О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса

Abstract

Цель работы – исследовать влияние геодинамических процессов на накопление и сохранение газов в углепородном массиве Донбасса. Приведены данные экспериментальных исследований компонентного состава газов в конвейерном (14 проб - 6 пикетов) и вентиляционном (12 проб – 6 пикетов) ходках восточной уклонной лавы на шахте им. А.Ф. Засядько (Донецко-Макеевский район Донбасса.) Анализ полученных данных показал, что величины и состав газов в пробах, отобранных на различных пикетах в одно время отличается; при этом на одних и тех же пикетах периодически изменяется содержание в газе гелия, водорода, метана и других компонент. Приведены результаты статистической обработки данных. Проанализированы литолого-тектонические условия участка и геодинимические процессы, влияющие на регион. Суть механизма: периодически изменяющиеся масштабные природные процессы, активируют глубинные разломы. Возникающие при этом тектонические импульсы способствуют «прокачиванию» через нарушенные зоны поровых растворов, что приводит к интенсификации взаимодействия флюидов с породами и углями массива и вовлечению в процесс газогенерации вмещающих пород. Повторяющиеся различные по величине и направлению поля напряжений способствуют многократной циркуляции газоводяных потоков в слоистой угленосной толще и, как следствие, усиливают структурные трансформации угольного вещества. Геологические условия залегания пласта влиют на локализацию компонентного состава газов.

Мета роботи – дослідити вплив геодинамічних процесів на накопичення і збереження газів у вуглепородному масиві Донбасу. Приведені дані експериментальних досліджень компонентного складу газів в конвеєрному (14 проб - 6 пікетів) і вентиляційному (12 проб – 6 пікетів) ходках східної ухильної лави на шахті ім. О.Ф. Засядька (Донецько- Макіївський район Донбасу.) Відзначено: 1) величини і склад газів в пробах, відібраних на різних пікетах в один час відрізняються; 2) на одних і тих же пікетах періодично змінюється вміст в газі гелію, водню, метану і інших газів, 3) коливання кількості важких вуглеводнів незначні. Приведені результати статистичної обробки вимірювань. Проаналізовані литологотектонічні дані ділянки і геодинимка регіону. Висловлено припущення, що час найбільших надходжень газів в масив, і особливо гелію, взаємозв'язаний із землетрусами, що відбувалися в 2008 році в Чорноморському і Карпатському регіонах. Суть механізму накопичення газів у вуглепородном масиві: періодичні масштабні природні процеси активують глибинні розломи. Тектонічні імпульси, які виникають при цьому, сприяють «прокачуванню» через порушені зони поровых розчинів, що приводить до інтенсифікації взаємодії флюїдів з породами і вугіллям і залучення до процесу газогенерації вміщуючих порід. Під впливом механічних навантажень в умовах низьких температур відбувається зміна молекулярної структури і хімічного складу відкладів за рахунок хімічних, механохимических, електрохімічних і физико-хімічних процесів. Різні, за величиною і напрямом поля напруги, повторюючись сприяють багатократній циркуляції газоводяних потоків в шаруватій вугленосній товщі і посиленню структурних трансформацій вугільної речовини. Наслідоком цих процесів є утворення скупчень метану.

Purpose of the research was to study influence of geodynamic processes on gas accumulation and migration in the Donbass coal-rock massif. Experimental findings on component composition of gases in the conveyor passway (14 samples - 6 survey stakes) and ventilation passway (12 samples - 6 survey stakes) in the eastern inclined longwall face at A.F. Zasjadko Mine (Donetsk and Makeevka regions of Donbas) are presented. Analysis of the findings shows that volume and composition of gases in the samples taken simultaneously from different stakes, differ from each other; more over, content of helium, hydrogen, methane and other components in the same stakes are periodically changed. Results of statistical data processing are presented. Lithologic and tectonic conditions of the area and geodynamic processes impacting on the region were analyzed.

An assumption has been made that duration of intensification of gas, helium in particular, ingress into the rock mass is connected with the earthquakes happened in the Black Sea and Carpathian regions in 2008 year. Essence of the mechanism is that periodically changed global natural processes activate deep fracturing causing tectonic impulses which promote seepage of pore fluids through the fractured zones and intensify interaction of the fluids with the rocks and coals of the massif and involve adjoining rocks into the gas-generation process. Repetitive stress fields differed by their volume and direction promote multiple circulation of gas-water streams in the stratified coal-contained thickness and, consequently, intensify structural transformations of the coal substance. Geological conditions of the coal bedding impact on localization of component composition of gases.