О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса
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 уклон...
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2015
|
| Schriftenreihe: | Геотехнічна механіка |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137651 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса / А.Ф. Булат, Л.И. Пимоненко, А.К. Балалаев, Б.В. Бокий, Д.П. Гуня // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 17-30. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-137651 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1376512018-06-18T03:10:25Z О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса Булат, А.Ф. Пимоненко, Л.И. Балалаев, А.К. Бокий, Б.В. Гуня, Д.П. 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. 2015 Article О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса / А.Ф. Булат, Л.И. Пимоненко, А.К. Балалаев, Б.В. Бокий, Д.П. Гуня // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 17-30. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137651 551.242:622.411.332:533.17(477.61/62) ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
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. |
| format |
Article |
| author |
Булат, А.Ф. Пимоненко, Л.И. Балалаев, А.К. Бокий, Б.В. Гуня, Д.П. |
| spellingShingle |
Булат, А.Ф. Пимоненко, Л.И. Балалаев, А.К. Бокий, Б.В. Гуня, Д.П. О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Булат, А.Ф. Пимоненко, Л.И. Балалаев, А.К. Бокий, Б.В. Гуня, Д.П. |
| author_sort |
Булат, А.Ф. |
| title |
О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса |
| title_short |
О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса |
| title_full |
О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса |
| title_fullStr |
О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса |
| title_full_unstemmed |
О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса |
| title_sort |
о влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве донбасса |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137651 |
| citation_txt |
О влиянии геодинамических процессов на накопление и миграцию газов в углепородном массиве Донбасса / А.Ф. Булат, Л.И. Пимоненко, А.К. Балалаев, Б.В. Бокий, Д.П. Гуня // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 120. — С. 17-30. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT bulataf ovliâniigeodinamičeskihprocessovnanakoplenieimigraciûgazovvugleporodnommassivedonbassa AT pimonenkoli ovliâniigeodinamičeskihprocessovnanakoplenieimigraciûgazovvugleporodnommassivedonbassa AT balalaevak ovliâniigeodinamičeskihprocessovnanakoplenieimigraciûgazovvugleporodnommassivedonbassa AT bokijbv ovliâniigeodinamičeskihprocessovnanakoplenieimigraciûgazovvugleporodnommassivedonbassa AT gunâdp ovliâniigeodinamičeskihprocessovnanakoplenieimigraciûgazovvugleporodnommassivedonbassa |
| first_indexed |
2025-07-10T04:12:33Z |
| last_indexed |
2025-07-10T04:12:33Z |
| _version_ |
1837231775801147392 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
17
УДК 551.242:622.411.332:533.17(477.61/62)
Булат А.Ф. акад. НАНУ, д-р техн. наук, профессор,
Пимоненко Л.И. д-р. геол. наук, вед. научн. сотр.,
Балалаев А.К. канд. биол. наук, ст. научн. сотр.
(ИГТМ НАН Украины)
Бокий Б.В. д-р техн. наук,
Гуня Д.П. канд. техн. наук.
(ПАО «Шахта им. А.Ф. Засядько»)
О ВЛИЯНИИ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА НАКОПЛЕНИЕ
И МИГРАЦИЮ ГАЗОВ В УГЛЕПОРОДНОМ МАССИВЕ ДОНБАССА
Булат А.Ф. акад. НАНУ, д-р техн. наук, професор,
Пимоненко Л.І. д-р геол. наук, пров. наук. співроб.,
Балалаєв О.К. канд. біол. наук, ст. наук. співроб.
(ИГТМ НАН Украины);
Бокій Б.В. д-р техн. наук,
Гуня Д.П. канд. техн. наук.
(ПАТ «Шахта ім. О.Ф. Засядька»)
ПРО ВПЛИВ ГЕОДИНАМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ НА НАКОПИЧЕННЯ І
МІГРАЦІЮ ГАЗІВ У ВУГЛЕПОРОДНОМУ МАСИВІ ДОНБАСУ
Bulat А.F. , Akad. NASU, D.Sc (Tech), Professor,
Pymonenko L.I. , D. Sc (Geol), Senior Researcher,
Balalayev A.K. , Ph. D (Biol.), Senior Researcher,
(IGTM NAS of Ukraine)
Bokiy B.W, D. Sc (Tech)
Gunya D.P., Ph. D. (Tech)
(PAS « A.F. Zasyadko mine»)
ABOUT EFFECT OF GEODYNAMIC PROCESSES ON
ACCUMULATION AND MIGRATION OF GASES IN CARBONIC MASSIF
OF DONBAS
Аннотация. Цель работы – исследовать влияние геодинамических процессов на накоп-
ление и сохранение газов в углепородном массиве Донбасса. Приведены данные экспери-
ментальных 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 отличает-
ся; 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.
________________________________________________________________________________
© А.Ф. Булат, Л.И. Пимоненко, А.К. Балалаев, Б.В. Бокий, Д.П. Гуня, 2015
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
18
Суть механизма: периодически изменяющиеся масштабные природные процессы, акти-
вируют глубинные разломы. Возникающие при этом тектонические импульсы способствуют
«прокачиванию» через нарушенные зоны поровых растворов, что приводит к интенсифика-
ции взаимодействия флюидов с породами и углями массива и вовлечению в процесс газоге-
нерации вмещающих пород. Повторяющиеся различные по величине и направлению поля
напряжений способствуют многократной циркуляции газоводяных потоков в слоистой угле-
носной толще и, как следствие, усиливают структурные трансформации угольного вещества.
Геологические условия залегания пласта влиют на локализацию компонентного состава га-
зов.
Ключевые слова: геодинамика, состав газов, миграция газов, Донбасс.
При постоянном увеличении глубины добычи угля в Донбассе возрастает
необходимость прогноза горно геологических условий ведения работ и особен-
но газоносности угольных пластов. Средняя глубина добычи угля в Донбассе
достигла 800 м, а максимальная 1400 м. Почти 90% шахт отнесены к сверхкате-
горийным по газу, одна треть разрабатывает пласты опасные по внезапным вы-
бросам угля и газа. Только за последние десять лет отмечено более 70 взрывов и
воспламенений метана.
18 ноября 2007 г. на шахте им. А.Ф. Засядько (Донецко-Макеевский район
Донбасса) произошла авария - внезапный выброс метана. До последнего мо-
мента ничто не предвещало возникновение аварийной ситуации. Во всех выра-
ботках концентрация метана в воздухе находилась в пределах норм, аппаратура
газового контроля была в рабочем состоянии. Все выработки полностью обес-
печивались расчетным количеством воздуха. На шахте функционирует аппара-
тура газового контроля последнего поколения и в случае возникновения ава-
рийных ситуаций, датчики должны были обесточить шахтное оборудование, но
по неизвестной причине автоматика не сработала.
В 2010 г. произошли взрывы метана на российских шахтах «Ульяновская» и
«Распадская». Взрывы произошли также при полном отсутствии предупреж-
дающих сигналов об опасности. По экспертным оценкам причиной аварий ста-
ло внезапное повышение концентрации метана. Однако известны случаи вне-
запных прорывов метана и на небольших глубинах. Так, на той же шахте «Рас-
падская» выброс метана ранее произошел на глубине 120 м, на шахте им. С.М.
Кирова в Донбассе – на глубине 110 м. Эти и другие факты свидетельствуют об
отсутствии какой-либо связи катастрофических явлений с глубиной.
Проанализировав весь процесс возникновения аварийной ситуации, специа-
листы шахты предположили, что возможной причиной аварии стало внезапное
поступление метана в горные выработки из более глубоких горизонтов. Однако
это предположение является весьма спорным. В настоящее время в литератур-
ных источниках превалируют две основные концепции происхождения метана
в угольных бассейнах.
Согласно первой (биогенной) - основная масса метана угольных пластов
образовалась в процессе регионального метаморфизма при погружении осадков
и, частично, сохранилась в пористом объеме массива [1-2]; второй (абиоген-
ной) – метан и другие газы поступили и поступают в углепородный массив зо-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
19
нами глубинных разломов из мантии, астеносферы, фундамента. Со второй по-
ловины ΧΧ века П.Н. Кропоткин (гипотеза газового дыхания Земли), Г.Н. До-
ленко (термодинамическая гипотеза образования углеводородных газов (УВГ) в
зонах субдукции), И.В. Гринберг (баровакуумная гипотеза), А.И. Кравцов, В.Б.
Порфирьев (тектоническая), Э.Б. Чекалюк (тектоно-магматическая), А.Я. Рад-
зивилл (биогенно-абиогенная) и многие другие иследователи [3-4 ] интенсивно
развивают представления о неорганическом синтезе УВГ. При этом ни одна из
указанных концепций не имеет решающих аргументов, делающих ее единст-
венно приемлемой, поэтому вопросы присхождения газов остаются дискусси-
онными. Важность и актуальность исследований газоносности угольных место-
рождений возрастает в связи со взрывами метана, переходом к освоению более
глубокие горизонтов угольных месторождений и добычей метана закрытых
шахт.
Для проведения эксперимента на шахте им. А.Ф. Засядько были выбраны
выработки, проводимые для подготовки выемочного поля восточной уклонной
(разгрузочной) лавы №1 пласта m3. Пробы угля периодически (через 2-4 меся-
ца) отбирались на одних и тех же пикетах в конвейерном и вентиляционном
ходках. В конвейерном ходке было отобрано 18 проб: ПК 60 (4), ПК70 (3),
ПК110 (7), ПК 143 (2), ПК 158 и ПК 174 по 1; в вентиляционном – 14 проб: ПК
80 (3), ПК 100 (5), Пк 117 (2), ПК 131 (1), ПК 139 (1), ПК 155 (2). Из 32 проб 6
проб были отобраны при проходке. Уголь, в данном случае, выступил в роли
сорбента находящихся в массиве газов. Лабораторный анализ газовой состав-
ляющей проводился в химлаборатории ПО «Укруглегеология». В газе опреде-
лялось содержание He, H2, O2, N2, СО2, CH4, C2H6, nC7H16.
Результаты анализов приведены в таблицах 1 и 2. В соответствии с методи-
кой количество газов измерялось в см
3
и см
3
/г. Так как объем проб отличался,
то для сравнения и анализа полученных данных использовались результаты,
полученные в см
3
/г.
Так как состав глубинного газа существенно отличается от газа угленосных
толщ, то основным подтверждением миграции газа из глубинных источников
считается повышенное содержание в составе угольных газов гелия, тяжелых
углеводородов, битумов, утяжеление изотопного состава углерода метана (
13
С
в СН4) и углекислого газа (
13
С
в СО2) (изотопный состав углерода не опреде-
лялся).
Гелий – непрерывно образуется в результате распада радиоактивных эле-
ментов в докембрийских гранитных породах и минералах, вследствие большой
подвижности и малой величины молекулы – легко мигрирует, поэтому его на-
личие в пробах газа, доказывает современный подток мантийных газов.
Водород может образоваться в результате реакций, происходящих в уголь-
ном пласте либо в близлежащих породах, также возможна его диффузия из
более глубоких горизонтов.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
20
Таблица 1 - Результаты исследования газа, полученного в результате дегазации угля,
отобранного в герметические сосуды в конвейерном ходке восточной уклонной лавы пласта m3
№
п/п
Место
отбора
Дата
отбора
Дата
проходки
Единица
измер He H2 O2 N2 CH4 C2H6 CO2 C3H8 нC7H16
Всего
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1
ПК60 12.02.2008 23.06.2006
см
3
см
3
/г
0
0
9,248
0,0191
189,62
0,391
722,24
1,4891
34,654
0,07145
6,702
0,01382
17,03
0,03511
4,178
0,00861
1,327
0,00274
985
485
2
ПК60
08.04.2008
23.06.2006
см
3
см
3
/г 0,56
0,426
0,00084
129,36
0,254
498,81
0,978
32,097
0,063
12,224
0,024
20,78
0,041
26,732
0,052
9,566
0,0187
730
510
3
ПК60
17.08.2008
23.06.2006
см
3
см
3
/г 0,032
0,832
0,002
159,41
647,43
0,345
0,00072
1,198
0,002
27,78
0,058
3,179
0,007
2,836
0,00591
840
480
4
ПК60
01.11.2009
23.06.2006
см
3
см
3
/г
0
16,329
0,041
156,8
831,06
36,116
0,090
11,643
0,029
50,07
0,125
12,593
0,031
15,247
0,036
1125
400
5
ПК70
08.04.2008
23.06.2006
см
3
см
3
/г 0,612
0,318
0,001
126,75
0,241
509,3
0,970
3,685
0,007
4,583
0,009
14,17
0,027
8,845
0,017
7,345
0,014
675
525
6
ПК70
10.06.2008
23.06.2006
см
3
см
3
/г 1,433
0,763
0,002
54,7
0,144
359,02
0,945
241,55
0,636
106,51
0,280
10,99
0,029
31,83
0,084
15,876
0,042
840
380
7
ПК70
23.09.2008
23.06.2006
см
3
см
3
/г 1,178
5,647
0,011
157,87
832,23
4,68
0,009
7,927
0,065
32,87
0,063
6,276
0,012
6,847
0,013
1055
525
8
ПК110
12.02.2008
22.07.2007
см
3
см
3
/г 0,009
0,758
0,002
164,8
0,445
623,18
1,684
2,690
0,007
2,337
0,006
9,37
0,025
1,708
0,005
0,567
0,002
805
370
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
21
Продолжение табл. 1
1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
9
ПК110
08.04.2008
22.07.2007
см
3
см
3
/г
4,515
0,239
0,0005
130,12
0,246
512,89
0,968
27,33
0,053
12,961
0,024
18,85
0,036
14,832
0,028
12,78
0,024
730
530
10
ПК110
10.06.2008
22.07.2007.
см
3
см
3
/г
0,839
3,496
0,011
38,99
0,122
477,72
1,493
274,34
0,857
131,31
0,410
22,4
0,07
40,01
0,125
23,2
0,072
1015
320
11
ПК110
09.07.2008
22.07.2007
см
3
см
3
/г
0
4,165
0,018
129,45
0,563
569,98
2,478
14,51
0,063
11,016
0,048
32,3
0,140
4,0097
0,017
4,245
0,018
770
230
12
ПК110
17.08.2008
22.07.2007
см
3
см
3
/г
0,471
3,413
0,011
134,75
626,84
0,900
0,0029
1,928
0,006
28,81
0,093
9,550
0,031
12,761
0,04
815
310
13
ПК110
23.09.2008
22.07.2007
см
3
см
3
/г
0,031
3,853
0,007
159,91
847,17
26,675
0,051
12,625
0,024
48,87
0,094
4,011
0,008
2,631
0,005
1095
520
14 ПК110
22.07.2007 22.07.2007.
см
3
см
3
/г 0
11,08
0,025
93,49
625,7
34,22
0,076
120,05
0,267
36,94
0,082
48,35
0,107
29,727
0,067
1000
450
15 ПК143
12.02.2008
12.02.2008.
см
3
см
3
/г
0
0
0,653
0,002
88,55
0,206
743,73
1,729
566,2
1,317
92,993
0,216
15,75
0,037
24,007
0,056
7,698
0,018
1540
430
16 ПК143
13.05.2008
12.02.2008
см
3
см
3
/г
0
0,914
0,002
72,65
0,165
366,5
0,833
465,71
1,058
134,65
0,306
20,43
0,046
38,34
0,087
16,498
0,038
1115
440
17
ПК158
08.04.2008
04.08.2008
см
3
см
3
/г
0
0
0,134
0,0003
80,67
0,179
552,76
1,228
348,81
0,775
138,2
0,307
32,13
0,071
29,384
0,065
15,418
0,034
1200
450
18
ПК174
10.06.2008
10.06.2008
см
3
см
3
/г
0
0
0,583
0,001
45,16
0,092
338,85
0,691
361,85
0,740
213,2
0,436
16,26
0,033
59,71
0,122
24,056
0,049
1060
489
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
22
Таблица 2 - Результаты исследования газа, полученного в результате дегазации угля,
отобранного в герметические сосуды в вентиляционном ходке восточной уклонной лавы пл. m3
№
п/п
Место от-
бора пробы
угля
Дата отбора
пробы
Дата про-
ходки
выработ-
ки
Единица
изме-
рения
He
H2 O2 N2
CH4
C2H6
C3H8+
C4H10
C5H12+
C7H16
CO2
Всего
1 ПК80 13.02.08 26.05.07
см
3
см
3
/г
0,0
0.0
0,101
0,0002
99,93
0,2701
400,22
1,0817
49,091
0,117
12,232
0,029
7,430
0,018
0,278
0,001
8,15
0,019
890
420
2 ПК80 13.05.08 26.05.07
см
3
см
3
/г
0,0
0.0
0,826
0,002
164,90
0,3926
644,82
1,5353
520,62
1,085
87,80
0,183
35,331
0,074
1,084
0,002
35,42
0,074
895
480
3 ПК80 10.06.08 26.05.07 см
3
см
3
/г
0,0
0,0
1,113
0,003
26,81
0,05585
186,04
0,3667
117,45
0,317
55,15
0,149
43,124
0,116
3,145
0,008
12,11
0,033
750
370
4 ПК100 09.07.08 09.07.07 см
3
см
3
/г
0.0
0.0
5,146
0,021
161,01 751,68
50,55
0,211
24,39
0,102
18,899
0,079
0,884
0,004
34,34
0,143
810
240
5 ПК100 17.08.08 09.07.07 см
3
см
3
/г
1,220
0,003
1,559
0,003
104,16 472,34
0,284
0,001
4,737
0,010
19,965
0,043
1,418
0,003
26,16
0,057
715
460
6 ПК100 02.09.09
09.07.07 см
3
см
3
/г
0,0
0.0
6,653
0,013
106,16
0,4423
570,97
2,3790
43,087
0,086
13,902
0,028
24,420
0,049
3,739
0,007
31,08
0,062
700
500
7 ПК100 23.09.08 09.07.07 см
3
см
3
/г
0,103
0,0002
5,099
0,014
118,85 536,43
304,640
0,846
39,517
0,109
30,475
0,085
2,604
0,007
48,83
0,136
1085
360
8 ПК100 01.11.09 09.07.07 см
3
см
3
/г
0,0
0.0
19,419
0,048
112,53 550,41
8,83
0,022
16,140
0,040
30,535
0,076
4,937
0,012
33,56
0,084
1020
400
9 ПК117 + 3,7 13.02.08
13.02.08
см
3
см
3
/г
0,0
0.0
3,988
0,009
99,56
654,77
785,82
1,746
151,110
0,336
31,745
0,070
1,439
0,003
24,23
0,054
1300
450
10 ПК117 13.05.08
13.02.08
см
3
см
3
/г
0,0
0.0
2,116
0,004
43,57
0,0968
258,10
0,5735
124,03
0,243
42,57
0,083
27,347
0,054
1,001
0,002
27,64
0,052
635
510
11 ПК131 09.07.08 см
3
см
3
/г
0.0
0.0
3,423
0,014
64,88
0,1272
348,20
0,6827
19,31
0,077
25,311
0,101
12,908
0,052
0,924
0,004
27,90
0,112
820
250
12 ПК139 + 6,5 13.05.08 13.05.08 см
3
см
3
/г
0,0
0.0
1,387
0,004
123,35
0,4934
600,47
2,4019
14,42
0,034
18,177
0,047
14,974
0,038
0,592
0,002
20,65
0,053
585
390
13 ПК155+ 2,6
(забой)
09.07.08 09.07.08 см
3
см
3
/г
0.0
0.0
6,682
0,027
94,33
0,2419
420,18
1,0774
655,70
2,623
120,31
0,481
29,259
0,117
0,857
0,003
31,49
0,126
1230
250
14 ПК155 + 2,6 17.08.08 09.07.08 см
3
см
3
/г
0.0
0.0
4,054
0,012
64,77
0,2591
326,93
1,3077
1,312
0,004
21,88
0,066
17,235
0,052
1,261
0,004
23,23
0,070
775
330
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
23
Анализ полученных результатов показал:
1) величины и состав газов в пробах, отобранных на различных пикетах в
одно время отличается, что может быть связано с изменчивостью в составе и
структуре угля и вмещающих пород;
2) на одних и тех же пикетах периодически отмечается повышенное содер-
жание в газе гелия, водорода, метана и других газов. Колебания содержания бо-
лее тяжелых углеводородов незначительны.
Предполагая возможное влияние различных скоростей воздушных потоков
на интенсивность выветривания газов из углей, было проведено тестирование
проб из вентиляционного и конвейерного ходков. Достоверности отличий
средних значений двух независимых выборок осуществлялось на основе пара-
метрического t-критерия Стьюдента и непараметрического рангового U-
критерия Манна-Уитни. Параметрический тест не обнаружил достоверных раз-
личий ни по одному газовому параметру при стандартном уровне значимости
р<0,05. Ранговый тест зафиксировал достоверное различие распределения толь-
ко данных выхода гелия и их внутригрупповых средних значений на уровне
значимости близком к критическому (р < 0,044).
Полученный результат с одной стороны означает, что отличия в скоростях
воздушных потоках в двух местах отбора проб приводят лишь к слабому изме-
нению содержания в угле гелия – наиболее подвижного газа из всей исследуе-
мой базы.
С другой стороны, для дальнейшего анализа и поиска эмпирических зави-
симостей весь массив данных можно использовать как выборку из единой гене-
ральной совокупности. Статистический анализ показал, что большинство кон-
центраций газов не имеют нормального распределения, поэтому для выяснения
силы связи между показателями необходимо опираться на меры сходства ран-
гов инвариантных к виду функции распределения случайной величины. Приве-
денные достоверные коэффициенты корреляции Спирмена показывают наличие
отрицательной связи между гелием и метаном с этаном, высокой корреляции
между ними и пропаном, а также негативной связи с кислородом (табл. 3).
Проведенный агломеративный кластерный анализ всего массива стандарти-
зованных данных методом Уорда с квадратичной Евклидовой метрикой выявил
иерархию взаимоотношений признаков (рис. 1). В зависимости от места «разре-
зания» дендрограммы можно выделить 4 (крупный пунктир) или 9 (мелкий
пунктир) обособленных кластеров с различной степенью детализации.
При 22% относительного расстояния внутри кластеров проявляются те же
закономерности полученные методом главных компонент с той лишь разницей,
что содержание гелия объединяется с выходом летучих веществ. Эти два пока-
зателя, вероятно, связаны с какими-то общими механизмами миграции флюи-
дов в углях. В тоже время более подробная агломерация выделяет данные вы-
хода летучих веществ в отдельный кластер.
Независимое поведение гелия можно объяснить в первую очередь его
инертностью, высокой проникающей способностью и низкой адсорбцией в уг-
лях. Эта компонента отражает влияние экзогенных по отношению к угольному
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
24
пласту факторов, связанных с изменением проницаемости нижележащих гор-
ных пород.
Таблица 3 - Коэффициенты ранговой корреляции Спирмена угольных газов
Газы He H2 O2 N2 CO2 CH4 C2H6 C3H8 C4-7Нх
He 1.00
H2 -0.31 1.00
O2 0.00 0.37 1.00
N2 0.00 0.45 0.79 1.00
CO2 -0.18 0.70 0.33 0.50 1.00
CH4 -0.40 -0.02 -0.55 -0.28 0.05 1.00
C2H6 -0.43 0.08 -0.57 -0.29 0.14 0.86 1.00
C3H8 -0.24 0.10 -0.54 -0.29 0.16 0.73 0.88 1.00
C4-7Нх -0.05 0.32 -0.28 -0.08 0.26 0.33 0.55 0.77 1.00
Примечание: жирным шрифтом выделены коэффициенты, достоверные на уровне значимости р 0,05.
Ward`s method, squared Euclidean distances
0 20 40 60 80 100
(Dlink/Dmax)*100, %
N2
O2
CO2
H2
нC7H16
нC6H14
iC6H14
нC5H12
нC4H10
iC5H12
iC4H10
C3H8
C2H6
CH4
He
Vdaf
Рисунок 1 - Дендрограмма взаимосвязи угольных флюидов
Для изучения, важного с практической точки зрения, вопроса о взаимосвязи
регистрируемых фактов выхода гелия и эмиссии метана и его гомологов банк
данных был разделен на две неравные группы по признаку наличия (21 проба) и
отсутствия (12 проб) гелия в образцах. Непараметрический тест по описанной
выше методике показал достоверные различия средних значений для метана
211 ± 348,7 < 516,5 ± 698,9 см
3
/кг и этана 76,8 ± 131,5 < 164,1 ± 141,9 см
3
/кг при
уровнях значимости р < 0,01.
Полученные результаты были подтверждены альтернативным критерием
Колмогорова-Смирнова.
Таким образом, наличие гелия сопряжено с объективным снижением содер-
жания метана и этана. Анализ содержания гелия и водорода в составе газов по-
казал эпизодичность появления их в пробах. При этом моменты появления
всплесков гелия и водорода не совпадают (см. табл 1,2), что может свидетель-
ствовать о различных источниках их поступления: гелий из глубинных источ-
ников (но происхождение можно установить только по изотопному составу);
водород – прямо не связан с другими газами. Его появление может быть связа-
но с химическими реакциями, происходящими в близлежащих породах либо
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
25
различными скоростями миграции и(или) адсорбции.
Для уточнения природы газов необходимы дополнительные исследования:
одновременно с анализом состава газа необходимо проводить определение со-
става угольного вещества и его структуры на молекулярном и надмолекуляр-
ном уровнях и определение изотопного соотношения углерода).
Имея в виду, что передвижение тяжелых углеводородов (ТУ), обладающих
сложной молекулярной структурой и большими размерами, по трещинно-
поровым каналам маловероятно, можно предположить, что изменение содер-
жания ТУ в является результатом одного из путей синтеза глубинных более
легких и подвижных соединений, например, метана (по схеме СН4 СО2 + Н2
С2Н6 С2Н4 …… СnНm ). Другой путь может быть связан с разложением
алифатических цепей органических молекул.
Таким образом, полученные результаты статистического анализа данных га-
зоносности углей показали сложность и многогранность процессов генерации,
накопления и миграции различных газов в угольном веществе.
Генезис метана, поступающего в больших количествах в выработки вызыва-
ет еще больше вопросов и, очевидно, что имеющихся данных для однозначного
вывода о генезисе углеводородных газов недостаточно.
Исходя из того, что одним из вариантов поступления метана в массив может
быть подток из глубоких горизонтов, рассмотрим литолого-тектоническое
строение участка и геодинамические условия региона.
На поле лавы пласт m3 имеет сложное 2 – 3 пачечное строение, мощность
изменяется от 0,6 до 1,7 м, зольность – 3,9-10,2 %, сернистость – 2,0 – 2,6 %;
выход летучих 28 – 32%. Кровля пласта представлена легкообрушаемыми ар-
гиллитами (10 – 17 м) и алевролитами (2 – 8 м); почва – склонными к пучению
алевролитами (3 – 15 м), песчаником. Для пласта характерны частые размывы
и раздувы. В центральной части лавы находится синклинальная локальная
складка амплитудой около 40 м; малоамплитудные разрывные нарушения от-
сутствуют. Трещины кливажа простираются в пласте с севера на юг (перпенди-
кулярно к линии забоя), за счет этого и при отработке происходит значительное
трещинообразование.
Сложное строение пласта, марочный состав и его тектонические особенно-
сти увеличивают способность угольного пласта к разрушению (аналогичные
угольные пласты являются более опасными по выбросам и интенсивность вы-
бросов в них выше). Литологически различные слои и прослойки в кровле и
почве пласта отличаются физико-механическими свойствами, что обуславлива-
ет формирование индивидуальных деформационных условий в каждом из них и
увеличивает неравновесность термодинамической системы в массиве, что ведет
к образованию избыточной свободной энергии, превышающей в десятки и сот-
ни раз ее фоновые значения, которые активизируют структурные трансформа-
ции и газогенерацию в органическом веществе. Кроме того, в пластах песчани-
ков, аргиллитов, алевролитов содержатся вещества, которые могут служить ка-
тализаторами процессов газогенерации [10].
Все суфляры на этом пласте (шахты: им. К.И. Поченкова, «Панфиловская»,
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
26
«Пролетарская – Глубокая», «Чайкино», «Советская», им. А.Ф. Засядько) про-
исходили из почвы пласта и, по мнению геологов, газ поступал по трещинам из
песчаника m2SM3, расположенного ниже пласта m3; на шахте им. К.И. Почен-
кова этот пласт является выбросоопасным. Песчаник относится к прибрежно-
морским, мощность его от 15 до 20 м, сверху и снизу он ограничен прослоями
аргиллита (мощностью от 1,5 до 3,2 м) и углей (соответственно 1,83 и 0,5 м),
являющихся достаточно газонепроницаемыми. Эти региональные литологиче-
ские условия способствовали сохранению метана в песчанике. Периодические
подвижки по глубинным разломам и интенсивные горные работы увеличили
нарушенность и изменили газодинамическое состояние массива, что могло
привести к внезапному выбросу метана.
Геодинамика региона также не противоречит высказанному предположе-
нию. Поле шахты расположено в пределах сложнейшего тектонического узла.
В региональном тектоническом плане поле шахты им. А.Ф. Засядько находится
в пределах тектонического блока, ограниченного крупными структурами раз-
личных типов: на юге - субширотный Мушкетовский надвиг, на западе и восто-
ке - соответственно Ветковская и Чайкинская флексуры, на севере – Кальмиус-
Торецкая котловина. Здесь, по данным геофизическмих исследований [5], нахо-
дится зона пересечения глубинных разломов четырех направлений: Мушкетов-
ского (субширотного), Славянского (субмеридионального) и двух диагональ-
ных. Исходя из того, что зоны глубинных разломов имеют сложное строение и
активизация их происходит не одновременно, то говорить о миграции газов по
нарушенным зонам и глубинным разломам нужно не в общем, а только базиру-
ясь на определенных фактах:
1. В этой зоне максимальная для Донбасса активность современных движе-
ний (размах вертикальных современных движений > 5 мм/год) [6], к которой,
по данным О.В. Усенко [7], также приурочена тепловая аномалия – 75 – 86
мВт/м
2
.
2. А. В. Поливцев [8], анализируя потоки газов по геологическим профилям,
расположенным в различных районах, на примере профиля Волноваха - Донецк
– Луганск отметил, что наибольшие аномалии сосредоточены над зонами влия-
ния крупноамплитудных нарушений, приуроченных к глубинным разломам
(Южно- и Северо-Донецким), меньшие - к Мушкетовскому и минимальные к
Центральному и Лутугинскому. Различия в величине аномалий автор объяснил
особенностями напряженного состояния нарушений, отличиями их генезиса и
путей миграции газов.
3. Известно, что глубинные разломы, пересекают практически всю Украину
с севера на юг и с запада на восток. Это позволяет предположить взаимосвязь
времени интесификации поступлений газов в массив, и особенно гелия, с зем-
летрясениями, происходившими в в 2008 году в Черноморском (66 землетрясе-
ний) и Карпатском (92 землетрясения) регионах (табл. 4) [9].
Необходимо отметить, что на первый взляд точного совпадения между да-
тами нет, но, во-первых, газовый пробоотбор проводился не каждый день, во-
вторых, землетрясения не одноактный процесс, в-третьих отклик осадочной
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
27
толщи бассейна на порядок слабее, чем кристаллических пород.
Таблица 4 - Связь максимальных притоков газов с сейсмическими процесами
Дата интенсивного
поступлений газов
Газы Землетрясения в
Крымском регионе
Землетрясения в
Карпатском регионе
12 и 13.02.08 Метан, этан 08.02.08. 09.-14.02.08.
08.04.08 Гелий 04.04.08. 07.04.08.
13.05.08. Метан, этан 07.05.08. 08.05.08.
10.06.08. Гелий, метан, этан 15.06.08. 08.06.08.
09.07.08. Метан, этан, углекислый
газ
04.07.08. 03.07.08.
17.08.08. Гелий 09.08.08. 14 и17.08.08.
23.09.08 Гелий, метан, этан, водо-
род, углекислый газ
18-24.09.08. 19.09.08.
Так например, землетрясение 07.05.2008 (ощущалось в Украине, Болгарии,
Молдове, Румынии) но 04. 07. 2008 г. зарегистрирован афтершок этого земле-
трясения с энергетическим классом КП =9.7. Поэтому логично предположить,
что повышенные поступления газа могли проиходить с определенным времен-
ным шагом (3 – 4 дня) после землетрясений. К тому же блоковое строение как
Украинского щита, так и Донбасса столь сложное, что предсказать направления
и время активизаций на данном уровне знаний невозможно.
Таким образом, совокупность литолого-тектонических данных и геодини-
мических условий региона [10] позволяет предположить, что периодически из-
меняющиеся масштабные природные процессы, активируют глубинные разло-
мы, роль которых в процессе газогенерации может быть двоякой. С одной сто-
роны тектонические импульсы способствуют «прокачиванию» через зоны ра-
зуплотнения поровых растворов, что приводит к активизации процессов взаи-
модействия флюидов с породами и углями и вовлечению в процесс газогенера-
ции вмещающих пород. Породы обладают большей пористостью, а, следова-
тельно, и способностью сохранять метан, кроме того, они содержат рассеянное
органическое вещество, которое также участвует в процессе генерации метана.
По нарушенным зонам проходит миграция глубинного газа (гелия или метана)
через неоднородный массив к поверхности Земли, и если на пути такого ми-
грационного потока существуют условия для его накопления (нарушенная зона,
пористый песчаник или выработка), то при малой интенсивности движений
происходит накопление метана, при больших - выброс.
С другой стороны, под воздействием механических нагрузок в условиях
низких температур происходит изменение молекулярной структуры и химиче-
ского состава отложений за счет химических, механохимических, электрохими-
ческих и физико-химических процессов [10-11]. Структурные трансформации,
в угольном веществе могут проходить в двух направлениях – деструкция али-
фатической составляющей угольного вещества и поликонденсация ароматиче-
ской составляющей [11-12]. Деструкция протекает с преобразованием макро-
молекул угольного вещества в более простые молекулярные соединения и на-
коплением продуктов реакций, устойчивых в данной термодинамической си-
туации. Одним из таких устойчивых углеводородных компонентов [12] являет-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
28
ся метан. Повторяющиеся различные по величине и направлению поля напря-
жений способствуют многократной циркуляции газоводяных потоков в слои-
стой угленосной толще и, как следствие, усилению структурных трансформа-
ций угольного вещества. Геологические условия залегания пласта влиют на ло-
кализацию компонентного состава газов.
Результаты проведенных экспериментальных исследований и геолого-
статистического анализа состава газов отражают сложность и многофактор-
ность процессов генерации, накопления и миграции различных газов в уголь-
ном веществе. Однако их явно недостаточно, для окончательных выводов. Не-
обходимы разносторонние фундаментальные исследования генезиса газов, по-
ступающих в атмосферу шахты, включающие периодические, или даже непре-
рывные наблюдения (мониторинг), за компонентным составом газа, определе-
ние изотопного соотношения углерода и гелия, проведение исследований эле-
ментного состава, молекулярного строения и сорбционных способностей углей
как потенциального источника и накопителя газов.
____________________________________________
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Забигайло, В.Е. Проблемы геологии газов угольных месторождений / В.Е. Забигайло,
А.З. Широков. К.: Наукова думка, 1972. 172 с.
2. Лидин, Г. Д. Зональное распределение природных газов в Донбассе / Г.Д. Лидин // Изв. АН
СССР. – 1944. – № 6. – С. 337 – 345.
3. Доленко, Г.Н. К проблеме эндогенного происхождения нефти и газа / Г.Н. Доленко // Геология
и геохимия горючих ископаемых. – 1988. – №71 – С.1 – 8
4. Етапи утворення вуглецевих формацій в геологічних структурах України / А.Я. Радзівілл, В.Ф.
Шульга, А.В. Іванова, С.О. Мачуліна [та ін.]. – К: LAT & К, 2012. – 213 с.
5. Бородулин, М.И. Система глубинных разломов по данным глубинного сейсмического зонди-
рования / М.И. Бородулин // Геологический журнал. – 1976. – № 5. – С. 88-96.
6. Лукинов, В.В. Тектоника метаноугольных месторождений Донбасса / В.В. Лукинов,
Л.И. Пимоненко. – К.: Наукова думка, 2008. – 350 с.
7. Усенко, О.В. Тепловой поток: современная активизация Донецкого бассейна (по новым дан-
ным) / О.В. Усенко // Геофизический журнал. – 2002. - №5 – С. 102 – 100
8. Полівцев, А.В. Наземні геохімічні методи в геодинамічному районуванні вугільних родовищ /
А.В. Полівцев // Геотехнічная механика: Межвідомчий збірник наук. праць / ІГТМ НАН України. –
Дніпропетровськ, 1998. – Вып. 10. – С. 98–104.
9. Сейсмологический бюллетень Украины за 2008 год. – Севастополь: Экоси-Гидрофизика, 2010.
– С. 23–58.
10. Тектоно-геохимическая гипотеза образования выбросоопасных зон/ В.В. Лукинов,
Л.І. Пимоненко, Д.А. Суворов, А.В. Бурчак // Доповіді НАН України. – 2010. – № 2. - C.114 - 118
11. Влияние тектоно-сейсмических процессов на образование и накопление углеводородов / Чер-
ский, Н.А., Царев В.П., Сорокa Т.И., Кузнецов О.Л. - Новосибирск: Наука.- 1985.-260 с.
12. Саранчук, В.И. Надмолекулярная организация, структура и свойства угля / В.И. Саранчук,
А.Т. Айруни, К.Е. Ковалев. – К.: Наукова думка, 1988.- 192 с.
REFERENCES
1. Zabigaylo, W.E. and Shirokov, A.Z. (1972), Problemy geologii gazjv ugolnykh mestorozhdeniy [Prob-
lems of geology of gases of coal deposits], Naukova dumka, Kiev, SU.
2. Lidin, G. D. (1944), «Zonal distributing of natural gases in Donbass», Izvestiya AN of USSR, no. 6,
pp. 337 – 345.
3. Dolenko, G.N. (1988), «To the problem of endogenous origin of oil and gas», Geology and geochemi-
stry of combustible minerals, no. 71, pp.1 – 8.
4. Radzivill, A.Y. , Shulga, V.F., A.V. Ivanova, A.V. and Machulina, S.O. (2012), Etapy utvorennya
vugletsevykh formatsii v gtologichnikh strukturakh ukrainy [Stages of formation of carbon structures in the
geological structures of Ukraine], LAT & K, Kiev, UА.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
29
5. Borodulin, M.I. (1976), «System of the deep breaking a secret from data of the deep seismic
sounding», Geological magazine, no. 5, pp. 88-96.
6. Lukinov, W W. (2008), Tektonika metanougolnikh mestorozhdeniy Donbassa [Tectonics of
methane-coal deposits of Donbass], Naukova dumka, Kiev, UA.
7. Usenko, O.V. (2002), «Thermal stream: modern activation of the Donetsk pool (from new data)»,
Geophysical magazine, no. 5, pp. 102 – 100.
8. Polivcev, A.W. (1998), «Nazemni geochemical methods of in geodinamiks districting of coal depo-
sits», Geo-technical Mechanics, no. 10, pp. 98–104.
9. Seysmologicheskiy byulleten Ukrainy za 2008 god [Seismological bulletin of Ukraine for 2008],
Ekosi-gidrografika, Sevastopol, UA.
10. Lukinov,W. W., Pymonenko, L.I., Suvorov, D.A. and Burchak, A.W. (2010), «Tektoniks-
geochemical hypothesis of formation of outburst zone», Dopovidi NAS of Ukraine, , no. 2, pp. 114 - 118
11. Cherskiy, N.A., Carev, W.P., Soroka, T.I. and Kuznetcov, O.L. (1985), Vliyaniye tektono-
stysmicheskikh processov na obrazovaniye I nakopleniye uglevodorodov [Influence of tekhtono-seismic
processes on education and accumulation of hydrocarbons], Science, Novosibirsk, SU.
12. Saranchuk, W.I., Ayruni, A.T.and Kovalev, K.E. (1988), Nadmolekulyarnaya organizatsiya, struktu-
ra I svoystva ugla [Over-molecular organization, structure and properties of coal], Naukova dumka, Kiev,
SU.
____________________________________________
Об авторах
Булат Анатолий Федорович, академик Национальной академии наук Украины, доктор техниче-
ских наук, профессор, директор института, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова
Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Украина, igtmna-
nu@yandex.ru
Пимоненко Людмила Ивановна, доктор геологических наук, старший научный сотрудник, ве-
дущий научный сотрудник в отделе геологии угольных месторождений на больших глубинах, Инсти-
тут геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НА-
НУ), Днепропетровск, Украина, gvrvg@meta.ua
Балалаев Александр Константинович, кандидат биологических наук, старший научный со-
трудник, старший научный сотрудник в отделе геологии угольных месторождений на больших глу-
бинах, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины
(ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Украина
Бокий Борис Всеволодович, доктор технических наук, зам. генерального директора ПАО «Шахта
им. А.Ф. Засядько», г. Донецк
Гуня Дмитрий Петрович, кандидат технических наук, технический директор ПАО «Шахта
им. А.Ф. Засядько», г. Донецк
Abount the autors
Bulat Аnatoly Fedorovich, Academician of the National Academy of Sciences of Ukraine, Doctor of
Technical Sciences (D.Sc.), Professor, Direсtor of the Institute, M.S. Polyakov Institute of Geotechniсal
Mechanics under National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine,
igtmnanu@yandex.ru
Pymonenko Lyudmila Ivanovna, Doctor of Geology (D.Sc), Senior Researcher, Principal Researcher in
the Department of Geology of Coal Fields at Great Depths, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Me-
chanics under National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine,
gvrvg@meta.ua
Balalayev Alexander Konstantinovich, Candidate of Biology (Ph. D), Senior Researcher, Senior Re-
searcher in the Department of Geology of Coal Fields at Great Depths, M.S. Polyakov Institute of Geotech-
nical Mechanics under National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine
Bokiy Boris Vsevolodovich, Doctor of Technical Sciences (D.Sc.), Deputy Director General of PAS
«A.F. Zasyadko mine», Donetsk
Gunya Dmitry Petrovich, Candidate of Technical Sciences (Ph. D), Technical Director of PAS
«A.F. Zasyadko mine», Donetsk
_____________________________
Анотація. Мета роботи – дослідити вплив геодинамічних процесів на накопичення і
збереження газів у вуглепородному масиві Донбасу. Приведені дані експериментальних до-
сліджень компонентного складу газів в конвеєрному (14 проб - 6 пікетів) і вентиляційному
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №120
30
(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 литолого-
тектонічні дані ділянки і геодинимка регіону. Висловлено припущення, що час найбільших
надходжень газів в масив, і особливо гелію, взаємозв'язаний із землетрусами, що відбували-
ся в 2008 році в Чорноморському і Карпатському регіонах. Суть механізму накопичення газів
у вуглепородном масиві: періодичні масштабні природні процеси активують глибинні роз-
ломи. Тектонічні імпульси, які виникають при цьому, сприяють «прокачуванню» через по-
рушені зони поровых розчинів, що приводить до інтенсифікації взаємодії флюїдів з порода-
ми і вугіллям і залучення до процесу газогенерації вміщуючих порід. Під впливом механіч-
них навантажень в умовах низьких температур відбувається зміна молекулярної структури і
хімічного складу відкладів за рахунок хімічних, механохимических, електрохімічних і физи-
ко-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 скуп-
чень метану.
Ключові слова: геодинаміка, вміст газів, міграция газів, Донбас.
Abstract. Purpose of the research was to study influence of geodynamic processes on gas ac-
cumulation 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 pass-
way (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 vo-
lume 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 ana-
lyzed.
An assumption has been made that duration of intensification of gas, helium in particular, in-
gress into the rock mass is connected with the earthquakes happened in the Black Sea and Carpa-
thian 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 sub-
stance. Geological conditions of the coal bedding impact on localization of component composition
of gases.
Keywords: geodynamics, composition of gases, gas migration, Donbass.
Статья поступила в редакцию 1.10.2014
Рекомендовано к печати д-ром геол. наук К.А. Безручко
|