Изучение тектонических нарушений угольных пластов горизонтально-направленным бурением из подготовительных горных выработок

На современном этапе существует значительное количество методов прогноза тектонических нарушений шахтных полей. Однако они не всегда позволяют обеспечить необходимую достоверность и точность данных. В результате нарушения часто фиксируются лишь при вскрытии запасов полезного ископаемого или уже в процессе очистных работ. На шахтном поле шахты «Инаглинская» в Якутии для изучения тектонической нарушенности угольного пласта Д15 при подготовке участка поля к очистным работам был применен инновационный способ – бурение горизонтально-направленных скважин из подготовительных горных выработок. Целью бурения являлось детальное изучение тектонического строения шахтного поля. Бурение выполнялось без отбора керна, но с фиксацией зенитного и азимутального углов с интервалом 3 м и геофизическими исследованиями методом гамма-каротажа в режиме реального времени. Таким образом, прямым источником геологической информации являлся буровой шлам. Всего было пробурено 4 скважины и 65 ответвлений из них. Основными факторами для локализации тектонических нарушений являлись: вертикальные смещения кровли пласта, резкое изменение угла падения и мощности пласта, технологические факторы бурения (поглощение промывочной жидкости, прихваты бурового инструмента и пр.). На основе полученной при бурении информации для исследуемого участка определены абсолютные отметки и построена схема гипсометрии почвы пласта Д15. Установлено, что участок осложнен малоамплитудными тектоническими нарушениями – как пликативными, так и дизъюнктивными. Выявлены нарушение сбросового типа с амплитудой 6,4 м и флексура с амплитудой 24 м.

Гриб Н. Н. Изучение тектонических нарушений угольных пластов горизонтально-направленным бурением из подготовительных горных выработок // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 2. – С. 35–50. DOI: 10. 25018/0236_1493_2024_2_0_35.

Гриб Николай Николаевич — д-р техн. наук, профессор, заместитель директора по научной работе, Технический институт (филиал) Север-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова, e-mail: grib-n-n@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0001-9237-0292, Scopus ID: 55769374800.

1. Калинченко В. М., Шурыгин Д. Н., Ефимов Д. А. Прогнозирование мелкоамплитудной нарушенности угольных пластов: монография. — Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2013. — 131 с.

2. Шабельников С. И. Прогноз малоамплитудных тектонических разрывов угольных пластов в условиях проведения подземных горных выработок при подготовке лав // Форум гірників2013: Матеріали міжнар. конф. Т. 4. — Дніпропетровськ, 2013. — С. 32—37. http://ir.nmu.org.ua/ handle/123456789/150154.

3. Шабельников С. И. Прогноз мест проявления малоамплитудных тектонических разрывов угольных пластов при проходке горных выработок // Горный журнал. — 2017. — № 12. — С. 21—24. DOI: 10.17580/gzh.2017.12.04.

4. Байкенжина А. Ж. Выявление и картирование тектонических нарушений как индикаторов выбросоопасных зон методом МОГТ-3D в условиях Карагандинского угольного бассейна // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2018. — Т. 329. — № 8. — С. 145—155. http://earchive.tpu.ru/handle/11683/50264.

5. Gyulai A., Dobróka M., Tormos T., Turai E., Savari T. In-mine Geoelectric Investigations for Detecting Tectonic Disturbances in Coal Seam Structures // Acta Geophysica. 2013, vol. 61, no. 5, pp. 1184—1195. DOI: 10.2478/s11600-013-0112-6.

6. Гайсин Р. М., Цариков А. Ю. Определение положения зон нарушенности угольных пластов по данным подземной электроразведки // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 6. — С. 19—26. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-06-0-19-26.

7. Абдрахманов М. И., Лапин С. Э., Шнайдер И. В. Создание цифровой модели структуры выемочного столба лавы методом сейсмозондирования // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 11-2. — С. 148—158. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_112_0_148.

8. Анциферов А. В., Глухов А. А., Анциферов В. А. Шахтный сейсмический прогноз тектонических нарушений по отраженным волнам методом локации // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6. — С. 131—139. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-6-0-131-139.

9. Nan Wang, Zijian Wang, Qianhui Sun and Jian Hui Coal mine goaf interpretation: Survey, passive electromagnetic methods and case study // Minerals. 2023, vol. 13, no. 3, article 422. DOI: 10.3390/ min13030422.

10. Писаренко М. В., Тайлаков О. В., Соколов С. В., Колмакова А. А. О прогнозировании малоамплитудной нарушенности угольных пластов // Известия ТулГУ. Науки о Земле. — 2022. — № 2. — С. 356—366. DOI: 10.46689/2218-5194-2022-2-1-356-366.

11. Prykhodchenko V. F., Shashenko O. M., Sdvyzhkova O. O., Prykhodchenko O. V., Pilyugin V. I. Predictability of a small-amplitude disturbance of coal seams in Western Donbas // Scientific Bulletin of National Mining University. 2020, no. 4, pp. 24—29. DOI: 10.33271/nvngu/2020-4/024.

12. Malinnikova O., Uchaev D., Uchaev D., Malinnikov V. The study of coal tectonic disturbance using multifractal analysis of coal specimen images obtained by means of scanning electron microscopy // E3S Web of Conferences. 2019, vol. 129, no. 2, article 01017. DOI: 10.1051/e3sconf/201912901017.

13. Васильева М. А., Катков С. М. Прогнозирование зон возможной тектонической нарушенности по прочностным показателям пород на базе программного обеспечения Micromine // Горный журнал. — 2017. — № 7. — С. 88—91. DOI: 10.17580/gzh.2017.07.17.

14. Родивилов Д. Б., Нежданов А. А., Штоль А. В. Идентификация малоамплитудных тектонических нарушений в процессе бурения горизонтальных стволов скважин в интервале нижнеберезовской подсвиты Медвежьего месторождения (Западная Сибирь) // Экспозиция Нефть Газ. — 2021. — № 2. — С. 17—20. DOI: 10.24412/2076-6785-2021-2-17-20.

15. Tianshou Ma, Ping Chen, Jian Zhao Overview on vertical and directional drilling technologies for the exploration and exploitation of deep petroleum resources // Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources. 2016, vol. 2, pр. 365—395. DOI: 10.1007/s40948-016-0038-y.

16. Саруев Л. А., Шадрина А. В., Саруев А. Л., Васенин С. С., Пахарев А. В. Перспективы развития технологии и техники горизонтально-направленного бурения пилотных скважин для бестраншейной прокладки трубопроводов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2019. — Т. 330. — № 4. — C. 89—97. DOI: 10.18799/24131830/2019/4/232.

17. Cai L., Polak M. A. A theoretical solution to predict pulling forces in horizontal directional drilling installations // Tunnelling and Underground Space Technology. 2019, vol. 83, pp. 313—323. DOI: 10.1016/j.tust.2018.09.014.

18. Baosong M. A., Yong C., Jiguo L. I. U. etc. Tunnel accurate geological investigation using long distance horizontal directional drilling technology // Tunnel Construction. 2021, vol. 41, no. 6, pp. 972—978. DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2021.06.009.

19. Xialin Liu Predicting tunnel groundwater inflow by geological investigation using horizontal directional drilling technology // Advances in Civil Engineering. 2022, vol. 2022, article 6578331. DOI: 10.1155/2022/6578331.

20. Твердов А. А., Байсаров Э. Э. Передовые технологии бурения наклонно-горизонтальных скважин при разработке твердых полезных ископаемых // Горная промышленность. — 2017. — № 3(133). — С. 26—30. http://imcmontan.ru/upload/imc_tverd7_.pdf.

21. Tianshou Ma, Jinhua Liu, Jianhong Fu, Bisheng Wu Drilling and completion technologies of coalbed methane exploitation: an overview // International Journal of Coal Science & Technology. 2022, no. 9. DOI: 10.1007/s40789-022-00540-x.

22. Leśniak G., Brunner D. J., Topór T., Słota-Valim M., Cicha-Szot R., Jura B., Skiba J., Przystolik A., Lyddall B., Plonka G. Application of long-reach directional drilling boreholes for gas drainage of adjacent seams in coal mines with severe geological conditions // International Journal of Coal Science & Technology. 2022, vol. 9. DOI: 10.1007/s40789-022-00553-6.

23. Rout G., Tailakov O., Zastrelov D., Kolesnichenko S. To the issue of monitoring the length of degasification boreholes // E3S Web of Conferences. 2021, vol. 315, article 01020. DOI: 10.1051/ e3sconf/202131501020.

24. Houben G. J., Collins S., Bakker M. et al. Review: Horizontal, directionally drilled and radial collector wells // Hydrogeol Journal. 2022, vol. 30, pp. 329—357. DOI: 10.1007/s10040-021-02425-w.

25. Угольная база России. Т. V. Кн. 2. Угольные бассейны и месторождения Дальнего Востока России (Республика Саха, Северо-Восток, о. Сахалин, п-ов Камчатка). — М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1999. — 638 с.