Метод Пермского Политеха позволит прогнозировать внезапные выбросы соли и газа на калийных рудниках

Статья с результатами опубликована в сборнике «Известия Тульского государственного университета. Науки о земле». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Рассматриваемая проблема представляет собой внезапные быстрые движения соли и газа вблизи горных выработок, которые несут за собой сильное обрушение пород кровли, сопровождающееся повышенными газовыделениями. Для выявления таких ситуаций необходимо проводить структурно-тектонический анализ строения пластов, а именно учитывать параметры антиклинальных складок.

В процессе складкообразования в их пределах образуются трещины и расслоения, которые, в большинстве случаев, заполнены свободным газом. При вскрытии таких структур горными работами происходит его высвобождение в полость горной выработки, которое приводит к нарушению технологического режима рудника, поломке дорогостоящего оборудования и в отдельных случаях к гибели горнорабочих.

Все существующие методы прогнозирования газодинамических явлений не учитывают структурно-тектонических особенности пласта. Поэтому необходим метод, по которому будет возможно измерять неизвестные координаты пласта, и тем самым проводить оценку кровли и выявлять неизвестные зоны складчатости. Способ ученых заключается в построении пространственной математической модели по координатам, снятым с геологических профилей подготовительных выработок и интерпретация полученных данных с помощью метода скользящего среднего. Этот метод является наиболее результативным для оценки координат пласта в точках, где они не измерены.

Все необходимые координаты ученые получили с помощью геологических профилей, которые геологи рисуют на калийных рудниках вручную. Для исследования политехники оцифровали 41 профиль выработок шахтного поля и выявили 21767 точек видимых отметок кровли и почвы пластов. Полученные данные позволили создать пространственную модель и провести прогнозирование складчатых структур с помощью метода скользящего среднего.

«Данные, на основании которых делаются оценки, разбросаны на площади карты и могут лежать или не лежать в пределах пространственной модели. В методе скользящего среднего расположим окружность на карте так, чтобы центр лежал в точке, по которой должна быть получена оценка. Для этого зададимся размерами фигуры 500х500 м, а количество точек – 30. По всем точкам, лежащим внутри этой фигуры, определяются значения отметок кровли пласта, которые затем используются при получении оценки в центральной точке. Затем эллипс передвигается в следующий узел сетки, и процесс повторяется снова», – объясняет старший преподаватель кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» ПНИПУ Елена Лукьянец.

Выявленный учеными метод позволит использовать результаты пространственной модели для местонахождения антиклинальных складок, в пределах которых произошло около 70 процентов от общего количества газодинамических явлений в условиях калийных рудников. Эффективное прогнозирование газодинамических явлений предотвратит аварийные ситуации при разработке месторождений калийно-магниевых солей. 

ПНИПУ

1043 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше