Способ определения выбросоопасности пластов месторождения калийных солей

Способ определения выбросоопасности пластов месторождения калийных солей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ПЛАСТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ, основанный на определении газосодержания, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности ведения горных работ за счет своевременного прогнозирования выбросоопасности пластов, определяют содержание газообразных предельных углеводородов , по соотношению которых определяют критерий выбросоопасности с сн к,ZCrny - Сенц где Cj-jj - содержание в пробе метана. АСгпа -сумма содержаний в пробе газообразных предельных углеводородов , ,Щ и при К 2,3 участок пласта считают выб (Л росоопасным, при 2,,5 - угрожае мым,а при У(,5 - выбросонеопасным. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

З 511 E 21 С 39/00 (21) 3513220/22-03 (22) 23.1 1.82 (46) 15.07.84. Бюл. № 26 (72) С; С. Андрейко и В. И. Галкин . (7l) Уральский филиал Всесоюзного научноисследовательского и проектного института галургии (53) 622.325 (088.8) (56) 1. Проскуряков Н. М. Внезапные выбросы породы и газа в калийных рудниках.

М., «Недра», 1980, с. 213.

2. Мещеряков В. В. Исследование фильтрационных процессов в калийных пластах, разработка методов прогнозирования и предотвращения газодинамических явлений. Автореф. дис. на соиск. учен. степени кандидата техн. наук. Л., 1979 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ПЛАСТОВ МЕСТО„„SU„„1102947

РОЖДЕНИЙ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ, основанный на определении газосодержания, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности ведения горных работ за счет своевременного прогнозирования выбросоопасности пластов, определяют содержание газообразных предельных углеводородов, по соотношению которых определяют критерий выбросоопасности си

Х Сгиб С и,, где Cä — содержание в пробе метана. м з/кг.

Х Сгпд — сумма содержаний в пробе газообразных предельных углеводородов, см /кг, е

Ф и при Кв . 2,3 участок пласта считают выбросоопасным, при 2,3 К 3,5 — угрожае мым, а при Кв)3,5 — выбросонеопасным.

1102947

30

45

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для определения выбросоопасности калийных пластов.

Известен акустический способ определения выбросоопасности пород, основанный на определении газосодержания в соляных породах косвенным методом с помощью специального прибора. При проведении горной выработки впереди забоя в кровлю или стенки бурится шпур и с разной глубины берется штыб с, размерами фракций 3 — 5 мм.

Навеску штыба указанной фракции растворяют в воде, при этом происходит освобождение пузырьков микровключенного газа, сопровождающееся характерным треском.

Количество и интенсивность потрескиваний фиксируются и на основании этого устанавливаются критерии выбросоопасности (1).

Критерии выбросоопасности устанавливаются для ограниченных условии, так как различие газосодержания в калийных пластах отражается и на акустической активности. Для калийных рудников Верхнекамского месторождения акустические характеристики различны, поэтому необходимо проводить трудоемкие и многочисленные исследования по установлению критериев выбросоопасности для условий каждого рудника. Информация о выбросе поступает непосредственно перед самим выбросом, что исключает возможность применения профилактических мероприятий заблаговременно.

Наиболее близким к изобретению по технитечкой сущности и достигаемому результату является способ определения выбросоопасности пластов месторождений калийных солей, оснований на определении газосодер. жания. Данный способ реализуется для каждого шпура профилактического дегазационного бурения во всех очистных и подготовительных выработках. Опасность возник- новения выданных выбросов прогнозируется приборами ПБ — 1 и ПБ — 2 барометрического контроля опасности возникновения выбросов соли и газа из кровли комбайновых выработок, которые представляют собой газозатвор с измерительным манометром (вариометром в случае ПБ — 2). В комплект прибора ПБ — 1 входит секундомер. Газозатвор с измерительным манометром (или вариометром в случае ПБ — 2) вставляется в устье второго от забоя дренажного шнура. Поворотом рукояти из нерабочего положения в рабочее герметизируют устье шпура. После герметизации цстья шпура при использовании ПБ — 1 включают секундомер. Через

30 с выключают секундомер и фиксируют положение стрелки на шкале прибора. Если стрелка пересекла красную черту «Опасно» призабойная зона считается выбросоопасной. Значения показателей «Опасно» установлены для пластов АБ и КрП (2).

Однако выполнение работ по установке газозатворов в условиях выбросов соли и газов сопряжено с возможным воздействием опасного фактора на работника, осуществляющего прогноз. Данный способ позволяет осуществлять прогноз внезапных выбросов соли и газа только из кровли горных выработок, токда как они так же происходят из забоя стенок и почвы. Установка газозатвора во втором от забоя дренажном шнуре дает запоздалую информацию, и при поступлении сигнала «Опасно» исключается возможность проведения профилактических мероприятий.

Цель изобретения — повышение безопасности ведения горных работ за счет своевременного прогнозирования пластов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения вьчбросоопасности пластов месторождений калийных солей, основанному на определении газосодержания, определяют содержание газообразных предельных углеводородов, по соот ношению которых определяют критерий выбросоопасности

C сн

> гпч -Ссн„ где Сси -содержание в пробе метана, „з/кг.

5 Сгпту-сумма содержаний в пробе газообразных предельных углеводородов см з/кг и при К <2,3 участок пласта считают выбросоопасным, при 2,3 4 К -3,5 — угрожаемым, а при Кв> 3,5 — выбросонеопасным.

Газовая хроматография — физико-химический метод разделения компонентов, основанный на распределении разделяемых компонентов между двумя фазами: одна фаза неподвижная, другая — подвижная, непрерывно протекающая через неподвижную фазу. В данном случае хроматография используется для анализа сложной смеси газа, полученного при растворении отобранных кернов, путем предварительного. разделения смеси при движении по слою сорбента за счет различий межмолекулярных взаимодействий (в общем случае за счет различной сорбируемости) и последующего определения разделенных компонентов с помощью специальных датчиков.

Наличие свободных скоплений газа (очагов выбросов соли и газа) связано с геотектоническими изменениями среды. Вследствие тектонических движений горных пород нарушается равновесие в системе газ— газ и происходит миграция наиболее подвижного газа, такого как метан, по наиболее ослабленным зонам, и скопление их в зонах повышенной трещиноватости уже в свободном виде. Так как метан мигрирует, то соответственно. возрастает доля оставшихся более тяжелых предельных газообразных углеводов: этана, пропана, бутана, пентана.

1102947

Выбросоопасные участки

Выбросон е опасные участки

0,.02

2,3

13,8

3 5

0,8

7,6

0,34

3,1

42,5

40,7

Предлагаемый способ установления выб4g росоопасных участков был апробирован в промышленных условиях. При отработке пласта АБ в зонах, где К><2,3 произошло

3 выброса соли и газа, при значениях К 3,5 газодинамические явления нее происходи. ли.

45 Определение выбросоопасности калийных пластов предлагаемым способом позволяет уже на стадии геолого-разведочных работ знать возможные места проявления внезонных выбросов соли и газа, направить максимум усилий на то, чтобы в выделенных выбросоопасиых зонах не допускать развязывание внезапных выбросов, и если выброс произойдет, то он не будет носить фактор внезапности, что позволит защитить рабочих и технику от вредного воздействия

55 этогО явления.

Пример. Взяты пробы в виде керна. Путем растворения керна-и определения каСледовательно, в зонах, где возможны выбросы соли и газа, отношение метана к сумме оставшихся предельных газообразных углеводородов меньше, чем в неопасных зонах. 5

Для определения предполагаемого критерия .оценки выбросоопасности было. изучено его изменение для различных шахтных полей.

Так, например, для шахтного поля

БКРУ вЂ” 2 Верхнекамского месторождения калийных солей газы в кернах, отобранных из пласта Б вблизи внезапного выброса соли и газа, имели следующий качественный и количественный состав: СН вЂ” 702 10 см /кг, СдНс — 6200 10 см /кг; С Н + С Ню+

+ СсНю — 1578 10 см /кг.

Теоретически, при отсутствии миграции содержание СН должно составить порядка

12000 — 15000 10 " см /кг.

Отношение содержания метана к сумме содержаний остальных газообразных преСтатистики, характеризующие предлагаемый критерий выбросоопасности, Kq

Минимальное значение Кв т

Максимальное значение К

Среднее значение К

Среднеквадратичное отклонение G

Коэффициент вариации V

Из таблицы видно, что значение предлагаемого критерия выбросоопасности менее

2,3 характерны только для выбросоопасных .участков, а значения более 3,5 — для выбросонеопасных участков.

Исходя из полученных значений, предлагается оценивать к С-.

> гпту — C сне где Кв — критерий выбросоопасности;

Сси,-сод ржание в пробе метана-, cMз/кг; Кр2,3 участки пластов относятся к угрожаемым; при К >3,5 участки пластов относятся к выбросонеопасным. дельных углеводородов по данным отобранных проб кернов численно изменялось в пределах. 0,02 — 3,5 на участках, где аналогичные выбросы не отмечались, это отношение изменялось от 2,3 до !3.8.

Сравнение средних значений отношения метана к сумме остальных газообразных предельных углеводородов на выбросоопасных и выбросонеопасных участках hpn помощи критерия Стьюдента позволило установить, что различие между средними значениями не является результатом случайных колебаний и интервалы значений данного отношения перекрываются незначительно. Перекрытие интервалов свидетельствует о наличии переходных зон от участков пластов, опасных по выбросам соли и газа к участкам неопасным.

В таблице приведены основные статистические показатели, характеризующие изменение отношения метана к сумме остальных углеводородных газов.

1102947

Составитель И. Назаркина

Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Тираж 565 Подписное

Редактор Т. Парфенова

Заказ 4820/23

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чественного и количественного состава газов получены следующие значения содержания углеводородных газов:

Метан 1025 смз /кг- 10 4

Этан 7380смз кг.104

Сзна+ С4Ню+ СБН12 !070 см /кг 10

По приведенной формуле определяем коэффициент выбросоопасности

1025

Ke = nsow+mo =

Следовательно, данный участок пласта относится к выбросоопасным.