Способ дегазации угольного пласта,отрабатываемого столбами с проведением разрезной печи
Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить экономичность способа дегазации за счет сокращения объема бурения скважин. Определяют природную газопроницаемость пласта. Перед отработкой пласта и посадкой основной кровли производят разбивку выемочных столбов на участки . На выемочном участке, отрабатываемом в первую очередь, сначала обуривают участок пласта, прилегаюпщй к разрезной печи и соответствующий первой посадке основной; кровли. Скважину пробуривают с разворотом в направлении забоя лавы и подключают к дегазационному трубопроводу. По дебиту метана из скважин до и после первой посадки основной кровли устанавливают протяженность зоны техногенного трещинообразования-и проницаемость массива в направлении, паi раллельном забою лавы. После чего СЛ рассчитывают параметр, характеризующий газодинамическое состояние угольного массива в направлении, параллельном забою лавы. С учетом этого параметра рассчитьгоают расстояние между скважинами и угол их разворота для следуняцего участка выемочного to столба. Приведены математические О) выражения для расчетов параметров. 1 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 1267007
А1 (gg 4 Е 21 F 7/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,„13l
ВИ ВЩ. ЩЯ „ф
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3776837/22-03
- (22) 01.08.84 (46) 30. 10. 86. Бюл. К - 40 (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им.А.А.Скочинского (72) Б.Е.Рудаков, Д.И.Бухны, И.В.Сергеев, В.С.Забурдяев, И.А.Мостипака и M.Н.Васильчиков (53) 622.817(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 924407, кл. Е 21 F 7/00, 1982.
Руководство по дегазации угольных шахт. — М.: Недра, 1975, с.26, 30-.
38, 112. (54) СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА, ОТРАБАТЫВАЕМОГО СТОЛБАМИ С ПРОВЕДЕНИЕМ РАЗРЕЗНОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к горному
/ делу и позволяет повысить экономичность способа дегазации за счет сокращения объема бурения скважин. Определяют природную газопроницаемость пласта. Перед отработкой пласта и посадкой основной кровли производят разбивку выемочных столбов на участки. На выемочном участке, отрабатываемом в первую очередь, сначала обуривают участок пласта, прилегающий к разрезной печи и соответствующий первой посадке основной кровли.
Скважину пробуривают с разворотом в направлении забоя лавы и подключают к дегазационному трубопроводу. По дебиту метана из скважин до и после первой посадки основной кровли устанавливают протяженность зоны техногенного трещинообразования.и проницаемость массива в направлении, па- д раллельном забою лавы. После чего рассчитывают параметр, характеризующий газодинамическое состояние угольного массива в направлении, параллельном забою лавы. С учетом этого параметра рассчитывают расстояние между скважинами и угол их разворота для следующего участка выемочного столба. Приведены математические выражения для расчетов параметров.
1 ил., 1 табл.
1? б/007
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для снижения гаэообильности выемочных участков и повьппения безопасности горных работ по газовому фактору.
Цель изобретения — повышение экономичности способа дегазации за счет сокращения объема бурения скважины.
На чертеже представлена схема дегазации угольного пласта по данному способу.
Способ дегазации осуществляют следующим образом.
Из горной выработки 1 на примы15 кающем к монтажной камере 2 участке пласта длиной Lz, проводят скважины
3 на расстоянии R, друг от друга. Протяженность LqÄ участка пласта определяют расстоянием от монтажной камеры
20 (или разрезной печи) до границы зоны техногенного трещинообразования,, образованной после посадки основной кровли, Величину Е „ устанавливают опытным путем, например, по фактическим данным, полученным на ранее отработанных выемочных участках данной или со- седней шахты, или экспериментально, путем установки датчиков или реперов.
Угол Р, разворота скважин на очистной забой определяют но формуле
h Р, = arctg — —, град, Lg где h — проекция скважины на забой лавы, м;
С вЂ” коэффициент, равный 2,0-2,5 (устанавливают опытным путем);
L, — протяженность эоны техноген- 40 ного трещинообразования, м (определяют расчетом или опытным путем по величине зоны техногенного трещинообразования на ранее отработан- 4 ных выемочных участках данной или соседней шахты).
Величина h является функцией длины лавы и глубины Ь зоны дренирования вблизи подготовительной выработки. Ес->0 ли вывмочный участок оконтурен подготовительными выработками, то h =
= R„ - Ь, если не оконтурен — h =: <. +
+ Ъ. На оконтуреином с двух сторон выемочном участке, ширина которого превьппает 200 м, скважины обычно проводят из двух выработок. Величину h в этом случае находят из выражения
-г к = к 4 .-д
Дг (2) где К вЂ” газопроницаемость массива угля в природных условиях, т.е. вне зоны влияния очистных работ, Д; р — средний дебит метана иэ сква т жин, функционирующих в зоне техногенного трещинообразования после первой посадки основной кровли, м /сут;
g — средний дебит метана иэ скважин до начала очистных работ, м iC1JT
Газопроницаемость угольного массива в природных условиях залегания пластов находят по известным способам ее определения (расчета) или по фактическому ее значению для пласта
Є — R, h
Глубину эоны дренирования пласта выработкой устанавливают по существующим нормативным документам.
Пробуренные скважины 3 на прилегающем к разрезной печи участке пласта подсоединяют к дегазационному трубопроводу 4.
После проведения скважин 3 и в процессе работы очистного забоя измеряют дебиты газа (метана) из каждой скважины. Периодичность замеров да первой посадки основной кровли принимают по указаниям нормативных документов, а после нее — ежесуточно.
При этом сразу после посадки основной кровли (в течение 1-2 сут) устанавливают скважины, в которых наблюдается рост дебита метана.
Протяженность зоны техногенного трещинообразования (L) находят после первой посадки основной кровли по расстоянию от забоя лавы до забоя наиболее удаленной скважины, в которой отмечено увеличение газовыделения.
По среднему дебиту метана из скважин, пробуренных до начала работы лавы, и среднему дебиту метана иэ скважин, функционирующих в зоне техногенного трещинообразования, устанавли-! вают газопроницаемость К зоны техногенного трещинообразования впереди лавы в направлении, параллельном очистному забою. Величину К рассчитывают по формуле
1267
I+b
arctg — —, град; (3) 15
Р L м
1+Ъ (4) где I — параметр, характеризующий гаэодинамическое состояние угольного массива в направлении, параллельном очистному забою лавы, м;
b — глубина зоны дренирования угольного массива подготови- 25 тельной выработкой, м;
L — протяженность зоны техногенного трещинообразования впереди лавы, м.
Величину i рассчитывают лс Фсрыуле
iM (5)
K L p.
Ри — Р, m V In(-—
Л P p
} о
А — коэффициент, определяемый размерностями входящих в формулу величин;
К вЂ” проницаемость зоны техногенного трещинообразования впереди лавы в направлении, параллельном очистному за- 40 бою, мД;
I. — протяженность зоны техногенного трещинообразования впереди лавы, м;
P, — давление газа на устье сква- 45 жины, Yea
m — пористость газоносного пласта, доли ед.; вязкость каптируемого мета-. на, Па.с; 50
V — скорость подвигания лавы, м/мес;
P „- природное давление газа в пласте, MIIa
P — допустимое давление газа в 55
3 пласте после дегазации, KIa.
Входящие в формулу (5) величины определяют опытным путем (4, К, Е.), (участка пласта), если таковое имеется.
Для нахождения величины g использушт дебиты только тех скважин, которые после первой посадки основной кровли оказались в зоне техногенного трещинообраэования.
После установления протяженности зоны техногенного трещинообразования корректируют угол > разворота скважин}0 и расстояние R между скважинами по формулам:
ОО7 4 по таблицам справочной литературы (-), нормативным документам (Р}) или берут из проектной документации (m
v, pÄÄ p,).
Скорректированные величины расстояния между скважинами и угла их разворота используют на этапе завершения буровых работ на отрабатываемом участке и на смежных с ним выемочных т полях. Скважины 5 на отрабатываемом участке и скважины 6 на смежном выемочном поле проводят под углом на расстоянии R друг от друга. Скважины
5 подключают к газопроводу 4, а скважины 6 — к газопроводу 7, которые сообщены с вакуумной системой шахты (крыла, блока, участка).
На шахтных полях со значительным количеством геологических нарушений, вызывающих резкое изменение газоотдачи пласта, возможна более, частая корректировка параметров заложения скважин. О необходимости корректировки судят по уменьшению газоотдачи более чем в 1,3 раза. Протяженность зоны техногенного трещинообразования и газопроницаемость массива угля уточняют после очередной посадки ! основной кровли. За исходные данные принимают параметры скважин, протяженность зоны техногенного трещинообразования и газопроницаемость угольного массива, определяемые после первой посадки основной кровли.
Очередность операций, частота измерений дебита метана и порядок расчета искомых величин описаны выше..
Корректировку параметров дегазации после очередной посадки производят так же как определяли их после первой посадки основной кровли.
На сближенных пластах угля в условиях их подработки или надработки очистными забоями, действующими на отрабатываемом пласте, дегазационные скважины проводят также в два этапа: на участке первого блока, а затем после корректировки параметров скважин и на остальном участке сближенного пласта. Очередность операций принимают такой же как и на отрабаты-. ваемом пласте. Дегазационные скважины проводят либо Hs выработок, пройденных в плоскости сближенного пласта, либо из полевых выработок или ,выработок пласта, отрабатываемого в первую очередь. Область разгрузки сближенного пласта h в формуле (1) .267007 ь бурены по пласту К, параллельно очистному забою, а на втором — под углом
45-75 от оси бремеберга (скважины
¹ 9 — 19).
Исходные данные приведены в таблице 1, Газопроницаемость, Порис— тость плас—
Давление газа в
Давление газа в пласте, YJIa
Индекс Мощпласт ность скважине, МПа пласта, м та, доли ед. допустимое природное по внезапным выбросам
О 05 1 10
0,1
2,0
7,5
Растояние между скважинами, пробуренными параллельно очистному забою, составляло 8 м. Средний дебит метана
g из одной скважины 0,03 м /мин.
Угол, разворота скважин ¹ 9-19 определялся по формуле
К L P, Рли Е
1п (--- — " - --- — )
Pg — P.
h 60 ч, = ayctg — — = arctg — — — = 50, CL, 2 25 30 где Ь вЂ” проекция скважины на забой лавы, м;
C коэффициент; ориентировочное значение протяженности зоны техногенного трещинообразования, и.
Средний дебит метана о, из одной скважины в серии .скважин № 9 19, пробуренных навстречу очистному забою, составил 0 18 м /мин.
Газопроницаемость К угольного массива в зоне техногенного трещинообразования находилась по формуле
К = К вЂ = 1 ° 10 — ь — — = О 036 (О 18)"
g, (003)
15,2 м, 1+Ь 152+20 P =ar с tg — — -- =are tg
L 30
= 49
Протяженность зоны техногенного трещинообразования установлена после первой посадки основной кровли но увеличению дебита метана из скважин.
Расстояние от линии очистного забоя до забоя наиболее удаленной скважины 55
15, в которой было отмечено увеличение газовыделения после первой посадки основной кровли, составило 30 м. находят по известным нормативным до. кументам, Способ дегаэации угольного пласта был реализован на шахте "Карагандинская ПО Карагандауголь .
На первом этапе внедрения способа дегазации скважины № 1 — 8 были прогде К вЂ” газопроницаемость массива угля в природных условиях, мД.
Параметр 1, характеризующий газодинамическое состояние угольного массива в направлении, параллельном очистному забою, определен по формуле
О 036.30 О 1
0,16
Х . «.
4 3-0 1
О 05 1 2 10 301п(— — — — «-)
3,14 2 — 0,1 где А — коэффициент, равный 0,16; вязкость метана, Па с;
V — скорость подвигания лавы, м/мес.
С учетом протяженности зоны техногенного трещинообразования и параметра 1 скорректированные параметры скважин составили:
I L 15 2 30
R - =— — — == — — «.— — — — = 13 м;
1+Ь 15,2+20
Выемочное поле лавы 72БК -2-1-0 на протяженности 400 м было пробурено скважинами, расстояние между которыми 13 м, а угол разворота скважин
49 . Объем бурения скважин сократил ся на 23Х, срок дегазации — в 2,5 раза.
7 1267007 формулаизобретення
8 э " ю
Способ дегаэации угольного пласта, отрабатываемого столбами с проведением разрезной печи, включаюций опреде1 ление природной газопроницаемости пласта, разбивку выемочных столбов на участки перед отработкой пласта и посадкой основной кровли, бурение скважин с разворотом в направлении 10 забоя лавы, подключение их к дегазационному трубопроводу и определение дебита каптируемого метана, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения экономичности способа де- 15 газации за счет сокращения объема бурения скважин, на выемочном стол1 бе, отрабатываемом в первую очередь
Э сначала обуривают участок пласта, прилегающий к разрезной печи и соот- що ветствующий первой посадке основной кровли, по дебиту метана из скважин до и после первой посадки основной кровли устанавливают протяженность зоны техногенного трещинообразования 25 и проницаемость массива в направлении, параллельном забою лавы, после чего определяют параметр 1, характеризующий газодинамическое состояние угольного массива в направлении, gg параллельном забою лавы, из следующего математического выражения
K — - газопроницаемость массива угля в природных условиях, мд;
g, — средний дебит метана из скважин, функционирующих в зоне техногенного трещинообразования после первой посадки основной кровли, м /сут;
g — - средний дебит метана из скважин до начала очистных работ, м /сут;
L — протяженнлсть зоны техноген-. ного трещинообразования впереди лавы, м;
P, — давление газа в устье скважины, MIa;
P — природное давление газа в пласте, МПа;
P — допустимое давление газа в
Ч пласте после дегазации; MIa
m — пористость газоносного пласта, доли ед;
Р - вязкость каптируемого метана, IIa c
V — скорость подвигания лавы, м /мес., и с учетом указанного. параметра определяют расстоян 1=0,16 1 L R = м 2 +Ь 40 где Ь вЂ” глубина зоны дренирования угольного массива подготовительной выработкой, м. Ч 1 где К вЂ” газопроницаемость массива угля в зоне техногенного трещинообразования впереди лавы в направлении, параллельном очистному забою, определяемая из математического выражения У+ Ь Р= arctg — — —, град, 1267007 Е 5 Составитель И.Федяева Редактор М.Дыпын Текред И.Попович Корректор В.Ьутяга Заказ 5737/27 Тираж 436 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1f3035, Москва, Ж-35, Раушсквя наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул.Проектная, 4
