Способ оценки выбросоопасности угольных пластов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (1 603 1)4 Е 21" 5 тлВЦГр.)ул Е ; . ,1,; ,:,", , И У С повскважинугольногности. Укернозабпоследуний. Веофизичугольномэлектричградиентпротивлс Изобретение о лен ности и мойе разработке пласт выбросам угля, и Цель изобрете ности определени ных пластов за геостатического,динамического со и вмещающих по Способ осуазом. ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО А ВТОРСНОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОГОБ ОЦЕНКИ ВЫБРОСООПАС НОСТИ УГО 11)1 Х ПЛАСТОВ(57) Изобретение отнсится к горной промсти и м. б. исльзпно при разработке пластов, склонных к нц апным выбросам угля, породы и газа. Цель изобретения повышение надежности определения выбросоопасности угольных пластов за счет комлексной оценки геостатического, геодинамического и газодинамического состояний уголь нсго пласта и вмещающих пород. С поверхкти бурят геологоразведочную скважину, оп 1 еделякт глубину залегания угольного и породных пластов и их мощность. Произодят геофизический каротаж и определя. ют градиент-зондом и потенциал-зондом электрическое сопротивление, интенсивностьстегпк нного и рассеянного гамма-излучетносится к горной промышт быть использовано при ов, склонных к внезапным ороды и газа.ния - повышение надежя выбросоопасности уголь- счет комплексной оценки геодинамического и газо- стояний угольного пласта род.шествляют следующим обний, средний диаметр скважин. Отбирают пробы пород, угля и газа, определяют физико-химические и механические свойства пластов и параметры газогсохимической динамики десорбции тяжелых 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 ГДП)3, то считают, что угольный пласт имеет выброеоопасное газодинамическое состояние, при ГДП(3 - невыбросоопасное. Комплексный показатель выбросоопасности определяют по ГДП и геоста. тическому показателям на основе теории статистических решений. Устанавливают для комплексного показателя пороговое зна чснис и при значении комплексного показателя, большем порогового, угольный пласт считают выбросоопасным. ерхности бурят геологоразведочную у, определяют глубину залегания о и породного пластов и их мошгольный пласт перебуривают газоорником с отбором пробы угля для юших физико-химических определескважине выполняют стандартный еский каротаж и определяют по у пласту и вмещаюцим породам еское сопротив,ение (, измеренное -зондом (Ом м ), и электрическое соние р", измеренное потенциал-зон 1460336510 40 45 50 55 1 с - 1 а Л (Х а) (К- , 3дом (Ом м), значение интенсивности естественного гамма-излучения (7 (мкР/ч), значение интенсивности рассеянного гамма-излучения 1, (имп/мин), среднее значение диаметра скважины дскб (мм).Для совместной обработки геофизическихпараметров, 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.Лля 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. 15 20 25 30 35 4Газодинамическое 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 - 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 СН 6 до СьН 12 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, газо- динамический показатель выбросоопасностиопределяют 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 (3- невыбросоопасное. 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, Кпутем 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 неравенство1460336 формула изобретения Составитель Г. ВасючковаРедактор Л. Зайцева Техред И, Верес Корректор М. ПожоЗаказ 445/37 Тираж 410 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москв а, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 5где Х - центр и рова и ные и нормированныесредние значения экспериментальных данных;а; - пороговые значения параметровС,Е,К,1 - значения статистики Стьюдента призаданном уровне значимости;а - уровень значимости;М - объем выборки;К - коэффициент корреляции, при условии статистической независимости параметров К , когда параметры статистически-/3 зависимы, он равен детерминанту корреляционной матрицы параметров. При принятии 5 Я ошибки 1=1,96.В неравенство подставляют центрированные на среднее и нормированные на стандартное отклонение просуммиованные значения показателей С, Е, К,"описывающие выбросоопасное состояние пласта.Заключение выбросоопасно дается, если вычисленное значение левая часть неравенства) комплексного показателя Вк 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 лито- логического 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 комп лексный показатель выбросоопасности пластов устанавливают по сумме центрированных на среднее и нормированнь 1 х на стандартное отклонение значений геостатического, геодинамического и газодинамического показателей состояния уго.ньного пласта и 35 вмещающих пород и при полученном значении комплексного показателя меньше или равного его пороговому значению пласт относят к выбросоопасным.