Способ дегазации угленосной толщи

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разгрузки от горного давления, защиты и дегазации выбросоопасных и газоносных пластов. Способ дегазации угленосной толщи включает проходку дренажной выработки в кровле и почве газоносного пласта до начала проведения подготовительных выработок на защищаемом пласте и установку временной крепи в выработке. Отличается тем, что дренажную выработку проходят на удалении от защищаемого пласта не превышающем 8,5 кратную ширину дренажной выработки. На ее почву укладывают перфорированный газопровод, затем обрушают выработку, а проходку подготовительных выработок на защищаемом пласте начинают после снижения газоносности дегазируемого участка до безопасного уровня. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разгрузки от горного давления, защиты и дегазации выбросоопасных и газоносных пластов.

Известен способ дегазации угленосной толщи скважинами, пробуренными с поверхности, включающий бурение скважин с земной поверхности, цементацию устья, обсадку стальными трубами, перфорированными на интервале, включающем газоносный взрывоопасный пласт, предназначенный к последующей обработке, и дегазацию вмещающей толщи, содержащей газоносные пласты-спутники [1].

Однако этот способ характеризуется большой трудоемкостью работ и низким уровнем эффективности дегазации в связи с тем, что газопроницаемость массива, не разгруженного от горного давления, невелика.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ дегазации угленосной толщи [2] . Способ реализуется следующим образом: на удалении, не превышающем 7в, где в - ширина дренажной выработки, от дегазируемого участка пласта в породах почвы или его кровли проходят дренажную выработку, которую закрепляют вначале временной крепью, под охраной которой устанавливают постоянную крепь, поддерживающую устойчивое сечение выработки после извлечения временной крепи на уровне не менее 1/3 площади первоначального сечения выработки.

Применение данного способа ограничивается недостаточно большим радиусом действия при больших трудозатратах на крепление временной крепью и перекрепление на крепь, обеспечивающую меньшее сечение. Вместе с тем, при длительном сроке эксплуатации защищаемой выработки весьма вероятно разрушение дренажной выработки, в связи с невозможностью ремонта ее крепи из-за загазованности. В этом случае, как будет показано ниже, зона трещин и деформаций распространяется дальше, чем 7в, и достигнет защищаемой эксплуатируемой выработки, создавая аварийную или катастрофическую ситуацию и увеличивая эксплуатационные и ремонтные затраты.

Кроме того, опасны высокие концентрации газа, достигаемые вследствие утечек и миграции газа в дренажные выработки, создающие опасность взрыва. При близкой проходке дренажной выработки к пласту снижаются темпы реализации способа из-за притока газа через образующиеся при проходке трещины. Способ наиболее близок к предлагаемому изобретению и принят за прототип.

Предлагаемое изобретение решает задачу увеличения радиуса защитного действия способа и сокращение трудозатрат на поддержание и эксплуатацию защищаемой выработки при повышении безопасности.

Для этого дренажную выработку проходят на удалении от защищаемого пласта, не превышающем 8,5-кратной ширины дренажной выработки. На почву дренажной выработки укладывают перфорированный газопровод, затем обрушают выработку, а проходку подготовительных выработок на защищаемом пласте начинают после снижения газоносности дегазируемого участка защищаемого пласта до безопасного уровня.

Кроме того, в качестве временной крепи используют анкерную крепь, а для обрушения дренажной выработки в кровлю бурят шпуры, заряжают их зарядами взрывчатых веществ (ВВ) и взрывают их.

Для повышения эффективности способа шпуры ориентируют таким образом, чтобы выполнялось условие d sinα ≥ l, где d - длина заряженного шпура, α - угол ориентации шпура относительно кровли, l - длина анкеров.

На фиг. 1 показано расположение дренажной и пластовой выработок; на фиг. 2 - устройство дренажной выработки и трубопровода в нем.

Способ реализуется следующим образом.

На особо выбросоопасном пласте 1 планируют проведение промштрека 2. Для обеспечения безопасной проходки создают локально защищенную зону 3 на пласте 1. Для этого, на удалении L≅8,5 в проходят дренажную выработку 4 в породах почвы. Возможно также проведение выработки 4 в кровле пласта, но эффект разгрузки будет слабее. При проходке выработки 4 ее закрепляют либо деревянной временной рамной крепью, либо анкерной крепью 5. После проходки выработки 4 крепь демонтируют. Для повышения эффективности извлечения метана, на почве выработки оставляют перфорированный трубопровод 6 и закрепляют его от разрушения, например, бетонными кольцами или коробками 7. При анкерном креплении для обрушения кровли бурят шпуры 8, расположенные как показано на фиг. 2, длиной d, определяемой из условия l ≅ d sinα, где l - длина анкера. Заряжают шпуры 8 зарядами ВВ и взрывают. Проходку выработки 2 начинают через 1 мес после завершения активной фазы сдвижения и уплотнения пород, когда газоносность дегазируемого пласта снизится до безопасного уровня. При расположении дренажной выработки в кровле пласта горные работы возможно начинать непосредственно после обрушения кровли.

Геомеханическое содержание параметров, используемых в изобретении, состоит в следующем.

Поскольку выработку не деформируют, как предусмотрено в прототипе, а обрушают, существенно увеличивается дальность распространения трещин, а значит, разгрузки пород. Как известно, формула определения радиуса распространения трещиноватости, в том числе и микротрещин, имеет вид: где U - величина деформаций; b - ширина дренажной выработки. ("Методические указания по определению параметров создания локальной защиты при проведении подготовительных выработок на газоносных пластах", 1989, с. 18, авторы Петухов И.М., Кузнецов В. П., Гончаров Е.В. и др., изданные и внедряемые в Карагандинском угольном бассейне). При обрушении дренажной выработки U=b; 6, и тогда L=8,5 b.

Объем выделяемого газа подсчитывается по концентрации газа в трубопроводе и объему прокачиваемой газовоздушной смеси. При известной заранее газоносности пласта на дегазируемом участке и объему угля над дренажной выработкой определяют объем метана к удалению. Обычно эффективность дегазации считается высокой при 30-60% (см. упоминаемого Ю.В. Васючкова, с. 40). Что касается расположения и длины шпуров 8, заряжаемых и взрываемых при обрушении выработки, то их длина d выбрана таким образом, чтобы, взрываясь, они могли обрушать породную пачку, скрепленную анкерами. Поэтому используют условие l ≅ d sinα, где d - длина взрывного шпура; l - длина анкеров; α - угол ориентации шпуров относительно кровли. В результате достигается развитие газопроводящих трещин до защищаемого участка на газоносном пласте, его разгрузка от горного давления.

Таким образом, реализованный способ по сравнению с прототипом позволяет увеличить радиус защитного действия и сократить трудозатраты на его реализацию при безопасных условиях выполнения.

Формула изобретения

1. Способ дегазации угленосной толщи, включающий проходку дренажной выработки в кровле или почве газоносного выбросоопасного пласта до начала проведения подготовительных выработок на защищаемом пласте и установку временной крепи в выработке, отличающийся тем, что дренажную выработку проходят на удалении от защищаемого пласта, не превышающем 8,5-кратной ширины дренажной выработки, на почву дренажной выработки укладывают перфорированный газопровод, затем обрушают выработку, а проходку подготовительных выработок на защищаемом пласте начинают после снижения газоносности дегазируемого участка защищаемого пласта до безопасного уровня.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве временной крепи используют анкерную крепь, а для обрушения дренажной выработки из нее в местах перехода бортов выработки в кровлю бурят шпуры, заряжают их зарядами взрывчатых веществ и взрывают их.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что шпуры ориентируют таким образом, чтобы удовлетворить условию d sinα ≥ l, где d длина шпура; α - угол ориентации шпура относительно кровли; l длина анкеров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2