Особенности газодинамических зон Карагандинского бассейна Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

горно-геологических явлений, при которых про- исходит разрушение угля.

---------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Любер А.А. Сравнительная петрографическая характеристика угольных пластов различных свит Караганды. Тр. Лабор геол. угля АН СССР, вып.11, М.-Л.,1954.

__ Коротко об авторах

Вольпова Л.С. — кандидат геолого-минералогических наук, вед. научный сотрудник, Московская государственная геологическая академия.

---------------------------------------------- © Л. С. Вольпова, 2004

УДК 622.765.061 Л. С. Вольпова

ОСОБЕННОСТИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЗОН КАРАГАНДИНСКОГО БАССЕЙНА

Семинар № 5

1ТЛ арагандинский бассейн расположен в XV средней части Карагандинского синк-линория и представляет собой грабен-синклинальную структуру, сложенную 3 крупными синклинальными складками, разделенными размытыми антиклиналями. С запада и востока бассейн ограничен меридиональными разломами - Тентекским и Майкудукским.

В настоящее время идет промышленное освоение северных крыльев Карагандин-ской(Промышленный район) и Чурубай-Нуринской (Тентекский район) синклиналей. Внезапные выбросы угля и газа были почти во всех шахтах Промышленного района в замковой части и на северо-западном пологом крыле Карагандинской синклинали. Выбросов не было только в восточной (ш. Карагандинская) и средней части с-з крыла (ш. 50-летия СССР).

В Тентекском районе выбросы происходили в южной замковой части Тентекской мульды, в ш. им. В.И. Ленина. На юго-восточном и восточном крыле мульды (ш. Казахстанская и Тентекская) выбросов не было. Особенности газодинамических зон (ГЗ) тесно связаны с геотектонической историей бассейна.

Основная складчатость возникла в поздне-герцинский этап, пликативные и разрывные

структуры образовались в одну тектоническую фазу в результате вертикально-глыбовых движений. При этом бассейн испытывал также многократные подвижки с юга, со стороны герцинского сооружения, чем создавалось длительное, постепенно усиливающееся тангенциальное давление в северном направлении.

Северные крылья синклиналей наиболее простые и спокойные в тектоническом плане. Южные, испытывавшие более интенсивное тангенциальное давление с юга, смяты в мелкие складки и разбиты серией надвигов.

В последующие тектонические фазы - мезозойскую и кайнозойскую тектоническая активность проявлялась, в основном, в унаследованном развитии палеозойских структур, подновлении и оживлении разрывных нарушений. Существенного изменения палеозойского структурно-тектоничес-кого плана и распределения напряженно-деформированного состояния не происходило. Отсутствие длительных периодов денудации и наличие покровных отложений способствовало сохранности газа в угленосной толще.

Бассейн характеризуется довольно широким развитием крупных меридиональных разрывов и сбросов, возникших в условиях растя-

жения, и, как правило, дегазирующих угленосную толщу. На участках, где развиты крупные сбросы: на ш. Карагандинская, вблизи Майку-дукского сброса, ш. 50-летия СССР в блоке, образованном 2 сбросами, ш. Тентекская в зоне крупного Шаханского сброса, выбросов не происходило.

Продольные деформации сжатия и сдвиго-сжатия выразились в образовании системы продольных и диагональных взбросов на крыльях синклиналей, волнистости, флексур, перегибов, внутрипластовых деформаций, участков нарушенного угля.

В Промышленном и Тентекском районах ГЗ приурочены к замковым частям крупных синклиналей с резким сопряжением крыльев почти под прямым углом и пологим крыльям, осложненным продольными и диагональными взбросами, слабой волнистостью, дополнительными перегибами и флексурами и не осложненным крупными сбросами и поперечными взбросами.

Наиболее опасные участки ГЗ - антиклинальные складки, перегибы, флексуры, участки перемятого угля вблизи и в зонах нарушений, пачки «сажистого» угля (пласт д6 в Тентекском районе).

ГЗ формировались в течение всей геологической истории от палеозоя до новейших движений в условиях, где унаследованно сохранялось состояние сдвиго-сжатия и происходила соответствующая длительная деформация угля на уровне макропористости с образованием «выбросоопасной» структуры (перетертые, сажистые угли). Условия сдвиго-сжатия определили также интенсивность обменномиграционных процессов газоносного массива и явились фактором сохранности газа.

Оновные условия ГЗ - высокую нарушен-ность фильтрационного пространства угля и сохранность газа в массиве отражает динамика газовыделения углеводородных газов (ДГУГ).

Газовыделение из угля зависит от фильтрационного объема и сорбционной способности углеводородных газов. Чем выше фильтрационный объем, тем больше газовыделение, Чем выше сорбционная способность компонента, тем большее измельчение требуется для его десорбции [1].

ДГУГ является как индикатором нарушенное™ структуры угля, так и показателем степени дегазации массива. Особенности ДГУГ были изучены на массовом материале газового опробования угольных пластов ГКН по геоло-го-разведочным скважинам [2].

Для оценки ДГ использованы глубина появления тяжелых углеводородов (ТУ) в составе газов на каждом этапе дегазации, объем и скорость газовыделения, состав газов, градиент нарастания ТУ с глубиной залегания, а также несколько расчетных показателей, - широта спектра, соотношение газовыделения на разных этапах дегазации, характеризующих на-рушенность угля [2].

ДГУГ в ГЗ по сравнению с участками, где не происходит выбросов, характеризуется:

1. минимальной глубиной залегания поверхности метановой зоны (ПМЗ), минимальной глубиной появления ТУ в составе газов угольных пластов и максимальным градиентом нарастания ТУ с глубиной, что указывает на слабую дегазацию и высокую сохранность газа в массиве (таблица);

2. более высокими: в 2-3 раза объемом газовыделения ТУ, в 2-15 раз скоростью газовыделения и долей свободного газовыделения в общем объеме газа, более широким спектром компонентов ТУ в составе газа, что характеризует повышенную нарушенность фильтрационного пространства угля (таблица).

Высокая сохранность газа в массиве в сочетании с повышенной нарушенностью угля являются основными показателями газодинамической опасности.

Итак, газодинамические зоны в Карагандинском бассейне(в пределах северных крыльев крупных синклиналей) приурочены к определенным структурно-тектоническим условиям - замкам и пологим крыльям синклиналей, ненарушенных крупными сбросами и поперечными взбросами. ГЗ связаны с продольными деформациями сдвиго-сжатия и формировались в течение всей геологической истории от палеозоя до новейших движений в условиях унаследованно сохранявшегося палезойского структурно-текто-нического плана.

Важнейшей особенностью и признаком ГЗ является повышенная динамика газовыделения углеводородных газов, характеризующая основные условия ГЗ - повышенную нарушен-ность угля на уровне фильтрационного пространства и высокую сохранность газа в массиве. Спецификой бассейна, по сравнению с Донецким и Кузнецким, является существенная роль вертикально- глыбовых движений и

1. Эттингер ИЛ. Газоемкость ископаемых углей. -М. Недра.1966.

2. Вольпова Л.С., Зинченко В.В., Умарходжиева Н.С., Мирная Т.П. Использование газогеохимического метода прогнозирования выбросоопасности угольных

меньшая интенсивность продольного давления (отсутствие надвигов, существенной вторичной складчатости, ограниченное развитие внутри-пластовых деформаций) при формировании северных крыльев крупных синклиналей. Это позволяет полагать, что при их разработке газодинамические явления будут иметь меньшую интенсивность и распространение, чем в Донецком и Кузнецком бассейнах.

При освоении южных крыльев синклиналей газодинамическая опасность будет существенно выше из-за большего тангенциального давления, которое испытывали эти части структур и большей дислоцированности угленосных отложений. Изученные особенности ГЗ могут быть использованы для прогноза выбросоопасности по геолого-разведочным данным на различных стадиях освоения угленосных участков.

Оценка ДГУГ может быть использована также при горных работах для дифференциации выбросоопасных и невыбросоопасных нарушений, для выявления выбросоопасных зон по скважинам опережающего бурения

---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

пластов по геологоразведочным данным в условиях Карагандинского бассейна. Экспресс-информация ВИЭМС. Геология, методы поисков и разв. м-й тв. гор. ис-коп.,1987, №11.

__ Коротко об авторах

Вольпова Л.С. — кандидат геолого-минералогических наук, вед. научный сотрудник, Московская государственная геологическая академия.

ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИИ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор

Название работы

Специальность Ученая степень

УФИМСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙНЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАНТАРИЯ Повышение прочностных характеристик кониче- 05.02.13 к.т.н.

Сергей ских соединений обсадных труб с трапецеидаль-

Николаевич ным профилем резьбы

© Ю.Ф. Васючков, М.В. Павленко,