Способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа

 

Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при. подземной разработке угольных месторождений для предотвращения газодинамических явлений, например внезапных выбросов угля и газа, внезапных выбросоь газа и угольной мелочи, прорывов газа, суфляров. Цель изобретения - снижение эксплуатационных затрат, сокращение сроковпроведения профилактической обработки выбросоопасной зоны и повышение безопасности ведения горных работ на выбросоопасных угольных пластах за счет снижения их метаноносности. Для этого предварительно определяют зоны выбросоопасности, бурят скважины в угольный пласт в указанных зонах и размещают в скважинах твердые сорбенты, обладающие высокой по сравнению с природными углями адсорбционной способностью. Сорбенты помещают в водонепроницаемой оболочке, которую разрушают. Затем скважины герметизируют. При размещении в пласте твердого сорбента будет происходить перераспределение метана между углем и сорбентом в сторону последнето ввиду его большей энергии адсорбции. Происходит частичная дегазация пласта и снижение его потенциальной выбросоопасности. В качестве сорбентов используют активированный уголь, цеолит 5А. 2 з.п ф-лы, 3 ил'., 1 табл.С/Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке угольных месторождений для предотвращения газодинамических явлений, например внезапных выбросов угля и.газа, внезапных выбросов газа и угольной мелочи, прорывов газа, суфляров.Цель изобретения - снижение эксплуатационных затрат, сокращение сроков проведения профилактической обработки выбросоопасной зоны и повышение безопасности ведения горных работ на выбросоопасных угольных пластах за счет снижения их метаноносности.На фиг. 1 представлены изотермы адсорбции метана при 25°С на следующих сорбентах; кривая [-активированный уголь, II- цеолит 5А, III - природный уголь; на фиг. 2 - схема размещения скважин в массиве; на фиг. 3 - схема расположения рабочих и контрольных скважин в массиве.Сущность изобретения заключается в следующем:Известно, что природный уголь относится к микропористым сорбентам, так как его общая пористость практически равна объему микропор. Одним из основных параметров микропористой структуры является объем микропор для единицы массы адсор-с <а5=

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (51)5 Е 21 F 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795116/03 (22) 26.02.90 (46) 30,01.92. Бюл. № 4 (71) Институт горного дела им. А. А. СкочинСКОГО (72) П. И. Томилин и Н.,Р. Бирюкова (53) 622.832(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 407059, кл. Е 21 F 7/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

¹ 589433, кл. Е 21 F 7/00, 1978, (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА (57) Изобретение относится к горной промышленности и м.б, использовано при. подземной разработке угольных месторождений для предотвращения газодинамических явлений, например внезапных выбросов угля и газа, внезапных выбросов газа и угольной мелочи, прорывов газа, суфляров. Цель изобретения — снижение эксплуатационных затрат, сокращение сроков

ИзобретенИе относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке угольных месторождений для предотвращения газодинамических явлений, например внезапных выбросов угля и.газа, внезапных выбросов газа и угольной мелочи, прорывов газа, суфляров.

Цель изобретения — снижение эксплуатационных затрат, сокращение сроков проведения профилактической обработки выбросоопасной зоны и повышение безопасности ведения горных работ на выбросоопасных угольных пластах за счет снижения их метаноносности.

„„ Ж „„1709118 А1 проведения профилактической обработки выбросоопасной зоны и повышение безопасности ведения горных работ на выбросоопасных угольных пластах за счет снижения их метаноносности. Для этого предварительно определяют зоны выбросоопасности, бурят скважины в угольный пласт в указанных зонах и размещают в скважинах твердые сорбенты, обладающие высокой по сравнению с природными углями адсорбционной способностью. Сорбенты помещают в водонепроницаемой оболочке, которую разрушают, Затем скважины герметизируют. При размещении в пласте твердого сорбента будет происходить перераспределение метана между углем и сорбентом в сторону последнето ввиду его большей энергии адсорбции.

Происходит частичная дегазация пласта и снижение его потенциальной выбросоопас-ности. В качестве сорбентов используют активированный уголь, цеолит 5А. 2 з.п ф-лы, 3 ил„1 табл.

На фиг. 1 представлены изотермы адсорбции метана при 25 С на следующих сорбентах; кривая I— - активированный уголь, II— цеолит 5А, lll — природный уголь; на фиг. 2— схема размещения скважин в массиве; на фиг, 3 — схема расположения рабочих и контрольных скважин в массиве.

Сущность изобретения заключается в следующем;

Известно, что природный уголь относится к микропористым сорбентам, так как его общая пористость практически равна объему микропор. Одним из основных парамет ров микропористой структуры является объем микропор для единицы массы адсор1709118 бента. Чем больше эта величина, тем больше энергия адсорбции, а следовательно, и адсорбционные потенциалы в микропорах существенно повышены по сравнению с соответствующими значениями для адсорбции как в переходных порах, так и на поверхности крупнопористых сорбентов, Наиболее близкими по химической природе к природнымуглям и подходящими по другим параметрам для наших целей (дешевизна, Высокая сорбционная емкость) можно считать активированный уголь и цеслит 5А.

В таблице приведены сравнительные адсорбционные характеристики активироВанного угля, цеолита 5А и природного угля, а на фиг, 1 представлены изотермы адсорбции метана на указанных сорбентах, cHSITblx при 25 С.

Сравнение изотерм сорбции показывает, что при давлении 2,0 МПа количество сорбирова нного метана активирОВанным углем составляет. 85 см /г, цеолитом 5A — 68 см /г и природным углем — 17 см /г, т,е. з з активированным углем и цеолитом 5А больLUe в 5 и 4 раза cooTBQTcTBeHHQ, чем природным углем.

;Эксперименты подтвердили предполож:- ние О том, чтО при размещении В угольном массиве более активного твердогс сорбента происходит перераспределени:;: метана между углем и сорбентом за счет большей энергии адсорбции последнего.

Кроме того, молекулы метана будут удерживаться поверхностью сорбента необратимо, так как размеры молекулы метана и разцеры микропор сорбента соизмеримы (-4А).

На фиг. 3 приведена схема, поясняюша . реализацию способа, где 1 — выбросоопасная зон"„— скважины для размещения твердого сорбента; 3 — твердый сорбент; 4— герметизация скважин; 5 — скважины для оценки эффективнссти способа.

Способ осуществляется следующим образом.

После установления одним из нормативных методов прогноза выбросоопасной

-оны в очистном забое или при входе в такую зону при проведении подготовитель си Выработки из забоя по угольному пласту с рятся скважинй 2 диаметром 45 — 80 мм на

:убину 6-8 м, Расстояние между скважинаMI4 зависит от физико-химических СВОистВ угля конкретного шахтопласта; но не должн .. ыть больше 5 м.

Предварительно(на поверхности или на заводе-изготовителе) твердый сорбент упаковывают в подпергаментную бумагу, Упаковка имеет форму цилиндра диаметром на

1\ (35

55

10 — 15 мм меньше диаметра пробуренной скважины и длиной 20 — 30 см.

Сорбент в оболочке помещают в устье скважины и досылают досыльником до забоя скважины.

Таким образом проводится закладка сорбента 3 на всю длину скважины 2 за исключением длины герметизации 4 (г м).

Герметизация скважины способствует повышению эффективности воздействия сорбента на окружающий угольный массив, Число скважин и схемы их расположения зависят от применяемой технологии разработки и площади забоя угольного пласта, подлежащего обработке; Фактически необходимый удельный расход сорбента определяется для конкретных горно-геологических условий на основании характеристики сорбента, температурного режима и величины г риродной газоносности угольно-природного ма СИВа.

Сценка эффективности способа проводится нормативным методом по динамике газовыделения через 2 — 3 ч после обработки

Выбросоопасной зоны. Скважины 5 для оценки эффективности способа должны буриться на равном расстоянии от скважины с заложенным сорбентом.

Величина неснижаемого опережения обрабо1анной зоны принимается равной длине фильтруюшей части скважинь и сост а Вл я ет 2- 3 м.

Так, например, при расходе 5 кг сорбента на две скважины диаметром 45 мм, длиной 8 м и " расстоянием между ними 3 м, пробуренных по выбросоопасному угольному пласту с природной газоносностью 20 мз/т, скорость газовыделения из скважины, пробуренной между скважинами с сорбентом, в течение 60 — 90 мин снижается на 3035;/,, Выемку угля после обработки выбросоопасной зоны предлагаемым способом допускается проводить не более чем на глубину, равную разнос и между длиной скважины и величиной неснижаемого опережения.

Формула изобретения

1. Способ предотвращения внезапных выбросов угля и,газа, включающий бурение скважины в выбросоопасной зоне угольного пласта, размещение в скважинах реагента, снижающегo метаноемкость природного угля, и герметизацию скважин, отличающийся тем, что, с целью снижения эксплуатационных затрат, сокращения сроков прсведения профилактической обработки выбросоопасной зоны и повышения безопасности ведения горных работ на выбросоопасных угольных пластах за счет

17091 "8

Качество сорбнровгнного метана, - лри давлении Р, см г

Предель- ная веСорбент

Сорбционный объем с з

МПа личина адсорбции,а смэ

1 0, 1,5 2 О 2 5 !

4,0 4,5

0,5

43,7 66,1 77,6 955,1 91,2 99,7 99,7 100,0 102,3 104,7

34,7 56,0 62 3 6?,8 73,2 76,5 79,0 81 5 83,4 85 ° 2

Активированный уголь 0,250

111,8

87,5

Цеолит 5А 0,175

Природный у.оль марки GC,ò (Мазур Пиком) 0,051

8,7 13,1 15,6 17,0 18,2 19,0 19,5 20,3 20,4 20,7

22,4

СР1 Г

20 снижения их метаноносности, используют в

1 качестве реагента твердые сорбенты, которые размещают в скважинах в водонепроницаемой оболочке, производят разрушение оболочки, после чего герметизируют скважины.

2. Способ поп.1, отличающийся тем, что в качестве твердого сорбента используют активированный уголь.

3. Способ по пп. 1 и2, отл и ч а ю щ и5 и с я тем, что в качестве твердого сорбента. используют цеолит 5А.

1709118

Составитель БЛереньтьев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор 3 Лончакова

Рс ;аалто" А.макGHcêàÿ

За:<,:-> 417 Тира>к Подписное

ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, К-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина; 101