Локализация малоамплитудных тектонических нарушений угольных пластов горизонтально-направленным бурением

При подготовке участка шахтного поля шахты «Инаглинская» к очистным работам был предложен новаторский способ изучения тектонических нарушений — горизонтально направленное бурение скважин в угольном пласте Д15 из вентиляционного штрека. Цель исследований — локализация малоамплитудных тектонических нарушений пласта и изучение изменения глубины залегания угольного пласта по простиранию и падению на изучаемом участке. Основными факторами при локализации тектонических нарушений пласта являлись: вертикальные смещения кровли пласта, резкое изменение угла падения и мощности пласта, технологические факторы бурения (поглощение промывочной жидкости, прихваты бурового инструмента и т. д.). Скважина №1 горизонтально направленного бурения была заложена в вентиляционном вспомогательном штреке 22 ПК ш. «Инаглинская» и пересекла проектные выработки КСО-15−1-40, лавы 15-1-2 и 15-1-3. По результатам бурения установлено нарушение морфологии угольного пласта Д15 на изучаемом участке шахтного поля складчатостью, малоамплитудными и безамплитудными разрывными нарушениями, послойными подвижками и деформациями во вмещающих породах и пластах угля, флексурными перегибами с возрастанием угла падения пласта до 100. На отдельных участках встречаются расщепления и размывы угольного пласта. Малоамплитудные нарушения с амплитудой от 0,1 до 1,6 м представлены сбросами, взбросами и пологими надвигами. Пликативные нарушения обуславливают локальные увеличения мощности пластов. Вследствие послойных подвижек уголь подвергся перераспределению, в результате чего возникли раздувы и пережимы в пласте Д15.

Гриб Н. Н., Колодезников И. И., Качаев А. В., Гриб Г. В. Локализация малоамплитудных тектонических нарушений угольных пластов горизонтально-направленным бурением // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 122. — С. 27—39. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_122_0_27.

Гриб Николай Николаевич — докт. техн. наук, профессор, заместитель директора по научной работе, ORCID: https://orcid.org/0000−0001−9237−0292, Технический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова, 678960, г. Нерюнгри, ул. Кравченко, 16, Россия, е-mail: grib-n-n@yandex.ru, Scopus ID: 55769374800;
Колодезников Игорь Иннокентьевич — докт. геол.-минерал. наук, профессор, советник Президента академии наук Республики Саха (Якутия), ORCID: https://orcid. org/0009−0003−7227−7228677007, г. Якутск, пр. Ленина, 33, Россия, е-mail: i-i-kol@ yandex.ru, Scopus ID: 347818;
Качаев Андрей Викторович — заведующий лабораторией Технического института (филиала) Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова, 678960, г. Нерюнгри, ул. Кравченко, 16, Россия, kachaev67@gmail.com, Scopus ID: 495217;
Гриб Галина Владиславовна — канд. геол.-минерал. наук, заведующая лабораторией Технического института (филиала) Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова, 678960, г. Нерюнгри, ул. Кравченко, 16, Россия, е-mail: gribn-n@yandex.ru, Scopus ID: 880120.

Гриб Н. Н., e-mail: grib-n-n@yandex.ru.

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

2. Tailakov O. V., Sokolov S. V., Makeev M. P., Kormin A. N. Seismological survey of the coal fields based on the applying of the low-power sources of oscillation // 3rd International Innovative Mining Symposium, IIMS 2018. — Article No. 01029. https://doi.org/10.1051/ e3sconf/20184101029.

3. 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.

4. 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.

5. Ákos GYULAI, Mihály DOBRÓKA, Tamás ORMOS, Endre TURAI, and Tibor SAVARI. In-mine Geoelectric Investigations for Detecting Tectonic Disturbances in Coal Seam Structures // Acta Geophysica. 2013. Vol. 61, no. 5, Oct. — pp. 1184−1195. https://doi. org/10.2478/s11600−013−0112−6.

6. Nan Wang, Zijian Wang, Qianhui Sun and Jian Hui. Coal Mine Goaf Interpretation: Survey, Passive Electromagnetic Methods and Case Study // Minerals 2023, 13 (3), 422. https://doi.org/10.3390/min13030422.

7. Писаренко М. В., Тайлаков О. В., Соколов С. В., Колмакова А. А. О прогнозировании малоамплитудной нарушенности угольных пластов // Известия ТулГУ. Науки о Земле. — 2022. — Вып. 2. — С. 356–366. DOI 10.46689/2218−5194−2022−21−356−366.

8. 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, Iss. 4, p. 24−29. DOI:10.33271/nvngu/2020−4/024.

9. Шабельников С. И. Прогноз малоамплитудных тектонических разрывов угольных пластов в условиях проведения подземных горных выработок при подготовке лав // Форум гірників. — 2013: матеріали міжнар. конф., 2−5 жовтня 2013 р. — Дніпропетровськ, 2013. — Т. 4. — С. 32−37. http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/150154.

10. 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

11. 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.

12. Malinnikova Olga, Uchaev Dmitry, Uchaev Denis and Malinnikov Vasiliy. 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. 129. 01017. 1st International Scientific Conference “Problems in Geomechanics of Highly Compressed Rock and Rock Massifs”: Volume 129. https://doi.org/10.1051/e3sconf /201912901017.

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

14. 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. № 9. P. 27. of 31. https://doi.org/10.1007/s40789−022−00540-x.

15. Leśniak G., Brunner D. J., Topór T., Grzegorz, Słota-Valim M., Cicha-Szot R., Jura B., Skiba J., Przystolik A., Lyddall B., Grzegorz 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. № 9. 88. https://doi. org/10.1007/s40789−022−00553−6.

16. Gennadii Rout, Oleg Tailakov, Denis Zastrelov, Sergey Kolesnichenko. To the issue of monitoring the length of degasification boreholes // E3S Web of Conferences. 2021. 315. 01020. VIth International Innovative Mining Symposium. https://doi.org/10.1051/ e3sconf/202131501020.

17. Houben G. J., Collins S., Bakker M., Daffner T., Triller F. Review: Horizontal, directionally drilled and radial collector wells // Hydrogeol Journal. 2022. 30. P. 329–357. https://doi.org/10.1007/s10040−021−02425-w.

18. Ремезов А. В., Торро В. О. Анализ развития технологии и способов направленного бурения дегазационных скважин: вертикальных, наклонных и горизонтальных // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. — 2019. — № 1. — С. 53–74. DOI: 10.25558/VOSTNII.2019.20.86.006.

19. Сластунов С. В., Садов А. П., Хаутиев А. М.-Б., Комиссаров И. А. Результаты апробации технологии гидрорасчленения угольного пласта через скважины с поверхности на шахте Кирова // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 11. — С. 121–132. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_11_0_121.

20. Гриб Н. Н., Кузнецов П. Ю. Прогноз оптимальной плотности сети разведочных скважин опережающей эксплуатационной разведки на основе кластерной организации угольных месторождений // Уголь. — 2019. — № 4 — С. 96−100. DOI: http://dx.doi. org/10.18796/0041−5790−2019−4-92−96.