Способ дегазации угольного пласта

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для дегазации угольных пластов в шахтах III категории и сверхкатегорных по газу, а также опасных по внезапным выбросам угля и газа. Способ включает проходку в выемочном столбе конвейерного, вентиляционного и промежуточного штреков, подачу свежего воздуха в лаву по вентиляционному и промежуточному штрекам, бурение дегазационных скважин с интервалом 20÷25 м по восстанию пласта, не достигая вентиляционного штрека на 5÷10 м, и по падению пласта с выходом скважин в борт конвейерного штрека, осушение пласта путем свободного истечения пластовой воды через скважины на промежуточный и конвейерный штреки, после осушения пласта установку цементных пробок в скважинах, выходящих в борт конвейерного штрека, проведение в дегазационных скважинах поинтервальных гидроразрывов пласта с расстоянием между трещинами гидроразрыва 10÷15 м. Технический результат заключается в интенсификации скорости фильтрации метана. 1 ил.

 

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для дегазации угольных пластов в шахтах III категории и сверхкатегорных по газу, а также опасных по внезапным выбросам угля и газа.

Известен способ дегазации угольного пласта, включающий бурение по пласту рядов скважин диаметром 70÷100 мм со свободным истечением газа через скважины или подключением к скважинам трубопроводов и вакуум-насоса для извлечения метана (Картозия Б.Л., Федунец Б.И., Шуплик М.Н. и др. Шахтное и подземное строительство. Учебник для вузов. М.: Академия горных наук, 2001, с. 347). Расстояние между скважинами зависит от радиуса дренирования метана в одной скважине и обычно составляет 5÷10 м.

Недостатками этого способа дегазации является необходимость бурения большого количества скважин по пласту, а также незначительное газовыделение из скважин при естественной дегазации пласта и отсутствии технологии гидроразрыва для создания дополнительных трещин в пласте. Кроме того, при подготовке панели шахты дегазационные скважины обычно бурят из вентиляционного или конвейерного штреков на всю ширину выемочного столба 200÷400 м. При такой длине дегазационные скважины, как показывает практика, значительно отклоняются от своего первоначального направления, увеличивая объем и трудоемкость буровых работ и ухудшая качество дегазации пласта вследствие изменения расстояния между скважинами. Таким образом, эффективность дегазации пласта таким способом весьма мала.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ дегазации угольных пластов по патенту РФ № 2117764, E21F 7/00, опубл. 20.08.1998 в Интернете: http://ru-patent.info/21/15-19/2117764.html, включающий бурение скважины, ориентированный поинтервальный гидроразрыв в направлении от забоя к устью скважины, удаление рабочей жидкости и отсос газа, перебуривание скважинами дегазируемого массива, определение прочности на растяжение слоев породы, вмещающих массив угля, создание трещин гидроразрыва в породах почвы и кровли каждого пласта, при этом места заложения трещин гидроразрыва выбирают по условию прочности пород на растяжение.

Недостатком этого способа является осуществление ориентированного поинтервального гидроразрыва в почве и кровле пласта, то есть во вмещающих породах. При этом трещины гидроразрыва не переходят из вмещающих пород в угольный пласт, что в принципе не позволяет осуществить эффективную дегазацию самого пласта.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение эффективности дегазации угольного пласта за счет интенсификации скорости фильтрации, повышающей дебит метана в дегазационных скважинах.

Поставленная задача достигается тем, что в способе дегазации угольного пласта, включающем проходку в выемочном столбе конвейерного, промежуточного и вентиляционного штреков, подачу свежего воздуха в лаву по вентиляционному и промежуточному штрекам, бурение дегазационных скважин и проведение в них поинтервальных гидроразрывов, осуществление дегазации пласта, согласно техническому решению дегазационные скважины бурят в промежуточном штреке с интервалом 20÷25 м по восстанию пласта, не достигая вентиляционного штрека на 5÷10 м, и по падению пласта с выходом дегазационных скважин в борт конвейерного штрека, производят осушение пласта путем свободного истечения пластовой воды через дегазационные скважины на промежуточный и конвейерный штреки, после осушения пласта в устьях дегазационных скважин, выходящих в борт конвейерного штрека, устанавливают цементные пробки и производят поинтервальные гидроразрывы в пласте с расстоянием между трещинами гидроразрыва 10÷15 м.

Указанная совокупность признаков позволяет с помощью поинтервальных гидроразрывов, проводимых в дегазационных скважинах, создать в угольном пласте сеть протяженных трещин. Это обеспечивает увеличение площади открытой поверхности в угольном пласте и тем самым интенсифицирует скорость фильтрации и дебит метана в дегазационных скважинах.

Сущность технического решения поясняется примером реализации способа дегазации угольного пласта и чертежом, иллюстрирующим схему дегазации пласта.

Предлагаемый способ дегазации угольного пласта реализуют следующим образом.

Для подготовки выемочного столба лавы 1 осуществляют проходку промежуточного 2, конвейерного 3 и вентиляционного 4 штреков. Свежий воздух в лаву 1 подают по вентиляционному 4 и промежуточному 2 штрекам. В промежуточном штреке 2 бурят дегазационные скважины 5 (далее - скважины 5) с интервалом 20÷25 м по восстанию и падению пласта. Скважины 5, пробуренные по падению пласта, бурят на всю длину до выхода в борт конвейерного штрека 3, а скважины 5, пробуренные по восстанию пласта, не доводят до вентиляционного штрека 4 на 5÷10 м.

Осушение пласта производят путем свободного истечения пластовой воды из скважин 5 на промежуточный 2 и конвейерный 3 штреки, обеспечивая возможность для фильтрации метана через скважины 5. В то же время оставленный целик угля (5÷10 м) между забоями скважин 5 и вентиляционным штреком 4 не дает возможности для выхода метана в вентиляционный штрек 4, по которому подают свежий воздух в лаву 1.

После осушения пласта в устьях скважин 5, выходящих в борт конвейерного штрека 3, устанавливают цементные пробки 6, герметизирующие скважины 5 для того, чтобы метан не выходил в конвейерный штрек 3.

Из скважин 5 осуществляют поинтервальные гидроразрывы пласта, формирующие трещины 7 в пласте с расстоянием между трещинами 10-15 м, и проводят дегазацию пласта с подключением вакуум-насоса через газопровод 8, проложенный в промежуточном штреке 2.

Свежий воздух 9 подают в лаву 1 по вентиляционному 4 и промежуточному 2 штрекам, а исходящую струю 10 воздуха выдают по конвейерному штреку 3. Подача струи свежего воздуха по промежуточному штреку 2 в середину лавы 1 позволяет увеличить количество свежего воздуха в лаве 1, снизить концентрацию метана в исходящей струе 10 воздуха и таким образом осуществить эффективное проветривание лавы 1. Обеспечение притока свежего воздуха из промежуточного штрека 2 в середину лавы 1 особенно важно в связи с утечками свежего воздуха в выработанное пространство на сопряжении вентиляционного штрека 4 с лавой 1.

Бурение скважин 5 из промежуточного штрека 2 позволяет снизить отклонения профилей скважин 5 от проектных за счет сокращения их длин по сравнению с длинами скважин 5, если пробурить их на всю ширину выемочного столба из вентиляционного штрека 4 до конвейерного штрека 3.

При существующем на шахтах способе подготовки выемочного столба двумя штреками (конвейерным 3 и вентиляционным 4) и действующем ограничении по газовому фактору длины лавы 1 до 200÷220 м использование предлагаемого способа позволяет при подготовке более длинной лавы 1 (например, длиной до 400 м) снизить до 25% расходы на проведение подготовительных выработок с одновременным повышением эффективности проветривания очистного забоя.

Создание в угольном пласте сети протяженных трещин 7 с помощью поинтервальных гидроразрывов вблизи середины лавы 1 в области повышенного горного давления позволяет увеличить дебит метана в скважинах 5 и повысить эффективность дегазации угольного пласта.

Эти мероприятия в итоге позволяют увеличить производительность очистного забоя и безопасность горных работ.

Способ дегазации угольного пласта, включающий проходку в выемочном столбе конвейерного, промежуточного и вентиляционного штреков, подачу свежего воздуха в лаву по вентиляционному и промежуточному штрекам, бурение дегазационных скважин и проведение в них поинтервальных гидроразрывов, осуществление дегазации пласта, отличающийся тем, что дегазационные скважины бурят в промежуточном штреке с интервалом 20÷25 м по восстанию пласта, не достигая вентиляционного штрека на 5÷10 м, и по падению пласта с выходом дегазационных скважин в борт конвейерного штрека, производят осушение пласта путем свободного истечения пластовой воды через дегазационные скважины на промежуточный и конвейерный штреки, после осушения пласта в устьях дегазационных скважин, выходящих в борт конвейерного штрека, устанавливают цементные пробки и производят поинтервальные гидроразрывы в пласте с расстоянием между трещинами гидроразрыва 10÷15 м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для извлечения метана из разрабатываемых угольных пластов. .

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для извлечения метана из свиты угольных пластов. .

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть применено при добыче метана как для его промышленного использования, так и для дегазации разрабатываемых угольных пластов.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при разработке полезного ископаемого. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для дегазации свиты сближенных газоносных угольных пластов и вмещающих пород. .

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для извлечения газов из сближенных пластов и выработанного пространства. .
Изобретение относится к горному делу и может быть применено для дегазации источников метановыделения на выемочных полях. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при извлечении газа из выработанного пространства угольных пластов при бесцеликовой технологии отработки.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для предотвращения газодинамических явлений. .

Изобретение относится к разработке пологопадающих угольных пластов и может быть применено для их дегазации

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для дегазации угольных пластов
Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для дегазации угольных пластов

Изобретение относится к разработке пологопадающих угольных пластов и может быть применено для их дегазации

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для добычи метана, повышения метанобезопасности подземных горных работ при высокопроизводительной добыче угля

Изобретение относится к горному делу, в частности к системам разработки сближенных высокогазоносных угольных пластов

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предварительной дегазации обводненных вмещающих пород для безопасного ведения подземных горных работ при отработке месторождений в особо сложных условиях по газоносности

Изобретение относится к горному делу, в частности к системам разработки сближенных высокогазоносных угольных пластов. Техническим результатом является повышение эффективности удаления метана, повышение нагрузки на очистной забой и повышение безопасности очистных работ по газовому фактору. Способ заключается в определении протяженности зон активного газовыделения, подготовку выемочных столбов путем проведения и крепления конвейерных и вентиляционных выработок по массиву горных пород, отработку выемочных столбов и удаление метана по дегазационным скважинам. При этом протяженность зон активного газовыделения определяют по изменению объемных деформаций массива горных пород. Причем значения объемных деформаций массива горных пород получают численными методами на основе анализа компонентов тензоров деформаций и напряжений с учетом временного фактора. Тензорной характеристикой является газопроницаемость горных пород в условиях естественного их залегания. Осуществляют оценку средних значений величин газопроницаемости массива горных пород по приведенному математическому выражению. После определения протяженности зон активного газовыделения, с учетом полученных данных, выбирают схемы бурения скважин, их диаметр и число. 6 ил.

Изобретение относится к безопасной разработке месторождений полезных ископаемых и может быть применено для дегазации участков углеметанового месторождения при высокопроизводительной отработке угольных пластов подземным способом для снижения метанообильности горных выработок и добычи попутного метана. Способ включает бурение с поверхности скважин и соединение их с вакуумной и утилизационной системами. При этом бурение дегазационных скважин осуществляют до отрабатываемого пласта в места встречи и пересечения линии угла полных сдвижений геомеханического слоя, в котором находится дегазируемый пласт, и дегазируемого пласта, а метанодобывающих скважин - в места пересечений линий углов полных сдвижений соответствующих геомеханических слоев больших уровней иерархии при установленной их достаточной газоносности. Технический результат заключается в повышении эффективности дегазации и метанодобычи. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при дегазации неразгруженных угольных пластов. Техническим результатом является повышение эффективности подземной дегазации угольных пластов за счет максимального использования природной трещиноватости с наибольшей отдачей метана из угольных месторождений. Предложенный способ дегазации неразгруженных угольных пластов заключается в том, что осуществляют вскрытие дегазируемых участков угольного пласта скважинами таким образом, чтобы они пересекали максимальное количество природных трещин как по всей длине, так и по мощности пласта. При этом осуществляют отвод образовавшейся в процессе бурения пульпы самотеком в действующие выработки под углом не менее 2-3° для исключения избыточного давления воды в скважинах и предотвращения ее проникновения в пласт. Затем скважины, из которых выделяется метан, подключают в шахтных условиях к дегазационной сети труб с последующей выдачей его на поверхность к вакуумной станции и далее к потребителю. 2 ил.
Наверх