Способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа при вскрытии угольных пластов

 

СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА, ПРИ ВСКРЫТИИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ,включающий бурение в направлении на вскрываемый угольный пласт из забоя вскрывающей выработки дегазационных скважин, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения внезап ных выбросов угля и газа при вскрытии угольных пластов путем увеличения зоны дегазации, устанавливают протяженность зон насыщения пород газом и уплотнения боковых пород вдоль вскрывающей вь аботки и границу разделения этих зон, а дегазационные скважины бурят в породах по мере подвигания вскрывающей выработки на всем протяжении зон насыщения пород газом и уплотнения боковых пород вдоль вскрываккцей выработки за границу разделения этих зон с выходе фильтрационной части дегазационных скважин в зону насыщения пород газом, при этом в процессе бурения скважины через каждый метр производят замеры дебита -5 газа и расстояние от устья скважины до интервала с максимальным выделением газа считают границей разделения зон насыщения пород газом и уплотнения боковых пород вдоль вскрывающей выработки, а бурение первой дегазационной скважины производят в наиболее удаленной от вскрываемого угольного пласта точке зоны насыщения боковых пород метаном .U вдоль вскрывающей выработки. СП :л 00

„„SU„„158

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И

РЕСПУБЛИК

4(5)) Е 21 F 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СИИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3661017/22-03 (22) 11.11.83 (46) 15.-03.85. Бюл. М 10 (72) A.Ï.Тучнин (71) Днепропетровский государственный ордена Трудового Красного

Знамени проектный институт Днепрогнпрошахт (53) 622.832:622.232,47(0888) (56) 1.Руководство по дегазации угольных шахт. М., Недра, 1975, с.11-14.

2.Временная инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. М., 1983, с.103-105. (54)(57) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ

ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА

ПРИ ВСКРЫТИИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ,включающий бурение в направлении на вскрываемый угольный пласт из забоя вскрывающей выработки дегаэационных скважин, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения внезапных выбросов угля и газа при вскрытии угольных пластов путем увеличения эоны дегаэации, устанавливают протяженность зон насыщения пород газом и уплотнения боковых пород вдоль вскрывающей выработки и границу разделения этйх зон, а дегазационные скважины бурят в породах по мере подвигания вскрывающей выработки на всем протяжении зон насыщения пород газом и уплотнения боковых пород вдоль вскрывающей выработки за границу разделения этих зон с выходом фильтрационной части дегазационных скважин s зону насыщения пород газом, при этом в процессе бурения скважины через каждый метр производят замеры дебита газа и расстояние от устья скважины до интервала с максимальным выделением газа считают границей разделения зон насыцения пород газом и уплотнения боковым пород вдоль вскры вающей выработки, а бурение первой дегазационной скважины производят в наиболее удаленной от вскрываемого угольного пласта точке эоны насыщения боковых пород метаном вдоль вскрывающей выработки.

1145158

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при вскрытии угольных пластов, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа.

Известен способ дегазации выбросоопасных пластов, включающий бурение из специально выполненных камер вскрывающей выработки дегазационных скважин, пересекающих угольный пласт на всю мощность (1). 10

Недостатком способа является его низкая эффективность, поскольку дегазация ведется только угольного пласта, а для проведения дегазации работы по вскрытию угольного пласта останавливают на время, необходимое для дегазации пласта.

Наиболее близким к предлагаемому, по технической сущности и достигаемому Результату является способ дегазации выбросоопасцых угольных пластов перед их вскрытием, включающий бурение в направлении на вскрываемь.й угольный пласт из забоя вскрывающей выработки дегазационных скважин, пересекающих угольный пласт на всем его протяжении !2).

Недостатком известного способа является удаление только незначительной части метана, участвующего в выбросе, так как дегазируется лишь незначительный участок угольного пласта в радиусе действия скважин, в то время как метан, участвующий в выбросе и содержащийся в боковых породах, из них не 35 каптируется. Кроме того, на проведение способа требуется специальновыделенное время для осуществления дегазации, на протяжении которого работы по вскрытию пласта останав- Щ ливают, Цель изобретения — повышение эффективности предо-.вращения внезапных выбросов угля и газа при вскрытии угольных пластов путем увеличения зоны дегазации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение в направлении на вскрываемый угольный пласт из забоя вскрывающе и выработки дегазационных скважин, устанавливают протяженность зон насыщения пород газом и уплотнения боковых .пород вдоль вскрывающей выработки и границу разделения этих зон, а дегазационные скважины бурят в породах по мере подвигания вскрывающей выработки на всем протяжении зон насыщения пород газом и уплотнения боковых пород вдоль вскрывающей выработки за границу разделения этих 60 эон с выходом фильтрационной части. дегазационных скважин в зону насыщения пород газом, при этом в процессе бурения скважины через каждый метр производят замеры газа и расстояние от устья скважины до интервала с максимальным выделением газа считают границей разделения зон (областей) насыщения пород газом и уплотнения боковых пород вдоль вскрывающей выработки, а бурение. первой дегазационной скважины производят в наиболее удаленной от вскрываемого угольного пласта точке зоны насыщения боковых пород метаном вдоль вскрывающей выработки.

На фиг.1 показано расположение дегазационных скважин при вскрытии пласта со стороны его почвы; на фиг..2 — то же, со стороны его кровли; на фиг.3 — разрез участка вскрытия вкрест простирания с нанесением основных величин, использованных при расчете положения границы между областями насыщения пород метаном и уплотненных пород.

Способ осуществляется следующим образом.

При приближении горной выработки 1 (квершлага,ствбла) к выбросоопасному пласту 2 в массиве пород, открывающем выработку, возникают деформации и раскрываются трещины, которые заполняются высоконапорным метаном, выделяющимся из выбросоопасного пласта. Трещины раскрываются только в некоторой области, где давление метана превышает боковой отпор, действующий со стороны массива пород, нетронутого воздейcòíèåì выработки.

При фильтрации метана в направлении выработки давление его падает. На некотором расстоянии от пласта давление метана падает настолько, что боковой отпор закрывает трещины.

Таким образом, при прыближении выработки возникает область 3 насыщения пород метаном и область 4 уплотненных пород, препятствующая естественной дегазации пласта 2 иэ области 3 насыщения пород метаном.

Поэтому перед началом работ по де- 1 газации угольного пласта и город междупластья производят определение протяженности областей 3 и 4 и положения границы 5 их разделения.

С учетом существующего в породах давления газа и бокового отпора пород при пРоведении вскрывающей выработки известными методами определяют напряжения, вызванные давлением газа и боковым отпором массива пород, и строят эпюру результирующего их воздействия с учетом направления действия напряжений. Поверхность нулевых напряжений на результирующей эпюре является границей разделения областей 3 и 4.

В период проходки положение границы между областями может быть определено путем систематических

1145158 замеров дебита метана в процессе бурения скважин: при пересечении границы между областями дебит метана в ней. резко возрастает ° Следовательно, длина скважины, при которой происходит существенное повышение дебита метана может быть принята в качестве расстояния от выработки до границы области насыщения пород метаном.

Расстояние от крайней точки области насыщения пород метаном до с точки вскрытия пласта выработкой (квершлагом) Lk или (.„ определяется по аналогии с процессом создания защитной эоны путем отработг ки защитного пласта по формулам: при вскрытии пласта со стороны почвы пласта

5 9 " Р гр

L =

1 и ЯПО 9>ng при вскрытии пласта со стороны кровли пласта

1

МР

9ihИ. 91 f tg $ где 5„ и S — размеры разгруженной (защищенной) области для минимальной ширины подрабатывающей выработки, м, с некоторым запасом в сторону увеличения этн размеры могут быть приняты равными г„ (фиг.3); угол залегания пласта; т — угол сдвижения пород; расстояние от выработки до границы области насыщения пород газом, м;

После установления параметров эон 3 и 4 осуществляют дегазацию массива, При этом способ предусматривает дегазацию области 3 насыщения пород метаном.

Дегазация осуществляется следующим образом.

При подходе выработки к началу области 3 иэ выработки начинают бурить дегаэационные скважины 6 в

10 область 3 и продолжают бурение по мере прохождения выработки. Интервал между скважинами принимают вначале равным двум радиусам действия скважин. Вблизи пласта скважины

15 сгущают, например, до интервала, равного одному радиусу действия скважины, и перебуривают пласт 2. Поступающий из скважин метан отводят .по трубопроводу 7 °

Предлагаемый способ обеспечивает постоянную и практически полную дегаэацию области насыщения пород метаном еще до подхода выработки к угольному пласту, что, в свою оче". редь, обеспечивает безопасность работ при вскрытии пласта выработкой, так как исключаются условия, вызывающие выбросы.

Своевременная дегазация области

3р насьпяения пород метаном позволяет полностью ликвидировать опасность внезапных выбросов при вскрытии угольных пластов, значительно ускорить вскрытие угольных .пластов

35 с 10-2 0 до 1-2сут)

Внедрение предлагаемого способа кроме повышения безопасности работ сокращает время на проведение способа в 10 раз.

4О Суммарная расчетная экономия на одно вскрытие составляет 22,35 тыс. руб.

1145158

1145158

1145158

Составитель Г.Васвчкова

Редактор Ю.Ковач Техред М.Надь, КорректорВ.Синицкая

Заказ 1140/27 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4