Способ дегазации угольного пласта при его отработке

 

Изобретение относится к горной промети . Цель изобретения - повышение эффективности дегазации путем предотвращения внезапных прорывов газа из надрабатываемой толщи в го рные выработки во время первой посадки кровли. Из выработок , оконтуривающи.х выемочный участок, проводят группы скважин (С), ориентированных под углом к забою. Герметизируют С, подключают их к газопроводу и отсасывают газ. Из фланговой выработки, расположенной за разрезной печью, дополнительно проводят труппу С. С обеих групп С проводят до пересечения пород почвы надрабатываемого пласта в зоне первичной разгрузки . Располагают С между собой перекрестно с возможностью образования аэродинамической связи между ними после посадки основной кровли. Для повышения эффективности дегазации путем повышения продуктивности С за счет удалейия жидкости из них на период удаления жидкости С, устья которых расположены выше, отключают от газопровода. На С, устья которых расположены ниже, увеличивают разрежение . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. С (Л

1434134

Изобретение относится к горной промыш1 ленности и может быть испс>льзовано для предотвращения внезапных прорывов газа в горныс выраоотки и снижения газообиль1юсти выемочных участков.

Целью изобретения является повышение эффективности дегазации путем предотвращения внезапных прорывов газа из надрабатываемой толщи в горные выработки во время первой посадки кровли, а также путем повышения продуктивности скважин за счет удаления жидкости из них.

На фиг. 1 приведена принципиальная, схема расположения скважин на выемоч1

,IIoIvI участке при столбовой системе разра б1отки; на фиг. 2 — — разрез А --Л на фиг. 1 в условиях отработки угольного пласта лавой по па,тению; на фиг. 3 — схема расположения скважин в разрезе пластов и удаления жидкости в условиях пласта, отрабатываемого лавой по восстанию.

С1юсоб осуществляют сле1) ющим образом.

На участке угольного пласта 1 (фиг. 1), оконтуренном выработками 2, 3 и 4, на надрабатываемый пласт 5 (фиг. 2 и 3) в зону его будущей разгрузки от первой посадки

1 основной кровли проводят скважины 6 из вь1работки 2, скважины 7 из выработки 3, и скважины 8 и 9 из фланговой выработ,ки 4. Скважины 6 и 7 прово Ä5IT с разворотом в направлении будущего очистного за: боя, для которого пройдена разрезная . печь 10. Скважины 8 располагают пере: крестно скважинам 6, а скважины 9 —;1ерекрестно скважинам 7 с возможностью Ilo следующей аэродинамической связи между выделенными группами скважин после первой посадки основной кровли. Скважины 6— 9 проводят до пересечения пород почвы надрабатываемого пласта, штыо из них удаI5IIoT путем Tlllàòåëüíoé промывки водой или продувки сжатым воздухом. Скважины

6---9 обсаживают трубами с цементны, или иным заполнителем затрубного пространства и подсоединяют к дегазационным трубопроводам 11, 12 и 13. Устья скважин 6 и 7 в своих сериях размещают на расстоянии друг от друга, равном I.àãó плановых

Ilocn;Iox основной кровли, осуществляемых

1юсле первой посадки. При этом узел обсадки этих скважин располагают так, чтобы перекрыть основную систему крупных трещин, которые образуются в 1игчве пласта после очередных плановых посадок основной кровли (на фиг. 2 и 3 места крупных трещин показаны тонки vIH пунктирными линиями) . &To позволяет предотвратить подсосы воздуха после того, как лава начнет работать и зона разгрузки будет скачкообразно перемещаться.

Параметры скважин устанавливают опытным путем или по формулам с учетом горногеологических и горнотехнических условий: мощности между вынимаемым 1 и надрабатываемым 5 пластами, расположения слоя крепких пород в почве разрабатываемого пласта, шага посадки основной кровли (1„), углов разгрузки надрабатываемой толщи от неподвижных границ будущего выработанного пространства (границы вдоль выработки 2 для скважин 6, выработки 3 для скважин 7 и выработки 10 !

О для скважин 8 и 9 на этапе предотвращения внезапных прорывов газа после первой посадки основной кровли) и его подвижной границы, т. е. от линии очистного забоя на этапе плановых посадок основной кровли, следующих за первой. Для скважин 6 и 7 дополнительным условием является охват зоны, равной двум шагам посадки основной кровли.

Параметры заложения дегазационных скважин определяют следующим образом.

Определяют расстояние д от проекции забоя скважины на плоскость пласта до выработки, из которой эта скважина бурится:

Ь =М с!КЧ +С+5, (!)

М вЂ” мощность междупластья, м;

25 ф — угол разгрузки, град;

С вЂ” ширина охранного целика или буртовой полосы, выложенной вдоль выработки, м.

Определяют угол разворота проекций скважин на плоскость пласта по отношению к оси выработки для скважин 6 и 7

)"„ = arctg, град, (2)

1II n где 1„ — шаг плановых посадок основной кроьли, м;

35 и ) 2,5 (рекомендуется принимать п =

=2,5); определяют из формулы 1 для условий заложения скважин 6 и 7, м, Угол разворота проекций скважин 8 и 9

4р на плоскость пласта по отношению к оси фланговой выработки принимают равным

80 90 . Устья скважин 8 и 9 должны располагаться на расстоянии д„от оконтуривающих выемочных столб выработок 2 и 3 (см. фиг. 1).

Угол между скважиной и плоскостью пласта для скважин 6 и 7 равен

arcsin (3) для скважин 8 и 9

М

,= arctg (4) 1р -Mctg9 + с + 10 где !р — протяженность зоны разгрузки в момент времени, предшествующий первой посадке основной кровли, м;

C — ширина целика для охраны фланговой выработки, м.,(g т,) (6)

Угол наклона скважин к горизонтальной плоскости принимают равным

g а гсз1п (з1п р сом соэф cosy sin< ), (7) а угол между проекциями скважин на горизонтальную плоскость и перпендикуляром к оси выработки, из которой они пробурены, принимают равным

14341

Длину скважин 8 и 9 принимают равной

1" = М +(1 -Mctgu +c+10) (1+ctg g > ) (5) а длину скважин 6 и 7 принимают равной

34 и эффективность отсоса газа, что весьма важно на этапе бурного метановыделения из достаточно протяженного участка 1, надрабатываемого пласта, разгружаемого с запозданием из-за слоя крепких пород в почве пласта в короткий промежуток времени. Участок надработанного пласта на границах его разлома вскрыт скважинами и перекрыт сетью трещин, связывающих перекрестно пробуренные скважины. Скважины включаются в работу сразу же после начала процесса разгрузки надрабатывасмого пласта и функционируют в течение всего времени интенсивного газовыделения из зоны разгрузки 1, и примыкающих к ней (8) 15 участков надрабатываемого пласта. ПроВ формулах (7) и (8) при расчете параметров скважин 6 и 7 у =, ; р =p а при расчете параметров скважин 8 и 9

Верхний знак в формулах (7) и (8) соответствует следующим случаям расчета: 1 — рассчитываются параметры скважин при отработке лав по падению; 2 — рассчитываются параметры скважин при отработке лав по простиранию и скважин, пробуренных из откаточной выработки или расположенных вблизи нее. Нижний знак в формулах (7) и (8) соответствует следующим случаям расчета: рассчитываются параметры скважин при отработке лав по восстанию; 2 — рассчитываются параметры скважин при отработке лав по простиранию и скважин, пробуренных из вентиляционной выработки или расположенных вблизи нее.

Параметры скважин 6 и 7 на последующих участках пласта, расположенных за зоной первой посадки основной кровли, могут быть скорректированы с учетом дебитов метана из скважин.

Скважины 8 и 9, а также скважины 6 и

7, пробуренные в зоне первой посадки основной кровли, проводят до начала очистных работ, а к моменту первой посадки должны быть дополнительно подготовлены к работе не менее чем по одной скважине 6 и 7 (из выработок 2 и 3) для охвата зоны 1„ (фиг. 2, 3), т. е. участка надрабатываемого пласта, разгружаемого первым за зоной

1, разгрузки надрабатываемого пласта после первой посадки основной кровли. Каждую вновь пробуренную скважину подключают в газопроводу.

Перекрестно пробуренные в зоне первой посадки основной кровли скважины 6 и 8, 7 и 9 за счет трещин техногенного происхождения, формируемых в надрабатываемом массиве после посадки основной кровли, создают аэродинамическую связь прежде всего между перекрестными скважинами, а затем и между упомянутыми группами скважин. Повышается продуктивность скважин

25

35

45

55

У= 90 — arcctg (с(д cosa +- tgp ф"-,) дуктивным отсос газа скважинами 6 — 9 исключает накопление газа в полостях расслоения под слоем крепких пород (песчаников, известняков) и предотвращает внезапные прорывы газа в горные выработки по трещинам разлома в породах почвы.

Перекрестное расположение скважин и аэродинамическая связь между ними упрогцают процесс удаления жидкости из скважин на первом этапе их функционирования, когда дегазируют участок надрабатываемого пласта протяженностью 1, (фиг. 2 и 3). Разность в абсолютном уровне устьев скважин, пробуренных из выработок 2 и 3 и выработки 4, создают при аэродинамической связи между. перекрестными скважинами благоприятные условия для удале..ия из скважин жидкости, снижающей продуктивность газоотсоса. Достигают это за счет того, что временно отключают от дегазационной сети группу скважин, устья которых в серии перекрестно пробуренных скважин расположены выше, а на другой группе скважин, расположенных ниже и аэродинамически связанных с отключенными, повышают вакуум. 3а счет разности давлений в отключенных скважинах и скважинах, находящихся под глубоким вакуумом, жидкость перетекает из скважин в газопровод, На участках пласта, отрабатываемых лавами по падению (фиг. 2), от вакуумной сети отключают скважины 8 и 9, а вакуум усиливают на скважинах 6 и 7. Жидкость из скважин удаляют в трубопроводы 11 и

12. В лавах по восстанию (фиг. 3), напротив, отключают скважины 6 и 7, усиливают вакуум на скважинах 8 и 9, а жидкость удаляют в трубопровод 13.

На обводненных пластах для сокращения времени удаления жидкости из скважин на отключенных от дегазационного трубопровода скважинах создают подсосы воздуха (фиг. 3). С помощью пропускаемого по скважинам воздуха жидкость выводят из скважин и связующих их трещин в дегазационный трубопровод, расположенный ниже. Рациональное использование принципа

1434134 самоизлива жидкости (за счет разности уровней), перекрестное расположение скважин

,с аэродинамической связью между ними и искусственное создание перепада давлений в скважинах и газопроводе позволяют эффективно и в короткий срок избавиться от отрицательного влияния жидкости на про дуктивность скважин, функционирующих в

,разгруженной зоне после первой посадки

,основной кровли. Временем прекращения принудительного удаления жидкости из скважин служит момент окончания водопритока ,или начала снижения концентрации метана, !

;обусловленного протеканием по скважине рудничного воздуха. Отключенные сква, жины вновь подключают к дегазационной системе.

Сеть искусственно формируемых трещин между перекрестными скважинами оказывает благоприятное влияние на удаление жидкости из скважин в полости расслоения, формируемые над и под надрабатывае20 мым пластом.

Сочетание перечисленных мероприятий но рациональной дегазации надрабатывае; мой толщи скважинами позволяет исклю,чить внезапные прорывы газа в горные вы- 25 работки по разломам в породах почвы отрабатываемого пласта, формируемым после наиболее опасной первой посадки основной кровли.

При последующих плановых посадках основной кровли, происходяших с интервалом 1, 1фиг. 2 и 3), внезапные прорывы газа предотвращают за счет включения в ра,боту дополнительно пробуренных скважин и функционирования ранее пробуренных, в том числе из фланговой выработки. Метан из вновь разгружаемого участка надрабатываемого пласта поступает в новые сквакины 6 и 7, г также в ранее образованные полости, из которых его удаляют другими, ранее пробуренными скважинами.

Высокая эффективность системы скважин, предусмотренных для дегазации надрабатываемой толгци, обеспечивает безопасные условия отработки газоносного пласта как по фактору внезапных прорывов газа, так и по фактору газообильности в целом выемочного участка. Создаются благоприятные условия для высокопроизводител ьной и безопасной работы очистных забоев.

Формула изобретения

1. Способ дегазации утольного пласта при его отработке, включающий проведение из выработок, оконтуривающих выемочный участок, группы скважин, ориентированных под углом к забою, их герметизацию, подключение к газопроводу и отсос газа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дегазации путем предотвращения внезапных прорывов газа из надрабатываемой толщи в горные выработки во время первой посадки кровли, дополнительно проводят группу скважин из фланговой выработки, расположенной за разрезной печью, причем скважины обеих групп проводят до пересечения пород почвы надрабатываемого пласта в зоне первичной разгрузки и располагают их между собой перекрестно с возможностью образования аэродинамической связи между ними после первой посадки основной кровли.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дегазации путем повышения продуктивности скважин за счет удаления жидкости из них, на период удаления жидкости скважины, устья которых расположены выше, отключают от газопровода, а в скважинах, устья которых расположены ниже, увеличивают разрежение.

1434134

А -А

6 Б

Составите зь f(ктор И КоРоль уехред И, Верес Корр "

РедактоР И. Рыбченко ти аж 426

Подписное

Заказ 5532/36 нного комитета СССР по делам изобретений и открытий — 35 P б 4)5

3035, М, Ж вЂ”, у иг а,„ическое предприятие, г жг

Производственно-полигра и