characteristics, the gas accumulations were formed due to the migration of gases from the depth into structurally profitable traps. A range of geochemical parameters which can be used to identify the methane accumulation zones has been proposed.
issn	1025-6415
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/8659
citation_txt	Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу / О.В. Ємець, В.О. Канiн, О.О. Тараник, О.О. Iванкiв, Л. I. Проскурко // Доп. НАН України. — 2009. — № 6. — С. 126-134. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT êmecʹov ízotopnogeohímíčnínapracûvannâprognozudílânokanomalʹnogogazonasičennâuvugílʹnihpokladahdonbasu AT kanínvo ízotopnogeohímíčnínapracûvannâprognozudílânokanomalʹnogogazonasičennâuvugílʹnihpokladahdonbasu AT taranikoo ízotopnogeohímíčnínapracûvannâprognozudílânokanomalʹnogogazonasičennâuvugílʹnihpokladahdonbasu AT ívankívoo ízotopnogeohímíčnínapracûvannâprognozudílânokanomalʹnogogazonasičennâuvugílʹnihpokladahdonbasu AT proskurkolí ízotopnogeohímíčnínapracûvannâprognozudílânokanomalʹnogogazonasičennâuvugílʹnihpokladahdonbasu AT êmecʹov isotopicgeochemicalattributesoftheforecastingofplacesofanomalousgasaccumulationincoalbedsofdonbas AT kanínvo isotopicgeochemicalattributesoftheforecastingofplacesofanomalousgasaccumulationincoalbedsofdonbas AT taranikoo isotopicgeochemicalattributesoftheforecastingofplacesofanomalousgasaccumulationincoalbedsofdonbas AT ívankívoo isotopicgeochemicalattributesoftheforecastingofplacesofanomalousgasaccumulationincoalbedsofdonbas AT proskurkolí isotopicgeochemicalattributesoftheforecastingofplacesofanomalousgasaccumulationincoalbedsofdonbas
first_indexed	2025-11-25T06:09:19Z
last_indexed	2025-11-25T06:09:19Z
_version_	1850505840816029696
fulltext	УДК 553.94:543.27:550.42(477.6) © 2009 О.В. Ємець, В. О. Канiн, О.О. Тараник, О. О. Iванкiв, Л. I. Проскурко Iзотопно-геохiмiчнi напрацювання прогнозу дiлянок аномального газонасичення у вугiльних покладах Донбасу (Представлено членом-кореспондентом НАН України О.М. Пономаренком) Наведено результати дослiджень змiн компонентних та iзотопних характеристик вугiльних газiв на дiлянках метанозбагачення в аварiйнонебезпечних зонах шахт iм. О.Ф. Засядька та “Червонолиманська”. Дослiджено фiзико-фiльтрацiйнi властиво- стi пiсковику l1 у зонi викиду метану в шахтi iм. О.Ф. Засядька. Згiдно з поведiнкою геохiмiчних характеристик, газовi скупчення формуються шляхом надходження з гли- бини газiв у структурно сприятливi пастки. Виведено ряд геохiмiчних параметрiв, якi дають змогу прогнозувати дiлянки метанозбагачення. Стратегiя розвитку вугiльної промисловостi України визначається двома надзвичайно важ- ливими обставинами — необхiднiстю iнтенсифiкацiї видобутку вугiлля для забезпечення енергетичної незалежностi країни i високим рiвнем смертельного травматизму, яким су- проводжується видобуток вугiлля. При цьому в останнє десятилiття зростання травма- тизму у вугiльнiй промисловостi України почало катастрофiчно випереджати зростання видобутку вугiлля. Визначальною природною небезпекою, що супроводжує гiрничi робо- ти, як i ранiше залишаються вибухи газу й газодинамiчнi явища. Так, за перiод з 1997 по 2008 рр. на шахтах України зареєстровано 69 вибухiв i спалахiв газу, якi спричинили загибель 497 чоловiк, 990 газодинамiчних явищ, в результатi яких загинули 110 людей. Значна бiльшiсть цих явищ пов’язана з наявнiстю в гiрському масивi дiлянок метанозба- гачення. У цiй роботi, на основi дослiджень фiльтрацiйно-колекторських властивостей порiд, а та- кож компонентного складу вугiльних газiв та iзотопного складу вуглецю, кисню й водню (окремих його компонентiв), показано закономiрностi, якi є ознаками присутностi дiлянок метанозбагачення у вуглепородному масивi та проведено iнтерпретацiю їх формування. Методика дослiдження. Проби газу вiдбирались в межах одних з найбiльш аварiйно- небезпечних дiлянок — пластiв вугiлля l1 уздовж 13-ї схiдної лави шахти iм. О.Ф. Засядька та k5 вздовж 11-го пiвнiчного конвеєрного штреку шахти “Червонолиманська”. Вiдбiр газу здiйснювався зi шпурiв та дегазацiйних свердловин у склянi герметично закоркованi пляш- ки методом витiснення рiдини. Хiмiчний склад газу визначався в МакНДI (м. Макiївка) на хроматографi ЛХМ-8МД. Iзотопнi аналiзи вуглецю виконанi на мас-спектрометрi “МИ-1201В” з системою напуску газу СПВП-8. Пiдготовку проб газу для iзотопного аналiзу здiйснiвали за методиками, опи- саними у працi [1]. Вiдтворення iзотопних визначень ±0,5%�. Воду для iзотопного аналiзу водню видiляли в пастки, охолодженi рiдким азотом у вакуумованiй системi спалювання 126 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №6 метану [1]. Iзотопнi аналiзи водню здiйснювали в IГНС НАН України (аналiтик Ю.М. Де- мiхов). Вiдтворення iзотопних визначень по водню ±6%�: Коефiцiєнт сухостi газу (CHC) розраховували за формулою: CHC = VCH4 /(VC2H6 + VC3H8 ), де V — об’єм газу, %. Вуглекислотний коефiцiєнт CDMI = VCO2 VCH4 + VCO2 · 100. Об’єктом дослiдження фiзико-механiчних та колекторсько-фiльтрацiйних властивостей були зразки керна пiсковику l1Sl2, який залягає над вугiльним пластом l1 шахти iм. A. Ф. За- сядька. У гiрничi виробки, що знаходяться пiд ним, з нього надходить газ, який виноситься вентиляцiйними системами. Локально в пiсковику наявнi дiлянки, якi характеризуються високою метанонасиченiстю, зумовлюючи аварiйнiсть гiрничих робiт. Вiдкриту пористiсть розраховували стандартним методом, згiдно з рiзницею об’ємiв зразка та газу, що в нього нагнiтався. Експериментальнi роботи по визначенню проникностi здiйснювали на цилiндричних пластинах-зразках малого розмiру (дiаметром вiд 5 мм i зав- ширшки вiд 2 мм). Газ нагнiтали вздовж осьових напрямкiв цилiндрiв перпендикулярно до нашарування породи. Результати дослiджень фiзико-колекторських властивостей пiсковику l1Sl2 у 13-й схiднiй лавi шахти iм. О.Ф. Засядька. Вiдповiдно до результатiв аналiзiв фi- зико-колекторських властивостей, об’ємна вага зразкiв пiсковика l1Sl2 є типовою для пiс- ковикiв, змiнюючись вiд 2,54 до 2,71 г/см3, мало вiдрiзняючись у рiзних дiлянках пласта. Карбонатнiсть варiює в широких межах — вiд 0,31 до 4,19%, стрибкоподiбно змiнюючись. Вiдкрита пористiсть коливається вiд 2,52 до 3,88%. Такi характеристики засвiдчують низькi ємнiснi характеристики пiсковику l1Sl2 за досить сталої вiдкритої пористостi. Як i карбонатнiсть, проникнiсть стрибкоподiбно змiнюється вiд значень, близьких до нуля, до слабкопроникних колекторiв. Мiж цими параметрами проявляються чiтка додатна залежнiсть за логарифмiчним законом (коефiцiєнт Пiрсона R2 = 0,9) (рис. 1, а), яка чiтко вiдображає вплив карбонатностi на збереження фiльтрацiйних властивостей колектора за процесiв дiагенезу. Вздовж 13-ї схiдної лави, з наближенням до пiкету (ПК) 21 + 7 м (427 м вiд гирла виробки), де було розкрито зону метанозбагачення, пiсковики стають дедалi бiльш про- никними, а найвища проникнiсть спостерiгається дещо далi, за нею, поблизу малоамплi- тудного тектонiчного порушення (див. рис. 1, б ), яке розкрите на вiдстанi близько 70 м вiд ПК 21 + 7 м. На рис. 1, б стрiлкою показаний iмовiрний механiзм видiлення газу з зони метанозбагачення. Вiрогiдно, що близько 150 тис. м3 газу, який видiлився при розкриттi зони метанозбагачення, накопичилось у пiсковиках шляхом пiдтоку газiв з глибини саме вздовж цього порушення. Отже, пiсковик пласта l1Sl2 шахти iм. О.Ф. Засядька характеризується пiдвищеними фiльтрацiйно-колекторськими властивостями на дiлянках метанозбагачення, що характе- ризує його вирiшальну роль у накопиченнi газу, який може бути утилiзований бурiнням свердловин з поверхнi або ж дегазований шляхом довготривалої роботи випереджальних дегазацiйних свердловин. Варiацiї компонентного складу вугiльних газiв. У вугiльному газi пласта l1 вмiст метану дорiвнює 64,4–96,2% (табл. 1), етану 0,07–7,67%, а пропану 0,04–2,6%. Коефiцiєнт су- ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №6 127 Рис. 1. Фiзико-колекторськi властивостi пiсковику l1Sl2 у 13-й схiднiй лавi шахти iм. О.Ф. Засядька: а — залежнiсть проникностi вiд карбонатностi; б — варiацiї проникностi пiсковику вздовж лави хостi газу змiнюється вiд 10,2 до 801,67. Однi з найменших величин CHC (вiд 10,15 до 12,65) зафiксовано поблизу зони метанозбагачення на ПК 21 + 7 м, при цьому пробi 6–1–06, вiдi- браної найближче (за 27 м перед зоною метанозбагачення), вiдповiдає найменша величина. У газах спостерiгаються домiшки гелiю (вiд 0,02 до 0,113%) i водню (вiд 0 до 0,14%). Чiткої залежностi мiж варiацiями вмiстiв He та H уздовж пласта не виявлено. Вмiст вуглекисло- го газу низький, змiнюється вiд < 0,01 до 3,8%. Найвищi його концентрацiї (до 3,1–3,8%) зафiксовано з самого початку проходки штреку на ПК 15± 8 м (див. табл. 1), перед зоною метанозбагачення. У вугiльному газi пласта kв 5 шахти “Червонолиманська” вмiст метану змiнюється вiд 84 до 98,5%, а в пробi КЛ-01 був зазначений найнижчий його вмiст — 30,53% (див. табл. 1). Вмiст етану коливається вiд 0,28 до 0,88%, пропану — вiд < 0,01 до 0,36%, а бутану — вiд 0 до 0,1%. Кiлькiснi варiацiї та максимальнi вмiсти гомологiв метану меншi, нiж у шахтi iм. О.Ф. Засядька. Вiдповiдно, величина CHC змiнюється вiд 30,53 до 316,10. Спостерiгається чiтке наростання сухостi газу з проходженням крiзь зону малоамплi- тудних тектонiчних порушень, якi оперяють глибинне тектонiчне порушення — Глибо- коярський скид (рис. 2). Вмiст гелiю в газi змiнюється вiд 0,01 до 0,189%, а водню — вiд < 0,001 до 0,01%. Вони тенденцiйно зростають у зазначенiй зонi малоамплiтудних порушень, засвiдчуючи їх надходження з глибини (див. табл. 1). Отже, вздовж Глибо- коярського скиду з глибини надходять гази, бiльш бiднi важкими гомологами метану та збагаченi на водень i гелiй у порiвняннi з газом пласта kв 5. Вмiст вуглекислого га- зу коливається вiд 0,03 до 0,8%, що, за максимальними значеннями, на порядок нижче, нiж у газi шахти iм. О.Ф. Засядька. Такi величини визначають i менший вуглекисло- тний коефiцiєнт CDMI — вiд 0,036 до 0,814%, величини якого широко варiюють вздовж штреку. Iзотопний склад Н й С вугiльних газiв шахти iм. О.Ф. Засядька. δ13CCH4 вiль- ного метану у вугiльному газi пласта l1 13-ї схiдної лави змiнюється вiд −32,41 до −22,72%�, а δ13CCO2 — вiд −24,88 до −14,84%� (див. табл. 1). На пiдставi iзотопно-геохiмiчних дослi- джень у працi [1, 2] встановлено, що цi гази у пластi l1 на територiї шахти iм. О.Ф. Засядька, 128 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №6 Таблиця 1. Результати хроматографiчних (% за об’ємом) й iзотопних аналiзiв та розрахованi коефiцiєнти CDMI, CHC i ∆ вугiльних газiв Номер проби ПК+м CH4 C2H6 C3H8 CO2 H2 He CHC CDMI, % δD (VSM OW), %� δ 13CCO2 (VPDB), %� δ 13CCH4 (VPDB), %� ∆ = (δ13CCH4 – δ 13CCO2 ), %� 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Гази пласта l1 13-ї схiдної лави шахти iм. О.Ф. Засядька 5-1-06 15 + 8 73,1 2,62 0,16 3,80 Не визн. 0,02 26,3 4,941 Не визн. Не визн. −31,48 — 5-2-06 15 + 8 Не визн. Не визн. Не визн. Не визн. Те саме Не визн. — — Те саме −14,84 −22,72 7,88 6-1-06 15 + 10 73,1 4,60 2,60 3,10 0,05 0,09 10,2 4,068 “ −24,88 −30,3 5,42 7-1-06 22 85 5,70 1,50 0,10 0,10 0,1 11,8 0,118 “ −18,65 −29,8 11,15 8-1-06 24 87,3 5,40 1,50 < 0,01 0,02 0,07 12,7 0,001 “ Не визн. −30,77 — 8-2-06 15 + 8 64,4 2,35 0,04 < 0,01 0,01 0,02 26,9 0,002 “ Те саме −30,23 — 9-1-06 24 82,9 4,88 1,19 0,30 0,09 0,05 13,7 0,361 “ −17,18 −30,85 13,67 9-2-06 25 96,2 0,07 0,05 < 0,01 0,06 0,05 801,7 0,001 “ Не визн. −29,8 — 10-1-06 25 92,5 6,70 0,21 < 0,01 0,06 0,04 13,4 0,001 “ Те саме −30,15 — 10-2-06 28 92,5 6,74 0,21 < 0,01 0,06 0,04 13,3 0,001 “ “ −30,6 — 11-1-06 28 90,57 7,67 0,24 < 0,01 0,07 0,06 11,5 0,001 “ “ −30,38 — 11-2-06 30 91,61 6,15 0,18 < 0,01 0,05 0,06 14,5 0,001 “ “ −30,75 — 12-1-06 30 68,97 2,78 0,04 0,03 0,04 0,02 24,5 0,043 “ −23,37 −31,35 7,98 1-1-07 42 Не визн. Не визн. Не визн. Не визн. Не визн. Не визн. — — “ −18,56 −30,26 11,70 1-2-07 45 Те саме Те саме Те саме Те саме Те саме Те саме — — “ −20,7 −31,21 10,51 2-1-07 51 78,8 4,17 0,11 < 0,01 0,05 0,06 18,4 0,001 “ Не визн. −30,26 — 2-2-07 53 88,67 4,70 0,12 < 0,01 0,14 0,09 18,4 0,001 “ −17,33 −29,9 12,57 3-1-07 55 88 6,51 1,71 0,10 0,12 0,113 10,7 0,114 −180 −17,35 −29,89 12,54 3-2-07 57 74,5 4,95 1,33 0,10 0,01 0,091 11,9 0,134 Не визн. −20,8 −29,93 9,13 4–1–07 67 89,17 3,78 0,05 < 0,01 0,02 0,02 23,3 0,001 Те саме Не визн. Не визн. — 4-2-07 69 79,08 4,85 0,11 < 0,01 0,03 0,06 15,9 0,001 “ −17,98 −30,10 12,12 5-1-07 74 88,28 4,25 0,04 < 0,01 0,07 0,05 20,6 0,001 “ −17,77 −31,42 13,65 5-2-07 76 71,43 4,42 0,07 0,99 0,02 0,04 15,9 1,367 −179 −17,15 −29,23 12,08 6-1-07 84 92,92 4,70 0,12 0,23 0,03 0,08 19,3 0,247 Не визн. −20,21 −29,65 9,44 6-2-07 86 75,00 3,35 0,16 1,42 0,00 0,02 21,4 1,858 Те саме −19,73 −30,68 10,95 7-1-07 123 + 4 94,12 3,74 0,34 0,2 0,05 0,06 23,1 0,212 −156 −15,38 −32,41 17,03 IS S N 1 0 2 5 -6 4 1 5 Д о п о в iд i Н а ц iо н а л ь н о ї а к а д ем iї н а у к У к ра їн и , 2 0 0 9 , № 6 129 Продовження табл. 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Гази пласта k в 5 11-го пiвнiчного конвеєрного штреку шахти “Червонолиманська” КЛ-01 29 + 12,5 30,53 0,88 0,12 0,23 < 0,001 0,07 30,53 0,748 −145 −13,86 −37,58 23,72 КЛ-02 29 + 12,5 93,68 0,29 0,13 0,14 Не визн. 0,05 223,05 0,149 −168 −15,1 −36,68 21,58 КЛ-03 35 + 17,5 94 0,57 0,33 0,28 Те саме 0,1 104,44 0,297 Не визн. −9,16 −36,12 26,96 КЛ-04 35 + 17,5 95,67 0,57 0,36 0,5 “ 0,1 102,87 0,520 −171 −10,67 −36,13 25,46 КЛ-05 36 + 7,5 94,5 0,66 0,01 0,5 0,002 0,108 141,04 0,526 −163 −8,97 −36,95 27,98 КЛ-06 36 + 7,5 97,5 0,67 < 0,01 0,8 0,002 0,046 145,52 0,814 Не визн. −10,33 −36,39 26,06 КЛ-07 37 + 11 98 0,69 0,09 0,6 0,002 0,189 125,64 0,609 Те саме −13,74 −35,86 22,12 КЛ-08 37 + 11 98,5 0,53 < 0,01 0,1 < 0,001 0,175 185,85 0,101 “ −10,48 −36,46 25,98 КЛ-09 38 + 12 98 0,63 Не визн. 0,3 0,002 0,16 155,56 0,305 −154 −16,77 −34,99 18,22 КЛ-10 38 + 12 97,33 0,71 0,005 0,8 0,002 0,12 136,13 0,815 −180 −8,12 −37,05 28,93 КЛ-11 40 + 0,5 97,33 0,71 < 0,01 0,5 < 0,001 0,042 137,08 0,511 Не визн. −10,88 −36,62 25,74 КЛ-12 40 + 0,5 92 0,52 Не визн. 0,3 Не визн. 0,091 176,92 0,325 Те саме −10,79 −35,08 24,29 КЛ-13 40 + 8,5 93,33 0,57 Те саме 0,05 Те саме 0,1 163,74 0,054 “ −15,17 −34,51 19,34 КЛ-14 40 + 8,5 93,33 0,43 “ 0,05 “ 0,08 217,05 0,054 “ −12,47 −36,59 24,12 КЛ-15 41 + 8 96,67 0,39 0,06 0,1 “ 0,2 214,82 0,103 “ −16,39 −36,34 19,95 КЛ-16 41 + 8 96,67 0,41 0,03 0,05 “ 0,12 219,70 0,052 −161 −20,75 −36,12 15,37 КЛ-17 41 + 17,5 84 0,28 < 0,01 0,03 0,01 0,01 300,00 0,036 Не визн. −19,17 −36,01 16,84 КЛ-18 41 + 17,5 91,67 0,29 Не визн. 0,05 0,01 0,01 316,10 0,055 Те саме −18,82 −35,43 16,61 130 IS S N 1 0 2 5 -6 4 1 5 R epo rts o f th e N a tio n a l A ca d em y o f S cien ces o f U kra in e, 2 0 0 9 , № 6 Рис. 2. Варiацiї геохiмiчних та iзотопно-геохiмiчних характеристик вугiльних газiв уздовж гiрничих виробок: а, в–д — 11-го пiвнiчного конвеєрного штреку шахти “Червонолиманська”; б — 13-ї схiдної лави шахти iм. О.Ф. Засядька здебiльшого, мають термогенний генезис, тобто сформувались в процесi термокаталiтично- го розкладу органiчної речовини вугiлля. Отриманi величини δDCH4 в межах вiд −156 до −180%� (див. табл. 1) властивi термогенному газу [3], що цiлком пiдтверджує зроблений висновок. З iншого боку, у працi [1] встановлено наявнiсть домiшок чужорiдного газу, якi ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №6 131 фiксуються, згiдно з пiдвищенням CDMI, понад 0,3%. У пробi 6–1–06 властиве найвище значення CDMI i найнижче — δ13CCO2 (−24,88%�) (див. табл. 1), що характеризує її як найбiльш збагачену чужорiдним газом, засвiдчуючи вирiшальну роль останнього у форму- ваннi зон метанозбагачення. У дослiджених пробах рiзниця (δ13CCO2 – δ13CCH4 ) змiнюється вiд 5,42 до 17,03%�, що природно для газiв, видiлених за каталiтичного розкладу органiчної речовини. Вздовж 13-ї схiдної лави спостерiгається зниження цього параметра з наближенням до зони метано- збагачення на ПК 21 + 7 м (рис. 2, б ). Тут вiн характеризується величинами вiд 5,42 до 7,88%� (пробi 6-1-06 властиве найнижче значення) i є нижчим порiвняно з фоновим 9–13%�. За каталiтичного розкладу вугiлля з термогенним метаном вiддiляється, щонайперше, легший iзотоп 12C, а тому з перебiгом цього процесу, зi зростанням дозрiлостi органiчної речовини, вiдбувається видiлення метану з дедалi нижчими вмiстами легкого iзотопу 12C. У працi [4] у межах Донецького басейну вiдзначено зростання δ13CCH4 з iнтенсифiкацiєю дозрiлостi органiчної речовини та глибиною. Навпаки, внаслiдок накопичення продуктiв декарбоксилацiї та окиснення вугiлля, серед яких вуглекислий газ є основним компонентом, в процесi дозрiвання органiчної речовини сумарна δ13CCO2 має тенденцiю до зменшення. Отже, зближення величин δ13CCO2 i δ13CCH4 вiдображає один i той же процес зростання рангу дозрiлостi органiчної речовини. Вищеописаний ефект зниження рiзницi (δ13CCO2 − − δ13CCH4 ) з наближенням до зони метанозбагачення на ПК 21 + 7 м засвiдчує те, що, найiмовiрнiше, вона була наповнена газом, який мiгрував з глибокозалягаючих вугiльних пластiв вищого рангу дозрiлостi. Шахта “Червонолиманська”. δ13C вугiлля марки Г пласта kв 5 з шахти “Червонолиман- ська” було замiряно в однiй пробi — –23,54%�, що є рiвнозначним δ13С вугiлля марки Ж з шахти iм. О.Ф. Засядька [1]. δ13C вiльного метану змiнюється вiд –34,51 до –37,58%� (див. табл. 1), характеризую- чи менше розсiювання значень, нiж це характерно для метану вугiльних пластiв шахти iм. О.Ф. Засядька, а також, за меншим середнiм значенням (–36,16%�), чiтко фiксуючи нижчу дозрiлiсть органiчної речовини вугiлля марки Г. Вздовж 11-го штреку проявлена дуже слабка тенденцiя до зростання величини δ13CCH4 з наближенням до Глибокоярського скиду (рис. 2, в), яка вiдображає зростання частки чужорiдного газу у цьому напрямку. Вже у пробi КЛ-19, яка вiдiбрана з мiсця аварiї при проходцi вентиляцiйного хiдника 2-ї захiдної лави пласта l3, що вiдбулася 23 травня 2008 р., δ13CCH4 = −33,65%� (при δ13CCO2 = −19,12%�), що вище за варiацiї, якi властивi фоновим у пластi kв 5. Як i для вугiльного пласта l1 шахти iм. О.Ф. Засядька, величини δDCH4 є характерними для термогенного газу, розсiюючись вiд −145 до −180%� (див. табл. 1). Чiткої залежностi мiж δDCH4 та iншими характеристиками вугiльного пласта не вiдзначається. δ13CCO2 у газi пласта kв 5 шахти “Червонолиманська” характеризується широким розки- дом значень — вiд –8,12 до –20,75%�. Спостережено закономiрне зменшення її величини з наближенням до Глибокоярського скиду (рис. 2, г). Це засвiдчує пiдток iзотопно легшого вуглекислого газу з глибини. Необхiдно зазначити, що якщо чужорiдний метан може вiдносно швидко (упродовж тисяч й десяткiв тисяч рокiв) врiвноважуватись за iзотопним складом вуглецю з органiчною речовиною та вугiльними газами, то вуглекислий газ є стабiльним щодо цього процесу аж до 200 ◦С. Тому δ13C чужорiдного CO2 чiткiше вiдрiзняється вiд газу, що формується in 132 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №6 situ у вугiльних шарах, нiж це властиво метану. Такi особливостi зумовлюють вiдмiннiсть чiткостi залежностей на рис. 2, в, г. Рiзниця (δ13CCO2 −δ13CCH4 ) у вугiльних газах пласта kв 5 змiнюється вiд 15,37 до 28,93%�. У напрямку до Глибокоярського скиду вздовж 11-го пiвнiчного штреку її величина за- кономiрно зменшується (рис. 2, д), що є подiбним до змiни цiєї характеристики у 13-й лавi шахти iм. О.Ф. Засядька у напрямi до зони метанозбагачення на ПК 21 + 7 м (див. рис. 2, б ). Узагальнюючи результати проведених дослiджень, зрозумiло, що з глибини вздовж те- ктонiчних порушень у межах Донецького басейну пiднiмається газ, згенерований з вугiл- ля бiльш високого рангу дозрiлостi. Величини δ13CCH4 i δ13CCO2 цього чужорiдного газу є бiльш близькими у порiвняннi з характерними для немiгрованих газiв, що насичують вугiльнi пласти. Необхiдно також вiдзначити, що у працi [5] в окремих пробах газу з ви- бухонебезпечних дiлянок шахти “Суходольська — Схiдна” (пласт kн 2 ) на глибинi 600–650 м (блок 2/2) було виявлено газ з пiдвищеним значенням δ13CCO2 (−7,6 i −9,2%�). Судячи з морфологiчної приуроченостi таких газiв до зон раптових викидiв вугiлля i газу, а також, згiдно зi збагаченням метану iзотопом 13C у цих зонах, автори припустили надходження га- зiв з залягаючих глибше вугiльних пластiв по тектонiчних порушеннях. Зниження δ13CCO2 у цiй працi пояснено процесами термiчної деструкцiї карбонатiв, хоча не виключена його ендогенна природа. Отже, модель формування дiлянок метанозбагачення у вугiльних пластах вигля- дає таким чином. Метан скупчується в зонах трiщинуватостi порiд або в прошар- ках пiсковикiв з пiдвищеними ємнiсно-фiльтрацiйними властивостями, якi розташова- нi поблизу зон тектонiчних порушень, по яких з глибин вiдбувається пiдток чужо- рiдних газiв, що утворилися за вищих рангiв дозрiвання вугiлля, а подекуди, iмо- вiрно, за метаморфiчних i ендогенних процесiв. Цi гази характеризуються вiдмiнни- ми геохiмiчними та iзотопно-геохiмiчними характеристиками порiвняно з газами вугiль- них пластiв, що дозволяє видiлити ряд параметрiв, за якими їх можливо прогнозу- вати. Так, у фронтi розкриття дiлянок метанозбагачення компонентний склад вугiль- них газiв змiнюється: зростають вмiсти CO2, H2 i He, змiнюються вмiсти тяжких го- мологiв метану, здебiльшого зменшується коефiцiєнт сухостi газу порiвняно з фонови- ми значеннями цих параметрiв. Метану й особливо вуглекислому газу властиво зако- номiрно змiнювати вуглець-iзотопнi характеристики порiвняно з фоновими. Найчiткiше дiлянки метанозбагачення фiксуються, згiдно зi зниженням величини ∆ = δ13CCO2 − − δ13CCH4 , яка залежить вiд дозрiлостi органiчної речовини вугiлля на рiзних рiвнях До- нецького басейну, зменшуючись зi зростанням глибини залягання i дозрiлостi вугiльних пластiв. 1. Ємець О.В., Лугова I.П., Канiн В.О. та iн. Генезис вугiльних газiв з вiдкладiв карбону територiї шахти iменi А.Ф. Засядька (Донбас) // Доп. НАН України. – 2008. – № 4. – С. 120–124. 2. Емец А.В., Луговая И.П., Канин В.А., Тараник А.А. Происхождение метана угольных газов Дон- басса по данным изотопных исследований // Сб. тез. XVIII Симп. по геохимии изотопов. – Москва, 2007. – С. 92–93. 3. Whiticar M. J., Faber E., Shoell M. Biogenic methane formation in marine and fresh water environment, CO2 reduction with acetate fermentation – Isotopic evidence // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1986. – 50. – С. 693–709. 4. Гаврилов Е.Я., Ермаков В.И., Теплинский Г.И. и др. Об изотопном составе углерода метана уголь- ных газов Донбасса // Докл. АН СССР. – 1986. – 291, № 4. – С. 964–967. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №6 133 5. Войтов Г.И., Кравцов А.И., Карпов В.П. и др. Особенности изотопного состава углерода CH4 и CO2 некоторых угольных пластов и вмещающих пород из Краснодонского района Донецкого бассейна // Там же. – 1980. – 255, № 4. – С. 977–979. Надiйшло до редакцiї 06.10.2008Iнститут геохiмiї, мiнералогiї та рудоутворення iм. М.П. Семененка НАН України, Київ Український державний науково-дослiдний i проектно-конструкторський iнститут гiрничої геологiї, геомеханiки i маркшейдерської справи НАН України, Донецьк Полтавське вiддiлення Українського державного геологорозвiдувального iнституту A.V. Emetz, V. O. Kanin, O.O. Taranyk, O.O. Ivankiv, L. I. Proskurko Isotopic-geochemical attributes of the forecasting of places of anomalous gas accumulation in coal beds of Donbas The paper provides the results on investigations of alterations of component and isotopic parameters of coal-bed gases in the places of methane accumulations in the ejection-dangerous zones of the O.F. Zasadko and “Chervonolymanska” coalmines. Physical-filtration properties of sandstone l1 in the zone of methane ejection in the O.F. Zasadko coalmine are studied. Basing on the behavior of some geochemical characteristics, the gas accumulations were formed due to the migration of gases from the depth into structurally profitable traps. A range of geochemical parameters which can be used to identify the methane accumulation zones has been proposed. 134 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №6

Ізотопно-геохімічні напрацювання прогнозу ділянок аномального газонасичення у вугільних покладах Донбасу

Репозитарії

Схожі ресурси