Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Надмолекулярно-поровая структура и сорбционная способность углей в комплексе геологических факторов прогноза и оценки метаноносности угольных пластов Юго-Западного Донбасса

ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Надмолекулярно-поровая структура и сорбционная способность углей в комплексе геологических факторов прогноза и оценки метаноносности угольных пластов Юго-Западного Донбасса"

На правах рукописи

НОВИКОВА Валентина Николаевна

НАДМОЛЕКУЛЯРНО-ПОРОВАЯ СТРУКТУРА И СОРБЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ УГЛЕЙ В КОМПЛЕКСЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ПРОГНОЗА И ОЦЕНКИ МЕТАНОНОСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ЮГО-ЗАПАДНОГО

Специальность 25.00.11 - Геология, поиски и разведка

твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

ДОНБАССА

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009

003474783

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Кирюков Владимир Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Яку цени Вера Прокофьевна,

кандидат геолого-минералогических наук

Яковлев Олег Николаевич

Ведущее предприятие - Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им.А.П.Карпинского» (ФГУП «ВСЕГЕИ»).

Защита диссертации состоится 24 июня 2009 г. в 16 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.01 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.4312.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 22 мая 2009 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета канд. геол.-минерал. наук, доцент " ' И.Г.КИРЬЯКОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы: Угольный метан - фактор опасности при ведении горных работ на угольных шахтах, является и дополнительным источником энергетических ресурсов. Решение вопросов генерации, выделения и накопления метана связано с изучением форм его нахождения в углях и вмещающих породах, с исследованием геологических условий формирования и распространения метана в угленосных отложениях. Изучение закономерностей распределения и форм локализации метана в углях (свободной, сорбированной, кластерной) необходимо для прогнозной оценки метанонос-ности угольных пластов и разработки способов их дегазации как шахтным, так и газопромысловым способами. Оценка параметров надмолекулярной структуры углей и их сорбционной способности необходимы для расчетов метановыделения при угледобыче и для прогноза газодинамических явлений в угольных пластах. Аналитика надмолекулярного уровня имеет большой потенциал в изучении процессов углеобразования и связанной с ними метаногенерации. Закономерности распределения и формы локализации метана в углях, параметры их надмолекулярной структуры и сорбционной способности являются актуальными вопросами современной угольной геологии, теоретической базой для подготовки промышленных решений в сфере комплексного, безопасного и рационального освоения газоугольных месторождений.

Цель работы: Разработка новых методических подходов к анализу процессов метаногенерации и форм локализации угольного метана в углях на основе исследования поровой структуры витрини-та с использованием растровой электронной микроскопии, для прогноза и оценки газового потенциала угольных пластов.

Основные задачи исследования: 1. Изучение структуры по-рового пространства и особенностей строения надмолекулярных агрегатов углей методом растровой электронной микроскопии.

2. Выявление корреляционных связей между структурами по-рового пространства и метаноемкостыо углей.

3. Анализ взаимосвязи между параметрами надмолекулярной структуры углей и степенью их метаноносности, с количественной оценкой процессов метаногенерации.

4. Разработка рекомендаций по прогнозной оценке метанонос-

ности угольных пластов при их разработке на глубоких шахтных горизонтах.

Фактический материал и личный вклад автора: Геологической базой для исследования надмолекулярной структуры и сорб-ционной способности клареновых углей среднего карбона в связи с их метаноносностью был выбран Юго-Западный Донбасс. Первичным материалом для работы стал накопленный в Санкт-Петербургском горном инстигуте фонд данных опробования по 38 угольным пластам в 180 шахтах и в глубоких скважинах на 50 разведочных участках. Использованы также фондовые материалы о данных опробования угольных пластов, замерах выделения метана на шахтах Юго-Западного Донбасса и при разведке отдельных участков. Изучались как отдельные пластопересечения, так и информация в масштабе шахтных полей; 5 полигонов были выбраны для проверки получаемых результатов и мониторинга данных по газовыделениям и изменчивости характеристических параметров. Были выбраны типичные для региона поля шахт «Заперевальная», им. А.А.Скочинского, «Горская», «Запорожская», где шахтными геологами проводились длительные (до 1 года) наблюдения с систематическим опробованием забоев по мере их продвижения. Для возможно полной оценки влияния геологических факторов точки пробоот-бора выбирались целенаправленно. Подбирались пробы углей всех стадий метаморфизма: от слабо метаморфизованных до антрацитов начальных стадий. Центральная часть Кальмиус-Торецкой синклинали дополнительно охарактеризована по данным глубокого опорного бурения - использованы материалы по 3 скважинам глубиной до 3 км.

Автором работы проведено изучение углей из составленной выборки методами растровой электронной микроскопии и лабораторного метанонасыщения, разработана методика интерпретации полученных данных, предложены модели формирования полостного пространства в структуре витринита. В целом, в работе применен системный подход с комплексным использованием результатов, полученных различными методами исследования. Основные выводы и заключения базируются на теории метастабильной метаногенерации в процессе углеобразования с послойно-объемным заполнением пор. Составлена схема распространения угольных залежей с различным

потенциалом газогенерации на площади Юго-Западного Донбасса.

Исследования, ставшие основой диссертационной работы, выполнены при поддержке Фонда фундаментальных исследований и Программы «Университеты России» Министерства образования и науки РФ.

Основные методы исследований: При выполнении работы использовались два метода изучения надмолекулярной структуры и сорбционной способности метаноносных углей: растровая электронная микроскопия и определение параметров метанонасыщения. Надмолекулярные структуры и поровое пространство витринита в углях всех стадий метаморфизма (от 1Д до 9-10А) изучались автором с использованием более 1000 снимков растровой электронной микроскопии (РЭМ) для 200 проб, ориентированных по напластованию. Характеристика структур витринитового вещества составлена на основе компьютерной обработки этих снимков с применением специализированного программного пакета \Чс1еоТез1. Параллельно анализировались параметры метанонасыщения для выборки из 400 угольных проб. Испытания метаноемкости углей выполнялись в лаборатории ПО «Укруглегеология» г. Донецка. Для проверки полученных результатов автором использовались данные рентгенострук-турного анализа метаноносных углей всех стадий метаморфизма, полученные при исследованиях, проведенных в Санкт-Петербургском горном институте (В.В.Кирюков, Ш.Чакроборти) и ИПКОН РАН (А.Т.Айруни, И.В.Зверев, М.О.Долгова и др.)

Научная новизна: 1. Установлены закономерные изменения морфологических особенностей и полостного объема порового пространства углей в зависимости от степени их метаморфизма и геодинамических факторов.

2. Выявлено закономерное изменение типов микрозалежей угольного метана в зависимости от особенностей надмолекулярной структуры углей.

Практическая значимость: 1. Установлены закономерности распределения метана в угольных пластах, позволяющие прогнозировать локализацию газовых микрозалежей в пределах шахтных полей.

2. Предложены методы оценки вероятной метаноносности углей по данным растровой электронной микроскопии и

лабораторного метанонасыщения.

Достоверность защищаемых положений, выводов и рекомендаций обеспечивается большим объемом фактического материала по исследованию витринита с использованием как лабораторных методов (РЭМ и др.), так и геологоразведочных данных. Результаты исследования газоносности углей, полученные на пробах, отражающих все стадии их метаморфизма, хорошо согласуются с результатами исследований, ранее проведенных по этой тематике.

Апробация работы и публикации: Материалы диссертационной работы на отдельных этапах её выполнения докладывались на ежегодных научных конференциях молодых ученых Санкт-Петербургского горного института «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2003, 2005, 2008 гг.); на 11-ом Всероссийском угольном совещании (Ростов на Дону, октябрь 2006 г.); на Международных научно-практических конференциях «Метан угольных месторождений Украины» в институте геотехнической механики НАН Украины (г. Днепропетровск, октябрь 2006, 2008 гг.).

По материалам диссертации опубликовано 10 статей, в т. ч. 3 -в издании, входящем в перечень ВАК Минобрнауки России).

Структура и объем работы: Диссертационная работа включает 211 машинописных страниц, состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 154 наименований, содержит 41 рисунок, 12 таблиц, 7 приложений.

Краткое содержание работы: Во введении обоснована актуальность темы диссертации. В первой главе опиганы особенности геологического строения Юго-Западной части Донбасса, как объекта исследований. Во второй главе обосновывается целенаправленный характер подбора фактического материала, использованного в работе. В третьей главе рассмотрено состояние изученности надмолекулярной структуры углей и теоретические основы ее исследования, обосновывается методика исследований двумя основными методами: растровой электронной микроскопии (РЭМ) и метанонасыщения, с необходимыми дополнениями (рентгеноструктурный анализ). Рассмотрены возможности метода РЭМ и разработана методика интерпретации его данных. В четвертой главе приведены результаты

изучения полостного пространства в углях методами РЭМ и метано-насыщения. В пятой главе оценивается состояние изученности концентраций метана в угольных пластах, определяются геологические факторы, контролирующие их метаноносность. По комплексу этих факторов, с учетом данных о надмолекулярно-поровой структуре и сорбционной способности метаноносных углей разных стадий метаморфизма, предложена классификация залежей метана в угольных пластах и схема их площадного распространения. В заключении сформулированы основные результаты исследований.

Благодарности: Автор выражает глубокую, искреннюю признательность своему научному руководителю - д.г.-м.н., проф. В.В.Кирюкову за высококвалифицированное руководство и повседневную методическую помощь. Искренняя благодарность обращена к коллективу кафедры Геологии и разведки месторождений полезных ископаемых Горного института за внимание и всестороннюю поддержку, прежде всего, со стороны руководства кафедры - проф. A.B. Козлова и доц. В.Б. Арчегова. Целенаправленный подбор представительного материала для исследований и исчерпывающие консультации по первичным данным были обеспечены научным содружеством Санкт-Петербургского горного института с Донецким ПО «Укруглегеология» (проф. O.A. Кущ; геологи А.Д. Бондаренко, М.Ф. Буряченко, А.А.Козлитин и др.), ПГО «Донбассгеология» (Н.В.Жикаляк, И.Ф.Лысенко), Донецким политехническим институтом (проф. Б.С.Панов, И.Ю.Кессарийская и др).

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ:

1. Особенности структуры витринита - главного компонента ископаемых углей, выявленные методом растровой электронной микроскопии (РЭМ), отражают строение его надмолекулярных агрегатов и закономерно изменяются в зависимости от стадий метаморфизма углей.

В донецких углях среднего карбона гелефицированное вещество - витринит составляет 80-95% от общего объема угольной массы. Витринит является компонентом, который чутко реагирует на газодинамические явления. Сканирующая (растровая) электронная микроскопия (РЭМ) позволяет изучать, с увеличением до 100000, структуры витринита и определять их показатели: размеры надмо-

лекулярных агрегатов; типы и свойства порового, межслоевого и трещинного полостного пространства (рис. 1, 2). С помощью метода РЭМ для генетических типов витринита, различных по восстановленное™ и стадиям метаморфизма, изучались строение и топография поверхности структурных образований, ориентация надмолекулярных агрегатов и пор. Наблюдения РЭМ раскрывают надмолекулярную структуру углей, как среду генерации и концентрации метана, их результаты позволяют прогнозировать микрогазодинамические явления, их морфометрические, структурные параметры.

Микроскопический анализ высокого разрешения позволил разработать типизацию структур витринитизированного вещества для углей всех стадий метаморфизма. Типовым является витринит с гомогенной (рис. 1.1), глобулярной - овоидной (рис. 1.2) и призматически-таблитчатой (рис. 1.3) структурой. Глобулярный тип характеризуется округлыми формами, наиболее отчетливо проявленными на контактах агрегатов. В углях средней стадии метаморфизма (4Ж-5К-60С, = 91,8%) глобули деформированы, удлинены по наслоению. Сферолитовая структура (как частный случай глобулярной) характеризуется наиболее правильной формой поверхности. Призматически-таблитчатый тип представлен формами близкими к очертаниям призмы (табл. 1).

Рентгеноструктурными исследованиями методами широкого (СПГГИ(ТУ) - В.В.Кирюков, Ш.Чакроборти) и малоуглового пучка (ИПКОН РАН - Айруни А.Т., Зверев И.В., Долгова М.О. и др.) было установлено, что слабометаморфизованные угли сложены в основном аморфной массой, включающей небольшие рассеянные структурно организованные элементы. Их размеры укрупняются в более высокометаморфизованных углях. Метаморфизм на стадиях каменных углей обусловливает лишь ориентировку и трансформацию отдельных агрегатов, но в антрацитах интенсивно развивается кристаллизация, появляются структурные элементы типа кристаллитов.

В настоящей работе установлено, что, в зависимости от стадии их метаморфизма, изменяются формы и размеры полостного пространства в углях (рис. 2). Длиннопламенные угли 1Д характеризуются мелкими однородными закрытыми порами, чёткими контурами крупных пор по сколам.

5 6 Рисунок 1. Микроструктуры и надмолекулярные структуры донецких углей (х 10 ООО-60 ООО):

1 - гомогенный (однородный) пористый витринит, 4Ж-5К, тип а; 2 -глобулярный (овоидный) витринит, стадия 2-3 Г; 3 - витринит призматически (регулярно)-таблитчатый, стадия-7-8Т; 4 - система пор в однородном витрините (гомовитринит), 2Г;5 - деформированная оспенная структура, фрагментарное расслоение витринита по наслоению; 6 - разделение витринита вкрест наслоению.

60С-7-8Т 9А-10А

Рисунок 2. Изменение форм пор и структуры углей в зависимости от стадии метаморфизма: 1Д - мелкие однородные закрытые поры с чёткими контурами; 2-3 Г - стабилизация формы и распределения с укрупнением сравнительно с 1Д, распределение пор равномерное с нечеткой ориентировкой по наслоению; 4Ж, 5К, 60С - крупные, овальные, сжатые, удлинённые поры на сколах сглаженные, кавернозные с вывернутыми окаймлениями; 7-8Т и 9А-10А - одиночные поры, удлинённые поры и поры по наслоению. В сколах по наслоению поры округлой формы с неровной бугристой поверхностью скола, гроздья пор по сколам.

Таблица 1. Типы структур витринита метаноносных углей и их характеристика по данным растровой электронной микроскопии _ (РЭМ)._

Стадия метаморфизма Структура витринита двух основных генетических типов углей

Однородное вещество, генетический тип а (маловос-становленные угли) Агрегированное вещество, генетический тип в (восстановленные угли)

Начальная 1Д- 2-3 Г Равномерное расположение сферических пор Сферы, сферические поры, сложная межагрегатная пористость

Средняя 4Ж - 5К -60С Деформированные поры,эллипсоидные поры, интенсивная трещинова-гость Глобулы (деформируются по наслоению, преобразуются в овальную форму), усложнение и расслоение межагрегатных пор, сферические поры деформируются приобретают форму эллипсоида, интенсивно развивается трещиноватость

Переходная фаза от аморфного вещества к кристаллит-ному 7-8Т Небольшие размеры пор, завершается процесс изменения пористости Призмы, небольшие размеры пор, сложная форма межагрегатных пор

Высокая 9-10А Большой объем пористости, сложная форма пор Сложно- деформированные агрегаты, большой объем пористости, сложная форма пор

Для углей на стадии газовых 2Г-ЗГ характерна стабилизация формы, распределения и строения пор, их укрупнение сравнительно со стадией 1Д, что связано с началом развития метаногенерации. Распределение пор равномерное с нечеткой ориентировкой по наслоению. Угли по развитию пор неоднородны. На стадиях 4Ж, 5К, 60С преобладают сжатые удлинённые крупные поры, а также овальные, кавернозные и поры по наслоению. В углях тощих (Т) и антрацитах (А) типичны одиночные, удлинённые поры и поры по наслоению. В плоскостях сколов по наслоению поры имеет округлые очертания и неровную бугристую поверхность скола, по плоскостям скола наблюдаются гроздья таких пор.

В слабо метаморфизованных углях, начиная от марки 1Д до средних стадий 4Ж-5К, размеры пор возрастают; на стадии 60С их объем стабилизируется; затем к стадии 7Т-8Т происходит уменьшение их размеров; но далее, в антрацитах 9А-10А размеры пор вновь увеличиваются, как следствие перестройки структуры угольного вещества на этой стадии (рис. 3).

Рисунок 3. Изменение линейных размеров пор в зависимости от стадии метаморфизма метаноносных углей.

Эти данные подтверждаются лабораторными опытами мета-

нонасыщения: интенсивность метаногенерации в углях также связана со стадией их метаморфизма (рис. 4). У пластов, сложенных антрацитами стадий 9-1ОА, обладающих повышенной пористостью, метанонасыщаемость и природная метаноносность одинаковы по величине, в чем отражается особое свойство углей начальных стадий антрацитообразования - их повышенная метаноносность.

"3 45

50 45 40 35 ¡0 25 20 15 10 5 0 Выходлеп11«** дмкггт» ^ " « # 1Д-2-ЗГ а; 4Ж-5К-60С ^ 7-8Т-9-10А

Рисунок 4. Изменение сорбционной метаноемкости углей среднего карбона при давлении 50 ат с увеличением их стадии метаморфизма (по выходу летучих веществ У(Ы).

2. Формирование порового пространства углей связано с общими условиями преобразования угленосной толщи: в доин-версионной фазе, с увеличением палеоглубип и давления происходит частичное разрушение и закрытие пор, в постинверсионную фазу, при снижении литостатической нагрузки, возрастает объем послойной пористости.

Разработаны модели формирования пор при нелинейной эволюции структуры углей (витринита) в обстановке возрастания давления с палеоглубиной - разрушение и закрытие пор при доинверси-онном погружении угленосной толщи (рис. 5 а, б), и при уменьшении нагрузки в постинверсионную фазу - формирование послойной

пористости (рис. 6). Общая теория этих процессов была определена Е.Н.Князевой и С.П.Курдюмовым в работе «Основания синергетики». Тип развертывания нелинейного процесса развития - это характеристика сохранения целостности поры или ее разделения на более мелкие поры, с изменением глубины главных геологических фаз ме-таногенерации, т.е. с изменением геостатического давления. Процессы с обострением в узкой области в условиях деформации и расчленения исходной поры происходят с разбросом максимума давления по новообразованным порам (рис. 5.6). Эти процессы свойственны условиям стабильного нарастания давления при достижении оптимальных его параметров и температуры, т.е. для фазы максимальных глубин погружения угленосной толщи. В условиях давлений выше критической величины процесс с обострением в сокращающемся объеме (поверхности) поры идет без расчленения поры (рис. 5.а).

>СН4

Рисунок 5. Кинетическая модель развития полостного пространства поры при приложении нагрузки (доинверсйонный этап) в связи с сорбцией молекул метана ископаемым углем: Тип процесса, проходящего в полостном пространстве ископаемых углей: а - общая схема с обострением в сокращающемся объеме, б, в - с обострением в узкой области и разделением поры; f (fracture - разрыв, разделение) - критическая величина (начало разрыва поры); Pi - давление вкрест наслоения; Р2 и Р3 - давление по наслоению.

В процессе, проходящем без локализации давления, при равномерно изменяющемся или постоянном его характере (рис. 6), размеры пор в закрытых системах уменьшаются или поры «размазываются» - расширяются по напластованию. В открытых системах процесс такого типа характерен для метаногенерации при снижении давления - при регрессивных движениях угленосной толщи.

Рисунок 6. Кинетическая модель развития полостного пространства системы пор при снятии нагрузки (постинверсионный этап): а - распределение и последовательное прохождение нагрузки: 1, 2, 3; б - последовательность развития системы пор и форма их локализации.

Развитие полостного пространства по модели, определенной автором, подтверждается фактическим материалом. В общем числе изученных угольных пластов среднего карбона около '/з относятся к трансгрессивному типу и 2/з - к регрессивному, чем подтверждается значение типа движения в формировании полостного пространства. Наличие в разрезе кровли угольных пластов малопроницаемых пород (известняки, аргиллиты) - индикатор формирования угля в режиме общего погружения угленосной толщи. В дальнейшем, нарастающее давление вело к разрушению, разделению и закрытию пор. Примеры на рисунке 1:4- пласт к$, и б - пласт ш3 в Донецко-Макеевском районе; на рисунке 2: стадия 2-ЗГ - пласт /3 в Красноармейском геолого-промышленном районе.

Залегание проницаемых пород в разрезе кровли угольных пластов свидетельствует о формировании полостного пространства в постинверсионный период при равномерно изменяющемся или постоянном характере давления, размеры пор уменьшаются или поры

расширяются по напластованию. Пример на рисунке 2: стадия 4Ж -пласт т5 в Центральном геолого-промышленном районе.

Таким образом, устанавливается связь между режимами геологического движения и развитием полостного пространства в углях.

3. Комплексный анализ надмолекулярно-поровой структуры углей и их сорбционной способности с учетом коллектор-ских свойств угленосной толщи позволяет выделить в пределах Юго-Западного Донбасса площади с различным потенциалом метаноносности.

Сравнительное изучение надмолекулярно-поровой структуры метаноносных углей по четырем геолого-промышленным районам Юго-Западной части Донбасса показало, что количество метана, который находится в сорбированном состоянии, зависит от стадии метаморфизма угля. Метод метанонасыщения, определяющий количество свободного газа, поглощаемого пробами угля, подтверждает значительную долю сорбированного метана в общем (измеренном) газовыделении угольного пласта в горные выработки.

Лабораторные данные о метаноемкости углей не всегда соответствуют шахтным показателям их метаноносности. Как правило, для углей начальных стадий метаморфизма 1Д, 2-3Г показатели метанонасыщения превышают данные шахтных измерений, исключая случаи расщепляющихся угольных пластов. Для средней стадии метаморфизма 4Ж, 5К, 60С шахтные данные превышают лабораторные данные метанонасыщения за счет трещинной проницаемости, т.к. идет подток газа по трещинам со всей площади угольного пласта. Для высокометаморфизованных углей 8Т, 9А, 10А соотношение метаноемкости и метаноносности неоднозначно в зависимости от структуры угольного пласта на данной стадии. Анализ результатов экспериментального метанонасыщения показывает изменение сорбционной метаноемкости углей различного генетического типа с увеличением стадии их метаморфизма. Подтверждено также, что мало-восстановленные угли от 1Д до 9-10А на глубинах более 1000 м имеют повышенную метаноемкость, но эти данные в обосновании защищаемого положения не учитываются.

В составе угленосной толщи пласты угля являются концентраторами свободного метана, на который приходится в целом не более

трети от общего генерируемого объема этого газа. Причем, в одних случаях уголь является малопроницаемой породой-экраном (стадия 1Д-2Г); в других (стадия 4Ж, 5К, 60С) - это коллектор трещинного типа; угли стадии 8Т, 9А, 10А - коллекторы сложного трещинно-порового типа с неравномерным распределением газа.

В пределах распространения угольных пластов малой мощности распределение метана в ряду метаморфизма соответствует форме его нахождения: в пластах с углями стадии 1Д - 2-ЗГ характерно стабильное (устойчивое) количество метана в диапазоне 10-25 м3/т (в расчете на сухую беззольную массу - с.б.м.); для углей стадии 4Ж-5К-60С характерен динамический режим выделения метана от 35-40 м3/т до 20 м3/т с.б.м.. Максимальное отделение метана наблюдается в антрацитах начальных стадий 9-10А - 40-50 м3/т с.б.м.

Распределение метаноносности в разрезе угольных литоцик-лов в толще среднего карбона показывает, что в Юго-Западном Донбассе трансгрессивные литоциклы характеризуются закономерным распределением генерации газа - с увеличением метаноносности в песчаниках верхней части литоцикла. Регрессивные циклы характеризуются изменчивой метаноносностью и преимущественной дегазацией. Максимумы метаноносности в разрезах приходятся на угольные пласты в литоциклах регрессивного типа.

Кроме анализа распределения метана по типовым разрезам литоциклов, изучалось его распределение по пластам и вмещающим породам трёх основных свит среднего карбона: каменской, алмазной, горловской (С25,С26,С27), с учетом особенностей их строения, в пределах Центрального геолого-промышленного района в поле шахт на южном крыле Горловской антиклинали. Исследование показало: сходство и относительную устойчивость показателей притоков метана из пород свит Сг и С2 - 10-20 м3/т с.б.м. (регионально закрытая система). Неравномерные притоки метана, с максимум 20 м3/т с.б.м., в целом характерны для свиты Сг6 (регионально открытая система), с осложнением - локальными закрытыми подсистемами, выделяемыми в пределах отдельных шахтных полей.

По доступным материалам ПО «Укруглегеология» был проведен анализ распределения залежей метана в угольных пластах по шахтным полям Юго-Западного Донбасса. Многочисленные локальные залежи здесь имеют небольшие размеры - с поперечником сот-

ни метров в плане и высотой в несколько метров при пологом залегании и десятки метров - при крутых углах падения. Экранирование обусловлено как тектоническими, так и литологическими факторами. В зонах низкого катагенеза залежи антиклинального типа имеют изометричные очертания в плане, или вытянутые в направлении основных систем трещиноватости - при пологом залегании пластов; или полосовидные - при крутом залегании.

По данным изучения надмолекулярно-поровой структуры углей всех стадий метаморфизма, их сорбционной метаноемкости и с учетом коллекторских свойств вмещающих пород Юго-Западная часть Донбасса разделена автором на площади с различным потенциалом метаногенерации (рис. 7). Среди них выделены: 1 - малоперспективные по метаногенерации и перспективные по коллекторским свойствам угленосной толщи (с углями стадии БД, 1Д и с метано-носностыо до 10 м3/т с.б.м.); 2 - перспективная по метаногенерации и по коллекторским свойствам угленосной толщи (с преимущественно поровой метаноносностью - угли стадии 2-ЗГ - 20-30 м3/т с.б.м.; с трещинной метаноносностью - угли стадии 4Ж-5К-60С -25-35 м3/т с.б.м.); 3-е изменяющейся перспективностью по метаногенерации от высокой (с метаноносностью 30-50 м3/т с.б.м. и углями стадии 7-8Т, 9-10А) до низкой (с метаноносностью менее 5 м3/т с.б.м., стадия 11 А) и низкими коллекторскими свойствами вмещающих пород, а с переходом к стадиям 12А-14А (на глубине и по простиранию в восточном направлении) метаноносность пропадает, и участки относятся к бесперспективным по метаногенерации. Это подтверждается данными по количеству выделяющегося метана на шахтах Юго-Западного Донбасса (дегазация и вентиляция по состоянию на 2007г., по материалам ПО «Укруглегеология») (рис. 8).

Рисунок 7, Схема площадного распространения основных типов залежей метана в угольных пластах Юго-Западной части Донбасса

(зональность установлена автором, на основе ПО «Укруглегеология»).

Площади: 1 - малоперспективная по метаногенерации и перспективная по коллекторским свойствам угленосной толщи (с углями стадии БД 1Д с метаноносностью до 10 м3/т с.б.м.); 2 - перспективная по метаногенерации и по коллекторским свойствам угленосной толщи (с преимущественно поровой метаноносностью - угли стадии 2-ЗГ - 20-30 м3/т с.б.м.; с трещинной метаноносностью - угли стадии 4Ж-5К-60С - 25-35 м3/т с.б.м.); 3-е изменяющейся перспективностью по метаногенерации от высокой с метаноносностью 30-50 м3/т с.б.м. (угли стадии 7-8Т, 9-10А) до низкой с метаноносностью менее 5 м3/т с.б.м. (НА) и низкими коллекторскими свойствами вмещающих пород, с переходом к стадиям 12-14А (на глубину и по простиранию в восточном направлении) метаноносность пропадает, участки относятся к бесперспективным по метаногенерации.

Рисунок 8. Количество выделяющегося метана на шахтах Юго-Западного Донбасса по перспективности метаногенерации ископаемых углей (по состоянию на 2007 г.): 1 - малоперспективная площадь по метаногенерации и перспективная по коллекторским свойствам угленосной толщи (с углями стадии БД, 1Д - в основном эти участки не разрабатываются); 2- перспективная площадь по метаногенерации и по коллекторским свойствам угленосной толщи (с преимущественно поровой мета-ноносностью угли стадии 2-ЗГ; с трещинной метаноносностью - угли стадии 4Ж, 5К, 60С); 3 - площадь с изменяющейся перспективностью по метаногенерации от высокой (с углями стадии 7-8Т, 9-10А) до низкой(11 А) и низкими коллекторским и свойствами вмещающих пород, с переходом к стадиям 12-14 А.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенные выше данные позволяют сделать следующие выводы и рекомендации:

1. Исследование надмолекулярно-поровой структуры метано-носных углей всех стадий метаморфизма методами растровой электронной микроскопии и метанонасыщением свидетельствуют о непосредственной связи между параметрами полостного пространства в углях и геологическими условиями их формирования. Развитие полостного пространства в углях происходит как при погружении угленосной толщи, с возрастанием глубины ее залегания и горного давления (разделение и закрытие пор), так и в периоды региональ-

ной разгрузки (при восходящих тектонических движениях), которая приводит к увеличению общего объема (расширение пор по напластованию).

2. По данным растровой электронной микроскопии установлено изменение размеров полостного пространства в углях в зависимости от стадии их метаморфизма. В слабо метаморфизованных углях, начиная от марки 1Д до средних стадий 4Ж-5К, размеры пор возрастают; на стадии бОС их объем стабилизируется; затем к стадии 7-8Т происходит уменьшение их размеров; но далее, в антрацитах 9-10А размеры пор вновь увеличиваются, что свидетельствует о перестройке структуры угольного вещества на этой стадии.

3. Лабораторными испытаниями метанонасыщения установлено, что интенсивность метаногенерации в ископаемых углях также связана с их стадией метаморфизма. У пластов сложенных антрацитами стадий 9-10А, обладающих повышенной пористостью, метано-насыщаемость и природная метаноносность одинаковы по величине, в чем отражается особое свойство углей начальных стадий антраци-тообразования - их повышенная метаноносность.

4. Методом метанонасыщения выявлено также изменение сорбционной метаноемкости углей различного генетического типа в зависимости от стадии их метаморфизма. В частности, подтверждено, что во всем диапазоне глубин - от 200 м до 1000 м и более - ма-ловосстановленные угли от 1Д до 9-10А имеют более высокую ме-таноемкость, чем восстановленные.

5. Приведенные выше данные о надмолекулярно-поровой структуре ископаемых углей целесообразно использовать в разработках технологий добычи метана из угольных пластов, при контроле профилактических мероприятий и в прогнозах геодинамических явлений.

6. В прогнозных оценках газоносности пластов предлагается учитывать особенности угля как саморегулирующейся системы - его надмолекулярное строение изменяется в процессе газообразования и сорбирования вновь образовавшегося метана угольным веществом.

7. Метаноносность углей в складчатой части Донбасса дифференцирована структурно-тектоническим фактором - в замках синклинальных складок (для одинаковых марок и одинаковых глубин) метаноносность выше, чем в антиклиналях. Этот фактор следует

учитывать при региональных прогнозных оценках метаноносности.

8. Установлена также приуроченность локальных залежей метана к участкам расщепления и слияния угольных пластов (поля шахт «Краснолиманская», им. А.Ф. Засядько). Эти данные служат предпосылками для оконтуривания вероятных залежей метана в угольных пластах по площади и могут быть использованы в других бассейнах.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Новикова В.Н. Проблемы прогноза метаноносности месторождений аналогов Воркуты и Донбасса. Сборник трудов молодых ученых СПГГИ(ТУ) «Записки Горного института». Т. 155. Часть 1, С-Пб. 2003. с. 24-27;

2. Кирюков В.В., Новикова В.Н. Геосинергетич'еские проблемы нанопространства и фазовых состояний ископаемых углей и угольного метана. Сборник трудов молодых ученых СПГГИ(ТУ) «Записки Горного института». Т 163, С-Пб, 2005. с. 179-182;

3. Новикова В.Н. Связь надмолекулярной структуры и сорб-ционной способности витринитовых углей Юго-Западной части Донбасса с геологическими факторами. Сборник трудов молодых ученых СПГГИ(ТУ) «Записки Горного института». Т. 182. С-Пб. 2009. с. 30-33;

4. Новикова В.Н. Обоснование концептуальной модели Вор-кутского метаноугольного месторождения. Геология угольных месторождений: Межвузовский научно тематический сборник, Екатеринбург: Издательство Уральской Гос. Горно-Геологической Академии, 2003. Вып. 13. с. 133-140;

5. Кирюков В.В., Новикова В.Н. Нанокомпоненты и наноструктуры ископаемых углей. Геология угольных месторождений: Межвузовский научно тематический сборник, Екатеринбург: Издательство Уральской Гос. Горно-Геологической Академии, 2004. Вып. 14. с. 172-183;

6. Кирюков В.В., Кущ O.A., Новикова В.Н. Наноструктуры ископаемых углей - как генераторы и коллекторы метана. Труды института геотехнической механики. Национальная Академия Украины. Днепропетровск, 2005. Вып. 53. с. 65-72;

7. Кирюков В.В., Кущ O.A., Новикова В.Н. Фрактальность надмолекулярной структуры витринита ископаемых углей. Геология угольных месторождений: Межвузовский научно тематический сборник, Екатеринбург: Издательство Уральской Гос. ГорноГеологической Академии, 2005. Вып. 15. с. 159-166;

8. Кирюков В.В., Новикова В.Н. Нанокомпоненты углей. Российская Угольная энциклопедия. Т 2. Изд. Российской Академии естественных наук. 2006. с. 312-313;

9. Кирюков В.В., Кущ O.A., Новикова В.Н. Нанопространство, наноструктура и нанокомпоненты каменных углей и антрацитов в углеобразовании и метаногенерации. Труды 11-го Всероссийского угольного совещания. Ростов на Дону. 2006;

10. Новикова В.Н. Геологические результаты исследования каменных углей методами растровой электронной микроскопии (РЭМ). Литология и геология горючих ископаемых. Межвузовский научно тематический сборник. Екатеринбург: Издательство Уральского Гос. горного университета, 2007. Вып. I (17). с. 185-193.

РИЦ СПГГИ. 20.05.2009. 3.257. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Новикова, Валентина Николаевна

Введение.

Глава 1. Краткая геолого-промышленная характеристика Ю Юго-Западной части Донбасса.

1.1. Краткая геологическая характеристика. Ю

1.2. Литолого-стратиграфический разрез 13 каменноугольных отложений

1.3. Тектоническое строение

1.4. Угленосность, марочный состав углей основных 19 промышленных свит среднего карбона.

1.5. Метаноносность угленосных отложений

1.6. Горно-геологические условия и эффективность 34 разработки угольных месторождений.

Глава 2. Фактологическая база исследования.

Глава 3. Теоретические основы исследования макромолекулярной и надмолекулярной структуры ископаемых углей.

3.1 Состояние изученности.

3.2. Основные представления об объекте исследования.

3.3. Методы исследования макромолекулярной и 49 надмолекулярной структуры ископаемых углей

3.4. Особенности структуры ископаемых углей.

3.5. Изменение типов надмолекулярных структур при 65 метаморфизме и метаногенерации.

3.6. Выводы по проблеме связи углеобразования и 73 угольной метаногенерации.

Глава 4. Полостное пространство и сорбционная способность ископаемых углей.

4.1. Полостное пространство ископаемых углей как 75 физический и объемно-структурный объект.

4.2. Распределение и виды (форма) пор по стадиям 87 метаморфизма углей.

4.3. Связь пористости с процессами углеобразования.

4.4. Модели полостной структуры углей 95 устанавливаемые с помощью метода РЭМ.

4.5. Симметрия агрегатов ископаемых углей.

4.6. Сорбционные свойства ископаемых углей. ЮЗ

4.7. Сорбционные процессы в природном угле и его 106 структура.

4.8. Метаноносность и метановыделение.

4.9. Связь сорбции и миграции (диффузия) 112 углеводородных газов в угле и угольном пласте.

4.10. Результаты исследования полостной емкости, 118 сорбции и диффузии методами метанонасыщения.

Глава 5. Геологические факторы метаноносности угольных пластов.

5.1. Состояние изученности геологии метана в угольных пластах.

5.2. Геологические составляющие системы углеобразования и метаногенерации.

5.3. Геологическая характеристика систем углеобразования и угольной метаногенерации.

5.4. Геолого-промышленная характеристика метаноносности углегазовых месторождений.

5.5. Проблемы прогноза метаноносности месторождений 1 аналогов Воркуты и Донбасса.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Надмолекулярно-поровая структура и сорбционная способность углей в комплексе геологических факторов прогноза и оценки метаноносности угольных пластов Юго-Западного Донбасса"

Состояние вопроса и актуальность проблемы: Угольный метан -фактор опасности при ведении горных работ на угольных шахтах, является и дополнительным источником энергетических ресурсов. Решение вопросов генерации, выделения и накопления метана связано с изучением форм его нахождения в углях и вмещающих породах, с исследованием геологических условий формирования и распространения метана в угленосных отложениях. Изучение закономерностей распределения и форм локализации метана в углях (свободной, сорбированной, кластерной) необходимо для прогнозной оценки метаноносности угольных пластов и разработки способов их дегазации как шахтным, так и газопромысловым способами. Оценка параметров надмолекулярной структуры углей и их сорбционной способности необходимы для расчетов метановыделения при угледобыче и для прогноза газодинамических явлений в угольных пластах. Аналитика надмолекулярного уровня имеет большой потенциал в изучении процессов углеобразования и связанной с ними метаногенерации. Закономерности распределения и формы локализации метана в углях, параметры их надмолекулярной структуры и сорбционной способности являются актуальными вопросами современной угольной геологии, теоретической базой* для подготовки промышленных решений в сфере комплексного, безопасного и рационального освоения газоугольных месторождений.

Цель работы: Разработка новых методических подходов к анализу процессов метаногенерации и форм локализации угольного метана в углях на основе исследования поровой структуры витринита с использованием растровой электронной микроскопии, для прогноза и оценки газового потенциала угольных пластов.

Основные задачи исследований: 1. Изучение структуры порового пространства и особенностей строения надмолекулярных агрегатов углей методом растровой электронной микроскопии.

2. Выявление корреляционных связей между структурами порового пространства и метаноемкостью углей.

3. Анализ взаимосвязи между параметрами надмолекулярной структуры углей, и степенью их метаноносности, с количественной оценкой процессов метаногенерации.

4. Разработка рекомендаций по прогнозной оценке метаноносности угольных пластов при их разработке на глубоких шахтных горизонтах.

Методика'и фактическая база исследований: При выполнении работы использовались два метода изучения надмолекулярной- структуры и сорбционной способности метаноносных углей: растровая электронная микроскопия и определение параметров, метанонасыщения. Надмолекулярные структуры и поровое пространство витринита в углях всех стадий метаморфизма (от 1Д до 9-1 OA) изучались автором с использованием более 1000 снимков растровой электронной микроскопии (РЭМ) для 200 проб, ориентированных по-напластованию. Характеристика структур витринитового вещества составлена на основе компьютерной обработки этих снимков с применением специализированного программного- пакета VideoTest. Параллельно анализировались параметры метанонасыщения для- выборки из 400 угольных проб. Испытания метаноемкости углей выполнялись в лаборатории ПО «Укруглегеология» г. Донецка. Для проверки полученных результатов автором использовались данные рентгеноструктурного анализа метаноносных углей всех стадий метаморфизма, полученные при исследованиях, проведенных в Санкт-Петербургском горном институте (В.В.Кирюков, Ш.Чакроборти) и ИПКОН РАН (А.Т.Айруни, И.В.Зверев, М.О.Долгова и др.).

Геологической базой для исследования надмолекулярной структуры и сорбционной способности клареновых углей среднего карбона в связи с их метаноносностью был выбран Юго-Западный Донбасс. Первичным материалом для работы стал накопленный в Санкт-Петербургском горном институте фонд данных опробования по 38 угольным пластам в 180 шахтах и в глубоких скважинах на 50 разведочных участках. Использованы также фондовые материалы о данных опробования угольных пластов, замерах выделения метана на шахтах Юго-Западного Донбасса и при разведке отдельных участков. Изучались как отдельные пластопересечения, так и информация в. масштабе шахтных полей; 5 полигонов были выбраны для проверки получаемых результатов и мониторинга данных по газовыделениям и изменчивости характеристических параметров. Были выбраны типичные для региона поля шахт «Заперевальная», им. А.А.Скочинского, «Горская», «Запорожская», где шахтными геологами- проводились длительные (до 1 года) наблюдения с систематическим опробованием забоев по мере их продвижения. Для возможно полной оценки влияния геологических факторов точки пробоотбора выбирались целенаправленно. Подбирались пробы углей всех стадий метаморфизма: от слабо метаморфизованных до антрацитов начальных стадий. Центральная часть Кальмиус-Торецкой синклинали дополнительно охарактеризована по данным глубокого опорного бурения - использованы материалы по 3 скважинам глубиной до 3 км.

Автором работы проведено изучение углей из составленной выборки методами растровой электронной микроскопии и лабораторного метанонасыщения, разработана методика интерпретации полученных данных, предложены модели формирования полостного пространства в структуре витринита. В целом, в работе применен системный подход с комплексным использованием результатов, полученных различными методами исследования. Основные выводы и заключения базируются на теории метастабильной метаногенерации в процессе углеобразования с послойно-объемным заполнением пор. Составлена схема распространения угольных залежей с различным потенциалом газогенерации на площади Юго-Западного Донбасса.

Основные научные положения, представленные к защите: 1. Особенности структуры витринита — главного компонента ископаемых углей, выявленные методом растровой электронной микроскопии (РЭМ), отражают строение его надмолекулярных агрегатов и закономерно' изменяются в зависимости от стадий метаморфизма углей.

2. Формирование порового пространства углей связано с общими условиями преобразования угленосной* толщи: в доинверсионной фазе, с увеличением палеоглубин и давления происходит частичное разрушение и закрытие пор, в постинверсионную фазу, при снижении лито статической нагрузки, возрастает объем.послойной пористости.

3. Комплексный анализ надмолекулярно-поровой структуры углей и их сорбционной способности с учетом коллекторских свойств угленосной толщи позволяет выделить в пределах Юго-Западного Донбасса площади с различным потенциалом метаноносности.

Научная новизна работы: 1. Установлены закономерные изменения' морфологических особенностей и полостного объема порового пространства углей в зависимости от степени их метаморфизма и геодинамических факторов.

2. Выявлено закономерное изменение типов" микрозалежей угольного метана в зависимости от особенностей надмолекулярной структуры углей.

Практическая ценность работы: 1. Установлены закономерности распределения метана в угольных пластах, позволяющие прогнозировать локализацию газовых микрозалежей в пределах шахтных полей.

2. Предложены методы оценки вероятной метаноносности углей по данным растровой электронной микроскопии и лабораторного метанонасыщения.

Достоверность защищаемых положений, выводов и рекомендаций обеспечивается большим объемом фактического материала по исследованию витринита с использованием как лабораторных методов (РЭМ и др.), так и геологоразведочных данных. Результаты исследования газоносности углей, полученные на пробах, отражающих все стадии их метаморфизма, хорошо согласуются с результатами исследований, ранее проведенных по этой тематике.

Апробация работы и публикации: Материалы диссертационной работы на отдельных этапах её выполнения докладывались на ежегодных научных конференциях молодых ученых Санкт-Петербургского горного института «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2003, 2005, 2008 гг.); на 11-ом Всероссийском угольном совещании (Ростов на Дону, октябрь 2006 г.); на Международных научно-практических конференциях «Метан угольных месторождений Украины» в институте геотехнической механики НАЛ Украины (г. Днепропетровск, октябрь 2006, 2008 гг.).

По материалам диссертации опубликовано 10 статей, в т. ч. 3 - в издании, входящем в перечень ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура работы: Диссертационная работа включает 211 машинописных страниц, состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 154 наименований, содержит 41 рисунок, 12 таблиц, 7 приложений.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Новикова, Валентина Николаевна

3.6. Выводы по проблеме связи углеобразования и угольной метаногенерации.

Таким образом, процесс углеобразования и метаногенерации проявляется в следующих основных уровнях (см.гл.5, рис.5.2):

1- R° vt менее 0,8 %; Cdaf-74-84 %; начальные стадии метаморфизма: 1Д-2Г. На этом уровне на низких и умеренных стадиях метаморфизма (1Д, 2Г) в структуру ядра (по другим представлениям молекулярного каркаса или сетки) макромолекулы витринита входят кислородосодержащие группы - карбонилы, а её периферийную часть образуют карбонильные группы связанные эфирными мостиками и прочными водородными связями. Угли представляют собою пространственный сетчатый полимер со значительным числом длинных алифатических цепей (стадия 1Д), переходящих в короткие стабильные радикалы (стадия ЗГ). С метаморфизмом удаляются кислородсодержащие части каркаса и алифатические структуры, количество которых, в угле уменьшается и его структура становится более однородной и упорядоченной [133].

2 - R° vt = 0,8 - 1,7 %. Cdaf - 84 - 90%; средние стадии метаморфизма 4Ж -5К. На этом уровне с удалением водородных связей формируются однородные молекулярные каркасно - аморфные структуры угля, а из алифатической части удаляются кислородсодержащие группы. Для углей средних стадий метаморфизма характерны относительно короткие системы сопряженных связей. На переходе к высокометаморфизованным углям 60С и 7-8Т в процессе идущем при температурах 100-150°С удаляются группы СО ОН, ОН и хиноны, разрушаются кислородные связи, уменьшаются эластичные напряжения в алифатической составляющей и упругие ароматических углеродных колец. В углях ОС-Т с Cdaf от 91,8% до 93 -94% - происходит существенная перестройка макромолекулярной структуры с образованием легко отделимых радикалов и увеличением ароматичности до 3 раз. Увеличиваются размеры углеродных сеток, их чисел в пакете и толщина пакета, формируется микрослоистая текстура. Проявляется асимметрия и образуются системы глобул [89,140].

3 - R°vt более 1,7%. Высокометаморфизованные угли 7-8Т и полуантрациты 9ПА. На этом уровне завершается удаление алифатических составляющих структуры, при максимальном содержании неустойчивых СН -связей. Происходит уплотнение молекулярной структуры. [112].

4 - R°vt более 1,7 % появляется чёткая анизотропия, показатель отражения AR изменяется. Стадия антрацитов 11-14А. На высоких стадиях метаморфизма перехода к стадиям 11-14А в интервале температур 150 - 300°С, т.е. глубин погружения более 5 км, структурные изменения затрагивают наиболее устойчивые части макромолекул угля - ароматические ядра, в которых происходит рост межслоевых расстояний и частично их обособление, от них отделяются водород и кислородсодержащие группы с деструкцией внутри- и межмолекулярных связей. Образуются группировки атомов углерода, именуемые «конденсированными ядрами» молекулярной структуры, размером до 100 мкм, трансформированных вследствие анизотропности в молекулярно слоистые агрегаты и вокруг них не связанная с ядрами «бахрома» атомов углерода. Уменьшается расстояние между атомами углерода, зарождаются двойные связи С = С. Энергия связи увеличивается от 240 до 400 кДж/моль [20].

При преобразовании органического вещества общее количество сгенерированного метана по стадиям (м /т): Б — 68, Д - 150, Ж - 230, К - 270, Т - 333, А - 420 (по В.ПЯкуцени, Ю.Э.Петровой) [123]. Большая часть метана (св. 90 %) мигрирует во вмещающие породы. Общее количество метана генерируемого углями в процессе литогенеза осадков оценивается в 5000 трл.м3. К настоящему моменту в угленосных толщах сохранилось до 10 % этого количества [123].

ГЛАВА 4. ПОЛОСТНОЕ ПРОСТРАНСТВО И СОРБЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ИСКОПАЕМЫХ УГЛЕЙ.

Полостное пространство ископаемых углей характеризуется по отношению к метану морфологией и размерами полостей (объемом — емкостью) и их миграционными характеристиками, отражающими закрытость и открытость пор.

Роль полостного пространства в формировании метаноносности углей рассматривается нами, как физическое условие (см.4.1, 4.2), связанное как с процессами углеобразования и метаногенерирования (см.4.3, 4.4, 4.5), так и с процессами метанонасыщения и метаноотдачи (см.4.6, 4.7).

Основное внимание уделяется теоретическому обоснованию причин формирования полостей и их ёмкостным и миграционным характеристикам, а также надмолекулярной, мезо- и макроёмкостей в сочетании с определением структуры углей методом растровой электронной микроскопии (РЭМ). Полостное пространство углей изучалось автором по снимкам растровой электронной микроскопии (РЭМ) с помощью компьютерной программы «ВидеоТест — Мастер 4.0» на кафедре минералогии и кристаллографии СПГГИ (ТУ). Обработка изображений заключалась: в измерении размеров пор, трещин, структуры угольного агрегата и межагрегатных границ. Проведен анализ результатов лабораторных испытаний методом метанонасыщения с целью подтверждения изменения сорбционной метаноемкости ископаемых углей различного генетического типа с увеличением их стадии метаморфизма, глубины залегания.

4.1. Полостное пространство ископаемых углей как физический и объемно-структурный объект.

Типы полостей. Полостное пространство углей имеет различную природу: в виде пор: тканей исходных растений-углеобразователей, биохимических процессов на стадии торфа; агрегирования, т.е. неплотные прилегания микрокомпонентов; вычитания за счёт отделения газовой фазы из угля в процессе углефикации и газогенерации; и трещин - полости трещинообразования и расслоения. Полости структур упаковки представлены плотной упаковкой гелифицированных микрокомпонентов фрагментарной и аттритовой структур - клареновой и переходной к дюреновой. Величина и количество пор определяются: размерами и формой составных микрокомпонентов в полостном пространстве, способом их агрегирования и их дисперсностью, распределением в пространстве, их уплотнённостью, наличием и типом цемента. Пористость тел сложенных глобулами достигает максимума при кубической упаковке - до 47,6 %, при ромбоэдрической - до 42,6 %.

Макропористость и трещиноватость наблюдаются в оптическом микроскопе. Предложено ряд методов их количественного: обобщения, в том числе вероятностно-статистический. Модели пористых структурных систем (системы пор): параллельные пластинчатые слоистые, плотно упакованные сферы, упакованные агрегаты; параллельные трещины, системы ветвящихся, оперяющих, выклинивающихся и других трещин.

Нижний предел развития трещин по РЭМ наблюдениям это зияния в надмолекулярных агрегатах. Согласно предложенной СОАНССР схеме в углях выделяются: глобулярная модель, поры между слоями, щелевидные поры. По А.Т.Айруни [4] для «кристаллитной» структуры характерны цилиндрические поры, по нашему мнению удлинённо-сферические (эллипсоидальные) [63]. Характерны также сложные двухмерные и трехмерные решетчатые модели.

Размеры, форма и свойства пор. По М.М.Дубинину, П.Г.Черемскому [3, 130] размеры пор определяют характер развития сорбционных процессов. Общая пористость слагается из суммы макропор, мезопор и микропор (V0Gm.=Vma +Vme + Vmi).

Макропоры (100-200 нм) существенного влияния на адсорбцию не оказывают. Для расчёта проницаемости мезопор (< 100 нм) допускается применение уравнения капиллярности Томсона-Кельвина (уравнение капиллярной конденсации). Микропоры по размерам соразмеримы с размерами адсорбируемых молекул. Систему адсорбент плюс адсорбат можно условно отнести к однофазной, т.к. адсорбционное поле занимает весь объём микропоры, т.е. происходит её объёмное заполнение.

Эквивалентный радиус поры равен 2,5 d кр. Основное количество микропор находится в интервале эквивалентных радиусов от 0,5 до 1,51-6 нм.

Общая пористость представлена открытой пористостью - сообщающиеся поры, связанные с внешней поверхностью твердого тела, и закрытой -изолированные поры, не связанные с внешней поверхностью (рис.4.1, 4.2). На рисунке 4.1, без соблюдения масштаба, приведено модельное представление о пористо-трещиноватой структуре угольной частицы. На нем изображены трещины, открытые и закрытые поры, а таюке промежутки между хаотично ориентированными квазиароматическими слоями. Модельное представление о распределении молекул газа в угольном веществе вблизи закрытой поры и в ней самой приведено рисунке 4.3.

К эффективной пористости относится: открытая (активная) за вычетом объёма связанной воды. По соотношению размеров различают поры: изометричные - разница размеров по перпендикулярным направлениям менее 1,5; анизометричные - отношения размеров от 1,5 до 10; щелевидные -отношение размеров более 10.

Различают поры по расположению и морфологии за счет неплотного прилегания частиц: межчастичные, межультрамикроагрегатные, межагрегатные, межзернистые; внутризернистые, щелевидные, открытые и закрытые и др. (рис.4.1, 4.2).

Геометрические показатели и морфометрия угольных пор. Характерные показатели структуры пор включают геометрические признаки и ориентацию структурных элементов пор и надмолекулярных агрегатов, слагающих уголь. Размер изометричных пор характеризуется их поперечником d.

I - трещины и открытые поры - каналы и полости связанные с внешней поверхностью частицы; 2 - закрытые поры - полости, не связанные с внешней поверхностью частицы.

1 2

Рисунок 4.2. Снимки растровой электронной микроскопии (РЭМ) двух типов порового пространства ископаемых углей: 1 - закрытые поры; 2 - открытые поры (межагрегатные зазоры).

Рисунок 4.3. Модельное представление о распределении молекул метана в угольном веществе вблизи закрытой поры и в ней самой; I - угольная пора > 5 * 10"3 мкм; молекулы метана: 2 - свободные; 3 - адсорбированные; 4 - в метастабильном состоянии.

Полостное пространство ископаемых углей в связи с их газогенерацией (по А.Т.Айруни, В.В. Кирюкову и др.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приведенные выше данные позволяют сделать следующие выводы и рекомендации:

1. Исследование надмолекулярно-поровой структуры метаноносных углей всех стадий метаморфизма методами растровой электронной микроскопии и метанонасыщением свидетельствуют о непосредственной связи между параметрами полостного пространства в углях и геологическими условиями их формирования. Развитие полостного пространства в углях происходит как при погружении угленосной толщи, с возрастанием глубины ее залегания и горного давления (разделение и закрытие пор), так и в периоды региональной разгрузки (при восходящих тектонических движениях), которая приводит к увеличению общего объема (расширение пор по напластованию).

2. По данным растровой электронной микроскопии установлено изменение размеров полостного пространства в углях в зависимости от стадии их метаморфизма. В слабо метаморфизованных углях, начиная от марки 1Д до средних стадий 4Ж-5К, размеры пор возрастают; на стадии 60С их объем стабилизируется; затем к стадии 7-8Т происходит уменьшение их размеров; но далее, в антрацитах 9-1 OA размеры пор вновь увеличиваются, что свидетельствует о перестройке структуры угольного вещества на этой стадии.

3. Лабораторными испытаниями метанонасыщения установлено, что интенсивность метаногенерации в ископаемых углях также связана с их стадией метаморфизма. У пластов сложенных антрацитами стадий 9-1 OA, обладающих повышенной пористостью, метанонасыщаемость и природная метаноносность одинаковы по величине, в чем отражается особое свойство углей начальных стадий антрацитообразования - их повышенная метаноносность.

4. Методом метанонасыщения выявлено также изменение сорбционной метаноемкости углей различного генетического типа в зависимости от стадии их метаморфизма. В частности, подтверждено, что во всем диапазоне глубин от 200 м до 1000 м и более - маловосстановленные угли от 1Д до 9-10А имеют более высокую метаноемкость, чем восстановленные.

5. Приведенные выше данные о надмолекулярно-поровой структуре ископаемых углей целесообразно использовать в разработках технологий добычи метана из угольных пластов, при контроле профилактических мероприятий и в прогнозах геодинамических явлений.

6. В прогнозных оценках газоносности пластов предлагается учитывать особенности угля как саморегулирующейся системы - его надмолекулярное строение изменяется в процессе газообразования и сорбирования вновь образовавшегося метана угольным веществом.

7. Метаноносность углей в складчатой части Донбасса дифференцирована структурно-тектоническим фактором - в замках синклинальных складок (для одинаковых марок и одинаковых глубин) метаноносность выше, чем в антиклиналях. Этот фактор следует учитывать при региональных прогнозных оценках метаноносности.

8. Установлена также приуроченность локальных залежей метана к участкам расщепления и слияния угольных пластов (поля шахт «Краснолиманская», им. А.Ф. Засядько). Эти данные служат предпосылками для оконтуривания вероятных залежей метана в угольных пластах по площади и могут быть использованы в других бассейнах.

173

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Новикова, Валентина Николаевна, Санкт-Петербург

1. Опубликованная

2. Агроскин А.А. и др. Теплофизика твердого топлива. М.: Недра. 1980. 256с.

3. Ароискинд В.П. Структура микрокомпонентов ископаемых углей по данным электронной микроскопии / Тезисы докладов VIII Международного конгресса по стратиграфии и геологии карбона. М.: Наука. 1975. с. 15.

4. Адсорбенты. Сб. ред. М.М.Дубинин М., Наука 1982.

5. Айруни А.Т., Зверев И.В., Долгова М.О. Исследования структуры выбросоопасных углей Донбасса / Сб. Прогноз и предотвращение газопроявлений при подземной разработке полезных ископаемых / ИПКОН АН СССР. М. 1982. 104 с.

6. Айруни А.Т., Зверев И.В., Долгова М.О. Закономерности взаимодействия газа с углем выбросоопасных пластов // Сб. Горные науки в СССР/ИПКОН АН СССР. М.: Наука, 1985. с. 24-40.

7. Айруни А.Т., Бобин В.А., Зверев И.В. Теоретические основы формирования микроструктуры газонасыщенного угольного вещества//Сб. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск, 1985. № 6. с. 89-96.

8. Айруни А.Т. Прогнозирование и предотвращение газодинамических явлений в угольных шахтах. М.: Наука, 1987. 310 с.

9. Айруни А.Т., Галазов Р.А., Сергеев Е.В. и др. Комплексное освоение газоносных угольных месторождений. М. Наука, 1990, 216 с.

10. Алексеев А.Д, Зайденварг В.Е., Синолицкий В.В., Ульянова Е.В. Радиофизика в угольной промышленности. М.: Недра, 1992.

11. Алексеев А.Д., Василенко Т.А., Синолицкий В.В., Сереброва Н.Н., Кирюков В.В., Козлитин А.А., Изотова И.А. Закрытые поры ископаемых углей. РАН Сибирское отделение. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. № 2. 1992. с. 99-106.

12. Аммосов И.И., Еременин И.В. Температура образования жирных углей / Химия твердого топлива. № 6. 1980. с. 12-20.

13. Атлас литогенетических типов угленосных отложений среднего карбона Донецкого бассейна. Под ред. Л.Н. Ботвинкиной, Ю.А. Жемчужникова, П.П. Тимофеева, А.П. Феофиловой, B.C. Яблокова. М.: Наука, 1956.

14. Белоконь В.Г. Метаморфический ряд донецких углей в классификационной диаграмме Н.М. Караваева (по поводу статьи М.М. Лившиц). «Геол. Журнал», № 6, 1972. с. 32-40.

15. Бобин В.А. Сорбционные процессы в природном угле и его структура//Ротапринт ИПКОН АН СССР. М, 1987. 135 с.

16. Бондаренко Н.И. Методология системного подхода к решению проблем. С-Пб.: Изд. С-ПбУЭиФ. 1997. 388 с.

17. Ботвинкина JI. Н., Алексеев В. П. Цикличность осадочных толщ и методика ее изучения. Свердловск: Изд.: Уральского ун-та, 1991. 336 с.

18. Бочкарев А.В. Катагенез и газоносность угленосных толщ//Изв. АН СССР. Сер. геол. 1984. №4. с. 108-115.

19. Брижанев A.M., Галазов Р.А. Метаморфизм, как основной фактор метаноносности угольных месторождений//Советская геология. 1983. № 3. с. 1922.

20. Ван-Кревелен Д.В., Шуер Ж. Наука об угле. М.: Госгортехиздат, 1960.С.303.

21. Вассоевич Н.Б. Образование углеводородных газов в процессе литогенеза. В кн.: Генезис углеводородных газов и формирование месторождений. М.: Наука, 1977, с. 20-35.

22. Васючков Ю.Ф. Физико-химические способы дегазации угольных пластов. М.: Недра. 1986. 256 с.

23. Волков В.Н. Генетические основы морфологии угольных пластов. М.: Недра, 1973.

24. Временные методические требования к геолого-экономической оценке и подсчёту запасов метана в угольных пластах. ГКЗ СССР. МД987. 12 с.

25. Временная инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах опасных по внезапным обрушениям (высыпаниям) угля. (Донецкий бассейн). МУПСССР. ДонНИИ-МакНИИ. Горловка Макеевка. 1991. 47 с.

26. Временное руководство по прогнозу выбросоопасности угольных пластов и вмещающих пород по данным геофизических исследований геологоразведочных скважин в Донецком бассейне. М.: ИГД им. Скочинского, 1989. 56 с.

27. Геолого-химическая (углехимическая) карта Донецкого бассейна. Вып. V, Харьков: Укргостоптехиздат. 1941; Вып. VIII, М.: Углетехиздат. 1954.

28. Геологические условия выбросоопасности угольных пластов Донбасса/В.Е.Забигайло, А.З.Широков, Л.Я.Кратенко и др. К.: Наукова думка. 1981.180 с.

29. Гречухин В.В. Изучение угленосных формаций геофизическими методами. М. Недра. 1980.

30. ГульбинЮ.Л. Методы количественного анализа и моделирование структуры минеральных агрегатов. Санкт-Петербургский государственный горный институт (ТУ). СПб, 2004. 146 с.

31. Глущенко И.М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых М., Металлургия, 1990. 296 с.

32. Грицаенко Г.С. Методы электронной микроскопии минералов. М.: Наука,1969. 342 с.

33. Гросберг А.Ю., Хохлов Р.В. Статистическая физика макромолекул. М.: Наука. 1989. 344 с.

34. Грэг С., СингК. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир.1970. 407 с.

35. Долгова М.О., Зверев И.В. Микроструктурные трансформации в углях выбросоопасных пластов при одноосном сжатии // Сб. Разработка и обогащение полезных ископаемых / ИПКОН АН СССР. М. 1981. с. 120-123.

36. Дмитриев A.M., Куликова Н.Н., Бодня Г.В. Проблемы газоносности угольных месторождений. М.: Недра, 1982. 263 с.

37. Ерёмин И.В., Броневец Т.М. Марочный состав углей. Справочник. Под ред.чл.-корр. АЕНРФ Череповского. М.: Недра. 1994. 254 с.

38. Еремин И.В. и др. Единая промышленно генетическая классификация каменных углей СССР//Кокс и химия. 1983.-№ 5. с. 4-10.

39. Ермаков В.И. Образование углеводородных газов в угленосных и субугленосных формациях / В. И. Ермаков, В. А. Скоробогатов. М.: Недра. 1984

40. Жемчужников Ю.А. Об особенностях углей Донецкого бассейна. Изв. АН СССР, сер. геол., № 5, 1954. с. 21-35.

41. Жемчужников Ю.А., Гинзбург А.И. Основы петрологии углей. Издательство Академии наук СССР. Москва 1960.

42. Жемчужников Ю.А., Яблоков B.C., Боголюбова Л.И. и др. Строение и условия накопления основных угленосных свит и угольных пластов среднего карбона Донецкого бассейна. Тр. ин-тагеол. Наук АНСССР. Вып 16.Т.1-2.1959-1960 г.г.

43. ЖикалякН.В. Геологические перспективы развития газодобывающей промышленности в Донецкой области // Научные труды ДонНТУ: Серия горногеологическая. Вып. 63. Донецк: ДонНТУ. 2003. с.116-119.

44. Забигайло В.Е., Широков А.З. Проблемы геологии газов угольных месторождений.-К.: Наукова думка. 1972. 172 с.

45. Забигайло В.Е., Широков А.З., Шульман Н.В. Об изменении метаноемкости углей по мощности угольных пластов. Доклады АН СССР. 1972. Т.206. № 6. с.456-458.

46. Забигайло В.Е., Николин В.И. Влияние катагенеза горных пород и метаморфизма углей на их выбросоопасность.- К.: Наукова думка, 1990. 168с.

47. Зайденварг В.Е., Айруни А.Т., Галазов Р.А., Петрова Ю.П., Брижанев A.M. Комплексная разработка метаноносных угольных месторождений. Москва. 1993. 143 с.

48. Зверев И.В., Долгова М.О. Микроструктурные особенности угольного вещества выбросоопасных пластов//Сб. Разработка и обогащение полезных ископаемых/ИПКОН АН СССР. М. 1981. с. 72-84.

49. Зверев И.В., Долгова М.О., Зотов В.М. Рентгенографическая оценка газонасыщенности и остаточных напряжений в углях/Ротапринт ГИН АН СССР. М. 1986. с. 49-55.

50. Иванов Г.А. Угленосные формации. JL: Наука. 1967.

51. Иванов Г.А. Кливаж (отдельности) в углях и вмещающих породах и пути его практического использования. M.-JL ГОНТИ. 4.1. 1939г.; Ч.П. 1940г.

52. Извлечение метана из угольных пластов. Изд. МГГУ. Гл.ред. Пучков JI.A. 2002.

53. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. Приложение к разделу 3 главы «Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах». М.; 1989, МУП. 192с.

54. Инструкция по определению и прогнозу газоносности угольных пластов и вмещающих пород при геологоразведочных работах. М.: Недра. 1977.

55. Касаточкин В.И, Ларина Н.К. Строение и свойства природных углей. М.: Недра, 1975. 159 с.

56. Князева Е.Н, Курдюмов С.П. Основания синергетики. Режимы с обострением, самоорганизация, темпомиры. С-Пб. Алетейя. 2002. 414 с.

57. Ковалева О.В. Структурная эволюция твердых углеводородов в условиях термального действия. Екатеринбург. УРО РАН. 2006. 137 с.

58. Кизелыптейн Л.Я. Геохимия и термохимия углей. Ростов-на-Дону, 2006. 288 с.

59. Кирюков В.В., Брижанев A.M., Очкур Н.П. Электронно-микроскопические исследования витринита донецких углей с целью прогноза внезапных выбросов угля и газа//Уголь, 1994. № 5. с. 44 47.

60. Кирюков В.В., Очкур Н.П. Геологические модели образования донецких углей: Опыт системного исследования//Записки СПбГГИ. 1993. с. 112-121.

61. Кирюков В.В., Брижанев A.M., Очкур И.ГТ. Системные исследования в угольной геологии. С-Пб.: Изд-во СПГГИ (ТУ), 1991. 94 с.

62. Кирюков В.В., Кущ О.А. Промышленно-геологические факторы освоения угольно-газовых залежей Донецкого бассейна. Геология угольных месторождений: Межвузовский Научно тематический сборник Екатеринбург, УГГГА, 1998. Вып. 8. с.243-253.

63. Кирюков В.В., Кущ О.А. Геологическое обоснование эффективной добычи угольного мета на метаноугольных месторождениях Донецкого бассейна. Сб. Геология угольных месторождений. Вып.8. Екатеринбург. Изд. УГГА. 1998.

64. Кущ О.А., Кирюков В.В. Перспективы освоения газо-угольных месторождений Донбасса. Геотехническая механика. Межведомственный сборник научных работ. Вып. 17. К., Днепропетровск, 2000. с.23-29.

65. Кравцов А.И. Влияние геологических условий на газоносность угольных месторождений. М.: Углетехиздат, 1950. 176 с.

66. Лейбензон Л.С. Собрание трудов. Т. 2. Подземная гидрогазодинамика. М.: Изд-во АН СССР, 1953. 544 с.

67. Лифшиц М.М. Принцип генетической классификации углей для составления геолого-углехимической карты Донбасса. В кн.: Химия и генезис твердых горючих ископаемых. Труды 1-го Всес. совещ. 1950 . М.: Изд-во АН СССР, 1953.

68. Лукинов В.В., Кратенко Л.Я. Новые представления об условиях метаморфизма углей в Донецком бассейне. Дн-ск. 1989. 12с./Деп. В ВНИТИ. 26.05.89. № 3497.

69. Лукинов В.В., Жикаляк Н.В. Прогнозная оценка глубин максимальной газоносности песчаников/УГеотехническая механика. Днепропетровск: ИГТМ НАН Украины. 2005. Вып.53. с.13-20.

70. Малинин С.И. Вторичные изменения пород, вмещающих ископаемые угли. М.: Изд-во АН СССР. 1963. 130 с.

71. Малышев Ю.Н, Айруни А.Т., Худин Ю.Л., Болыпинский М.И. Методы прогноза и способы предотвращения выбросов газа, угля и пород. М.: Недра, 1995.352 с.

72. Малышев Ю.Н., Трубецкой К.Н., Айруни А.Т. Фундаментально прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. М. Изд. Академии горных наук. 2000. 519 с.

73. Метан/Алексеев Ф.А., Войтов Г.И., Лебедев B.C. и др. М.: Недра, 1978. 310 с.

74. Метаморфизм углей и эпигенез вмещающих пород / Под.ред. Г.А.Иванова. М. Недра. 1975.

75. Методическое руководство по оценке ресурсов углеводородных газов угольных месторождений как попутного полезного ископаемого. М. (Ротапринт Мингео СССР). 1988.

76. Методика определения газоносности вмещающих пород угольных месторождений при геологоразведочных работах. М. Недра, 1988. 110 с.

77. Методика разведки угольных месторождений Донецкого бассейна. Коллектив авторов. Москва. Недра. 1972. 340 с.

78. Методы минералогических исследований. Справочник. Ред. А.И. Гинзбург. М.: Недра, 1985. 480 с.

79. Минеев С. П., Прусова А. А., Корнилов М. Г. Активация десорбции метана в угольных пластах/М62. Под ред. С. П. Минеева. Днепропетровск: «Вебер» (Днепропетровское отделение), 2007. 252 с.

80. Минерально-сырьевая база угольной промышленности России. Том 1. Метан. Том 2. Изд. МГГУ. Гл. ред. Малышев Ю.Н., Зейденвар Е.Г. 1999.

81. Нагорный Ю.Н., Нагорный В.Н. Особенности тектонического развития Донецького басейна в раннепермское время //Тектоника угольных бассейнов и месторождений СССР. М.: Недра, 1976. с.93-98.

82. Нестеренко JI.J1. и др. Основы химии и физики горючих ископаемых. Киев, Высшая школа. 359 с.

83. Нетрадиционные источники углеводородного сырья и проблемы их освоения. Международный симпозиум. СПб. ВНИГРИ. Тезисы докладов. Т.1, 2. 1992.

84. Объяснительная записка к Геологической карте Украинской ССР масштаба 1:25000. Серия Донбасская. Донецко-Макеевский район. Киев, 1978.

85. Объяснительная записка к Геологической карте Украинской ССР масштаба 1:25000. Серия Донбасская. Центральный район. Киев, 1978.

86. Одесский И.А. Системное мышление (в науках о Земле). Изд. СПГГИ(ТУ), 2001. 56 с.

87. Осипов В.И., Соколов В.Н., Румянцева Н.А. Микроструктура глинистых пород. М.: Недра, 1989. 211 с.

88. Осипов Ю.Б. Текстурный анализ глин. М.: Недра, 1989. 120 с.

89. Перегудов Ф. И., Тарасенко Ф. П. Введение в системный анализ. М.: Высш. шк., 1989. 367 с.

90. Перспективы промышленной добычи метана из угольных пластов/В.Е. Заиденварг, А.Т. Айруни, Р.А. Галазов и др. М.: Изд. ЦНИЭИугля, 1995. 104 с.

91. Петрологический атлас ископаемого органического вещества России // Гл. редактор Петров О.В. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ. 2006.

92. Плаченов Т.Г., Колосенцев С.Д. Порометрия. Л.; Химия, 1988. с. 176.

93. Петрология органических веществ в геологии горючих ископаемых/

94. Аммосов И.И., Горшков В .И., Гречишников Н.П. и др. М.: Наука, 1987. 333 с.

95. Пучков JI.A, Ярунин С.А., Красюк Н.Н. Дегазация и добыча метана угольных месторождений//Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Изд. МГГУ, 1995. Вып. I.e. 7-13.

96. Практические методы в электронной микроскопии. Под ред. ОДРИ м. Глоэра. Машиностроение. 1980.

97. Практическая стратиграфия. (Разработка стратиграфической базы крупномасштабных геологосъемочных работ). Под ред. И.Ф.Никитина, А.И.Жамойды. Л.: Недра, 1984. 320 с.

98. Приходченко В.Ф. Малоамплитудная разрывная нарушенность угленосной формации Донбасса. Днепропетровск: РВК НГУ. 2002. 204 с.

99. Радченко О.А., Рогозина Е.А. О соотношениях в изменении функциональных групп и летучих продуктов углефикации гумусовых углей. Химия твердого топлива. 1975. №3. с.3-14.

100. Распад газоугольных твердых растворов/А.Д. Алексеев, А.Т. Айруни, И.В. Зверев и др.//Сб. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск. 1994. № 3. с. 65-70.

101. Рогозина Е.А., Неручев С.Г., Успенский В.А. О месте и условиях проявления главной фазы газообразования в процессе погружения осадков. Изв.АН. Сер. геол. 1974. №9. с.124-132.

102. Рогозина Е.А. Газообразование при катагенезе органического вещества. Л. Недра. 1983. 164 с.

103. Руссиянова Н.Д. Химия углей. Екатеринбург. 2000.

104. Рухин Л.Б. Основы литологии (Учение об осадочных породах). Л.: Недра.1969. 704 с.

105. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия,1970. 375 с.

106. Сарбеева Л.И. О восстановленности и петрографическом составе углей Донецкого бассейна. В кн.: Очерки по геологии Кузнецкого и Донецкого бассейнов. Л.: Недра, 1970. с. 404-418.

107. Саранчук В.И., Айруни А.Т., Ковалев К.Е. Надмолекулярная организация, структура и свойства угля. Киев: Наукова думка, 1988. 192 с.

108. Скрипченко Г.Б. Межмолекулярное и ориентационное упорядочение в углях и углеродных материалах как определяющий фактор их технологических и физико-механических свойств / Российский химический журнал. 1994. T.XXXVIII. с.27-35.

109. Справочник по математическим методам в геологии. Под ред. Родионова Д.А. М.: Недра, 1987.

110. Справочник по геохимии нефти и газа. Науч. Редактор д.г.-м.н., проф. С.Г. Неручев. СПб.: ОАО «Издательство «Недра», 1989.

111. Страхов Н.М. Общие проблемы геологии, литологии и геохимии. Избранные труды. М.: Наука. 1983. 640 с.

112. Страхов Н.М. Типы литогенеза и их эволюция в истории Земли. М.: Госгеолтехиздат, 1963. 535 с.

113. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. М.: Изд-во АН СССР, 1962. Т.2. 374 с.

114. Структура и свойства ископаемых углей. Сб. Киев. Наукова думка, 1986. 148 с.

115. Сорбционные свойства различных петрографических компонентов ископаемых углей. Авт.: Эттингер И.Л., Еремин И.В., Зимаков Б.М., Бакалдина

116. A.П. Доклад. АН СССР, Т. 155, № 2, 1964. с.366-367.

117. Тектоника и горно-геологические условия разработки угольных месторождений Донбасса / Забигайло В.Е., Лукинов В.В., Пимоненко Л.И. и др.-К.: Наукова думка, 1994. 152 с.

118. Угленосные формации и петрология углей. Труды ВСЕГЕИ. Новая серия. Т.332. Л. 1985.

119. Успенский В.А. Введение в геохимию нефти. Л., Недра, 1970.

120. Феофилова А.П. К вопросу о причинах изменения пористости угленосных пород среднего карбона Донецкого бассейна// Памяти акад. П.И.Степанова. М: Изд-во АН СССР. 1952. с.249-263.

121. Шарапов И.П. Применение математической статистики в геологии. М.: Недра, 1971.

122. Шванов В.Н. Песчаные породы и методы их изучения. Л. Недра. 1969.

123. Шульга В.Ф. Нижнекарбоновая угленосная формация Донецкого бассейна. М.: Наука. 1981. 176 с.

124. Чантурия В.А, Трубецкой К.Н., Викторов С.Д., Бунин И.Ж. Наночастицы в процессах разрушения и вскрытия геоматериалов. М. ИПКОН. 2006. с. 216.

125. Черемский П.Г. Методы исследования пористости твердых тел. М.: Энергоатомиздат, 1985. 112 с.

126. Электронно-микроскопические и термомеханические исследования углей и влияние окисления на их строение и структуру / М.Д. Шапиро,

127. B.Г. Гадяцкий, В.И. Ровенский и др.//Химия твердого топлива, 1971. № 5. с. 7880.

128. Эттингер И.Л. Внезапные выбросы угля и газа и структура угля. М.: Недра. 1969. 160 с.

129. Эттингер И.Л., Шульман Н.В. Распределение метана в порах ископаемых углей. М.: Недра, 1975. 112 с.

130. Эттингер И.Л. Напряжение набухания в системе «газ-уголь» как источник энергии в развитии внезапных выбросов угля и газа. Новосибирск. Изд. ФТПРПИ. 1987. № 2. с.79-90.

131. Эттингер И.Л. Газоемкость ископаемых углей. М., Недра, 1966. с.223.

132. Якуцени В.П. Ресурсы нетрадиционного газового сырья и проблемы его освоения. Л.: ВНИГРИ, 1990. 261 с.

133. Coal Petrology/Е. Stach, M. Mackowsky, M. Teichmuller and oth. Berlin -Stuttgart: Gelruder Borntraeger, 1975. 554 p.

134. W.W. Kirjukov, C.A. Krylov, O.A. Koutsch, L.Yu. Kessaryiskaya / Geological problems of the development of the Donets coal basin. Zesz. Nauk. Politechniki Slaskiej. 2000. Ser: Gomictwo. Z.246. -s.223-228.1.. Фондовая

135. Аронскинд В.П. Структура микрокомпонентов ископаемых углей по данным физических методов исследования. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. Москва, 1979.

136. Василенко Т.А. Фазовое состояние метана в ископаемых углях. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Донецк, 1995.

137. Геологический отчет «О разведке и переоценке запасов каменных углей поля шахты Суходольская-Восточная». ОАО «Краснодонуголь». Книга 1. Книга 6. Донецк, 2008.

138. Геологический отчет «Об изучении природной газоносности угольных пластов поля шахты им.А.Ф.Засядько». ПО«Укруглегеология». Книга 1. Донецк, 2008.

139. Жикаляк Н.В. Геологические факторы формирования коллекторских свойств песчаников Юго-Западной части Донбасса. Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических наук. Днепропетровск, 2005.

140. Каталог метаноносности и выбросоопасности основных угольных пластов Донецкого и Львовско-Волынского угольных бассейнов в границах действующих шахт. Донецк. Изд. Укруглегеологии ДПИ 1990. -117 с. 57.

141. Кессарийская И.Ю. Сравнительная оценка полей действующих шахт и резервных участков Донбасса по комплексу горно-геологических параметров / Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Донецк, 2000.

142. Левенштейн М.Л., Громыко Н.И, Колмогоров В.В. Закономерность метаморфизма углей в юго-западной части Донбасса — Южно-Донбасский район. Артемовск, Артемгеология, 1972.

143. Лысенко И.Ф. Газоносность угленосной толщи среднего карбона и ее связь с проявлениями выбросов угля и газа в Центральном и Донецко-Макеевском районах Донбасса. Кандидатская диссертация, ЛГИ — Донбассгеология, 1982.

144. Очкур Н.П., Узнюк В.И. и др. Оценка возможности применения единой промышленно-генетической классификации углей СССР в условиях юго-западной части Донбасса. Артемовск, Артемгеология, 1978, с.283.

145. Очкур Н.П., Узнюк В.И. и др. Изучение целесообразности применения для углей Донецкой области нового варианта петрологогеохимической классификации углей СССР (трест Артемовск, Артемгеология), Т 1-3, 1980.

146. Обобщение и прогнозная оценка горно-геологических условий эксплуатации угольных пластов на глубоких горизонтах Центрального района Донбасса. Отчет Артемовской геологоразведочной экспедиции по итогам выполнения тематической работы за 1985-87гг.

147. Чакроборти Ш. Особенности углей Юго-Западного Донбасса в связи с их восстановленностью и метаморфизмом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук, Ленинград, ВСЕГЕИ, 1983.