Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Закономерности распределения влаги в песчаниках Донбасса и ее влияние на выбросоопасность горных пород

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат диссертации по теме "Закономерности распределения влаги в песчаниках Донбасса и ее влияние на выбросоопасность горных пород"

•ШМТГЕКЛЗО 31)0:3 ЕГО К С?Е5НЕС'0 СПЩЧАЛЫЮ/'О ОБРАЗОВАНИЯ

ДП£ЛРОЯЕТРО/ЗС-КИЯ ОРДЕН* Щ«'Я КРАСНОГО ЗНАМЭМ РОРКЙ И'ЮТ.ГГУТ ИМЕНИ АРТЕМА

:)С4 рУ^иЛм'¿'Л

БЕЗРУЧКО КОНСТАНТИН АЗДРЕ2ВКЧ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПР 5шш1кя ВЛАГИ в ПЕСЧАНИКАХ ДОНБАССА И Е8 ВЛИЯНИЕ НА ВНБРОСООПАСНССТЬ ГОРДО ПОРОД

Специальность о-ч.СОД! - Теопосиг;, поиск« и рагьадха рудвих

к нерудвих нчсгороадений; иеуаппо-гения"

АВТОРЯЯЕРАТ диссертации на соискание ученой отепечи кандидате геопого-иинерапогичееких заук

Лкэпр'тетаоьси 1990

МН'ШСТЕРСТНО ВЯСЕЁГО И СРЕДНЕГО ашллдького ОБР ¿ЗОВШЯ У СО?

ДНШРОШЯИМСЯИЙ ОРДЕНА ПУДОВОГО КРАСНОГО ЗпАКйЫ Г0РШЗ ;ШСТЦТ}ГТ ИМЕЛИ А?'ГШ

На гоавах рукописи

БЕЗР7ЧК0 КОНСТАНТИН АНДРЕЕВИЧ

закономерности распределения влаги в песчаниках

донбасса и ЕЕ влияние на вывросоопасиость гор.шх пород

ивекнзьъиоеть ОЧ.ОО.Л1 - "Геология., поиски и рдозедка рудиих

к нерудпах месл'о^оаденчЛ г метаяяо-

гев и-.)"

1 3 Ю Г Е Н Р А Т диссертации на соискания ученой степени кандидата геоиого-аииераяогических наук

Д не л рол строк ск 19>/0

Работа выполнена в Институте геотехнической механики. Аке-демии наук Укракнсхой ССР.

НаучикЗ руководитель - академик АН УССР ЗАБИГАйЛО Б.Е.

Официальные оппоненты - доктор геокого-мкнерапсгичэскях наук,

профессор БРИйАНЕВ A.M.,

- кандидат геопого-икнерапогичесгшх наук

САЗОНОВ И.Л. Ведувзе предприятие - ДО "Селидовуголь"

Защита диссертации состоится ___1990 Р„

в _часов на заседании специализированного совета

К.068.08.02. Днепропетровского горного института иаени Артема по адресу: 320600, г. Днепропетровск-.!^, пр. К. Маркса, 19.

С диссертацией иожно ознакомиться гиОийяиотеке ДГИ. Автореферат pas ос пан Cc°-i'cJ/'<s 1990 г.

Учевый оекретарь специаякзированного совета, кандидат технических наук,

доцент А. М- БРАЯЕНЕНКО

Mh-

ЖВ1АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ. Добыча угпя ь Донецком бассейне в кастоя-зреыя тесыо связана о разработкой угоаьных ппастов на эких горизонтах, переход я& ноторче сопровождается воз-звением выбросов угпя, пород я газа, в значительной эпн сг.тащих проиэтзодитепь'юстз: п безопасность труда троящихся и действующих вахтах. Зиброси горных, пород u гааа происходят при проходив ботах взрывным способом и ведут к непроизводителт-нм« чте* рабочего врсязаа па адвьедацй» я*' пос«едо¥»ий, енип теипоа проходки аодготовйтапьнах горних. выработок, оаапив горних работ, парушешш нормального техяоиогк-ого ритма проведения горных виработоя, создав? опао-ь здороаьо шахтеров. В связи с этим решение пробпеиы отвращения вабоосов тарных пород и газа, является ейшей народнохозяйственной задачей. Возникновение выбросов горнкх пород « rasa обуспов-| спояннк взшюдеВстаиен: непроданного состояния ого массива, свойств гаэопасыщентге горных пород хпог.огии проходки герма aupatioTo;f. Устгдшвяенкч« :c:j та во? тс я зпияние на степень эыбросооиасностя гор-пород их влажности, ь знзчитепьноЗ мерс обуспозпива-t свойства газопасидениого массива горных пород» в ж с эi-iitf разработка достаточно надегзюго и универса-jro способа прогноза зибророэиаспости горних перед, ¡ванноги да результатах исспедозвгшя кэяическоенного ;р;;ш:/ия впаги з цкпчапииах, предо таэпяется.актуально» »чей.

Диссертационная работа кипоянена по материалам, поздним автором л резуиьгате проведения .иссвддсваяий аробпеме 0.05.05 в соответствии о заданием, угверадеи-постановпением ГИТ СССР » 555 о? 30.10.1985,-}[ель_ьабота состоит в исследовании закономерностей предслсннл влаги и г,есчапиках Лйнпцяога бассейна и работке способов прогноза вкбросоопасностм горннх пород осиоэр оценке их лпаггиости.

НЬота ааппичаетсч в использовании закономерностей

■А-

распредепения эпаги в горнчх породах дпя определения п затбией их выбросоопасности.

MgTOjíü ИССЩОВЛШЩ. Исподьзоваиы методы паборатор исследований физических.« коппекторских свойств горних Пород, пктопого-петрографическне метода изучения горны ( пород, термически!? и рентгеновский анализа горних поро вероятностно-статистические нетода обработки резупьтат экспериментальных исспедовапкя.

ЙАУЧМЕ ПШ015ЯИЗ. прежставпяеные к защита:

- естественная влажность песчаников связана с перв ными условиями осадконакоппения и для песчаников одной степени постдиагенетических изменений возрастаете рад от русловых песчаников н песчаника« подводных выносов рек и прибреяно-морскнм;

- минеральный состав песчаников сказывает влияние на их естественнуо влакность, которая возрастает с уне шенкем содержания кварца и узепичением содарчания спвд стскгпизисшх яинерапов;

- степень заполнения пор песчаников влагой, в отпи чае от весовой snesHocni, возрастает на стадиях средне и глубинного катагенеза и начального метагенеза (от зо развития угпеЯ пкзких стадия метаморфизма /марка Д/ к зоне развития более иетаморфйзованных углей /марка Т/)

- макеймаяьвые (критические) значения степени запо нения пор впагоП, при которых сохраняется выбросоопвс ноегь горных пород, возрастает с увеличевпем глубина з/ , пегания горних пород - с увеличение« глубины залегания переходят в разряд выбросооааснах более впагонасыщенн«! породы;

- прогностическим критерием оценки выбросоопасност1 горных пород могут спуяить значения отношения абсопптш влажность - открытая пористость, существенно различает! ся дпя вабросоопасных и ваброаонеопасчых песчаников;

ДОСТОВЕРНОСТЬ научных пепЬкенкЯ подтверждается odoi нованноегьо исходных научных предпосылок, основанных н; современном представлении о природе и механизме выброс* пород к газа, применением современных методов ксследог. ний, представительным объемом дачных, высокой сходкмос' полученных результатов с фактическими дппными.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заклгняетоя в сведуще к:

уотановпезо 1зпияш;к первичнах уснсглш ссадкоиакопцо-hiîkj -¡¡нерлпьпого состава и сгеазаи востдйагенй'мчезвнх ' естестаеннуэ влажность песчаников;

- определена формы влпги в гтсчааиках Донбасса и ycïBBûBiiôHa ïessnepaiypHae диапазонч их' зндеясп'ля;

» зшггапеиа ггионояернооть ваи.чвия стетенв яавопвевя« пор ллагол п гпублин овпераная горааг пород на их яыбросо-опасность;

— ^очмпжяпг.^ »^гяггоззгил с^сяоым siscr^ïiiaji Biiaanuoïb - отрицая пористость для опредеяа-ния степени внбросооггаоносги горних пород.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ВНАЧЩ!.В?АБОЩ состоит в разработке нового способа определения шбросоопасрости гор в« пород по oieпени заполнения пор песчаника впагоЯ и гиуСьяе за-исганяя, нового способа прогноза вабросоопаоности горних пород по о*ноые«мп абсолютная апаанооть - открытая пористость, усовершенствования'меидика опоьдейенцч эяахчос-

'Л П Cii Ч А П Ч л 0 "3 в

РШШЗ&цта РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОМ. Резуаътпш »есаедоза-пай BcnonsaoBRUrf вря ирогзоэе »цбросоош.опости весчашь ко« па яслях кс.х'1 "З^ио-Дснбасозал - У и "Новогрсдопекая - i". Усовершенствованная неуодина ппуедепевия ыия~ вести иесчаинков аоипа составной частьэ в "Руководство по применение метода локального прогноза внброоооласнпс-. тк горних пород по геоного-герфизическяи даиши", про-кедшего промышленные испытания,

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основана соложения дйсоертасгион-поИ работы докладывались и получили о^обр^ние па: научном гесикзре отдела геоиогии и геохимия твердых горвчих ионеяаекых МГГГЙ АН УССР (г. Львов, 1989 р.), научном сеииваре отдела геологи« угопышх месторождений больших глубин ИГТК ÎH УССР и отдала прогноза горно-Реологических условий СETE игтм АН УССР (г. Днепропетровск, 1990г,), НТО ПО "Сепидовугопь" (г. Селидозо, 1939 г.), НТО ЯГО "Луганскгеопогия" (р. Луганск, 1990 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опуопиновано 7 печатных работ, получено 2 лоложитеяыих решения za изобретения.

' ОБЪЕМ'И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из Еве> декия. б гнал й закпочевия; Hsnoseaa-пе 120 страницах иа иинмиового TeKCTat срдерийт 4Э табпицы» 29 рисунков, сп сок литература из 145 наиаевовсянй и 3 приложений.

Автор wpasaei искренни*) призвательаооть научному ру пополите tin академий» АН УССР В.Е. Забт'аДяо, яагедусщецу отделов геологии угольных месторождений бошлпих глубин И ГТМ АН УССР к.г.гН.Н. Б.В. Лупииову, сотрудникам отдела к.т.н. Л.П. Ларяивоч, к.г,-н.в. И.Н. Подрзяендо, H.A. Ей гупияой, Е.И. Криитсп, В.Д. Товстанозскому за оказаннуи помощь к содеЗсгэие.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

БойьшоЗ вппад в рещансе проблемы выбросов пород я rasa ввзопи Ф.А. Абрамов, А.Д. Алексеев. А»Т. Айрупи, И .В. Бобров, й.И. Бопьшанский, Д ¿И, Быков, B.C. Вереда, Н.Е. Бопоаша, в.1. Забигайпо, А.Н. Зорка, А.И. Кравцов, Г.Д. Лкднн, в.И. Ииволив, H.H. (¡егухоз, a.a. СночинскиЯ, в .в. Ходо?, в.а. Иатипов, г, а. Щевепез, a.b. Широков и другие иеспедоватеси.

Автором принято за рснову положение A.A. Сяочивсяогс развитое в грудах ®.А. Абрамова, М.И. Еопьпинского, В.Е. аабигайло, А.Н. Зорина, В.И. Яикокина, В.В. Ходога, А.З. Широкова я др., о sou, что выбросоопаспость горных порог обусловлена опоаиаи взаимодействием 3»х основных природных факторов (напряаеввое состояние горного нассива, фи-зико-азханичяскке свойства Ьсрод и газовый фактор) и технологии проведения горвых ьырас'оток.

Однии из наиболее важных направлений з решении пробе ни выбросов пород и газа является разработка методов npt гвоза их вьброооопасности ва основе оценки количественяс го -содергавия в них впаги, влияние которой йа степень вкбросоопасности горвах пород является установленным фаг то». Принято считать, что выбросоопосность песчаников снижается о ростом содержания в них влаги. Природа :>тог< явления недостаточно ясна, сувествушие методы прогноза не учитывает закономерности распределения влаги в поро-вох пространстве горных пород, детальные исследования э:

aoaoaspsocreß дгш ьесчяекяов Донбасса ucs проводassicö. В соответствии с анжзоя соарсаснного состояния проб-

чя п востзтпеайоЗ аепьи, s paöove ретпцеь зкедуване uv!;;:

- nij4«¥b влияние уваоаий опйдяекгрсясэяпя, гэттера-

'¡игт. cfujffiiin сгепе^п т^чооинх

-'последовать форма пазнодэния влаги в песчаника*

imwiiM И Uis впйиПНЧ««?»

■ иц..чийе содержания впам песчаников на us

JpOCOOnnCHOCTb.

В качестве обьектоз исследования были выбраны песчанк-Biisaero а среднего яарзоиа, развитие на ппоцадях расп-¡тракения углей марок д, Г, и, к, ос и т| запегавцце глубинах от 200 до 1800 ветров в 7 геоцогоцрокналенних шнах Допбясса: Павпогредско-Пбгрспаапозсяои, F.pscss ■

s с js п к о a;f яаъ сi , Неит^-ш:-» , "(щиаойепоко*,

¿отги-.глгсчйоа 'осде'гмиэд »¡^¡та 2 Гйрн^л ¡¡ори;:ах c^v-игразозаио обсокчтр.са (шжаз&^еп» hecosoä зяазшесн.) ?üoc;!Tc«i"iOti (о mm злподаения пор зпагой) гпзьчо-а,

зд;ЭД1Ю.;£р;;ост;| РАСПРЫашня МАГИ. Дня пзутошя яиия ус дог .¡а осачкскакоппеачя па естестаеннуо впащю-исспедоиано количественно^ содержание внаги в песча-ах различных патогенетических типов: русповчх / ? /, родных suaocos рек с лризнаканч русловых / II3F-P /, водных зыносов рек / ПВР /» подводных выносов рей с знаками прибрегно-королих / ПВГ-ГК /, прибрегпо-чорс-/ ПМ /. Данные о естественной вп&вности песчаников зноармейского района (зона развития углей парки Г) :етепьствуст о тон, что абсопотпая (Р-0,36 ПВР-Р--1 %•, ПЗР-0,85 %\ ПВР-Пй-1,63 %; ЯМ-1,07 и относимая (P-I2.0 ¡1BP-P-I7.6 ГОР-27,9 %\ 1ИР-ГШ-47.4 1М-42.6 влажность возрастает в раду ог песчагдаов ГОЗР к ПН. rjo средним значениям влажности песчаники [нчщх литогйнетических типов отличаютоя друг от друга,

однако диапазоны колебания: показателей впаянооти имеет перекрытия и по отдельный образцам различие монет не об-иерузисаться, Аналогичная картина характерна для песчаников Алиазно-Яарьсвекого panosa, вмещающих угли марки П и Ж (абсолютная влажность: Р-0,52 %■, ПВР-0,83 %\ ПЗР-ЛМ-1,0 %', Шй-0,92 %; относительная внанность: Р-14,8 %', ПВР-34,3 ПИ-47,1 Я и Центрального ра?

она - марки К, ОС (абсолютная впакность: Р-0,53 ПВР-Р-0,71 %\ ПВР-0,5'+ ЯВР-Ш1-0,57 ГМЧ>,53 относительная впавчость: Р-59,1 ГОР-Р-бМ %•, ПВР-82,4 Й; GBP-ffii-77,I ГОМ38,9S)* Тенденция увеличения влажности в раду песчанаков от р к ПВР и Ш сохраняется в реги< ваяьпом плане для всего Донецкого бассейна. Для зоны ерг него катагенеза абсолютная впакность изменяется: Р-0,72 ПВР-Р-0,77ПВР-0,60 %\ ПВР-ПМ-1,21 %\ ПН-1,27 %\ отш ситепьная - P-I8.S %\ ПВР-Р-20,2 %\ ГОР-29,8 %\ 1ШР-ПК-35»8 %', Для зоны пояднзго катагенеза абсолют

вея ипааяооть изкенявтея: Р-0,49 %•, Ш>-Р«0,79 ПВР-0,78 %\ ПЗР-Ш-0,72 %>, ЛЧ-0,79 относительная - P-5C.I ПВ1'-Р-59,7 ПБР-59,9 %\ ГШР«1Ш-67,8; Л«-76,1 %\ Ус тановлеаная тенденция увеличения впааности з ряду от песчаников v к Пй объясняет уненьвение отепени виброоо-оиасности пеочаников в этом ке раду.

Установлено, что абсолютная вгиккость в зоне поздче катагенеза в цепом вике, чей в зоне среднего катагенеза Относительная вдашюсть песчаников зона позднего катаге неэа, напротив, оказывается выше, чем в зоне среднего катагенеза. Этот факт подтверждается исследованиями вли яния степени постдиагеветических изменений на впакность песчаников. Средние значения абсосютной влажности уиень иартся в зависимости от степени посдаагенетических изменений песчаников Cl-1,56 %\ Г-1,14 1-1,03 К-0,б %', ОС-0,59 Ю. Средние значения относительной впакности песчаников, рассчитанные по тем же пробам, составляет: Д-27,6 %•, Г-33,0 1-53,5 К -75,5 %\ ОС-64,5 %; Т-99,1 %. Увеличениен относительной влажности объясняется, по-нашему мнение, отсутствие выбросов пород и газа на современных глубинах разработки в зовах развития

гглей марок ОС и сравнительно редкое их проявление з яеечаникех, вмекаладх угли марки х. повшзение отноеитеяь-пой влажности пдочаникоз на фоне снижения абсолютной я давности говорит о том, что э процзссе ностдиагенетическ«* зреобразования на стадиях среднего и позднего катагенеза а начявьЕЮГо метагенеза, сокращение объема порта ого пространства песчаников происходит быстрее, чей удакение из -его вп&ги,

Количественно степень преобраьоЕания песчаников в процессе поотзизггззткчссаил »»»•»неняя ЯС5-2? бить охарактеризована КОяфф'ЛЦЧеПТС;! открытой пористости « коэффициентов уплотнения (отиопение объемной плвтпоаои к плотности твердого компонента породи), условия осодконакогсяеяия - средний размером породосбрагущих вере» и коэффициентом сортировки. Ксррсаяциоано-рсгресриоитв анализ этик показателей с величинами влажности (табп. I), также свидетельствует о том, что относительная влажность песчаников, з отпичие от'их абсопвтпой зпзкностц, возрастав? по мере упштеичя » «окрааеиия пористости ь ¡¡роцзссо постдка-генетических изменений угленосных отлояекля; естестаенная влажность песчаников' возрастает по я ере улучаешш степе»« отсортированное?;! и уменьшения ярупмостч сиагао-щего их материала. Корреляционно-регрессионный анализ величин кпайиссти и содержания сиилисто-гпинистых штае-рапсв, яварца и карбонатов (си.табп. I) показал, что естественная влажность песчаников возрастает с увепаче-аиен содерзания слюдието-глинистих минералов и умепь- , вешен содержания кварца; карбоната, входящие в состав песчаников зона позднего катагенеза, не оказывает влияния на их влажность.

ЗОРКИ ВЛАГИ. Изучение энергетически различных фор« влаги в песчаниках проводилось на основе исследования терыическоа дегидратации на установке диффереициапьво-термического анализа "ДЬриватограф й-ХОС€". Тстансв-лено, что высокотемпературные эндотермические эффекты, характеризующие начало ¿адепения химически связанной впаг», протекают при температурах 290-670 °С. Исследование образцов песчаников с. естесгаеаной влажностью,

таелица 1

р£зультам 'кор?£пяционно-р£грэ:смон;юго анализа

кдрреырушиг вепйчйяы "озьём -яь5»5ф»-

2шбо- ¡гаент рки корреляции

абсопВтГГая ЕаажЯоСтЕ- Г45 " коэффициент сортировки "ТО

относительная влажность" 149 коэффициент сортировка

абсолютная влажность-, 251 размер зерен ~90~

относительная влааносгь- 251 размер зерен ~ЯГ

абсолютная1вйавнооть- 213 содержанке кварца "НТ

отвосктепьаБя влакпость- 213 содержание кварца U¡Г

абсолютная адаккость- i™ содержание сподисто-гпи-нкстах .минералов 4

относительная влажность- 207 содержание опвдисто-гпи-нкстюс нииерэоов

абеопотная влажность- 136 содераание карбонатов ~НГ

относительная влажность- 136 0,35 содержание карбонатов : Т(Г 071?"

аЗсопвтяая влажность- Ц&7 0,49 открытая пористость

относительная влажность- 480 -0,45 открытая пористость

абсолютная эпааиооть- 180 -0,67 коэффициент уплотнения

относительная в паваость- 180 0,20 коэффициент уплотнения

=0705 =0712 -0,15

=242

47, JO -0,58

-0,23 =0730

'=0707

С.Ц ОТП"

0*36 07x7'

0,002 =67(F

•дяент -надежности

КОЭффЯ*

дяевта soDpe-пяции

077? 1,85

-3753

5,12 "7785

13,8.

3,58 "ЗуСБ

7,56

4,20 "ttos

6,01 if 52

О>02

-отез-

"1712" 14,20

12,37

16,16

2,74

Нначн-"" мость пи незлой зависимости

"Корре ляци-онное откочевке

~ с

+

+

+

- О Л1~

9Л1-

OTSiT 0,66 075СГ

0,36 О Т7Г 0,51 -V7S5

0,34 Ot35~

0^9

0L'

г •

О Л:

ofsk'

0,50 0,57 0,70 0,35

вачи И0СТ1

вепк-кеЯяс зависимое

Л +

+ -г

+

ПРИМЕЧАНИЕ: числитель - зона среднего катагенеза,

знаменатель - зона позднего катагенеза.

■оадувяо-сухкх,'иасвщеваих вяагоя во .«длиной аткссфзре к ¡спостзвпепке с процессов г аде па ни я свободно.'* воды подт-¡ердиви предпопоаение о том, что ясмкяо хишчеснн связан-¡ой впаги, входящей в кристаллическую решетку иинералоз, 1всчанияи Донбасса содеряат значительное количество мим свободной, »«иярокпттггпярноа и адсорбционной (пояиыопзку-?ярноя и моноиопекупярной адсорбция), йоскедозанче процесса дегидратации песчаников с естественной впяияоатьо по-:азапо, что процесс прахе*»? в текязрату(¡«оь диаспор"» :5-ТЧ|) и'{?, зсзсрзается п«ч т-чяерзт^рг 1С0-150 °0, для ¡опыаинства исспедованнах песчаников прд 120-130 °С. Мак -¡инаиыгая скорость выделения влаги наблюдается прл тенпе->атурах 65-90 °С я прямо пропорционально зависят от до-гичеетва впаги в образца. Установлено, что при температу->е нагрева, которую предусматривает стаэдартяая методика тредепениз влажности термостатно-весовян натодом (100-«110 °С); из песчаников выделяется яивь часть, содеряа-1ейся в них эяага - от -о "0,1 %, то ет -пг-тг-'лаги. пргйчуиусгг.Ол;'^ соц^потьчи;;;^, сг.тг-.г:с'.' -¡аучте;;-' ¡•М» ,).: тог:;, "го чоролрэианная ^г.гл

■>«язмгчо? г 'ль^ко-^ехр.ицчес^ис

:траста» герн.и ."¡ород, дня 0иг;С5?т-ни;> зяажо-

гн пеопгпхк-.з '¡.-¡•.■иь-га/уга Х50--КЧ'. ''0.

' ;!;>н II::;". 4 Те?.!П';ОЯ'Гура О'Л' С 50В ПИЛ ''.С:ПСПНСС; ?иД&К<!НК'!

;яаг.1 (зс чекпычекиеч х«#й{,ес1Ш с.б^занн&О и ае гсд.;т к ктурпнп чаяснеаня» т>ечзягок», о чеа сви-•.етельствуе.г. сходство процессов дегидратации насыщенных ¡лагой образцов в исходном состоянта ? поспе прокапав.-:-¡мя до гоо °С, оходьтро реитге^огт'.'!'.';; песчаников » ес-гйстаейноч состоянии ч возле взгрета до '¿00 "С.

ВЫБРОС(ВПАСНОСП). При сопоставлении значений степени заполнения пор влагой вабросоопясаых песчаников (проза с мест выбросов) с глубиной запегвняч (700-1~00 н), установлено, что для яяньакгх гпуйив разработки, на которых имеют уесто знбросн, караятерн« налис значения относительной впяаности. Прсба, отсбр^нные с мест выбросов на болмих гпубкчзх, характеризуются повышенными звачаяи-•»¡1 стгп?«ч закояиедоя пор влагой, с увеличением глубины

залегания закономерно возрастам1 величины критических э ченнй стеиеяи заполнения пор влагой ( Цкр ), при котор ese возмовны выбросы пород и газа. То есть с увеличение глубина залегания все более влагонасЫщениые породы пере дят в разряд выбросоопасаих или, что аналогично, с увел чевиек гпубина залегания становятся выбросоопасными мен гдэозасыщенные породы, Зависимость критических значений стеаеаи запопиеаия пор внбросоопасиых песчаников впагой от глубины (й) проявления выбросов аппроксимируется пря мой:

Gsp* 0,061 Н - 25,9 Яннейвай коэффициент корреляции равен 0,98, надеино сть коэффициента корреляции 73,7, Полученная зависииост позволяет определить иетодом экстраполяции иинимальнус глубину, на которой возможны выбросы горных пород и газ) в абсолвтно сухих породах выбросы могут происходить с рвубира 425 метров, с учетом того, что абсолютно сухие породы практически ас встречается, а иинииапьные значен) степени заполнения пор влагой редко бывает иенее 4-5 % в качестве минимальной глубины возникновения выбросов пород и газа в Донбассе следует принять глубину 490-505 и. При пойсщи зависимости на основании средних значений относительной впавиосги песчаников различной степени постдиагенетичзских изменений рассчитана, для каждой rpyi ш не тан орфизм а гаубииы, на которых основная масса песчг ников переходит в разряд выбросоопасных, в предположение что в песчаниках, внещавщих угли марок ОС к Т могут происходить выбросы: Д-677 к, Г-966 и, S-I302 и, R-I662 м, OC-lñIO м, Т-2050 и. Расчетные значения глубин, оказзпис сопоставимыми с фактическими средниии глубинами дискооб-разовання по керну геологоразведочных сквакян. Аналогичным образоя при поаоди попучевноа зависииости определены критический по выбросоопасности глубины для различных литогенетических типов н степени катагенеза песчаников: зона среднего катагевеза - Р-7ЭЧ и, ПВР-Р-756 «,[®Р-9ТЗ м, ЯВР—ГГ1—10X2 и, ПМ-1234 и; зона позднего катагенеза -p-i257 н, Ш5Р-Р-1ЭДЭ м, ПЗР-1ч07 м, ПЯР-ГМ-НЗб м, ЛМ-X 672.

С цепь» исключения ошибочного отнесения опасных по сбросам пород к вабройопеовасйыа» дня опредеяеяяя вкбро-оопасности предложено испопьзо^ ,.ть верхний доверительная нтервап зависимости критических.значения степкии запоане-ия пор впагоя от глубины вмброеоп, которая дпя совречеа-ых гпубин разработка при доверительной вероятности 95 % меет в ад:

О, о 0,061 Н - 21.3 !/5айс1« чаоооо» пт^еп^ку гяЗресссгаоа^ом горн«* [ОК.рза. ВШтИГПЭ от ¿1.04.89 г. по заявке &4345080/24-03) ¡акгазчается в расчете критического для данной глубина шачзакя степени заполнения пор яяагоз « его сравнения с тактическим значением этого показателя, огтредепяеиии по Собранным аробаа. При фактической степени заполнения пор зпагой равной или меньшей расчетного критического значена горнуа породу следует считать вабросоопасноЯ.

На оснований исследования созаестпога злиячкя ;(остн к ?оппек?ессккх евпвстг авечезптся а« знйросоозас-вость гагвиочает яряяаярзпорш1<)№аыш завиеккость чаа-зкча!»&иая паачбпкй аЗсопчгяоа я.тзтосгя кнсрзссонговаг писчви«*«® сг откшгоЗ подовгостя. Ланзйньй к о »¿я цаца? корреляции составяякт 0,44, ярое надежности 'й,?. цяспт, представляют« соЗаГ; тангенс угна наклона арвко'Л, херактерйзуйзг» зависяносга, явякется отновзнием «сказе» теня яееово! вввкпестп 8 к о эф-т,и дк а п ту открытой сторисеостп. Ныбрососпаение песчаники характеризуется какими ¿качения-ни этого отнозения; вабросонеопаонае, напротив, - повазен-няяп значениями. Сравнение с понсцьр -критерия Стьо-депта ( 1ра0Ч1=И.25) показа до сугзестзег'пое различие средних значений отвояевия весовая азпанйость - открытая пористость выброссосасяь-х (0,10) я выбросовеопасных (0,20) песчаников. Значения ^-критерия, определенные для известиях показателей, оказиааотся ник."; (показатель "влага-

газ" - (;„„,.„ «10,0?; хоэ$?кциенг относ и те,чье ей газонч-р аг,ч«

сменности - £рЯСЧ>»10,эЬО. Олелозатеино, отнояени? весовая »пахность - открытая пористость явияется более нааекннн показателем вибросоопасности "оркчх пород, чга известные. Применяя формально-статистический подход

опредепеви критериальные значения отнесения весовая впаа ность - открытая пористость дня пород различной степени вчбросозпасцости: 0,10-0,14 • нязкоа степей« ззибрососпас кости; 0,06-0,10 - средней степени выброооопасностя; us. нее 0,06 - высокой степени выбросооласносги. Суцноать способа прогноза выбросоопеспости горной пооодн(Пол.рез. ВШШГПЭ от 29.05.89 по заявке 6 44Х4861/23-Ю)заключается в определении весовой влажности к открытой пористости на одном и тоу ко образце песчаника и расчета отнесения весовая влажность - отершая пористость.

Оцеика способов на достоверность к иадеаность проводилась в 12 горних выработках 7 шахт: ни. А.Г. Стахакоза (песчаник i<Sfr ), "Красвоариевская-Западная-Г' (песчаник dM, им. A.A. Окочивского (песчаник fl4SA? ), "Ийшо-Донбасская-З" (песчаник C.,sSCiS ), "кснссиопец" (песчаник kf$k5 ), "Саисоиозская-Западвая" (песчаники

KsSiü » к "Нсзогродовская-!" (песчаник/,^)

Проверкой установлено, что песчаники L/Sit (шахта им. А.Г, Стаханова) и Я48К? в опробованных горнах вира-оотках язкяатся выбросоопасаиии; песчаники ä4Sä/ ,

C^Sc<ä, kfSl's » Kßh» » LiS?f (сахта

"Новогродовская-!") выбросонеопасными, что подтвердилось при проходке по шш горных выработок. Тшшм образом, экспериментальная проверка прздвокевных способов доказала иадевность и достоверность их применения в Донецком бассейне.

Заключения о выбросоопасности песчаников ltSt, и l'täSCt} переданы на шахты "Новогрсдсвская-1", "öaao-' Дснбасская-З" и в ПО "Сепидовуголь", "Донецкуголь",

: ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результата проведенных исследований получены с подувшие основные выводы а результата:

- естсстзчвн&я влажность песчаников связана с перьш-, вымк усяовияии осадконакопления, она возрастает в ряду от русловых песчаников к пгсчаниквм подводных выносов рек и . прибрежно-иорскии;

- для песчаников одной степеьи постдиагензтических изменений естественная влажность возрастает с улучшением

:епениотсортированяоотя и укеиыяэняя кругтэеста слагавшего : иатсрнапа;

- минеральный состав песчаг коз оказывает влияние на с естестзеияув нлаяиссть: она возрастает с уненьшечнен держания кварца и увеличением содержания спвдисто-гпи-tc.Tiix минералов;

- степень заполнения пор песчаников snarotí возрастает

j ¡¡ере уплотнения и сокращения пористости ja сяздпях сред-зго я позднего катагенеза ч начального метагенеза;

- определена ¿орыа влаг»» ч вточзиймх Донбасса г т:з* eparyptríx дкааззвш; их выделения: аонино химически свя-анпоп влаги, входящей в кристалпйчеонуа решетку иинера-ов, песчаники содеркат значительное количество влаги сяо-ьднои, минрокзпипяягяоа и адсорбционной (полимопеяупяр-ой и аойоаопеяупярной адоорбдии);

- полное выделение влаги из песчаников (за ионпвча-[иек хиничеони связанной) происходит при нагревании оес-:аников до 120-160 °С и заверяаятся при -температуре 150-■160 пС;

- однпи :гз , опродеяодзнс оиитвнче wtfpcoo-теаспоо г» в ряду от русво»их песчаников я &<ктн«клч rm-)одго<? вавоооз peí а пр!?бреж»оч)орсяй««, ягяяагс* увеяячс-гле з гтоа пе рту пстеотвеанов впаняогтн;

- рздкому чоз«!1кнозеяив выбросов пород и газе в зона эазвитчг, коксовах угкей и отсутствие выбросов в аоие развитая углей чарок 00 к Т способствует увепкчеине cteue-ви заполнения пор песчаников влагой;

- установлена прякопропорциональная зависимость глубин» эапогапия и критических значений стспаин заполнения пор песчаников влагой, при которых сохраняется вибрососпз-свосн.;

- установлено существенное различие средних значения 1 ■ отношения весовая впаиность - открытая пористость эыбро-' соопаеюлг и вибросопсо~зсчнх песчаников.

Дня практического использования npe;.,ios;en способ оценки выбросоопйсаости горних пород на основе определения критических значений степени заполнения nGp песчаников влагой для фиксирован них глубин эяпегания и способ опро-

депевяя выбросоопасаости по зиачеиаяй отионетш весовая зпалаость - открытая пористость, Способа защищена автор< киин свидетельствами.

Наряду с этим усовершенствована методика опредедевш показателя весовой впааяости, которая вкшзчеаа в гРукоа< отво по применении метода локального прогноза зыбросоош ности горних пород по геолого-геофизчческиц дакнии".

Научные выводы и практические разработки исследоваШ' изпоаенаые в диссертации, использованы для прогноза виб-росооиасности песчацикоа на вахтах "акно-Донбасг.кая-З" I "Еоаогрсдовская-1".

Основные попогения диссертации опубликованы в спедуг щик работах;

X, Определение влажности песчаников дня расчета степени заполнения пор газоц //уголь Украины. - 1968. - $5, - С. 39-40, / Соавторы: В.В. Лукинов, В.Г. Сурогцев/.

2. О минимальном количестве идифов для определения выбросоопасностп ьгочаиика //Уголь Украины. - 1969. --С. 39-40. / Соавторы: В.В. Лукинов, И.Н. Подрезенко/.

■ 3, Комплексная оценка тектонических условий для оп-роде~евия выбросоопасностп угольках пдастов донецкого бассейна //Угспь Украины. - 1990, С. 41. /Соав-

торы: В.В. Лукинов, Л .И. Пиновеико/.

4. Влияние постдиагенетических изменений угленосных отпокениЯ на впавность песчаников Донбасса //Уголъ Украины. - 1990. - * 7, - С. 37. /Соавторы: В.Е. Забигайло, В.В. Лукинов/,

5. Результаты исследований форм влаги в песчаниках Донбасса кетодом тераичесиого анализа //Ин-т геотехн. ые хаьияи АН УССР. - Днепропетровск, 1589. - 26 с. - деп. I ВИНИТИ. - 3t.05.e9. - Р 3630-В69 /Соавтора: В.В. Лукино* Л.П. Ларьина/.

6. Исследование фора влаги в алевролитах и аргиллитах Донецкого бассезна методом термического анализа // Нн-т геотехн .механики АН УССР. - Днепропетровск,' 1990. -12 с. - Деп. в ВИШИ. - 23.05.90 - «» 2803 - В90. /Соавторы: 3.3. Лукинов, Л.И. ЛаркинаЛ

7. Заявка I» 4345060/24-03. Способ определения выб-

росоопасности гордых пород /П опоки т. рея. ВЮШГПЭ от 21. 04.89. /Соявтораг В,о. Г.укинов/,

8. Заяякй К? ч4Гй67'22~СЗ. Способ прогноза выбрссооиас-иости горной псроды /Нсложит.рагс. ВНИИГПЗ от 29.05.6?. / Соавторы: S.S. Ечбигайло, В.В. Луяиноа/.

- 9. Зависимость естественной гдааассти пеочавико* от степени постдиагриетитзск!** изйеьеннй угленосных отлок--пий //Техника ч технолога« горного производства: Тезисы докл.кои^.молодых ученых и специалистов,' -Днепропетровск: КГТМ AR УССР, 1990. - С. 15-16.

Личный «клад згтара з работах, взимании* в соавторстве:

I-сбор и статистическая обработка фактического материала, его анализ; 2-теоретичесяое обоснования количества отитов для определения выбросоопасности пасчаяиха; 3-общая схема методики коиплеленоя оценки те»тонических условий для определения ваброооопасностп; ^-статистическая обработка фактического материала, его анализ, устаноаяениз тенденций изкенения влажности песчаников; 3,6 - обобщение и интерпретация дайнах термического анализа; 7,8 -установление критических значения кояагетспеЯ онбросо-сласностк весчазцкоэ.

/f.

За*. * 8399. Fot. ВНШ. Подписано к печати 2.11.90г. Обьеи 1,30 п.л. Тирад 130 эк». ,