Керування обваленням пластів нерозчинних порід при спорудженні підземних ємностей в кам'яних солях

Abstract

Дисертацію присвячено питанням спорудження підземних сховищ у кам'яносоляних структурах геотехнологічним методом. У дисертації запропоновано нові підходи до керування обваленням пластів нерозчинних порід під час розмивання підземних ємностей у кам'яних солях. На основі теоретичних та експериментальних досліджень напружено-деформованого стану пластів встановлено граничні умови обвалення пластів, що дає змогу визначити параметри навантаження під час руйнування нерозчинних відкладів гірських порід. Запропоновано технології спорудження підземних сховищ у кам'яних солях, ефективність яких підтверджена практикою. Основні результати дисертації впроваджені у виробництво під час розмивання підземних ємностей у кам'яних солях.

Диссертация посвящена вопросам сооружения подземных хранилищ в каменно-соляных структурах геотехнологическим методом. В диссертации предложены новые подходы к управлению обрушением пластов нерастворимых пород, которые, экранируя поверхность размыва, существенно осложняют ведение работ по сооружению емкостей в каменных солях. При аналитическом исследовании напряженно-деформированного состояния нерастворимых пластовых отложений использованы основные положения теории изгиба тонких пластин. Установлено, что распределение напряжений в подошве обнаженного пласта при его нагружении изменяется вдоль радиуса пласта - от сжатия в центре пласта до точки, где напряжения равны нулю с дальнейшим появлением напряжений растяжения и их увеличением вплоть до контура защемления пласта. При этом необходимая для разрушения обнаженного пласта нагрузка увеличивается с увеличением мощности пласта, прочности породы пласта на растяжение, увеличением расстояния от заряда до подошвы пласта и уменьшается при увеличении радиуса его обнажения. Сравнение результатов лабораторных исследований напряжений и деформаций в моделях нерастворимых пластов, полученных на экспериментальном стенде с применением тензометрического метода, показали совпадение экспериментальных данных и теоретических расчетов в пределах 10... 15%. На основе теоретических и экспериментальных исследований установлены граничные условия обрушения пластов, что дает возможность определить параметры нагрузки для разрушения нерастворимых отложений горных пород при размыве подземных емкостей в каменных солях. Кроме того, предложены методы и технологические схемы разрушения нерастворимых пластов горных пород, отличающиеся видом нагрузки. Наиболее перспективными являются методы управляемого разрушения нерастворимых пластовых отложений под действием нагрузок, возникающих при взрыве взрывчатых веществ. При этом применяются специальные торпеды, состоящие из двух и более зарядов ВВ, взрываемые в короткозамедленном режиме. При необходимости, когда амплитуда взрывных волн может превысить предельно-допустимое значение давления в колонне скважины, используются средства защиты скважины, позволяющие снизить давление во взрывной волне до допустимого для колонны уровня. Предложенные методы и технологии внедрены при сооружении подземных хранилищ в каменных солях на комбинате «Неман» (Беларусь) и ГП «Астраханьгазпром» (Россия). При этом достигнуто сокращение сроков размыва емкостей на 25...30% по сравнению с проектным регламентом размыва при уменьшении подачи растворителя в 1,5...2,0 раза и экономии электроэнергии 3,78 млн. кВт. часов в расчете на одно хранилище.

The dissertation is devoted to questions of building of undeground stores in structures salts of stone in the dissertation is developed new approachs in direction by collaps of layers of unsolution rocks by washing of capacityes in salts of stone. In the bases of teovetical and experimental investigations of tension - deformed condition of massiv is established frontier clausps of collaps of layers, what gire possibility to appoint parameters of loading for destroy of unsolution postponements of mountain rocks. Are effered tecnologyes of intensification of building of stores, the efficieng of which is confirmed by practice. The basic results of the dissertation have found industrial introduction at increase of efficiency of building of undergraund stores in salts of stone.