Способ выявления геологических нарушений при прогнозе выбросоопасности угольных пластов Советский патент 1989 года по МПК E21F5/00 

1

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано при разработке угольных пластов, склон-- ных к газодинамическим явлениям и имеющих геологические нарушения, и является усовершенствованием способа по основному авт. св. К 1314118.

Цель изобретения - повышение достоверности выявления дёйствуннцих глубинных геологических разломов.

Согласно способу дополнительно определяют изотопный состав гелия и о глубине геологического нарушения судят, по величине изотопного отношения HeVHe .

Способ базируется на следующих.: объективно осуществующих закономерно стях.

Природный гелий (атмосферньА и генерируемый породами земной коры)

характеризуется резким преобладанием изотопа Не - его относительное р ас- пространение 99,9999%. На долю изотопа Не приходится всего 1,. Отношение для природного г§- лия равно 1,3-10 . При этом необходимо учитывать, что некоторое количество Не образуется в атмосфере в результате бета-распада трития.

а

В составе подкорового (мантийного) гелия также преобладает изотоп Не. Однако доля изотопа Не в нем суще- ственно выше - в сотни и тысячи раз, что доказывается изучением состава гелия в вулканических областях, риф- товых зонах Земли и ксенолитах, вынесенных с больших глубин. Отношение Не /Не для глубинных газов повьшта- ется до 10 -10 .

О) 09 QO

&д

ГО

Наиболее опасными с точки зрения газодинамических явлений следует считать зоны глубинных геологических нарушений, так как именно эти зоны представляют самые мощные (как в плане, так и по вертикали) разрывы земной коры, которые неоднократно активизировались и способствовали созданию сложного напряженного состояния горных пород. &)1явление таких зон и обеспечивает дополнительное определение в составе подземных газов изотопов гелия Не и Не , а также их отношений,

При реализации основного изобретения бьши получены данные о содержании избыточного аргона-40 и избыточного гелия в зависимости от расстояния до геологического нарушения, приведенные в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

тельно, нельзя объективно судить о его выбросоопасности.

Изобретение позволяет устранить этот недостаток известного способа, В сочетании с признаками основного изобретения он обеспечивает получение данных о приуроченности точки отбора газа к зоне геологического нарушения и позволяет установить глубину, активность данного нарушения.

Было изучено две зоны геологичес- 1ШХ нарушений пласта с различной газодинамической активностью.

Зависимость состава свободных газов пласта от газодинамической активности геологического нарушения приведена в табл. 2.

Таблица2

Изобретение относится к горному ; делу и позволяет повысить достоверность выявления действующих .глубинных , геологических разломов. При прогнозе выбросоопасности угольных ппастов определяют изотопный состав аргона, неона и гелия. При этом при отногае- нии изотопных составов Не /Не а 10 устанавливают наличие глубинных геологических нарушений. Способ позволяет выявить наиболее опасные с точки зрения газодинамических явлений зоны глубинных геологических нарувшний, .представляющие собой мощные разрывы земной коры, которые неоднократно активизировались и способствовали созданию сложного напряженного состояния горных пород. 4 табл. i

Ий данных табл. 1 видно, что гео- eg рушений, однако по ним практически

нельзя отличить зоны газодинамически опасные от газодинамически неопасных, эту задачу решает параметр Не /Нё, поскольку в зоне выброса

логические нарушения в угольном пласте характеризуются значениями избыточного гелия (по отношению к неону) в пределах 75-87%, а также значениями избыточного аргона-40 (по отноше- gg величина этого отношения на порядок нию K;vaproHy-36) в пределах 25-41%.выше.

Однако только по этим данным нель-Глубинный характер гелия подтвержзя определить категорию геологичес-дает и тот факт, что аномальный гекого нарушения, его глубину, следова- лий был установлен в составе газовь1х

25

Зона I (выбросы не наблюдались)

ных, эту задачу решает параметр Не /Нё, поскольку в зоне выброса

величина этого отношения на порядо выше.

и жидких включений в кварцах табл.3 приведены изотопные отнотения гелия и жидких включений в кварцах.

Распределение отношения Не /Не в Земпе обусловлено следуюпдам: Не как в настоящее время, так и в геологическом прошлом в недрах Земли и других планет образуется и образовывался за счет радиоактивного распада урана и тория, а также при бомбардировке поверхности небесных тел космическими лучами. Поэтому Земля, включая ее недра, обогащается изото- . пом Не , а величина отношения Не /Не с течением времени понижается.

При попадании космических лучей на любое небесное тело возникают также Не и трит;тй, который с периодом полураспада 12,5 лет также переходит в Не . Поэтому метеоритный гелий, как правило, резко обогащен изотопом Не . Отношение в некоторых железных метеоритах приведено в табл. 4.

1463933

Т а б

л и ц а 4

Метеорит

не,

Ю см /г I Не /Не

15 В целом может быть принято, что величина HeVHe для метеоритов в среднем равна 0,3. Таким образом, глубинный гелий из недр Земли занимает промежуточное положение меж- 20 ДУ гелием метеоритным и воздушным. Можно с большой степенью уверенности утверждать, что Не в недрах Земли образовался еще в догеологическо время на стадии формирования ее как 25 планеты при аккреции- метеоритного вещества, облучаемого космическими лучами большой интенсивности. С учетам изложенного при Не /Ие 51П устанавливают наливке глубинного нарушения.

30

ф о

рмула изобретения

Способ выявления геологических 35 нарушений при прогнозе выбросоопас- ности угольных пластов по авт.. св. № 1314118, отличающий тем, что,с целью повышения достоверности выявления действующих глубин- 40 ных геологических разломов, дополни- - тельно определяют изотопный состав гелия и при отношении изотопных составов НеVHeS 10- устанавливают на- личие глубинных геологических нару- 45 шений.