Способ выявления геологических нарушений при прогнозе выбросоопасности угольных пластов

 

Изобретение относится к горному ; делу и позволяет повысить достоверность выявления действующих .глубинных , геологических разломов. При прогнозе выбросоопасности угольных ппастов определяют изотопный состав аргона, неона и гелия. При этом при отногаении изотопных составов Не /Не а 10 устанавливают наличие глубинных геологических нарушений. Способ позволяет выявить наиболее опасные с точки зрения газодинамических явлений зоны глубинных геологических нарувшний, .представляющие собой мощные разрывы земной коры, которые неоднократно активизировались и способствовали созданию сложного напряженного состояния горных пород. 4 табл. i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (Н) А2

С%4 F,?1 F 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1314118 (21) 4276708/23-03 (2?) 06.07.87 (46) 07. 03. 89. Бюл. И 9 (71) Стахановский филиал Коммунарского горно-металлургического института (72) Г.10.Валуконис и О.И.Моисеева (53) 622. 832 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1314118, кл. Е 21 F 5/00, 1985 о (54) СПОСОБ ВЬИВЛЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИИ ПРИ ПРОГНОЗЕ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ (57) Изобретение относится к горному, делу и позволяет повысить достовер1

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано при разработке угольных пластов, склонных к газодинамическим явлениям и имеющих геологические нарушения, и является усовершенствованием способа по основному авт. св. В 1314118.

11ель изобретения — повышение достоверности выявления действующих глубинных геологических разломов.

Согласно способу дополнительно определяют изотопный состав гелия и о глубине геологического нарушения судят по величине изотопного отношения Не /Не

Способ базируется на следующих.: объективно осуществувщих закономерно стях.

Природный гелий (атмосферный и генерируемый породами земной коры) ность выявления действующих глубинных геологических разломов. При прогнозе выбросоопасности угольных пластов определявт изотопный состав аргона, неона и гелия, При этом при отнопе4 -5 нии изотопных составов Не /Не ь 10 уст.анавлинают наличие глубинных геологических нарушений. Способ позволяет выявить наиболее опасные с точки зрения газодинамических явлений зоны глубинных геологических нарушений, представляющие собой мощные разрывы земной коры, которые неоднократно ак, тивизировались и способствовали созданию сложного напряженного состояния горных пород. 4 табл. характеризуется резким преобладанием

4 о изотопа He — его относительное распространение 99,9999%. На долю изотона Не приходится всего 1,3 ° 10 %.

Отношение Не /Не дпя природного ге4

-б лия равно 1,3 ° 10 . При этом необхо. димо учитывать, что некоторое количество Не образуется в атмосфере в результате бета-распада трития.

В составе подкорового (мантийного) гелия также преобладает изотоп Не

Г

Однако доля изотопа Не в нем существенно выше - в сотни и тысячи раз, что доказывается изучением состава гелия в вулканических областях, рифтовых зонах Земли и ксенолитах, вынесенных с больших глубин. Отношение

Не /Не для глубинных газов повыша- э ется до 10 -1О

3933

4 тельно, нельзя объективно судить о его выбросоопасности.

Изобретение позволяет устранить этот недостаток известного способа, В сочетании с признаками основного изобретения он обеспечивает получение данных о приуроченности точки отбора газа к зоне геологического нарушения и позволяет установить глубину, активность данного нарушения.

Было изучено две зоны геологических нарушений пласта с различной газодинамической активностью.

Зависимость состава свободных гаэов пласта от газодинамической активности геологического нарушения приведена в табл. 2.

3 146

Наиболее опасными с точки зрения газодинамических явлений следует считать зоны глубинных геологических ,нарушений, так как именно эти эоны представляют самые мощные (как в плане, так и по вертикали) разрывы земной коры, которые неоднократно активизировались и способствовали созданию сложного напряженного состояния горных пород. Выявление таких зон и обеспечивает дополнительное опреде ление в составе подземных газов изотопов гелия Не и Не, а также их ф отношений.

При реализации основного изобретения бьипл получены данные о содержании избыточного аргона-40 и избыточного гелия в зависимости от расстоя ния до геологического нарушения, (! ! приведенные в табл. 1.

Т аблица l (Таблица2

Не /Не!

Расстояние до нарушеM

Аргон-40, Гелий избыиз быточ точный,% ный, %

Зона I (выбросы

76,7 не наблюдались)

1,5 !О"

1,7 10

2,0 10

193 10

1,7 10

2,0 10

26;0

40,2

82,3

В зоне на38,1

27,2

8?,5 рушения

То же!!

11

11

«11

28,3

79i0

29,4

79,5

Зона II (несть выбро со в) 2 "10

26,7

76,0

3 10

29,0

82,0

2,5 10

1,7.10

2,0 lÎ

2,2 10

35 6

35,0

84,2

90,0

37,2

81,0

81,0

27,7

ИЬ данных табл. 1 видно, что геологические нарушения в угольном пласте характеризуются значениями избы" точного гелия (по отношению к неону) в!пределах 75-87%, а также значениями избыточного аргона-40 (по отношению к;!аргону-36) в пределах 25-41%.

Однако только по этим данным нель-! зя определить категорию геологического нарушения, его глубину, следоваI 0-10,0

1,0-10

1,0-10

1,0-10

1,0-10

1,0-10

1,0-10

10,0-50,0

10,0-50,0

10,0-50,0

10,0"50,0

10,0-50 0

10,0-50,0

26,0

32,0

25,5

38,0

41,0

29,5

35,3

20,5

20,5

23,5

20,5

19,1

13,2

1219

3,2

0,9

-0,03

2,8

3,0

3,0

87,0

84,0

82,0

82,0

77,0

75,5

79,0

63,0

56 0

60,0

43,0

60,0

45,5

57,5

7,5

25,0

13,3

0,0

11,0

13,3

Аргон-40, Гелий иэбыточизбыточ- ный, % ный, %

Из табл. 2 видно, что избыточные гелий и аргон-40 .правильно диагностируют точки отбора газов как приуроченные к зонам геологических нарушений, однако по ним практически нельзя отличить зоны газодинамически опасные от газодинамически неопасных, зту задачу решает параметр

Не /Не4, поскольку в зоне выброса

55 величина этого отношения на порядок выше.

Глубинный характер гелия подтверждает и тот факт, что аномальный гелий был установлен в составе газовых

5 1463933 и жидких включений в кварцах табл.3 приведены изотопные отношения гелия газовых и жидких включений в кварцах, 6

Таблица4

Метеорит Не, l0 см /r Не /Не

Маунт Эйлифф

Карбо

Тол ука (Дерхем)

10 Бесени Амалиа (Кранц)

Бесени (Харвард) 36,8

22,0

0,315

0,286

Таблица 3

Не /Не

Место отбора Тип.!раствора (по

М. Г. Валяшко) 18,9

0,297

0,278

0,178

3,4 с. Новопав" ловка

Гидро карбо6 10

0,36 натнонатриевый

3,7» 10

4,2" 10

4,3" 10

5,0 "10

4, 0" 10

3,7» 10

То же

То же

Острый бугор

То же

Острый бугор

То же

©о рмула из обр ет ения

Составитель В. Тычина

Редактор Е.Папп Техред Л.Сердюкова Корректор М. Васильева

Заказ 806/40 Тираж 4.10

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Ъ 4

Распределение отношения Не /Не

+. в Земпе обусловлено следующим: Не как в настоящее время, так и в геологическом прошлом в недрах Земпи и других планет образуется и образовывался за счет радиоактивного распада урана и тория, а также при бомбардировке поверхности небесным тел космическими лучами. Поэтому Земля, включая ее недра, обогащается изото.пом Не, а величина отношения Не /Не

Ф с течением времени понижается.

При гопадании космических лучей иа любое небесное тело возникают также Не и тритий, который с периодом полураспада 12,5 лет также переходит в Не . Поэтому метеоритный гелий, как правило, резко обогащен изотопом Не . Отношение Не /Не в

Ф некоторых железных метеоритах приведено в табл. 4.

В целом может быть принято, что величина Не /Не дпя метеоритов в

Q среднем равна 0,3. Таким образом, глубинный гелий из недр Земли занимает пр омежуточное положение меж2р ду гелием метеоритным и воздушным.

Можно с большой степенью уверенности утверждать, что Не в недрах Земли образовался еще в догеологическое время на стадии формирования ее как

25 планеты при аккреции метеоритного вещества, облучаемого космическими лучами большой интенсивности.С ! четом изложенного при Не /1 е

-5

+1O станавливают нали1ие глубинно30 го нарушения, Способ выявления геологических

35 нарушений при прогнозе выбросоопасности угольных пластов по авт. св.

М 1314118, отличающийся тем, что,с целью повышения достоверности выявления действующих глубин40 ных геологических разломов, дополни. тельно определяют изотопный состав гелия и при отношении изотопных составов Не /Не э10 устанавливают на4 личие глубинах геологических нару45 me