Способ определения выбросоопасности пластов месторождения калийных солей Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 

1C

со

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, сопровождаюшееся характерным треском. Количество и интенсивность потрескиваний фиксируются и на основании этого устанавливаются критерии выбросоопасности 1.

Критерии выбросоопасности устанавливаются для ограниченных условий, 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 суш,ности и достигаемому результату является способ определения выбросоопасности пластов месторождений калийных солей, оснований на определении гааосодер. жания. Данный способ реализуется для каждого шпура профилактического дегазационного бурения во всех очистных и подготовительных выработках. Опасность возникновения 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 шпура. 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 0 дает запоздалую информацию, и при поступлении сигнала «Опасно исключается возможность проведения профилактических мероприятий.

Цель изобретения - повыщение безопасности ведения горных работ за счет своевременного прогнозирования пластов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения выбросоопасности пластов месторождений калийных солей, основанному на определении газосоQ держания, определяют содержание газообразных предельных углеводородов, по соотношению которых определяют критерий выбросоопасности

Сснц

2 СГПУ СсН4

где Ссн |-содержание в пробе метана,

Е Сгпу-сумма содержаний в пробе газообразных предельных углеводородов, ,

Q и при Кц 2,3 участок пласта считают выбросоопасным, при 2,3 4 ,5 - угрожаемым, а при Kg 3,5 - выбросонеопасным.

Газовая хроматография - физико-химический метод разделения компонентов, основанный на распределении разделяемых

5 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 по0 род 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 соот5 ветственно возрастает доля оставшихся более тяжелых предельных газообразных углеводов: этана, пропана, бутана, пентана. Следовательно, в зонах, где возможны выбросы соли и газа, отношение метана к сумме оставшихся предельных газообразных углеводородов меньше, чем в неопасных зонах. Для определения предполагаемого критерия оценки выбросоопасности было изучено его изменение для различных шахтных полей. Так, например, для шахтного поля БКРУ-2 Верхнекамского месторождения калийных солей газы в кернах, отобранных из пласта Б вблизи внезапного выброса соли и газа, имели следующий качестве нный и количественный состав: СН -702-10см/кг, СгНе - 6200 1 о см3/кг; CiHj-f С Н„-|+ CsH,o- ISTS-lO CM /Kr. Теоретически, при отсутствии миграции содержание должно составить порядка 12000-15000 10- смз/кг. Отношение содержания метана к сумме содержаний остальных газообразных предельных 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 13.8. Сравнение средних значений отношения мётана к сумме остальных газообразных предельных углеводородов на выбросоопасных и выбросонеопасных участках Лри помоши критерия Стьюдента тюзволило 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.

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

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, пред лагается оценивать К , 7 - -ГПУ-Сен, где KB - критерий выбросоопасности; Ссц. -сод рАание в пробе метана, - i-rny- сумма содержаний в пробе газообразных предельных углеводородов, , при ,3 участки пластов относятся к выбросоопасным; при 3,,3 участки пластов относятся к угрожаемым; при ,5 участки пластов относятся к выбросонеопасным. Предлагаемый способ установления выбросоопасных участков был апробирован в промышленных условиях. При отработке пласта АБ в зонах, где Кв 2,3 произошло 3 выброса соли и газа, при значениях ,5 газодинамические явления нее происходили. 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 выбросоопасных 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 этого явления. Пример. Взяты пробы в виде керна. Путем растворения керна и определения каS6

чественного и количественного состава газовПо приведенной формуле определяем

получены следующие значения содержаниякоэффициент выбросоопасности

углеводородных газов:joas п ю

.Ive ТзТд ТбГО

Метан1025 см/кг-10

Этан 7380см кг-10 . Следовательно, данный участок пласта

CjHj+ ,+ €514,2- 1070 см /кг-10относится к выбросоопасным.

1102947