1.9 Газоносность угольных пластов и вмещающих пород

Основным компонентом природных газов угольных пластов в метановой зоне на участке «Поле шахты Полысаевской» является метан. Его концентрации в смеси природных газов угольных пластов в метановой зоне составляют до 73-95 %. В виде примесей в пробах присутствуют тяжелые гомологи метана, представленные этаном, пропаном, бутаном, также встречается водород.

Метан - основной горючий взрывоопасный компонент газов угольных пластов, главная движущая сила внезапных выбросов угля. Высокое содержание метана вызывает необходимость специальных мероприятий по обеспечению газобезопасности горных работ. Но этот наиболее опасный спутник угольных пластов может служить и ценным попутным полезным ископаемым при внедрении установок их промышленной дегазации. Тяжелые гомологи метана из-за высокой сорбируемости углем и малой подвижности в условиях угольного пласта средствами дегазации практически не извлекаются.

В приповерхностной зоне активного газоводообмена угленосной толщи с атмосферой за время геологической дегазации в угольных пластах сформировалась зона газового выветривания (деметанизации). Зона газового выветривания, ее параметры, глубина и мощность устанавливались, по содержанию метана в составе газов пластов более 70-80% и по метаноносности 3-4 м³/т с.б.м.

Мощности зоны газового выветривания угольных пластов служат показателями степени геологической дегазации угольных месторождений и шахтных полей. Глубинное (гипсометрическое) положение поверхности метановой зоны является координатой начала закономерного роста метаноносности угольных пластов по мере их погружения.

Мощность зоны газового выветривания угольных пластов изменяется от 100 м до 192 м. Поверхность метановой зоны отмечается вблизи абсолютных отметок +60 – +120 м., в среднем по участку она отслеживается на уровне +110 м (таблица 1.6.)

Разведочная линия	Мощность зоны газового выветривания, м	Положение границы метановой зоны, м (абс.)
Красногорская	100 – 148	+109 – +117
12	146 – 192	+74 – +104
11	115 – 177	+60 – +120

Таблица 1.6 (Мощность зоны газового выветривания и положение границы метановой зоны)

Рисунок 1.1. (Изменение с гипсометрической глубиной природной метаноносности угольных пластов). (по данным опробования керногазонаборниками).

Получены эмпирические уравнения нарастания с глубиной (Н, м) метаноносности (М, м³/т с.б.м. угля) угольных пластов в метановой зоне:

М пр. = 23,69-2687,79/(243,14-H);

М ср.ст. = 22,33-3525,33/(297,23-H),

где М пр. – природная метаноносность угольных пластов;

М ср.ст. – среднестатистическая метаноносность угольных пластов;

цифры – эмпирические коэффициенты уравнений.

Разведочная линия	Прогнозные значения метаноносности, м3/т с.б. м.
	+100	±0	-100	-200	-300
Красногорская	4,5–5,1	10,1–11,3	12,3–14,5	14,3–16,7	15,6–16,9
12	ЗГВ–3,9	9,7–11,0	13,0–13,8	14,7–14,8	16,2–16,3
11	ЗГВ–5,3	8,3–11,2	12,3–14,0	14,3–15,5	15,6–16,2
Градиент нарастания метаноносности		7,72	3,22	1,77	1,12
Интервал при определении градиента		Гор. +100м - гор. +/-0м	Гор. +/-0м - гор. -100м	Гор.-100м - гор.-200м	Гор.-200м - гор.-300м

Таблица 1.7.(Прогноз изменения природной метаноносности угольных пластов по гипсометрическим горизонтам)

Разведочная линия	Прогнозные значения метаноносности, м3/т с.б. м.
	+100	±0	-100	-200	-300
Красногорская	5,0	11,2	13,8	15,1	15,6
12	ЗГВ	10,6	13,3	14,6	16,3
11	5,2	10,6	13,4	14,7	15,6

Таблица 1.8.(Прогноз изменения природной метаноносности пласта Бреевского по гипсометрическим горизонтам и разведочным линиям).

Метаноносность угольного пласта Бреевского в контуре будущей отработки, по данным опробования керногазонаборниками в зоне метановых газов возрастает с увеличением глубины залегания по криволинейному закону затухающими темпами от 3–4 м³/т с.б.м. на отметках +100 ­­-- +110 м, до 10,6–11,2 м³/т с.б.м. на горизонте ⁺0 и достигает 15,6–16,3 м³/т с.б.м. на нижнем горизонте -300 м

На основании Постановления Правительства РФ от 25.04.2011г. № 315, проводится дополнительная изогаза природной метаноносности пластов - 13 м³/т с.б.м.

Разведочная линия	Гипсометрическая глубина залегания изогаз, м (абс.)
	«5»	«10»	«13»	«15»
Красногорская	+90 – +101	+2 – +34	-135 – -43	-243 – -124
12	+60 – +92	-11 – +25	-102 – -60	-230 – -220
11	+45 – +110	-55 – +37	-160 – -50	-250 – -168

Таблица 1.9. Прогноз гипсометрического положения изогаз «5», «10», «13», «15» м³/т с.б.м. по разведочным линиям

В таблице представлен предварительный прогноз гипсометрического положения линий равной метаноносности (изогаз) по разведочным линиям. Изогаза «5» м³/т с.б.м. прослеживается преимущественно на отметках от +45 – + 110 м (абс.), изогаза «10» м³/т с.б.м – на отметках -55 – +37 м (абс.), изогаза «13» м³/т с.б.м – на отметках -160 – -43 м (абс.) и изогаза «15» м³/т с.б.м – на отметках -250 – -124 м (абс.).

Как уже отмечалось, в составе газов угольных пластов на оцениваемой площади в виде примесей присутствуют тяжёлые гомологи метана (этан, пропан, бутан). Они отмечаются в составе газа проб, отобранных из пластов от Байкаимского до пл. Е ( приложение 9).

Частота встреч тяжелых углеводородов (ТУ) в составе газов углей на оцениваемой площади составляет 26 % от общего количества углегазовых проб. Они отмечаются в большинстве углегазовых проб на глубинах 300 – 580 метров, представлены в основном этаном и пропаном. Среднее содержание ТУ в составе газов углей колеблется от десятых долей до 25,1%.

Удельное содержание этана в угольных пластах изменяется от тысячных долей до 0,67 м³/т с.б.м., пропана от 0,004 до 0,28 м³/т с.б.м. и бутана от 0,004 до 0,11 м³/т с.б.м. (рис. 7.2).

Р ис. 1.2. (Изменение содержания ТУ и водорода с глубиной).

Кроме этого присутствует водород в концентрациях от 0,003 до 0,11 м³/т с.б.м. Четкой закономерности в изменении содержания водорода с глубиной не наблюдается.

При опробовании угольных пластов отобрано 7 случайных породных пробы, представленные в основном алевролитом (6 проб) и аргиллитом (1 проба). В целом газоносность пород характеризуется низкими значениями от 0,31 до 6,79 м³/т. Газоносность опробованных алевролитов составляет 0,31 – 6,79 м³/т, аргиллита - 1,21 м³/т.

В газах, извлеченных из 3 породно-газовых проб, лишь в аргиллите отмечен этан, пропан, бутан и водород (приложение 9).

В аргиллите удельное содержание водорода составляет 0,006 м³/т, этана – 0,248 м³/т, пропана – 0,1 м³/т и бутана - 0,37 м³/т.