Способ оценки выбросоопасности угольных пластов

 

Изобретение относится к горной промети и м. б. исп().1ь;-;() при разработке иластов, склонн1)1х к Bui ianHbi.vi выбросам угля, породы и газа. Цель изобретения - повышение надежности определения выброгоопасности угольных пластов за счет коммексной оценки геостатического, геодинамического и газодинамического состояний угольного пласта и вмещающих пород. С поверхности бурят геологоразведочную скважину, определяют глубину залегания угольного и породных пластов и их мощность. Производят геофизический каротаж и определяют градиент-зондом и потенциал-зондом э.чектрическое сопротивление, интенсивность естественного и рассеянного гамма-излуче1 Изобретение относится к горной промышленности и быть использовано при разработке пластов, склонных к внезапным выброса.м угля, породы и газа. Цель изобретения - повышение надежности определения выбросоопасности угольных пластов за счет комплексной оценки геостатического, геодинамического и газодинамического состояний угольного пласта и вмещающих пород. Способ осуществляют следующим образом . НИИ, средний диаметр скважин. Отбирают пробы пород, угля и газа, определяют физико-химические и механические свойства пластов и параметры газогеохимической динамики десорбции тяжел: 1х углеводородов и по ним устанавливают геостатический показатель вмещающих пород. По геофизическим параметрам и газогеохимической динамике десорбции устанавливают геодинамический показатель (ГДП) состояния угольного пласта. По пробам определяют процентное содержание тяжелых углеводородов и их сумму и устанавливают ГДП выбросоопасности как отношение процентного содержания суммы тяжелых углеводородов конечной ступени дегазации к их содержанию в начальной ступени. При этом, если , то считают, что угольный пласт имеет выбросоопасное газодинамическое состояние, при - невыбросоопасное. Комплексный показатель выбросоопасности определяют по ГДП и геостатическому показателям на основе теории статистических рещений. Устанавливают для комплексного показателя пороговое зна чение и при значении комплексного показателя , большем порогового, угольный пласт считают выбросоопасным. SS (Л N Oi О 00 со Oi С поверхности бурят геологоразведочную скважину, определяют глубину залегания угольного и породного пластов и их мощности . Угольный пласт перебуривают газокернозаборником с отбором пробы угля для последующих физико-химических определений . В скважине выполняют стандартный геофизический каротаж и определяют по угольному пласту и вмепхающим породам электрическое сопротив.1енне , измеренное градиент-зондом (Ом м), и электрическое сопротивление о, измеренное нотенциал-зон

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU»1460336 (51) 4 Е 21 F 5 00 (g)"(f;p л

Е:: :;,,,) . :,-, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2! ) 4210398/23-03 (22) 16.03.87 (46) 23.02.89. Бюл. № 7 (75) А. И. Крамаренко, Л. С. Вольпова и Н. H. Соловьев (53) 622.832(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № !102947, кл. F 21 F 5/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1328541, кл. F. 21 F 5/00, 21.05.85. (54) СПОСОБ-ОЦЕНКИ ВЫБРОСООПАСНОСТИ YI O, 1!)Íh(Õ ПЛАСТОВ (57) И,îáðñò!.!!è!. относится к горной промсти и м. б. ис;ильзовано при разработке пластов, склонных к HHL апным выбросам угля, породы и газа. Цель изобретения повышение надежности определения выбросоопасности угольных пластов за счет ком. лексной оценки геостатического, геодинамического и газодинамического состояний угольного пла T;! и вмешающих пород. С поверхнкти бурят геологоразведочную скважину, оп1еделяют глубину залегания угольного и

II(! p().! íûõ пластов и их могцность. Производят геофизический каротаж и определяют градиент-зондом и потенциал-зондом электрическое сопротивление, интенсивность стегпк нного и рассеянного гамма-излучеИзобретение относится к горной промышленности и моАсет быть использовано при разработке пластов, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа.

Цель изобретения — повышение надежности определения выбросоопасности угольных пластов за счет комплексной оценки ! геостатического, геодинамического и газодинамического состояний угольного пласта и вмещающих пород.

Способ осушествляют следующим образом. ний, средний диаметр скважин. Отбирают пробы пород, угля и газа, определяют физико-хиvические и механические свойства пластов и параметры газогсохимической динамики десорбции тяжелых углеводородов и по ним устанавливают геостатически и показатель вмеша югци х пород. По геофизическим параметрам и газогеохимической динамике десорбции устанавливают геодинамический показатель (ГДП) состояния угольного пласта. По пробам определяют процентное содержание тяжелых углеводородов и их сумму и устанавливают ГДП выбросоопасности как отношение процентного содержания суммы тяжелых углеводородов конечной ступени дегазации к их содержанию в начальной ступени. При этом, если ГДП)3, то считают, что угольный пласт имеет выброеоопасное газодинамическое состояние, при ГДП(3 — невыбросоопасное. Комплексный показатель выбросоопасности определяют по ГДП и геостатическому показателям на основе теории статистических решений. Устанавливают длsi комплексного показателя пороговое зна чснис и при значении комплексного показателя, большем порогового, угольный пласт считают выбросоопасным.

С поверхности бурят геологоразведочную скважину, определяют глубину залегания угольного и породного пластов и их мощности. Угольный пласт перебуривают газокернозаборником с отбором пробы угля для последующих физико-химических определений. В скважине выполняют стандартный еофизический каротаж и определяют по угольному пласту и вмегцаюгцим породам электрическое соп роти в. ение р, измеренное градиент-зондом (Ом м), и электрическое сопротивление р„", измеренное потенциал-зон1460336

10

1 с =, ta — 2 (Xi — ai) (K

3,/ЗХ

3 дом (Ом м), значение интенсивности естественного гамма-излучения l7 (мкР/ч), значение интенсивности рассеянного гамма-излучения 1,,„, (имп/мин), среднее значение диаметра скважины dcр. (мм).

Для совместной обработки геофизических параметров, имеюших различную размерность, переходят к безразмерным параметрам путем их нормировки.

Затем по геофизическим параметрам определяют геостатическое и геодинамическое состояние пласта.

Геостатическое состояние пласта описывают многомерным вектором, включающим значения абсолютных параметров формы по угольному пласту и значения абсолютных параметров по вмещающим породам в интервале их влияния (например, 30 — 50 м), отдельно в кровле и почве пласта по каждому литологическому типу пород.

Затем определяют сумму компонент многомерного вектора и сумму компонент его средних значений и по их отношению определяют геостатический показатель неоднородности толщи пород С. Показатель С характеризует геостатическое поле литологической и физико-механической неоднородности вмешающих пород в интервале их влияния на угольный пласт. Это влияние обусловлено в основном гравитационной нагрузкой на пласт от веса пород.

Для оценки геодинамического состояния угольного пласта принимают геофизи/ ческие параметры, определенные по наиболее крепкому и литологически однородному пласту породы мощностью не менее 5 м и входящему в интервал влияния. Причем эти параметры измеряют в центральной, верхней и нижней частях пласта.

Из полученных параметров формируют многомерный вектор. Затем определяют среднее значение параметров для верхней и нижней частей пласта и сумму этих средних параметров, находят сумму абсолютных значений параметров, измеренных в центральной части пласта, и отношение этих сумм (показатель Е). Это отношение характеризует величину тектонического поля геодинамических напряжений и деформации пласта на данном участке шахтного поля.

Физический смысл принципа измерений параметров и расчет показателя Е основываются на известных особенностях деформирования свободной поверхности пород, где при продольном сжатии наибольшие механические напряжения и деформации концентрируются в центральной части пласта и снижаются до минимума в верхней и нижней частях. Поэтому, чем больше геодинамические напряжения, тем больший контраст в физико-механических и физико-химических свойствах наблюдается между центральной и периферийной частями мощности литологически однородного пласта.

4

Газодинамическое состояние угольного пласта определяют по параметрам газогеохимической динамики десорбции тяжелых углеводородных газов при нарастающей, ступенчатой с равным временем каждой ступени термовакуумной дегазации проб угля, отобранных газокернонаборником при перебурке скважиной угольного пласта, при региональном прогнозе, или проб угля из свежих забоев, отобранных в подземных горных выработках в стеклянные или металлические емкости 0,5 в 1 л с герметизацией на месте отбора, при текущем прогнозе зон выбросоопасности.

Дегазацию отобранных проб производят стандартными методами на термовакуумном дегазаторе по трехступенчатой системе, например, при 22,60 и 100 С. Рабочий вакуум составляет 2 — 3 тор, время каждой ступени дегазации при фиксированной температуре, например, 1 ч. Отобранные пробы газа на каждой ступени дегазации анализируют на серийных хроматографах. В пробе определяют процентное содержание тяжелых углеводородных газов от С Н6 до CsH(9 и их сумму. В этой же последовательности из перечисленных признаков формируется многомерный вектор отдельно для каждой ступени дегазации. Параметр, количественно характеризующий газогеохимическую динамику десорбции угля и отражающий газодинамическое состояние пласта, газоди н ам и ческий показ а тел ь выбросоо пас ности определяют по отношению процентного содержания суммы тяжелых углеводородов в газовых пробах конечной ступени дегазации к их содержанию в начальной ступени дегазации. При К„ " )3 считают, что угольный пласт имеет выбросоопасное газодинамическое состояние, а при К„(3невыбросоопасное.

Комплексную оценку выбросоопасности пласта определяют по комплексу рассчитанных геостатических, геодинамических и газодинамических показателей (С, Е, К*„" ) на основе теории статических решений при оценке и проверке гипотез.

Решение задачи оценки выбросоопасности пласта по комплексу параметров сводится к следующему. Устанавливают статическую зависимость между параметрами

С, Е, К* путем расчета статических характеристик, корреляционного и факторного анализа. При условии статической независимости параметров определяют порог их зависимости (а;) . Вычисляют средние значения и дисперсию параметров С, Е, К. Из теории статистических решений при оценке и проверке гипотез используем неравенство

1460336

Формула изобретения

Составитель Г. Васючкова

Редактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 445/37 Тираж 410 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москв а, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 где Х/ — центри рова нные и нормированные средние значения экспериментальных данных; а; — пороговые значения параметров

С,Е,К,„

/ — значения статистики Стьюдента при заданном уровне значимости; а — уровень значимости;

N — объем выборки;

К вЂ” коэффициент корреляции, при условии статистической независимости парамет1 ров К когда параметры статистически

- /3 зависимы, он равен детерминанту корреляционной матрицы параметров. При принятии

5Я ошибки /„=1,96.

В неравенство подставляют центрированные на среднее и нормированные на стандартное отклонение просуммированные значения показателей С, Е, К,,, описывающие выбросоопасное состояние пласта.

Заключение «выбросоопасно» дается, если вычисленное значение (левая часть неравенства) комплексного показателя Вх равно или меньше рассчитанного порогового, (правая часть неравенства), которое зависит от заданного уровня значимости объема данных. Если вычисленное значение комплексного показателя Вк превосходит пороговое, то принимается решение в пользу

«невыбросоопасно».

Способ оценки выбросоопасности угольных пластов, включающий поинтервальное бурение геологоразведочных скважин, отбор проб угля, определение глубины залегания угольного пласта и вмещающих пород и их мощности, измерение в угольном пласте и вмещающих породах кажущихся электрических сопротивлений, радиоактивных свойств и диаметра скважин, определение физико-химических характеристик угольного пласта и вмещающих пород и их литологического состава, геостатического показателя неоднородности пород и показателя поля геодинамических напряжениЙ и деформаций и их пороговых значений, установление комплексного показателя выбросоопасности пласта и его критериальных значений, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности определения выбросоопасности угольных пластов за счет комплексной оценки геостатического, геодинамического и газодинамического состояний угольного пласта и вмешающих пород, последовательно на каждом интервале бурения скважин производят ступенчато дегазацию отобранных угольных проб, устанавливают в газовых пробах состав газов и процентное содержание суммы тяжелых углеводородов

20 на начальной и конечной ступенях дегазации угольных проб и по отношению процентного содержания суммы тяжелых углеводородов в газовых пробах конечной ступени дегазации к их содержанию в начальной ступени дегазации определяют газодинамический показатель выбросоопасности зон пластов и его критериальные значения и при значениях газодинамического показателя больше или равного трем зону пласта оценивают выбросоопасной, причем компЗц лексный показатель выбросоопасности пластов устанавливают по сумме центрированных на среднее и нормированных на стандартное отклонение значений геостатического, геодинамического и газодинамического показателей состояния угольного пласта и вмещающих пород и при полученном значении комплексного показателя меньше или равного его пороговому значению пласт относят к выбросоопасным.