СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОНОСНОСТИ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ Российский патент 1995 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для определения газоносности калийных рудников до их разработки.

Известен способ определения газоносности калийных рудников, основанный на повторном растворении образцов пород [1] Недостатком его является определение только микровключенного газа в породе.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения газоносности, заключающийся в отборе проб газа с обнаженной поверхности массива, шпуров, из отбитой породы, суммировании всех источников газовыделения в забое за сутки и отнесении суммы газовыделений к суточной добыче плюс остаточная газоносность выданной на поверхность руды [2] Чтобы определить количество газа, выделяющегося в единицу времени с единицы площади обнаженной поверхности массива, определенная площадь на стенке выработки изолируется от окружающей атмосферы с помощью специального металлического щита. Из изолированного пространства отбираются пробы воздуха, выходящего из-под щита. По концентрации газа и объему пропущенного под щитом воздуха определяется объем выделившихся горючих газов.

Чтобы определить количество газа из шпуров, проводится их герметизация специальным устройством, периодический замер скорости нарастания давления до максимального и отбор пробы газа на химический анализ. По специальной формуле вычисляется количество газов, выделившихся из отдельных шпуров.

Для определения количества газов из отбитой породы сразу после взрывания из отбитой руды в 2-3 точках забоя отбираются пробы газа. Последующие пробы отбираются через каждые 30-60 мин до полной выгрузки руды из забоя. Затем по специальной формуле рассчитывается количество газов, содержащихся в отбитой руде.

Этот метод имеет следующие недостатки.

По пробам, отобранным в шахте, нельзя точно определить соотношение газов, входящих как в состав природных газов, так и в состав воздуха (азота и кислорода).

Все измерения количества газов могут быть проведены только после проведения в значительном объеме горных работ.

Кроме того реализация способа сопряжена с большими техническими трудностями при отборе проб и исследовании динамики газовыделения.

Целью изобретения является повышение точности и экспрессности измерения газоносности калийных рудников.

Цель достигается тем, что до начала разработки соляного пласта бурят 2-3 скважины в зависимости от тектонических условий залегания пласта, отбирают образец породы и пробу газа, определяют в лабораторных условиях в образце породы количество радиогенного аргона, вычисляют количество радиогенного аргона соответственно возрасту породы, рассчитывают количество радиогенного аргона, потерянное весовой единицей породы за все время ее существования и перешедшее в полости породы (Q). В отобранной пробе газа в лабораторных условиях определяют количество радиогенного аргона (C.). Рассчитывают газоносность породы по формуле
Г 100· , где Г газоносность, см³/кг, л/т;
Q количество радиогенного аргона, потерянное весовой единицей породы и перешедшее в полости, см³/г;
C. концентрация радиогенного аргона в пробе газа, об.

Предлагаемый способ основан на следующих положениях. Известно, что радиогенный аргон накапливается в породе сообразно возрасту. Как показали исследования, возраст соляных минералов (сильвинита) обычно занижен вследствие мигрирования радиогенного аргона из породы в свободное пространство. Если допустить изолированность соляного пласта, потерянный аргон оказывается в полостях соляных пород: в микровключениях и свободно-выделяющихся газах. Определив количество потерянного породой аргона и зная концентрацию радиогенного аргона в свободных газах, можно рассчитать общее количество других (основных) газов, в том числе горючих в соляном пласте, отнесенное к единице веса породы.

П р и м е р. На Старобинском месторождении калийных солей было отобрано по 5 образцов породы с второго и третьего горизонтов (220 и 445 м соответственно). С этих же горизонтов были отобраны 10 проб свободно-выделяющихся газов. По известной формуле
(qAr_p^P 3,9 ˙10^-12 tk), где qAr_p^P расчетное количество аргона, см³/г;
k концентрация калия;
t возраст породы в годах, рассчитывают количество образовавшегося радиогенного аргона. Сообразно возрасту породы (360 млн. лет) оно составило 6,0˙10^-4 см³/г. Затем в лабораторных условиях в отобранных пробах определялось реальное содержание радиогенного аргона. В среднем оно равно 5,0˙10^-4 см³/г. Количество радиогенного аргона, потерянное породой и поступившего в полости 6,0˙10^-4 5,0˙10^-4 1 ˙10^-4 см³/г.

В лабораторных условиях определяется концентрация радиогенного аргона в свободно-выделяющихся газах. На третьем горизонте она равна 0,35% по объему, на втором 0,47 об.

Рассчитанная по этим данным газоносность пласта 3-го горизонта составляет
28 см³/кг
Газоносность пласта 2-го горизонта
21 см³/кг
По расчетам газоносность третьего горизонта выше второго. Такая закономерность наблюдается и в действительности. Третий горизонт является более опасным по внезапным обрушениям и выбросам соли в горных выработках, вызванными повышенной газоносностью соляной породы.

Предлагаемый способ позволяет определять газоносность калийных рудников до проведения в значительном объеме горных работ и разработать соответствующий комплекс мероприятий по борьбе с газодинамическими явлениями, представляющими серьезную опасность при разработке калийных месторождений. За счет получения надежной информации, нетрудоемкой методики существенно повышается безопасность труда горняков в калийных рудниках.

Использование: для определения газоносности калийных рудников. Способ заключается в следующем. До начала разработки соляного пласта бурят 2-3 скважины, отбирают из него образец породы и пробу газа, определяют в лабораторных условиях в образце породы количество радиогенного аргона, а также вычисляют количество радиогенного аргона соответственно возрасту породы. Рассчитывают количество радиогенного аргона, потерянное весовой единицей породы за все время ее существования и перешедшее в полости в породах В отобранной пробе газа в лабораторных условиях определяют количество радиогенного аргона Газоносность пласта рассчитывают по формуле.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОНОСНОСТИ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ, заключающийся в отборе проб газа и образцов породы и их анализе, отличающийся тем, что до разработки рудников бурят 2 3 скважины, из них отбирают пробы газа и образцы пород, определяют в них концентрацию радиогенного аргона, рассчитывают количество радиогенного аргона в породе сообразно возрасту, определяют количество потерянного радиогенного аргона и вычисляют газоносность по формуле

где Г газоносность, см³/кг, л/т;
количество радиогенного аргона, потерянное массовой единицей породы и перешедшее в полости, см³/г;
концентрация радиогенного аргона в пробе газа, об.