Поле деформаций и газоносность шахты «им. А. Ф. Засядько»

Брилева И.С., Корчемагин В.А.
Донецкий национальный технический университет


          Источник: Тезисы на научно-техническую конференцию г. Киев


          Практически во всех угледобывающих регионах мира существует проблема метана, решение которой связано с его извлечением из недр для обеспечения безопасной добычи угля, сокращения вредных выбросов парниковых газов в атмосферу.
          Основные ресурсы газа метана в Украине, которая занимает четвертое место в мире по плотности их распределения, сосредоточены в Донбассе, что позволяет рассматривать этот старейший угольный бассейн как совокупность метаноугольных месторождений. При изучении геологических условий формирования и размещения этих месторождений необходимо учитывать характер протекавших тектонических процессов, разнообразие образующихся при этом дислокаций, их формы и параметры, благоприятствующие или препятствующие накоплению и сохранению метана.
          Специфика метаноугольных месторождений Донбасса состоит в том, что основные газосодержащие породы — угли и песчаники — являются практически непроницаемыми, поэтому метан в них находится, зачастую, в слабоподвижном или неподвижном состоянии. Распределение метана в породах и углях подчинено известным закономерностям, хорошо изучено, его можно характеризовать как фоновое и определять по значениям газоносности. Возникающая в процессе тектонических движений трещиноватость газосодержащих пород повышает их проницаемость, увеличивает подвижность метана в этой системе, способствует формированию зон или отдельных скоплений метана в угленосных отложениях, отличающихся от фоновых распространений метана не объемами, а повышенной природной трещинопористой или трещинной газопроницаемостью [1].
          Изучение поля деформаций позволяет выявить участки растяжения к которым и приурочены выходы газа.
          В монографии «Тектоника метаноугольных месторождений Донбасса» приведены закономерности распределения тектонических дислокаций различного типа и генезиса в осадочной толще и фундаменте Донбасса. Показано влияние геодинамических процессов на напряженное состояние, физико-механические свойства и газоносность пород и углей. Изложены принципы типизации углегазовых месторождений Донбасса и даны примеры прогнозирования зон скопления метана в различных тектонических условиях [1]. Структурно-тектонические исследования Донецко-Макеевского района описаны в работах Корчемагина В.А., Павлов И.О. [2].
          В целом тектоническое строение Донецко-Макеевского угленосного района довольно хорошо изучено на уровне Донецкого бассейна.Длительные исследования при разведке и эксплуатации угольных месторождений Донбасса позволили с достаточной степенью детальности охарактеризовать региональные закономерности его тектонического развития [3].
          Целью данной работы является изучение тектонических деформаций на поле шахты «им. А. Ф. Засядько»
          Впервые были построены карты поля деформаций шахты «им. А.Ф. Засядько».
          Основной целью является проследить связь тектонического строения с газоносностью изучаемого объекта. Для этого необходимо:


          В ходе проведенных исследований было измерено более 200 зеркал скольжения в горных выработках шахты и на земной поверхности в 15 пунктах наблюдения.
          При обработке материалов и интерпретации результатов использовалась компьютерная программа, разработанная в ГИН РАН, ДонНТУ, Институте Физики Земли РАН и Московской Геологоразведочной Академии Гущенко О.И., Мостриковым А.А.(программа GEOS).
          GEOS - это программа реконструкции полей напряжений и деформаций по трещинам в жилах и зеркалам скольжения. Она используется для оценки параметров поля деформаций, которое вызвало образование всех разрывов на шахтном поле.
          К основным параметрам поля деформаций относятся:
          В ходе обработки экспериментальных данных были построены следующие карты:
  1. карта расположения точек выполненных наблюдений(рис.1)
  2. положение оси сжатия поля деформаций сглаженного типа (рис.2)
  3. положение промежуточной оси поля деформаций сглаженного типа (рис.3)
  4. положение оси сжатия поля деформаций не сглаженного типа(рис. 4)

          На картах эллипсоида деформаций точки красного цвета обозначают взбросовый тип поля деформаций (є3 субгоризонтальна, є2 субгоризонтальна, є1 субвертикальна). Точки имеющие синий цвет обозначают сбросовый тип поля деформаций (обратное положение осей эллипсоида). Точки зеленого цвета – сдвиговый тип поля деформаций (є3 и є1 субгоризонтальны). Цвет стрелок отображает значение коэффициента Лоде-Надаи: синий цвет - менее 1 (зоны растяжения), красный цвет – более 1 (зоны сжатия).

 

Рис. 1. Расположение точек выполненных наблюдений Рис. 2. Положение оси сжатия эллипсоида деформаций
Условные обозначения:  
  1. шахтные стволы;
  2. ось флексуры;
  3. точки, в которых проводилось менее 10 замеров;
  4. точки, в которых проводилось более 10 замеров;
Условные обозначения:  
  1. шахтные стволы;
  2. ось флексуры;
  3. зоны растяжения;
  4. взбросовый тип поля деформаций
  5. сдвиговый тип поля деформаций

 

 

Рис. 3. Промежуточная ось эллипсоида деформаций        Рис. 4. Положение оси сжатия эллипсоида деформаций не сглаженного типа
Условные обозначения:  
  1. шахтные стволы;
  2. ось флексуры;
  3. зоны растяжения;
  4. взбросовый тип поля деформаций
  5. сдвиговый тип поля деформаций
Условные обозначения:  
  1. шахтные стволы;
  2. ось флексуры;
  3. зоны растяжения;
  4. взбросовый тип поля деформаций
  5. сбросовый тип поля деформаций

 


          Исследования проводились кинематическим методом, для этого при детальном изучении тектонического строения, строились поля деформаций, выделялись зоны растяжения по которым прогнозировались газовые ловушки.
          В результате исследований выявлены области растяжения поля деформаций. Эти области располагаются в крайней северной и южной частях шахтного поля, а также область растяжения расположена в центральной части по единичным наблюдениям. Таким образом, в этих областях существует перспектива образования газовых ловушек.

 

Список литературы

  1. Тектоника метаноугольных месторождений Донбасса. Лукинов В.В., Пимоненко Л.И.-Киев: Наукова думка, 2008
  2. Корчемагин В.А., Павлов И.О.статья «Поля напряжений и деформаций и выбросоопасность углей и пород Донецко-Макеевского района Донбасса».
  3. О.А. Карамушка, мол.наук.сп.(ИГТМ НАН Украины) статья «Анализ параметров тектонических блоков, выделенных на территории Красноармейского, Донецко - Макеевского, Центрального и Луганского геолого-промышленных районов». Научный руководитель: д.г.-м.н. В.А. Корчемагин