Файл: Медведев, И. И. Газовыделения на калийных рудниках.pdf

можно больших размеров; извлечение газа должно производиться сразу после отбора образцов.

Газ, выделяющийся при растворении образцов, состоит не только из микровключениого, но и из связанного и свободного га­ за изолированных пор и трещин, а образец до его растворения те­ ряет часть свободного газа, находившегося в открытых порах.

Микровключенный газ можно получить только при растворении единичных кристаллов, полученных из породы без нарушения их целостности. Такого разрушения породы можно достичь при не­ механическом дроблении соли. Для проверки этого предположе­ ния нами было произведено термическое дробление сильвинитовой руды при участии Н. Ф. Красюка (ППИ). При нагревании образца сильвинита до 500° С он разрушался на отдельные кристаллы и мономинеральные сростки нескольких кристаллов. Растворение отдельных кристаллов показало, что газоносность их значительно меньше, чем образца данной породы.

Таким образом, газоносность свежего образца наиболее пол­ но характеризует газоносность данного участка породы. Однако, как уже указывалось, часть свободного газа теряется при выбу­ ривании образца. Поэтому газоносность породы может быть опре­ делена как сумма объемов газа, выделившегося из образца до его растворения и при растворении. Объем газа, выделившегося из образца при его отборе из массива, должен определяться путем замеров в шахтных условиях (см. главу III).

§ 3. Газоносность соляных пород

Вопросам газоносности Верхнекамского месторождения посвя­ щены работы многих исследователей. Наиболее полные данные по составу, количественному содержанию, газов в солях и газовыделениям приведены в трудах Ю. В. Морачевского, А. А. Чере-

3. Н. Несмеловой — по шахтному полю Первого Березниковского рудника. Авторами данной книги при участии Н. Ф. Красюка и В. Ф. Коротаева изучались связанные газы рабочих пластов 2БКР. при участии Н. Ф. Красюка — газы пластов Индерского место­ рождения, X. М. Александровичем, С. М. Павлюченко, А. Д. Мар­ киным исследовались связанные газы пластов Старобинского ме­ сторождения [1].

Ю. В. Морачевским и А. А. Черепенниковым установлено, что количество и состав связанных газов весьма сильно изменяются по разрезу продуктивной толщи. Наибольшее количество газа со­

жение между карналлитом и пестрым сильвинитом и содержат газа соответственно до 87 и 47 мл/кг. Во всех пластах наблюдает­ ся некоторое увеличение содержания газа в верхних слоях по сравнению с нижними. По данным этих авторов, в состав связан­ ных газов входит азот, водород, метан, углекислый газ, а также в очень малых количествах аргон, гелий, неон и другие редкие га­ зы. Основной составляющей этих газов является азот, содержание которого в 1 кг калиевой соли достигает 195 мл (в пестрых силь­ винитах до 80%); в карналлите азота содержится в 10 раз мень­ ше. Количество углекислого газа в отдельных слоях сильвинита резко колеблется (от 1 до 20 мл/кг), а в карналлите его содер­ жится очень мало (около 1 мл/кг).

Состав газов и средние данные по его содержанию в образцах соли приведены в табл. 8.

Данные по газоносности пород Второго Березниковского и Индерского рудников получены по вышеописанной методике.

Основные составляющие с в о б о д н ы х газов Верхнекамско­ го месторождения — водород, метан, азот. В небольших количе­ ствах в свободных газах присутствуют тяжелые углеводороды, уг­ лекислый газ и сероводород. В соотношении компонентов свобод­ ного газа наблюдаются колебания в широких пределах не только для различных пластов, но и в пределах одного пласта. При этом относительно меньше колебаний в отношении суммы горючих газов (метана и водорода) к азоту. Значительно шире пределы колеба­ ния отношения водорода к метану. Для карналлитового пласта В Соликамского рудника это отношение изменяется от I до 15.

Резкое преобладание водорода над метаном характерно для участков увеличенной мощности шестого слоя пласта В. Сумма водорода и метана на таких участках может составлять от 50 до 90% объема свободных газов. При этом смесь оказывается обога­ щенной углекислым газом. Такая особенность может быть объяс­ нена раздробленностью кристаллов на этих участках пласта и вы­ делением в свободную форму внутрикристаллических газов. В сред­ нем в состав газов кроме водорода и метана входит и азот (38—48% по объему), имеется незначительное количество тяже­ лых углеводородов (этана, пропана, бутана в сумме от 1 до 3%)

иуглекислого газа (около 0,33%).

Вгазах сильвинитового пласта АБ соотношение между состав­ ляющими смеси весьма различны, но в большинстве случаев мета­ на содержится больше, чем водорода: в среднем на долю водо­

рода приходится всего 1,18%, а метана 47,15%. Тяжелых углеводо­ родов содержится 7,6%- Почти половина — 43,7% приходится на долю азота и инертных газов. В незначительном количестве содер­ жится углекислый газ — 0,34%.

Свободные газы сильвинитовых пластов Красного I, II, III со­ стоят в основном из углеводородов (метана, этана и др.) и инерт­ ных газов; встречаются только следы водорода. В отличие от

36

37

пластов В и А Б , в красных сильвинитах тяжелых углеводородов содержится в среднем 14,5% по объему.

Состав свободных газов промышленных пластов рудников Верхнекамского, Старобинского и Индерского месторождений при­ веден в табл. 9.

В свободных газах пластов Старобинского месторождения пре­ имущественно содержатся инертные газы: азот, аргон, гелий и др., а горючие газы в сумме не превышают 10%. Основные составля­ ющие газов Индерского месторождения — горючие, причем из них преобладает метан. Водород присутствует в тех породах, в состав которых входит карналлит. В этих же породах имеется и азот. На Калушском руднике основным компонентом является метан.

Калийные месторождения ГДР характеризуются неодинако­ вым составом газов (см. табл. 5) [37]. Природный газ, выделяю­ щийся на рудниках бассейнов Верра и Фульда, состоит в основном из углекислого газа (в некоторых случаях до 99%). В природных газах Южного Гарца и Нижней Саксонии содержатся в основном углеводороды с преобладанием метана (до 80%).

Кроме газов, содержащихся в самих пластах (внутрипла^ю- вые), в массиве имеются и приконтактные скопления газов. Внут­ рипластовые газы могут содержаться в порах породы и образо­ вывать гнездовые скопления. Количество поровых газов зависит от пористости породы. Наибольшую пористость и трещиноватость имеет карналлит, значительно меньшую — сильвинит. Содержание внутрикристаллических и поровых газов определяет среднюю га­ зоносность калийных солей. На Верхнекамском месторождении наибольшая газоносность наблюдается у карналлита, далее по степени убывания — у сильвинитов и каменной соли.

Газоносность пластов по мощности также неодинакова. Около кровли горных выработок газоносность карналлита выражается сотнями литров на 1 м3, пестрого сильвинита — десятками, крас­ ного — единицами. Каменная соль, переслаивающая основные эксплуатационные пласты месторождения, имеет также различную газоносность. Верхние пласты каменной соли содержат больше газа (до 35 л/м3), чем нижние.

Гнездовые скопления газов — это заполненные газом полости внутри пласта. Газ в полостях находится под высоким давлением. Так, по нашим данным, давление газа в карналлитовом пласте В Соликамского рудника составляет 83 кгс/см2. Гнездовые скопле­ ния газов встречаются во всех рабочих пластах. Наибольшее число их в карналлите, меньше в пласте АБ и незначительное количество в пласте Красном II. Вскрытие полостей приводит к кратковременным суфлярным выделениям газа. Такие явления постоянно наблюдаются на Верхнекамских рудниках. При вскры­ тии мелких суфляров шпурами отмечаются толчки газа, выбросы бурового штыба из шпура. Такие же явления неоднократно отме­ чены на Индерском руднике. Наиболее крупные суфлярные выде­ ления происходят из трещин в каменной соли.

39