Методика прогнозирования зон скопления сероводорода в сильвинитовых пластах калийных рудников и экспресс-определения газоносности пород по сероводороду
А.Н. Земсков1, А.В. Николаев2, Д.Д. Жебелев2
1 АО «Гипроцветмет», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
2 Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь, Российская Федерация
Горная Промышленность №1 / 2024 стр. 60-64
Резюме: Интенсификация выемки калийных солей, широкое применение высокопроизводительных комбайновых комплексов, вовлечение в отработку газоносных пластов сопровождаются выделением в атмосферу выработок природных ядовитых газов, что вызывает необходимость обеспечения безопасных условий труда для горнорабочих. В статье представлены исследования, позволившие разработать методику прогнозирования зон скопления одного из самых опасных ядовитых газов – сероводорода. Установлена корреляция между концентрацией сероводорода, наличием органических веществ и содержанием хлористого магния в породах. На основании данных бороздового опробования и лабораторных анализов в статье изложены методы определения мест скопления опасных серосодержащих газов, что позволяет своевременно предпринимать защитные меры для обеспечения безопасности горняков. Разработанный метод базируется на создании корреляционных полей для различных геохимических признаков, таких как содержание NaCl, KCl, MgCl2 и других. Тесная корреляционная связь между содержанием органического углерода в породах и хлористого магния указывает на степень перекристаллизации солей, о чем свидетельствует увеличение содержания сероводорода. В дополнение к этому в статье описан экспресс-метод определения газоносности пород, который позволяет быстро и точно оценить концентрацию сероводорода непосредственно в горных выработках, обеспечивая тем самым возможность оперативного реагирования на угрозы. Таким образом, предложенная авторами методология служит не только для идентификации потенциально опасных зон, но и для профилактики опасных ситуаций, связанных с выделением ядовитых газов в калийных рудниках. Описанные в статье научно-практические подходы и разработанные рекомендации способствуют повышению эффективности работы службы вентиляции, что, в свою очередь, ведет к минимизации рисков для здоровья и жизни горнорабочих.
Ключевые слова: газоносность пород, сероводород, органическое вещество, бороздовое опробование, хлористый магний, газозащитные респираторы
Благодарности: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Пермского края в рамках научного проекта №20-45-596025.
Для цитирования: Земсков А.Н., Николаев А.В., Жебелев Д.Д. Методика прогнозирования зон скопления сероводорода в сильвинитовых пластах калийных рудников и экспресс определения газоносности пород по сероводороду. Горная промышленность. 2024;(1):60–64. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-1-60-64
Информация о статье
Поступила в редакцию: 13.12.2023
Поступила после рецензирования: 15.01.2024
Принята к публикации: 17.01.2024
Информация об авторах
Земсков Александр Николаевич – доктор технических наук, профессор, зам. директора по науке и инновационной деятельности института Гипроцветмет, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Николаев Александр Викторович – доктор технических наук, профессор кафедры горной электромеханики, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь, Российская Федерация, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Жебелев Даниил Дмитриевич – студент горно-нефтяного факультета, Пермский национальный исследовательский университет, г. Пермь, Российская Федерация, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Травникова Л.Г., Прасолов Э.М. Химический состав газов солевых отложений. Геохимия. 1985;(12):1766–1778. Travnikova L.G., Prasolov E.M. Chemical composition of gases in salt deposits. Geohimiya. 1985;(12):1766–1778. (In Russ.)
2. Земсков А.Н., Травникова Л.Г. Геохимические аспекты процессов формирования газового состава атмосферы калийных рудников. В кн.: Красноштейн А.Е. (ред.) Аэрология калийных рудников: материалы регион. семинара. Свердловск: УрО АН СССР; 1989. С. 79–32. Zemskov A.N., Travnikova L.G. Geochemical aspects of the gas composition formation processes in potash mine atmosphere. In: Krasnoshtein A.E. (ed.). Aerology of potash mines: Proceedings of a regional workshop. Sverdlovsk, Ural Branch of the Academy of Sciences of the USSR, 1989, pp. 79-32. (In Russ.).
3. Земсков А.Н., Кондрашев П.И., Травникова Л.Г. Природные газы калийных месторождений и меры борьбы с ними. Пермь: Типография купца Тарасова; 2008. 414 с. Zemskov A.N., Kondrashev P.I., Travnikova L.G. Natural gases in potash deposits and measures for their control. Perm, Printing House of Merchant Tarasov, 2008, 414 p. (In Russ.).
4. Медведев И.И., Полянина Г.Д. Газовыделения на калийных рудниках. М.: Недра; 1974. 168 с. Medvedev I.I., Polyanina G.D. Gas emissions in potash mines. Moscow, Nedra Publ., 1974, 168 p. (In Russ.).
5. Земсков А.Н., Полянина Г.Д., Красюк Н.Ф. О выделении ядовитых газов на Верхнекамских калийных рудниках. В кн.: Вентиляция шахт и рудников: сб. науч. тр. Л.: ЛГИ; 1979. Вып. 6. С. 89–86. Zemskov A.N., Polyanina G.D., Krasyuk N.F. On emission of poisonous gases in Verkhnekamsk potash mines. In: Ventilation of mines and mines: Collection of research papers Leningrad, Leningrad State University Publ., 1979, Issue 6. pp. 89-86. (In Russ.).
6. Земсков А.Н., Герцен Т.А. Определение газоносности соляных пород по микровключенным газам. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 1989;(12):40–45. Zemskov A.N., Gertsen T.A. Assessment of gas content in salt rocks based on microoccluded gases. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Gornyi Zhurnal. 1989;(12):40–45. (In Russ.)
7. Проскуряков Н.М., Ковалев О.В., Мещеряков В.В. Управление газодинамическими процессами в пластах калийных руд. М.: Недра; 1988. 239 с. Proskuryakov N.M., Kovalev O.V., Meshcheryakov V.V. Control of gas-dynamic processes in potash ore beds. Moscow, Nedra Publ., 1988, 239 p. (In Russ.).
8. Земсков А.Н. Исследование выделений природных ядовитых газов в рудниках Верхнекамского калийного месторождения и меры борьбы с ними: дис. … канд. техн. наук. Л.: ЛГИ; 1983. 243 с. Zemskov A.N. Study of natural poisonous gas emissions in the mines of the Verkhnekamskoe potash deposit and measures to control them, Cand. eng. sci. diss., Leningrad, Leningrad State University Publ., 1983, 243 p. (In Russ.).
9. Вахрамеева В.А. О микровлюченном сероводороде в соляных породах Верхнекамского месторождения. В кн.: Труды ВНИИГа. М.: Недра; 1964. Вып. 45. С. 151–155. Vakhrameyeva V.A. On microoccluded hydrogen sulfide in salt rocks of the Verkhnekamskoye deposit. In: Proceedings цof VNIIGa. Moscow, Nedra Publ., 1964, Issue 45. pp. 151-155. (In Russ.).
10. Чудинов Н.К. Методы количественной оценки пиковых фоновых процессов эволюции в практике решения проблемы генезиса природных газов и нефти. В кн.: Проблемы соленакопления. Новосибирск: Наука – Сибирское отделение; 1977. Т. 11. С. 292–301. Chudinov N.K. Methods of quantitative assessment of the peak background evolution processes in practical solution of the gas and oil genesis problem. In: Issues of salt accumulation. Novosibirsk, Nauka Publ. – Siberian Branch, 1977, Vol. 11, pp. 292-301. (In Russ.).
11. Вассоевич Н.Б. Основные закономерности, характеризующие органическое вещество современных и ископаемых осадков. В кн.: Природа органического вещества современных и ископаемых осадков. М.: Наука; 1973. С. 11–59. Vassoevich N.B. Basic regularities characterizing the organic matter of recent and fossil sediments. In: The nature of organic matter in recent and fossil sediments. Moscow, Nauka Publ., 1973, pp. 11-59. (In Russ.).
12. Thompson J.W., Gray M.K. Hydrogen Sulfide in Potash Mining: A Comprehensive Analysis. New York, NY: Academic Press; 2019, pp. 142–158.
13. Fischer A.L., Schultz N. Organic Carbon Correlations in Mineral Deposits: Global Perspectives. London, UK: Earth Science Publications; 2021, pp. 67–83.
14. Martinez L., Hiroshi Y. Advancements in Toxic Gas Detection in Underground Mining. Sydney, AU: Oceanic Research Institute; 2020, pp. 205–221.
