УДК 622.817: 622.235 Паланкоев Ибрагим Магомедович Президент Объединенная шахтостроительная компания «Союзспецстрой»
advertisement
УДК 622.817: 622.235 Паланкоев Ибрагим Магомедович Президент Объединенная шахтостроительная компания «Союзспецстрой» г. Москва ПРОБЛЕМЫ СООРУЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ В НЕФТЕГАЗООПАСНЫХ ЗОНАХ PROBLEMS OF CONSTRUCTION OF VERTICAL SHAFTS IN NEFTEGAZOOPASNYH ZONES Акционерная Компания «АЛРОСА» с 2004 г. начала строительство подземного рудника «Удачный» Удачнинского ГОКа. Вскрытие месторождения предусматривалось 3 вертикальными стволами и наклонным съездом с бермы карьера. Пересекаемые породы представлены доломитами, с переслаиванием трещиноватых и кавернозных известняков. С отметки -190,0 м прослеживается высокие битуминозность и нефтепроявления, с отметки -540,0 м выделение в воздух выработок горючих газов (метана с примесями водорода и тяжелых углеводородов) и флегматизаторов горения (азота, диоксида углерода и небольшого количества инертных газов). По заключению ИПКОН РАН горючие газы по своему составу относятся к категории I взрывоопасных смесей («метан на подземных горных работах»). Проходка стволов вследствие сложных горно- и гидрогеологических условий, обусловленных высоким гидростатическим напором рассолов и нефтегазопроявлениями велась специальным способом – предварительным тампонажем пород из забоя ствола с глубины -600,0 м. В связи с отнесением строящегося рудника «Удачный» к категории опасного по газонефтепроявлением, порядок организации безопасного ведения горных работ на руднике регламентировался «Специальные мероприятиями…» [1]. При проходке вентиляционно-вспомогательного ствола, которую осуществлял «ОШК «Союзспецстрой» силами ОАО «Ростовшахтострой», в зоне нефтегазопроявлений при производстве взрывных работ на отм. -657,5 м 9 августа 2006 г., произошло воспламенение нефти и вспышки газовоздушной смеси, в результате чего произошло нарушение целостности обшивки проходческого копра и деформация фахверков [2]. 22 ноября 2007 г. на отм. -890,0 м произошел второй взрыв, приведший к деформированию труб вентиляции, повреждению 18 сэндвичпанелей и деформациям 7 вертикальных стоек проходческого копра, нарушению остекления в помещении рукоятчика-сигналиста и др. [3]. 30 апреля 2007 г. аналогичная авария произошла и в скиповом стволе подземного рудника «Удачный», который проходился силами ООО «Альянс горных предприятий». 51 Чтобы избежать в дальнейшей работе возможность возникновения похожих аварийных ситуаций, необходимо проанализировать механизм возникновения аварийных ситуаций. Остановимся подробнее на геологических условиях месторождения. Трубка состоит из двух рудных тел: Западного и Восточного. Расстояние между телами в забое карьера достигает 100 м. Разделяющий их массив осадочных, преимущественно карбонатных пород сильно раздроблен и перемят. Для подробного анализа состояния вечномерзлых пород вокруг ствола был построен график распределения температур (рис.1) по глубине, который характеризуется несколькими скачками нулевой изотермы.. Так, в рудном теле Западный нулевая изотерма располагается на глубине 750-800 м как в самой трубке, так и во вмещающих породах. Но в Восточном рудном теле нулевая изотерма проходит на глубине 1350м. Возникает вопрос, почему зимние температуры, охлаждая одну и ту же толщу горных пород, у Восточного рудного тела охлаждают его на 600 м больше. Известно, что для условий Сибири глубина зимнего промерзания пород составляет не более 5 м от поверхности, и не оказывает существенного влияния на состояние пород на глубине более 10 м от поверхности . Следовательно, для того, чтобы проморозить 1350 м от поверхности, зимняя температура должна быть порядка – 10000С, но, как известно, ниже – 2730С температуры не бывает. Поэтому происхождение вечномерзлых пород на руднике «Удачный» и особенности их распределения является неизученным вопросом. Температурные скачки, представленные на рис.1, связаны с расположением скважины в так называемом тальнике. В тальниках температура пород понижается до –7,5 –8,50С и породы разрушены до состояния щебня. Следовательно, вокруг трубки «Удачная» сложилась аномальная геотермическая обстановка вечномерзлые породы достигают глубин 7501350 м. При этом Батуобинской геологической экспедицией выявлены продуктивные нефтегазоносные пласты в районе трубки «Удачная»; Основываясь на приведенных фактах, предлагаю свое объяснение выявленным геотермальным закономерностям. • Глубокое переохлаждение массива вследствие наличия в нем газонефтеносных пластов приводит к низким зимним температурам на поверхности Земли, так как в этом районе тепловой поток от поверхности практически равен нулю. • Низкая температура пород, на мой взгляд, есть результат постоянного движения вверх газоконденсата, сжатого на больших глубинах давлением, практически пропорционально гидростатическому столбу. Имеет место адиабатический процесс с увеличением объема и поглощением энергии. С процессом поднятия газов может быть связан и вынос алмазов по кимберлитовым трубкам. 52 Присутствие газовых гидратов в месторождениях Восточной и западной Сибири описано Агалаковым С.Е., им же высказано предположение о наличии газогидратов в отложениях Гыданского месторождения, а также на севере Западной Сибири выделяется еще один продуктивный горизонт, залегающий выше сеноманских отложений и характеризующийся более благоприятными термобарическими условиями для гидратообразования. Это газсалинская пачка кузнецовской свиты турона, в которой газовые залежи выявлены на Заполярной, Южно-Русской, Харампурской, Тэрельской, Фестивальной, Ново-Часельской площадях. Кроме того, притоки газа непромышленного значения получены на ряде площадей при опробовании интервалов, перспективных по каротажным материалам. С точки зрения возможного наличия газогидратов наиболее интересны Русское, Западно- и Восточно-Мессояхские месторождения. • Работы по водопонижению, а также любое строительство вертикальных и горизонтальных выработок, произведет дегазацию всего массива и частичный нагрев массива. Сохранить вечную мерзлоту вокруг стволов не удастся, поэтому проектировать стволы необходимо с учетом возможности деформирования устьев ствола и всей поверхности. • В процессе разработки месторождения изменится газовый режим высоконапорных горизонтов. При осушении и снятии основных напоров, выделение газа возрастет за счет перетока рассолов из ниже лежащих породных комплексов. При снятии давления возможно появление тяжелых углеводородов, а в некоторых случаях и нефти. Поэтому, необходимо предусматривать в стволе средства для борьбы с пожароопасностью и комплекс нефтесброса. Буровзрывные работы необходимо вести с подтоплением забоя ствола. • Необходима комплексная добыча и переработка горно-химического сырья, нефти, углеродов и алмазов на данном месторождении. Захоранивать поднятый на поверхность рассольный газоконденсат с ценными элементами, находящимися в рассолах в промышленных количествах, экономически невыгодно. 53 Рис.1. График распределения температур по стволу. 54 Литература 1. Специальные предприятия газового режима при ведении горных работ на руднике «Удачный» на период строительства до выхода на проектную мощность. – Мирный: ЯкутНИПРОалмаз, 2004. 2. Материалы официального расследования причин и обстоятельств аварии в вентиляционно-вспомогательном стволе рудника «Удачный», произошедший 9 августа 2006 г. – Удачный, 2006. 3. Материалы по расследованию аварии, происшедшей 22 ноября 2007 года в вентиляционно-вспомогательном стволе рудника «Удачный» АК «Алроса». – Удачный, 2007. – 173 с. 4. Специальные мероприятия газового режима при ведении горных работ на подземном руднике «Удачный» в условиях нефтегазопроявлений на период строительства до выхода на проектную мощность. – Мирный: ЯкутНИПРОалмаз, 2008. – 143 с. 5. Ягодкин Ф.И. Передовой опыт проходки вертикальных стволов на отечественных и зарубежных шахтах / ЦНИЭИуголь. М., 1992. 124 С. 6. Макагон Ю.Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использования. – М.: Недра, 1985. 7. Царев В.П. Особенности формирования, методы поиска и разработки скоплений углей. Аннотация На основании опыта сооружения вскрывающих выработок подземного рудника «Удачный» АК «Алроса» рекомендуются мероприятия для предотвращения нефтегазопроявлений. Определены основные производственно-технологические факторы, влияющие на степень взрывоопасности воздушной среды в выработках или их зонах. Предложена гипотеза о природе нефтегазопроявлений в вечномерзлых породах Западной Сибири. Based on experience building revealing the workings of the underground mine "Lucky" Alrosa recommended measures to prevent oil and gas shows. The main industrial and technological factors affecting the degree of the explosion of air in mines or areas. A hypothesis about the nature of oil and gas shows in the permafrost of Western Siberia .. Ключевые слова вертикальный ствол, вечномерзлые породы, газогидрат, повышение безопасности строительства vertical shaft, permafrost, gas hydrate, increase construction safety 55
