Геологические проблемы добычи энергоресурсов
Описані деякі актуальні геологічні проблеми видобування вугілля, нафти і газу на родовищах республіки і шляхи їх рішення. Представлені сучасні наукові розробки (способи, методи, методики) для визначення порушеності порід і вугілля, напруженого стану порід, проведення стадіального аналізу осадочних у...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53913 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Геологические проблемы добычи энергоресурсов / В.А. Баранов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 99. — С. 39-43. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-53913 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-539132014-01-29T03:14:02Z Геологические проблемы добычи энергоресурсов Баранов, В.А. Описані деякі актуальні геологічні проблеми видобування вугілля, нафти і газу на родовищах республіки і шляхи їх рішення. Представлені сучасні наукові розробки (способи, методи, методики) для визначення порушеності порід і вугілля, напруженого стану порід, проведення стадіального аналізу осадочних утворень і вирішення інших актуальних задач. Some geological the issue of the day of booty of coals, oil and gas on the deposits is described republics and ways of their decision. Modern scientific developments (methods) for determination of rock and coals failure are represented, of rock regional stress, conducting of stage analysis of sedimentary educations and decision of other actual tasks. 2012 Article Геологические проблемы добычи энергоресурсов / В.А. Баранов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 99. — С. 39-43. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53913 622.01.013 ru Геотехническая механика 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 |
Описані деякі актуальні геологічні проблеми видобування вугілля, нафти і газу на родовищах республіки і шляхи їх рішення. Представлені сучасні наукові розробки (способи, методи, методики) для визначення порушеності порід і вугілля, напруженого стану порід, проведення стадіального аналізу осадочних утворень і вирішення інших актуальних задач. |
| format |
Article |
| author |
Баранов, В.А. |
| spellingShingle |
Баранов, В.А. Геологические проблемы добычи энергоресурсов Геотехническая механика |
| author_facet |
Баранов, В.А. |
| author_sort |
Баранов, В.А. |
| title |
Геологические проблемы добычи энергоресурсов |
| title_short |
Геологические проблемы добычи энергоресурсов |
| title_full |
Геологические проблемы добычи энергоресурсов |
| title_fullStr |
Геологические проблемы добычи энергоресурсов |
| title_full_unstemmed |
Геологические проблемы добычи энергоресурсов |
| title_sort |
геологические проблемы добычи энергоресурсов |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53913 |
| citation_txt |
Геологические проблемы добычи энергоресурсов / В.А. Баранов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 99. — С. 39-43. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT baranovva geologičeskieproblemydobyčiénergoresursov |
| first_indexed |
2025-07-05T05:19:21Z |
| last_indexed |
2025-07-05T05:19:21Z |
| _version_ |
1836782989310164992 |
| fulltext |
39
Шевелев.- К.: Наукова думка, 1972. - С. 116-171.
2. Боровский А.В. Взаимосвязь между газосодержанием и аэродинамическими процессами в вихревых зо-
нах у плоскости скола при челноковои выемке [Текст] / А.В. Боровский. - М., 1978. - 5 с. - Деп. в ВИНИТИ
12.07.78, №2343-78.
3. Рейнольдс А. Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях [Текст] / А. Дж. Рейнольдс. - М.:
Энергия, 1979. - С. 217-282.
4. Боровский А.В. Расчетный метод оценки работоспособности вентиляционного потока в очистных забо-
ях [Текст] / А.В. Боровский. - М., 1978. -7 с. - Деп. в ВИНИТИ 12.07.78, № 2339-78.
5. Грецингер Б.Е. Проветривание очистных забоев с использованием распределенных потоков импульсов
[Текст] / Б.Е. Грецингер, А.В. Боровский. - М, 1985. - 98 с. - Деп. в ВИНИТИ 16.04.85, № 7936-85.
УДК 622.01.013
Д-р геол. наук В.А. Баранов
(ИГТМ НАН Украины)
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ДОБЫЧИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ
Описані деякі актуальні геологічні проблеми видобування вугілля, нафти і газу на родо-
вищах республіки і шляхи їх рішення. Представлені сучасні наукові розробки (способи, ме-
тоди, методики) для визначення порушеності порід і вугілля, напруженого стану порід, про-
ведення стадіального аналізу осадочних утворень і вирішення інших актуальних задач.
GEOLOGICAL PROBLEMS OF ENERGY RESOURCES OF OUTPUT
Some geological the issue of the day of booty of coals, oil and gas on the deposits is described
republics and ways of their decision. Modern scientific developments (methods) for determination
of rock and coals failure are represented, of rock regional stress, conducting of stage analysis of
sedimentary educations and decision of other actual tasks.
Проблема обеспечения нашей республики энергетическим сырьем является
актуальной и теоретически выполнимой, но для практической реализации ее
необходимо достаточное финансирование геологических работ, современное
оборудование, а также надежные и достоверные методы оценки горно-
геологических условий его добычи в конкретных районах для угольных и неф-
тегазовых месторождений, путем выделения потенциальных коллекторов, ста-
дий катагенеза, определения палеотемпературных данных, степени напряжен-
ного состояния горных пород, чему и посвящена данная публикация.
На сегодняшний день известны два типа коллекторов – поровый и трещин-
ный. Первый тип коллекторов достаточно просто определяется и особых про-
блем, с его выделением нет. Со вторым типом коллекторов сложнее, поскольку,
несмотря на существующие методы выделения зон трещиноватости, их прогно-
зирование является проблемой, до конца не решенной. Речь идет о малоампли-
тудной трещиноватости, которая не определяется геофизическими методами, о
сутурных и стилолитовых деформациях, сингенетичных и атектонических на-
рушениях осадочных отложений и других видах, которые, несмотря на много-
численные классификации, трудно выделяются. С целью повышения надежно-
сти и достоверности решения указанных задач нами разработаны и предлага-
ются новые методы выделения нарушенных зон.
40
Для выделения или декорирования трещин в керне горных пород и после-
дующего их исследования разработан «метод К.И. Багринцевой» или люминес-
центный метод дефектоскопии [1]. Метод основывается на использовании лю-
минесцирующих веществ, которые имеют характерное свечение под действием
ультрафиолетовых лучей и применяются для декорирования трещиноватости в
штуфах и керне скважин. Таким образом, для реализации этого метода нужно
иметь специальное оборудование, оснащенное ультрафиолетовым излучателем
и люминесцирующие вещества. Для экспрессных полевых условий данный ме-
тод не приспособлен. По этой причине, нами разработаны экспрессные, надеж-
ные, простые в употреблении и недорогие методы декорирования трещин как
кернов, так и штуфов угля и пород, стенок горных выработок и других поверх-
ностей, определение трещиноватости которых необходимо провести (рис.1а,б).
На указанные способы получены патенты Украины № 24653 и 52996.
а б
Рис. 1 Декорированная трещиноватость пришлифованного штуфа джеспилита – а; деко-
рированная трещиноватость забоя в Рафаловском гранитном карьере – б.
Суть разработанных способов заключается в гидрофильности трещин гор-
ных пород. В случае угольных штуфов (некоторые угли гидрофобны), лучше
использовать жидкие углеводороды. Кроме этого важна термическая характе-
ристика пород. Подогретые до определенных температур породы или штуфы
лучше декорируются, поскольку увеличивается электростатическая состав-
ляющая стенок трещин (А.Х. Коттрел, 1969).
Для геологов вообще и работающих в нефтегазовой отрасли, в частности,
актуально выделение на каком-либо участке разведки в различной степени на-
рушенных зон, поскольку нарушенность отражает увеличение открытой порис-
тости и улучшение коллекторских свойств исследуемых пород. Проблему пы-
таются решить с применением дорогостоящей сейсмической аппаратуры, мето-
дом изучения естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИ-
ЭМПЗ), другими наземными способами разведочной геофизики. Нами, для ре-
шения указанной задачи, разработан Cпособ определения нарушенности гор-
ных пород, на который получен патент Украины № 40686.
41
Принцип способа основан на определении степени расчленения рельефа ме-
стности. Для условий Донбасса метод был апробирован не только для расчле-
нения геолого-промышленных районов на нарушенные в разной степени участ-
ки, но для сопоставления степени нарушенности на поверхности и на глубине.
Ранее, для определения степени нарушенности горных пород петрографиче-
ским методом был разработан коэффициент нарушенности (Кн, %), являющий-
ся, по сути, индикатором напряженного состояния пород (А.С. № 1752982).
Значения этого коэффициента определялись по пробам, отобранным из керна
скважин или с забоев горных выработок шахт. Сопоставление значений макро-
нарушенности на поверхности и микронарушенности на глубине показало их
закономерную связь, установленную пока на качественном уровне для отложе-
ний шести районов Донбасса.
Определение степени катагенеза и палеотемператур формирования отложе-
ний, также актуально для специалистов угольной, нефтегазовой и других гор-
ных отраслей. В настоящее время степень катагенеза определяется, в основном,
по показателю отражательной способности витринита, разработанному И.И.
Амосовым и Тан Сю-и [2], для определения степени углефикации углей. Метод
вызывает много нареканий, поскольку его надежность зависит от таких техно-
логических параметров как степень шлифования и полирования препарата, от
места отбора образца и его генезиса. Кроме этого, рассеянная органика не тож-
дественна степени преобразования рассеянного угля в угольном пласте, есть
проблемные слои, в которых органики недостаточно для ее отбора и выполне-
ния полноценного анализа. Генетически угольное вещество также отличается в
разных бассейнах и районах.
Для определения степени катагенеза без привлечения органики был разра-
ботан Способ определения степени катагенеза пород, на который получен па-
тент Украины № 31482. Данный способ базируется на значениях уже упоми-
навшегося показателя микронарушенности. Для изготовления препарата и оп-
ределения коэффициента микронарушенности достаточно небольшой навески
шлама со скважины. Указанный способ применяется для выделения средней
стадии катагенеза, в которой происходят выбросы песчаников на угольных
шахтах. Характерная деталь – в отложениях раннего и позднего катагенеза вы-
бросы пород не происходят. В нефтегазовой геологии со средней стадией ката-
генеза (ориентировочно возле углей Г, Ж, К, ОС) связана главная фаза нефте-
образования. Возможно, указанные факты взаимосвязаны, но подобные сопос-
тавления не проводились.
Поскольку границы стадий катагенеза и надежное их выделение актуально
как для угольщиков, так и для нефтяников, был разработан Способ определения
границ выбросоопасности пород, по сути, предназначенный для определения
нижней и верхней границы средней стадии катагенеза. На указанный способ
получен патент Украины № 5280. Суть способа заключается в сопоставления
коэффициента микронарушенности и показателя открытой пористости, причем
с одного исследуемого интервала пород отбирается не менее 10 проб (опти-
мально – 20 проб), для сохранения принципа статистического анализа. В про-
42
цессе бурения скважины, периодически, с каждого стратиграфического интер-
вала отбираются пробы, исследование которых позволяет следить за изменени-
ем степени катагенеза и, с определенной достоверностью прогнозировать глу-
бину перехода одной стадии в другую.
Поскольку палеотемпература играет значительную роль в перераспределе-
нии углеводородов, главным образом жидких, актуальность ее определения
имеет непреходящее значение. Большинство геологов сходятся во мнении о
снижении температуры земной коры от стадии формирования, до настоящего
времени. Тем не менее, количественно это пока не установлено, не рассчитан
градиент снижения температуры земной коры. По нашим расчетам данный гра-
диент, в среднем, составляет около 10 млн. лет для снижения температуры на
один градус. Принцип расчета со временем, после апробации, будет опублико-
ван.
В настоящее время палеотемпература формирования и преобразования по-
род определяется двумя методами: по указанному выше показателю отража-
тельной способности витринита и методом гомогенизации газожидких включе-
ний в обломочных минералах пород. О недостатках первого метода выше уже
было сказано. Второй метод также не лишен недостатков. Главный из них –
правильное определение генезиса включения, то есть его первичности или вто-
ричности, поскольку первичное включение покажет температуру формирова-
ния материнской породы, а вторичное – температуру преобразований в осадоч-
ной, либо метаморфической, магматической породе.
В настоящее время автором данной публикации разрабатывается Способ
определения палеотемператур, базирующийся на принципе гомогенизации, но
существенно отличающийся от него. Главное, что в этом способе удалось на-
дежно определять именно вторичные включения. По предварительным данным,
точность определения максимальной температуры, которой подверглась оса-
дочная порода, в районе 5-10 0С.
По поводу температур следует напомнить, что во всех учебниках по общей
геологии, температура формирования осадочных пород заканчивается в районе
300 0С. Несмотря на это, в некоторых докладах и публикациях, авторы пишут о
температурах углефикации углей в 400, 500 и более градусов, что вызывает со-
мнения в правильности применявшихся методик и квалификации самих иссле-
дователей. Впрочем, это касается не только температур. Появляется все больше
публикаций о мифических газовых потоках из мантии, которые то преобразо-
вываются в бурые угли Александрии, то в шунгиты, или формируют гигантские
скопления газов в различных породах. Не исключая полностью газовыделения
из мантии, все же приведем два известных и доказанных примера по данной
теме.
Средняя глубина распространения зоны газового выветривания для Донбас-
са около 300 м (меняется от 0 до 500 м). Отложения Донбасского карбона фор-
мировались примерно 300 млн. лет назад. Несложным арифметическим мето-
дом получаем: 1 мм газового выветривания в породах формировался 1000 лет.
Это, по сути, диффузионный процесс, причем это для осадочных пород, имею-
43
щих пористость до 10 – 20 %. Что же можно говорить о глубоко залегающих
породах, пористость которых на два, а то и три порядка ниже.
Второй пример, это результаты бурения Кольской сверхглубокой скважины,
показавшей, что породы щитов представлены палеоосадочными отложениями,
имеющими до 1 % органики, большей частью преобразованной в графит. Ины-
ми словами, первичный органический материал присутствует фактически во
всех породах земной коры, также как и углеводороды, которые находят во
включениях пород самых разных по происхождению комплексов.
Указанные примеры приведены не для отрицания неорганической гипотезы
формирования углеводородов, а для того, чтобы предостеречь исследователей
от радикализма и скороспелых выводов. Любое утверждение нуждается в серь-
езной аргументации.
В заключение необходимо подчеркнуть следующее. В нашей республике
есть много полезных ископаемых. У нас достаточно углеводородов, чтобы
обеспечить население и промышленность энергоресурсами. Что для этого надо,
известно всем. Геология, это пожалуй единственная отрасль хозяйства, которая
дает максимальную прибыль на вложенную сумму. В стране есть специалисты,
есть методы и методики, позволяющие рентабельно добывать полезные иско-
паемые. Следует добавить – пока еще есть. В статье не приведены все имею-
щиеся у нас разработки, что естественно, поскольку обо всем не скажешь. На
настоящее время определены принципы формирования сутурных и стилолито-
вых швов, найдены индикаторы тектонических напряжений, разработаны
принципы выделения нарушенных зон в любых породах как оптическими, так и
термометрическими методами; разработаны способы определения степени ка-
тагенеза и палеотемператур, основывающихся на новых принципах, без при-
влечения органики; разработаны способы качественного определения нарушен-
ных участков.
Несмотря на существование готовых разработок и продуктивных идей, нуж-
дающихся в апробации, они не внедряются. Существовавшая связь науки и
производства нарушена. Частное предприятие не может проводить научные ис-
следования, этим должно заниматься государство. Уже сейчас ощущается не-
достаток в работах по прирезке новых площадей, разведке и подсчету ресурсов
и запасов. Это важная государственная задача и решать ее нужно не в отдален-
ном будущем, а сейчас.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Багринцева К.И. Трещиноватость осадочных пород. - М.: Недра, 1982. - 256 с.
2. Амосов И.И., Тан Сю-и. Стадии изменения углей и парагенетические отношения горючих ископаемых. –
М.: АН СССР, 1961. – 119 с.
44
УДК 622.413:536.244
Д-р техн. наук Г.В. Аверин
(ДНТУ)
ПРОБЛЕМЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДИФФУЗИИ ТЕПЛА,
ИМПУЛЬСА И ПРИМЕСЕЙ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ УГОЛЬНЫХ
ШАХТ
Изложены основные положения теоретического анализа диффузии тепла, импульса и
примесей ,а также исследована турбулентность течений воздуха в горных выработках уголь-
ных шахт
PROBLEM OF THEORETICAL ANALYSIS OF DIFFUSION OF HEAT,
IMPULSE AND ADMIXTURES IN MOUNTAIN MAKING OF COAL MINES
The substantive provisions of theoretical analysis of diffusion of heat, impulse and admixtures
of an are expounded turbulence of flows of air in the mountain making of coal mines is also ex-
plored
После периода интенсивных экспериментальных исследований процессов
теплообмена в горных выработках глубоких шахт в 60-80 годах [1-4] в после-
днее время наблюдается сокращение таких исследований, что объясняется в
первую очередь сложностью физического моделирования этих процессов и
значительной трудоемкостью шахтных экспериментов. Все это сдерживает
дальнейшее развитие теоретических исследований в данной области. В част-
ности, остаются практически неизученными вопросы об одновременно проте-
кающих процессах тепло- и массоотдачи в горных выработках, о связи аэроди-
намических и тепловых параметров, о границах применимости аналогий между
процессами переноса теплоты и массы, о достоверности целого ряда матема-
тических моделей тепло- и массопереноса в горном массиве и др.
Совместный тепло- и массообмен горного массива с рудничным воздухом
до настоящего времени изучен мало. Наличие фазовых превращений в виде ис-
парения воды существенно влияет на интенсивность тепло- и массообмена
между поверхностью горного массива и окружающей средой. Кроме этого, пе-
ренос тепла и массы внутри горного массива имеет свою специфику. Механизм
переноса тепла и диффузии влаги в этом случае слабо исследован эксперимен-
тально и поэтому аналитическое изучение этих процессов, базирующееся на
применении математических моделей тепломассопереноса в капиллярно-
пористых телах [5-7] не приводит к надежным результатам.
На формирование микроклимата в горных выработках шахт оказывает зна-
чительное влияние совместное протекание процессов тепло- и массообмена.
Экспериментальное определение параметров, характеризующих взаимосвязан-
ный тепломассообмен в горных выработках, в условиях физического моделиро-
вания сопряжено с трудностями практического характера, так как невозможно
смоделировать реальный горный массив, обладающий сложной капиллярно-
пористой, трещиноватой и неоднородной структурой. Существенное влияние
на процессы тепломассоотдачи оказывают факторы, которые также трудно
учесть при физическом моделировании: значительная шероховатость вырабо-
|