Способ обработки газонасыщенного массива

 

Использование: профилактика подземных пожаров, Сущность изобретения: трубы с водой устанавливают в шпуры, пробуренные в массив угля, или монтируют в пройденной в почве канавке и оставляют их в отработанном пространстве по мере подвигания лавы. Приоткрытой разработке трубы с водой укладывают в штабелях. Определяют изменение скорости ультразвука в воде, находящейся в тепловом контакте с углем. Температуру угля устанавливают по изменению скорости ультразвука в воде, используя при этом тарировочную таблицу, составленную в лабораторных условиях.

(.;0tO3 < ОВЕ ТСКИХ

СО !ИАЛИСТИчЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<яis Е 21 F 5/00, 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

Ц1 4

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882356/03 (22) 14.11.90 (46) 23.04,93. Бюл.М 15 (71) Московский горный институт (72) А.Е.Пережилов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1245718, кл. Е 21 F 5/00, 1986. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ГАЗОНАСЫЩЕННОГО МАССИВА (57) Использование: для заблаговременной подготовки участка шахтного поля к безопасной выемке угля. Сущность изобретения: с поверхности в зону амплитуды геологического нарушения угольного .пласта бурят скважину и обсаживают ее, Опускают в скважину на насосно-компрессорныхтрубах(НКТ) хвостовик. Нагнетают в центральную колонну

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться для подготовки угольного пласта, имеющего нарушения разрыва его сплошности, к безопасной отработке и добыче метана.

Цель изобретения — повышение безопасности ведения горных работ на угольных пластах, имеющих нарушения разрыва их сплошности, за счет формирования призабойной полости и интенсивной дегазации собственно эоны геологического нарушения и краевых частей углльного пласта, На фиг,1 показан взброс (тектоническое разрывное нарушение с крупнопадающим смесителем, по которому висячее крыло поднято относительно лежачего), где 1 — висячее крыло, 2 — смеситель. 3 — лежачее крыло;"на фиг.2 — сброс (разрыв с вертикальной или крутопадающей поверхностью сме„„, Ы„„1810577 А1 труб жидкость и по мере размыва призабойной зоны скважины опускают хвостовик и .вытесняют на поверхность шлам по кольцевому пространству, После подъема на поверхность НКТ и снятия хвостовика HKT снова опускают в скважину и нагнетают в кольцевое пространство сжатый гаэ. После вытескения на поверхность газожидкостной смеси и метана по центральной колонне труб демонтируют IKT и в скважину опускают пороховой генератор давления, Пороховой заряд сжигают на забое скважины и на уровне эон перфорации обсадной колонны осваивают скважину. До входа горных работ в зону геологического нарушения формирует прискважинную трещину сжиганием пороховых зарядов на уровне купола обрушения горных пород, 1 з.п.ф-лы, 4 ил, сителя, по которому висячее, крыло опущено относительно лежачего); на фиг.3 — выкопировка из плана горных работ. на которой показаны сброс "А" и участок лавы (заштрихован), обуренный шпурами; на фиг.4 — в виде изолиний (0,2...16л/мин) распределение начальной скорости газовыделения с

1,2.„6 метровой глубины шпуров (а, б,...е — соответственно), пробуренных в лаве длиной 5...217 м при ее подвигании с 70,3 до 106.1 м.

При проведении патентного поиска не выявлено известных технических решений, поэтому имеющиеся в сравнении с прототипом отличительные признаки существенны, Последовательность выполнения технологических операций по реализации предложенного способа — с поверхности бурят скважину в зону нарушенйя угольного пла1810577 ста ниже отметки нижней части последнего (по вертикали) на 10...15 м, оборудуют скважину обсадной колонной до почвы нижней части (по вертикали) угольного пласта и тампонирует затрубное пространство, Опускают перфоратор и прорезают отверстия в обсадной колонне по полупериметру скважины в направлении нижней части угольно«о пласта, формируют в нем трещины подачей рабочего агента. Закачивают наполнитель для предупреждения смыкания трещин при снятии давления. Перекрывают участок скважины от перфорации обсадной колонны до нижней отметки верхней части (по вертикали) угольного пласта, например песком, опускают перфоратор и прорезают отверстия в обсадной колонне по полупериметру скважины в направлении верхней части угольного пласта, формируют в нем рещины подачей рабочего агента, закачива15

20 ют наполнитель. Удаляют из скважины изолирующий элемент, установленный между зонами перфорации обсадной колонны, на. пример песчаную пробку размывают подачей воды по насосно-компрессорным трубам, на конце которых установлен косой хвостовик, с выносом на поверхность водопесчаной смеси по кольцевому пространству. Опускают в скважину на НВсосНО-компрессорных трубах приспособление типа хвостовика, нагнетают в центральную колонну труб жидкость, по мере размыва призабойной зоны скважины спускают хвостовик, слегка позорачивая колон ну насосно-комп рессорных труб, нагнетают о к оол ь ц еевВо0е п 1р>оосстТр а нНсстТв о о сc>>кKа тT1ь:й газ, вытесняют на поверхность по центральной колонне труб газожидкостную смесь, метан, демонтируют колонну насосно-компрессорных труб, опускают в скважину на кабеле пороховой генератор давления, сжигают по- 40 роховой заряд на забое скважины и напротив зон перфорации обсадной колонны нижней и верхней частей угольного пласта, поднимают на поверхность кабель, осваивают скважину в режимах самоистечения мета- 45 на и ее вакуумирования. При этом до входа горных работ в зону геологического нарушения сплошности угольного пласта опускают в скважину перфоратор и прорезают отверстия в обсадной колонне на уровне купола обруше- 50 ния горных пород, поднимают на поверхность перфоратор, опускают на кабеле в скважину пороховой генератор давления, формируют в этих породах трещины сжига нием порохового. заряда. размещенного в ин- 55 тервале данной перфорации. Откачивают метан из скважины до и после ее подработки очистными работами.

Пример. Допустим для повышения безопасности ведения горных работ по пласту h6 необходимо снизить газоносность вы

1 бросоопасность собственно пласта и зоны ге алогического нарушения его .сплошности (сброс "А" — см.фиг.3) на шахте им.А.А.Скочинского ПО "Донецкуголь".

Для гидродинамического воздействия на газонасыщенный массив сооружают поверхностный комплекс, включающий резервуар для накопления рабочей жидкости, емкость для добавок к воде. насосную, линию электропередачи, вакуум-станцию и др.

При этом используют существующие здания и сооружения.

В зону амплитуды геологического нарушения угольного пласта 16 бурят скважину до отметки 1280 м, например диаметром

125,9 мм и обсаживают ее стальными трубами с внутренним диаметром 146 мм до отметкй 1266 м. После обсадки скважины (вертикальной) проверяют глубину (наклонно направленной — длину) и производят шаблонирование обсадной колонны путем посылки в скважину на насосно-компрессорных трубах шаблона диаметром 108 мм и длиной 7м.

Затрубное пространство тампонируют портландцементом до отметки 1266 м, Опускают в скважину перфоратор и и рорезают отверстия в обсадной колонне диаметром б мм в количестве 10.„12 штук в направлении нижней части угольного пласта Ьв (отметка 1265 м). Группой насосных

1 агрегатов 4АН вЂ” 700 в количестве 8 штук при давлении на устье скважины 20...30 МПа и расходе 50...70 л/с закачивают 1190 куб,м воды, рассчитанное по формуле

1=0,5л:й hm, где 0.5 — коэффициент поправочный (пол упериметр обрабатываемого угольного пласта);

R — приведенный радиус воздействия на угольный пласт, R =120 м;

h — мо щн ость угол ь но ro и ла ста, h =

=1,5 м;

m — эффективная пористость угля в долях, m = 0,035, Для удержания образовавшихся в пласте трещин при снятии давления в раскрытом состоянии на основании накопленного большого статического материала по величине закачки кварцевого песка размером

0,5-1,2 мм на одну операцию расход составляет бт..

Перекрывают часть скважины песком от перфорации обсадной колонны (отметка

1265 м) до нижней отметки верхней части угольного пласта (отметка 1261 м).

1810577

Опускают в скважину перфоратор и

20 мыва, растворения, выщелачивания пород призабойной зоны скважины колонну наcocko-компрессорных труб слегка поворачивая опускают косой хвостовик. Контроль за размывом пород призабойной зоны сква жины геологического нарушения осуществляют по выходу шлама из скважины.

Поднимают на поверхность насосно-компрессорные труб и снимают хвостовик, опускают в скважину насосно-компрессорные

30 трубы, нагнетают в кольцевое пространство сжатый газ и тем самым, используя эффект э>кекции, вытесняют на поверхность по центральной колонне труб газожидкостную смесь, метан.

Демонтируют колонну насосно-комп35 рессорных труб, опускают в скважину на кабеле пороховой генератор давления, сжигая пороховые заряды на забое скважины и против зоны перфорации обсадной

40 колонны нижней и верхней частей угольного пласта, интенсифицируют процесс самоистечения метана из угольного пласта и зОны геологического нарушения его сплошности.

Для термогазохимического воздействия (ТГХВ} разработаны специальные аппараты, 45 спускаемые на бронированном кабеле в скважйну (АДС-5, АДС вЂ” 6). Аппарат АДС вЂ” 5 предназначен преимущественно для прогрева пласта, а аппарат АДС вЂ” 6 для гидроразрыва пласта. 50

Поднимают на поверхность средства доставки ПГД вЂ” БК и сваивают эксплуатационную скважину в режимах самоистечения метана и ее вакуумирования известными методами. 55

До входа горных работ в зону геологического нарушения сплошности угольного пласта Ьпускают в скважину перфоратора и прорезают на отметке отверстия в обсадной колонне на уровне купола обрушения горпрорезают отверстия в обсадной колонне диаметром 6 мм в количестве 10...12 штук, в направлении верхней части угольного пласта йэ (отметка 1260 м). Группой насосных 5 агрегатов 4АН-700 в количестве 8 штук при давлении: на устье скважины 20...30 МПа и расходе 50...70 л/с закачивают 1190 куб.м воды, рассчитанное по вышеприведенной формуле. 10

Опускают в скважину на насосно-компрессорных трубах косой хвостовик, по центральной колонне труб подают воду и по кольцевому пространству поднимаютна поверхность водопесчаную смесь, тем самым 15 полностью размывают не только песчаную пробу в скважине, но и измельченные уголь и породу из зоны геологического нарушения сплошности угольного пласта, По мере разных пород, определяемого по формуле и роф.С.Г.А верши на

Н=3

1,5 — 3

6 тт Ф (1,25 — t)cos8

18 м, где a — угол падения пласта, a = 8О;

k — коэффициент разрыхления пород (колеблется от 1,1 до 1,4) k 1,25.

Поднимают на поверхность перфоратор и опускают в скважину пороховой генератор давления, сжигая пороховой заряд в интер. вале этой перфорации (отметка 1242 м), формируют трещины в породах купола обрушения и осваивают эксплуатационную скважину, Это позволяет повысить приток газа в скважину до и после ее подработки очистными работами, резко снизив при этом газовыделение в выработанное пространство лавы.

Основное преимущество предложенного способа — радикальное снижение газоносности и выбросоопасности собственно угольного пласта и эоны. геологического на- рушения его сплошности путем: формирования полости в этой зоне; создания систем трещин в нижней и верхней частях угольного пласта и в плоскости купола обрушения горных пород; интенсивного извлечения из трещин но-порового объема газонасыщенного массива рабочего агента; повышения дебитности скважины до и после ее подработки очистными работами и использования порохового генератора давления и др.

Экономический эффект в денежном выражении не подсчитывался, так как предлагаемый способ воздействия на газонасыщенный массив направлен на повышение безопасно- сти ведения горных работ, т.е. носит социальный аспект.

Область применения — угольная промышленность: бурение специализированными подразделениями, имеющими технику и оборудование нефтяного сортамента и обученной персонал, вертикальных как геологоразведочных, так и эксплуатационных скважин, а также скважин с горизонтальным окончанием ствола в зону амплитуды геологического нарушения сплошности высокогазоносного, выбросоопасного угольного пласта.

Формула изобретения

1. Способ обработки газонасыщенного массива, включающий бурение скважин с поверхности в зону амплитуды геологического нарушения угольного пласта, оборудование скважины обсадной колонной, тампонаж затрубного пространства, нагнеание в скважину жидкости, о т л и ч а ю1010577 шийся тем, что, с целью повышения безопасности ведения горных работ на угольных пластах, имеющих нарушения разрыва йх сплошности, за счет формирования призабойной полости и интенсивной дегазации собственно зоны геологического нарушения и краевых частей угольного пласта, в скважину опускают на насосно-компрессорных трубах хвостовик, нагнетают в центральную колонну труб жидкость и по мере размыва растворения, выщелачивания призабойной зоны скважины хвостовик опускают, поворачивая при-этом колонну насосно-компрессорных труб, вытесняют на поверхность шлам по кольцевому пространству, поднимают на поверхность HBcoctlo-компрессорные трубы и снимают хвостовик, затем в скважину опускают насосно-компрессор»ые трубы, нагнетают в кольцевое пространство сжатый газ, вытесняют на поверхность газожидкостную смесь, метан по центральной колонне труб, демонтируют колонну насосно-компрессорных труб, в скважину опускают на кабеле пороховой генератор давления, сжигают по5 роховой заряд на забое скважины и на уровне зон .перфорации обсадной колонны верхней и нижней частей угольного пласта, поднимают на поверхность кабель, осваивают эксплуатационную скважину, при этом

10 до входа горных работ в зону геологического нарушения перфорируют обсадную колонну на уровне купола обрушения горных пород и формируют в них прискважинную трещину сжиганием порохового заряда, разме15 щенного в интервале этой перфорации.

2. Способ поп.1, отличающийся тем, что оборудование скважины обсадной колонной и тампонаж затрубного пространства осуществляют до почвы угольного пла20 ста.

-1050

-/150.П.

l200

3-я аост. лав

5-я дОСт АООД

1810577

- лоо

Ц.П, 1810577 о

Составитель А. Пережилов

Техред М.Моргентал Корректор В. Петраш

Редактор Т. Иванова

Заказ 1431 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государств нного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113935. Москва, Ж-35, Раушская наб,. 4/5

Произво,-,стя ° " :1 .ã,<": и комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина 101 ь ° ) л о вЪ О

О

Оъ 4 м о ° \ а Сь ь

С0 е» «ъ

Cv Ol о л

° Ъ

CO O еъ - с а

° ф

vi л

Ol 9о

ФЧ

Ю о ю

Ф л

Cl

°

Ci ол

Cl