Способ защиты от газодинамических явлений на больших глубинах
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке на больших глубинах свит выбросоопасных и газоносных угольных пластов. Сущность изобретения; в способе предлагается совокупность работ по закладке выработанного пространства на защитном пласте и по дегазации опасного защищаемого пласта при помощи скважин. При этом достигается активная дегазация при обеспечении длительной сохранности скважин при подработке выбросоопасных пластов. В закладочном массиве формируют полосы с повышенной прочностью путем дополнительной закачки связующих веществ . При подходе створа забоя защитного пласта к скважинам на расстоянии 100-120 м рекомендуется предварительно производить гидроразрыв на защищаемом пласте и на контактах породных слоев в междупластье. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 F 5/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4931043/03 (22) 24.04,91 (46) 07.03,93. Бюл. N - 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Н.В.Кротов, Е.В.Гончаров, В.С.Сидоров, Л.А.Гончаров, М.Г.Мустафин, Ю,М.Бирюков и А,К.Калачик (56) Инструкции по безопасному ведению горных работ. на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа, М., 1989, с.54, Авторское свидетельство СССР
Йг 1382980, кл. Е 21 F 7/00, 1986. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИ НАХ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке свит, содержащих газоносные, выбросоопасные пласты на больших глубинах, Целью изобретения является расширение области применения способа и повышение его эффективности за счет оптимизации сроков искусственной дегазации и более полного извлечения метана.
Цель достигается тем, что закладку производят на всю мощность пласта, а ее компрессионные свойства подбирают такими, чтобы эффективная мощность закладочного пространства не превосходила мощности после восстановления упругих свойств вмещающих пород, т,е. пуф = К memo, где К— коэффициент компрессии закладки; m — отI
„„5UÄÄ 1800055 À1 при разработке на больших глубинах свит выбросоопасных и газоносных угольных пластов. Сущность изобретения; в способе предлагается совокупность работ по закладке выработанного пространства на защитном пласте и по дегазации опасного защищаемого пласта при помощи скважин.
При этом достигается активная дегазация при обеспечении длительной сохранности скважин при подработке выбросоопасных пластов. В закладочном массиве формируют полосы с повышенной прочностью путем дополнительной закачки связующих веществ, При подходе створа забоя защитного пласта к скважинам на расстоянии 100-120 м рекомендуется предварительно производить гидроразрыв на защищаемом пласте и на контактах породных слоев в междупластье. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. рабатываемая мощность пласта; mo- критическая мощность пласта, а дегазационные скважины пробуривают на защищаемый пласт в.зону, определяемую граничными углами сдвижения, построенными от контура планируемой к отработке лавы на защитном пласте, и укрепляют новым известным способом, например обсадными перфорированными трубами, после чего дегазацию начинают, например, подключая скважины и откачивая газ через вакуумные газопроводы, при подходе створа забоя на защитном . пласте на удалении 100-120 м, продолжают дегазировать после прохода створа забоя пеРиоД Т вЂ” + упр+ акт.сд, гДе з — инст° Q руктивный параметр эоны восстановления начальных гидростатических нагрузок, м; а
1800055
-скорость движения лавы на защитном nhaсте, м/мес; tymp — период максимального уплотнения закладочного материала, мес; такт.сда — период активных сдвижений, после чего отключают вакуум и извлекают обсадные трубы, Вторым отличительным признаком является то, что для активизации газоотдачи . закладку с различными компрессионными свойствами, достигаемыми например, за счет увеличения или уменьшения связующих, цемента и других составляющих закладочного материала, располагают чередующимися полосами, при этом расстояние между полосами повышенной прочности принимают равным 1 = h стдф, где h— расстояние между защитным и защищаемым пластом; ф — угол полных сдвижений, а дегазационные скважины располагают над ними при подработке и под ними при надработке защитным пластом.
Третьим отличительным признаком является то, что при подходе створа забоя защитного пласта на удаление 100-120 м вначале производят гидроразрыв на защищаемом пласте и контактах породных слоев, а затем дегазируют защищаемый пласт и толщу вмещающих пород.
Способ реализуется следующими операциями и поясняется фиг.1.и 2.
Выбросоопасный пласт 1 подрабатывается защитным пластом 2, отрабатываемым с закладкой 3, ввиду необходимости охраны поверхности ее эффективная мощность
Km mp. Из полевой выработки 4 или из любой удобной выработки или поверхности (как на фиг,2) пробуривают дегазационные скважины 5 и закрепляют перфорированными обсадными трубами 6 на всю длину. . Скважины подсоединяют к вакуумному трубопроводу 7 и начинают дегазировать при подходе створа забоя на 100 м (при наличии мощных экранирующих слоев) или при приближении на 120 м (при тонкослоистой структуре междупластья). Затем после прохода створа забоя дегазируют защищаемый пласт в период
Т = + tynp + такт.сдв, а
Для определения периода дегазации Т определяют а — скорость движения лавы на защитном пласте, tymp определяется исходя из компрессионных кривых закладочного материала, обычно 3-5 мес. акт.сда — период максимальных деформаций в массиве пород, По прошествии указвнного периода срочно демонтируют обсадные колонны, иначе они будут зажаты в массиве. Для активизации горизонтальных деформаций прибегают к "волновому" изгибанию пласта, для чего с удалением L = h ctgQ (см,фиг.2) в закладочный материал добавляют цемент (8-16 ), что приводит к созданию более жестких опор в закладке. При этом опоры воздвигают под дегазационными скважинами
5. Эффективная мощность меняется незначительно и не меньше m — mp.
"0 В отдельных случаях при низкой гаэопроницаемости угля проводят предварительный гидроразрыв по пласту и вдоль контактов пород кровли и почвы защищаемого пласта. Гидрораэрыв производят при
"5 подходе проекции забоя защитного пласта на защищаемом пласте в месте гидроразрыва, Изобретение иллюстрируется примером из условий работы шахты им.50-летия
20 Октябрьской Социалистической революции
ПО "Карагандауголь", Пласт К1з, m = 2 м, отрабатывают под городской застройкой. он является защитным для пласта K1z, располагающегося на удалении 120 м, на глубине 600 м, лавой 120 м. Закладка состоит из обломков вмещающих пород, скрепленных цементом, добавляемым на 8% к общему объему К m = 0,3 х 2 = 0,6 м > mp = 0,4 м. В . условиях работы с закладкой, коэффициент
30 компрессии которой 0,3, параметр защитного действия S< = 40 м, à в месте залегания песчанистой линзы S1 = 30 м, Поэтому из полевой выработки пласта K 120 м до подхода створа защитного пласта к очередной скважине. На участке выклинивания линз песчаника, превосходящем по 45 мощности любой из слоев других пород в 7 раз, подключение и оборудование начинали за 100 м. После прохода створа забоя за дегаэационную скважину дегазировали Т = -з 150 м 50 + тупр+ такт сдв а 50м мес +5мес+ +3 мес = 11 мес, затем оперативно демонтировали обсадные колонны и герметизаторы. В связи с наличием участков пласта Kiz низкой газоотдачи решили активизировать трещи55 новатость, Для этого под участками земной поверхности ll-Ill категории образовывали опоры, добавляя цемент в качестве связующего до 167 „шириной 10 м между ними, закладку с обычными свойствами (цемент 1800055 8 ). В местах залегания линзы песчаника для улучшения газоотдачи производили гидроразрыв при подходе створа на 120 м по пласту и по контактам с вмещающими породами. Реализация указанных мероприятий позволила снизить газоносность защищаемого пласта K>z на 0,4-0,7 раза от начального уровня, что позволило обеспечить безопасность его подготовки и отработки без превышения затрат на дегазацию, т.е, обеспечило расширение области применения способа отработки защитных пластов и повысить его эффективность за счет рациональных графиков закладки. Формула изобретения 1. Способ защиты от газодинамических явлений на больших глубинах, включающий отработку защитного пласта с закладкой и проведение дегазации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области применения способа и повышения его эффективности за счет оптимизации сроков искусственной дегазации и более полного извлечения метана, закладку производят на всю мощность пласта, а ее компрессионные свойства подбирают таким образом, чтобы эффективная мощность закладочного пространства не превосходила мощности после восстановления упругих свойств вмещающих пород, то есть закладки п1аф = К eh >mo, где К вЂ” коэффициент компрессии закладки, m — отрабатываемая мощность пласта, mo — критическая мощность пласта, а дегазационные скважины бурят на защищаемый пласт в зону, определяемую граничными углами сдвижения, построенными от контура планируемой к отработке лавы на защитном пласте и укрепляют их, после чего дегазацию начинают, подключая скважины и откачивая газ через вакуумные газопроводы, при подходе створа забоя на защитном пласте на удалении 100-120 м и продолжают дегазировать, после прохода створа забоя в 5 течение времени, определяемого по формуле 3 T = — + Тупр + акт.сдв а где з — инструктивный параметр зоны вос10 становления начальных гидростатических нагрузок, м; а — скорость движения лавы на защитном пласте, мlмес; еудр период максимального уплотне15 ния закладочного материала (3-5 мес); тракт.еда. — период активных сдвижений, после чего отключают вакуум и извлекают обсадные трубы. 20 . 2.Способпоп1,отличающийся тем, что, с целью активизации газоотдачи, закладку с различными компрессионными свойствами, достигаемыми, например, за счет увеличения или уменьшения связую25 щих, цемента и других составляющих закладочного материала, располагают чередующимися полосами, при этом расстояние между полосами повышенной прочности принимают равным L = h сцф, где h— 30 расстояние между защитным и защищаемым пластом, м; ф — угол полных сдвижений; град; а дегазационные скважины располагают под ними. 35 3, Способ по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при подходе створа забоя за-. щитного пласта на удаление 100-120 м, вначале производят гидроразрыв на защищаемом пласте и контактах породных слоев, а затем дегазируют защищаемый 40 пласт и толщу вмещающих пород. 1800055 иг. иг. Составитель Н.Кротов Техред М.Моргентал Корректор С.Юско Редактор Заказ 1146 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
