Способ дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе "слой-пласт"



Способ дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе слой-пласт
Способ дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе слой-пласт
Способ дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе слой-пласт
Способ дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе слой-пласт
Способ дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе слой-пласт

 


Владельцы патента RU 2516674:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для дегазации мощного угольного пласта при его отработке в два слоя по системе «слой-пласт». Техническим результатом является снижение метановыделения из отрабатываемого пласта и повышение безопасности ведения очистных работ. Способ дегазации мощного пласта содержит этапы на которых: проводят по верхнему слою пласта парные штреки, сообщенных сбойками, и разнесенных диагональных печей, разделяющих выемочный участок на части; проводят из верхней выработки парных штреков скважин в плоскости верхнего слоя пласта и серии параллельно расположенных скважин на нижний слой пласта из нижней выработки парных штреков; и подключение скважин к дегазационному трубопроводу. При этом способ дополнительно включает этап, на котором из разрезной диагональной печи проводят вдоль выемочного участка систему параллельных скважин, ориентированных на очистной забой. Причем метан из скважин, пробуренных в плоскости верхнего слоя пласта, отводят секционно на ближайшую по ходу движения очистного забоя сбойку по трубопроводу, проложенному в верхнем парном штреке и трубопроводу в сбойке между парными штреками на участковый трубопровод, проложенный по нижнему из парных штреков. 5 ил.

 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано при отработке мощного угольного пласта, отрабатываемого по системе «слой-пласт», при первоочередной отработке верхнего слоя. Целью изобретения является максимально возможное снижение метанообильности выемочного участка на длинных выемочных полях (участках) за счет одновременного извлечения метана из верхнего и нижнего слоев пласта с использованием эффекта разгрузки угольного массива от горного давления при ведении очистных работ по верхнему слою пласта.

Известен способ дегазации угольного пласта при очистной его отработке с использованием перекрещивающихся скважин, пробуренных в плоскости отрабатываемого пласта. При дегазации тонкого или средней мощности пласта угля в его плоскости проводят две серии пластовых скважин, включающей серию скважин, пробуренных параллельно линии очистного забоя, и серию скважин, ориентированных на него. Обе серии скважин, после окончания их бурения и герметизации их устьев от рудничной атмосферы, подключают к участковому газопроводу, сообщенному с вакуумным насосом [Авторское свидетельство СССР №1439266 A1 М. Кл. E21F 7/00, 1988 г., бюл. №43].

Недостатками данного способа дегазации разрабатываемых угольных пластов является низкая эффективность мощного пласта при системе его подготовки «слой-пласт», когда горные выработки и дегазационные скважины проводят только в пределах верхнего слоя пласта, а нижний слой пласта, разгружаясь от горного давления при ведении очистных работ по верхнему слою, интенсивно отдает метан в выработанное пространство выемочного участка и участковые выработки, что способствует их загазированию и повышает опасность ведения горных работ по газовому фактору. Более того, средствами вентиляции опасно удалять метан из выработанного пространства при отработке склонных к самовозгоранию угольных пластов, опасаясь возникновения эндогенных пожаров.

Известен другой способ дегазации мощного угольного пласта путем использования перекрещивающихся скважин, пробуренных по верхнему слою пласта, и прямолинейных скважин, пробуренных из выработки верхнего слоя на нижний слой пласта [Методические основы проектирования дегазации на действующих и ликвидируемых шахтах. - М.: ННЦ ГП-ИГД им. А.А.Скочинского, 2002. - 316 с.].

Данному способу дегазации присущи недостатки, суть которых состоит в том, что прямолинейные скважины, пробуренные на нижний слой пласта из выработки верхнего слоя, не охватывают нижний слой пласта по всей ширине выемочного участка (всего 20-25 м от выработки), что не способствует высокой эффективности дегазации нижнего слоя пласта и создает условия для низкой производительности очистного забоя по газовому фактору и обильному метановыделению в выработанное пространство, из которого средствами вентиляции не удается выводить метановоздушные смеси, в частности, на угольных пластах, угли которых склонны к самовозгоранию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ дегазации мощного пласта восстающими скважинами, пробуренными из выработки верхнего слоя как по первому вынимаемому слою, так и коротких скважин по второму (нижнему) слою с обоснованием параметров дегазации пласта на основе показателей газоотдачи пласта в скважины [Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт (РД-15-09-2006). - М.: ОАО «НТЦ по безопасности в промышленности», 2007. - 256 с. (прототип)].

Данному способу дегазации присущи недостатки, аналогичные предыдущему способу, суть которых состоит в том, что прямолинейные скважины, пробуренные на нижний слой пласта из выработки верхнего слоя, не охватывают нижний слой пласта по всей ширине выемочного участка (всего 20-25 м от выработки), что не способствует высокой эффективности дегазации нижнего слоя пласта и создает условия для низкой производительности очистного забоя по газовому фактору и обильному метановыделению в выработанное пространство, из которого средствами вентиляции не удается выводить метановоздушные смеси, в частности, на угольных пластах, угли которых склонны к самовозгоранию.

Целью изобретения является повышение безопасности ведения очистных работ по газовому фактору на склонных к самовозгоранию мощных угольных пластах, отрабатываемых по системе «слой-пласт» с проходкой участковых выработок только в верхнем слое пласта.

Согласно изобретению эта задача решается тем, что в способе дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе «слой-пласт», включающей проведение по верхнему слою пласта парных штреков, сообщенных сбойками, и разрезных диагональных печей, разделяющих протяженный выемочный участок на части, проведение из верхней выработки парных штреков скважин в плоскости верхнего слоя пласта и серии параллельно расположенных скважин на нижний слой пласта из нижней выработки парных штреков, подключение скважин к дегазационному трубопроводу, дополнительно из разрезной диагональной печи проводят вдоль выемочного участка систему параллельных скважин, ориентированных на очистной забой, и из нижнего парного штрека под целиком угля - направленной трассы скважины по нижнему слою пласта, при этом метан из скважин, пробуренных в плоскости верхнего слоя пласта, отводят секционно на ближайшую по ходу движения очистного забоя сбойку по трубопроводу, проложенному в верхнем парном штреке, и трубопроводу в сбойке между парными штреками на участковый трубопровод, проложенный по нижнему из парных штреков. В плоскости верхнего слоя пласта с коэффициентом крепости угля 1,2 и менее проводят перекрещивающиеся скважины и скважины по нижнему слою пласта параллельно линии очистного забоя, а при коэффициенте крепости угля более 1,2 - ориентированные на очистной забой скважины по верхнему и нижнему слоям пласта. Ориентированные на очистной забой скважины направленной трассы проводят вдоль выемочного участка по нижнему слою пласта из сборного ствола скважины, выведенной на нижний слой пласта из нижнего парного штрека. Скважины, пробуренные по нижнему слою пласта, оставляют подключенными к участковому газопроводу до подхода очистного забоя к разрезной диагональной печи, пройденной на выемочном участке.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе «слой-пласт»; на фиг.2 - схема расположения дегазационных скважин в плоскости (разрезе) пласта при отработке его верхнего (первого) слоя; на фиг.3 - схема дегазации пласта при коэффициенте крепости угля по М.М. Протодьяконову f≤1,2; на фиг.4 - схема дегазации пласта при f>1,2; на фиг.5 - схема дегазации пласта с применением скважины направленной трассы по нижнему слою с ответвлениями от общего (сборного) ее ствола скважин, пробуренных в плоскости нижнего слоя вдоль выемочного столба в направлении очистного забоя.

Способ дегазации мощного пласта осуществляют следующим образом.

На протяженном выемочном участке при отработке пласта очистным забоем 1 (фиг.1) и подаче свежего воздуха по выработке 2 используют систему пластовых восстающих скважин, пробуренных из выработок 3 и 4. Скважины 5 (фиг.1-5) проводят по верхнему (первому) слою пласта из выработки 3 ориентированно на очистной забой с углом отклонения 30-35° от оси выработки 3, а скважины 6 (фиг.1) - из выработки 4 (фиг.2), пройденной в плоскости верхнего слоя пласта направленной трассы с выводом скважин 6 (фиг.1) и 6' (фиг.4) в плоскость нижнего (второго) слоя пласта. При этом на пласте с крепостью угля f≤2 скважины 6 (фиг.1 и 3) размещают параллельно линии очистного забоя 1, на пласте крепостью f>1,2-6' (фиг.4) ориентированно на очистной забой, а при использовании современной буровой техники - скважины 6” (фиг.5) с ответвлением ряда скважин от сборного ствола в направлении очистного забоя 1.

Устья скважин 5, пробуренных из выработки 3, герметизируют от рудничной атмосферы и подключают к газопроводу 7 (фиг.1, 3-5), по которому каптируемые метановоздушные смеси отводят через сбойку 9 (фиг.1) в магистральный участковый газопровод 8 (фиг.1, 3-5), сообщенный с вакуум-насосной станцией (на чертежах не показана).

При разделении протяженных выемочных участков пласта разрезными печами 10 (фиг.1) скважины 11 из них проводят по верхнему слою пласта ориентированно на очистной забой и подключают к газопроводу 12, который сообщают с газопроводом 8.

Режим работы дегазационных скважин и их параметры устанавливают опытным путем или в соответствии с рекомендациями нормативного документа.

Внедрение изобретения при выемке угля по системе «слой-пласт» обеспечит максимально возможное снижение метановыделения из мощного угольного пласта в участковые выработки, повысит безопасность ведения горных работ и производительность очистных забоев по газовому фактору.

Способ дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе «слой-пласт», включающий проведение по верхнему слою пласта парных штреков, сообщенных сбойками, и разрезных диагональных печей, разделяющих протяженный выемочный участок на части, проведение из верхней выработки парных штреков скважин в плоскости верхнего слоя пласта и серии параллельно расположенных скважин на нижний слой пласта из нижней выработки парных штреков, подключение скважин к дегазационному трубопроводу, отличающийся тем, что дополнительно из разрезной диагональной печи проводят вдоль выемочного участка систему параллельных скважин, ориентированных на очистной забой, и из нижнего парного штрека под целиком угля - направленной трассы скважины по нижнему слою пласта, при этом метан из скважин, пробуренных в плоскости верхнего слоя пласта, отводят секционно на ближайшую по ходу движения очистного забоя сбойку по трубопроводу, проложенному в верхнем парном штреке, и трубопроводу в сбойке между парными штреками на участковый трубопровод, проложенный по нижнему из парных штреков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к текущему прогнозу метановыделения в подготовительные выработки и может найти широкое применение при автоматизированном текущем прогнозе метанообильности в увязке с данными телеконтроля содержания в выработке.

Способ относится к области горной промышленности, в частности к угольной, и может быть использован при отработке склонных к самовозгоранию угольных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности ведения горных работ при отработке склонных к самовозгоранию угольных пластов.
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для гидродинамического воздействия на угольный пласт и глубокой его дегазации.
Предложенная группа изобретений относится к горной промышленности и предназначена для удаления метана из газа низкой концентрации в угольных шахтах. Техническим результатом является обеспечение возможности удаления метана из газа при использовании реакции окисления малого количества метана в газе в условиях высокой температуры.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к методу комплексного управления газовыделением при отработке мощных и сближенных пластов угля. Техническим результатом является повышение эффективности управления газовыделением с целью обеспечения высокой производительности и безопасности добычи угля и метана.

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.

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.

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.

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. .

Изобретение относится к горному делу, используется для предварительной и текущей дегазации угольных пластов в шахтах III категории и сверхкатегорных по газу, а также опасных по внезапным выбросам угля и газа. Техническим результатом является интенсификация газоотдачи угольного пласта. Способ включает бурение направленных на очистной забой дегазационных скважин, последующее проведение из них поинтервальных гидроразрывов угольного пласта и отведение высвободившегося газа. Дегазационные скважины бурят в восходящем направлении из монтажной камеры и нарезанных поперек выемочного столба разрезных печей до выхода в борт соседней разрезной печи. Поинтервальные гидроразрывы проводят с использованием жидкости Novec 1230. Затем герметизируют устья дегазационных скважин, а отведение высвободившегося газа производят путем его свободного истечения из этих скважин в дегазационную сеть. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при добыче метана из угольных пластов. Способ включает бурение или вскрытие старой вертикальной скважины в месте метано-угольной залежи, определение мощности пласта в разрезе скважины, определение марочного состава углей, подведение к метано-угольной залежи через рабочий интервал вертикальной скважины источника периодических направленных коротких импульсов высокого давления и воздействие на пласт энергией плазмы, образуемой взрывом калиброванного металлического проводника, в виде периодических направленных коротких импульсов высокого давления. Количество импульсов высокого давления и длительность воздействия в каждом интервале метано-угольной залежи определяется мощностью пласта в разрезе скважины и марочным составом углей. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи метана увеличением количества добываемого газа, снижением энергозатрат и повышением безопасности процесса. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отработки свиты газоносных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности и снижение затрат на дегазацию при разработке газоносных пластов. Предложенный способ заключается в разработке свиты угольных пластов в восходящем порядке по системе «Длинные столбы по простиранию» с проведением вскрывающих горных выработок, управление горным давлением путем обрушения пород кровли в выработанном пространстве с последующей изоляцией. Причем сначала осуществляют отработку нижнего пласта в свите с опережающей дегазацией с продолжением отсоса газа из него при отработке вышележащих подработанных пластов, а затем осуществляют отработку вышележащих пластов в восходящем порядке. При этом осуществляют сбор шахтных вод со всей свиты пластов в нижней точке нижнего пласта при его отработке с подачей водного раствора антипирогена в выработанное пространство. После отработки нижнего пласта опережающую пластовую дегазацию в нем прекращают, а в отработанном пространстве поддерживают атмосферное давление с выпуском флюидных газов из очагов ниже свиты. При этом в дальнейшем опережающую дегазацию в вышележащих пластах при их отработке не применяют. Кроме того, подачу водного раствора антипирогена осуществляют с нижнего пласта в выработанное пространство каждого из последующих отработанных угольных пластов по мере их отработки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов с целью повышения безопасности работ в шахтах, а также для добычи метана из угольных пластов через скважины, пробуренные с поверхности или из горных выработок. Способ интенсификации добычи природного газа из угольных пластов через скважины включает создание трещин в угольном пласте посредством циклического увеличения и снижения давления жидкости в скважине и воздействие на пласт низкочастотными импульсами давления высокой амплитуды при увеличении давления жидкости в скважине. При этом циклически увеличивают давление жидкости в скважине выше предела упругости разрушаемого массива, одновременно контролируют, чтобы максимальные значения напряжений, создаваемых в угольном пласте, были ниже предела прочности разрушаемого массива. Техническим результатом является повышение эффективности добычи природного газа.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для мониторинга газовыделения с поверхности обнажения метаноносных угольных в горные выработки угольных шахт. Техническим результатом является повышение точности измерения количества газа, выделяющегося с исследуемой поверхности угольного пласта, за счет обеспечения плотного примыкания на линии контакта приставной полости с поверхностью пласта и устранения частичных потерь газа, поступающего под приставную полость. Предложен щиток для контроля газовыделения с поверхности обнажения угольного пласта, включающий приставную полость с центральным отверстием, соединенным с трубкой, подводящей газовую смесь к узлу контроля количества газовой смеси. Приставная полость выполнена круглой формы, на контактной поверхности с угольным пластом закреплен уплотнитель из упругого газонепроницаемого материала. Через центральное отверстие в приставной полости пропущена жесткая трубка с неподвижной гайкой на внутренней части трубки, упругой втулкой, поджатой пресс-шайбой и подвижной гайкой. С внешней стороны на трубку надет уплотнительный элемент, контактирующий с внешней поверхностью приставной полости, поджатый пресс-шайбой и подвижной гайкой. При этом в части трубки, находящейся между исследуемой поверхностью угольного пласта и приставной полостью, выполнен перфорационный элемент. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения газоносности пласта, динамики давления и температуры выделяющегося из угля газа в изолированном объеме при различных значениях остаточной газоносности и сорбционной метаноемкости. Техническим результатом является обеспечение повышения надежности, точности и оперативности определения газокинетических характеристик пласта. Предложен способ определения газокинетических характеристик угольного пласта, включающий бурение скважин с отбором проб выбуриваемого угля в пробоотборные герметизируемые стаканы и негерметичные емкости с доставкой их в лабораторию для определения газоносности, истинной и кажущейся плотности, фракционного и технического состава угля. При этом в процессе бурения транспортирование угля к устью скважины выполняют путем ее продувки сжатым воздухом, причем устье скважины оборудуют сепарирующими угольный поток ситами с отверстиями, уменьшающимися по мере удаления от устья скважины. Выпадающую между ситами сепарированную пробу угля помещают в пробоотборный стакан и герметизируют крышкой, имеющей соединение с газовой магистралью. Причем в указанном пробоотборном стакане размещены электронные датчики давления и температуры для регистрации их показаний во времени, на основании которых судят о скорости и энергии выделяющегося газа, и металлические шарики для измельчения пробы на вибростоле, для анализа пробы угля в лабораторных условиях. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при камерно-столбовой системе разработки метаноносных угольных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности ведения горных работ при разработке газоносных угольных пластов за счет эффективного проветривания выработок. Предложен способ управления метановыделением на выемочном участке при камерно-столбовой системе разработки угольного пласта, включающий проведение подготовительных и очистных выработок, выделение блоков на выемочном участке, отработку блоков от границы выемочного поля с последующей поочередной изоляцией их от рудничной атмосферы, отработку пласта камерами, их проветривание, выемку угля из межкамерных целиков комбайном фронтального действия и искусственное отведение метана из выработанного пространства за пределы выемочного участка. При этом проветривание камер-заходок при частичной отработке межкамерных целиков угля осуществляют вентиляторами местного проветривания. Причем свежий воздух подают последовательно в очередную камеру-заходку с отводом метана из верхней и нижней частей блока в общую исходящую струю блока. А метан из изолированного выработанного пространства отводят через дегазационный трубопровод, заведенный за перемычки верхнего невынимаемого межблокового целика угля. 1 ил.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для извлечения газов из сближенных пластов и выработанного пространства в условиях отработки метаноносных пластов угля. Техническим результатом является повышение безопасности ведения подземных горных работ по газовому фактору за счет более полного извлечения метана из сближенного угольного пласта. Предложен способ дегазации сближенного угольного пласта на участках ведения очистных работ, включающий проведение из горной выработки скважин до пересечения ими сближенного угольного пласта, герметизацию устьев скважин от рудничной атмосферы, подсоединение скважин к дегазационному трубопроводу, установление шага посадки пород основной кровли и местоположения зоны повышенного метановыделения в скважины относительно забоя лавы и извлечение газов. Кроме того, дополнительно устанавливают местоположение зоны начала метановыделения в скважины и текущее положение забоя скважины после очередной посадки пород основной кровли. Причем текущее положение забоя скважины устанавливают на пересечении плоскостей разгрузки пород кровли от неподвижной и подвижной границ выработанного пространства лавы.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предварительной дегазации разрабатываемых угольных пластов. Техническим результатом является уменьшение выделения пыли и газа в очистной забой за счет интенсивного увлажнения призабойной части разрабатываемого угольного пласта и снижение трудоемкости процесса ликвидации отработавшей скважины. Предложен способ предварительной дегазации угольного пласта, включающий бурение дегазационных скважин в плоскости пласта, с шагом 35-70 м, но не более 0,7 длины зоны опорного давления, закладывание перфорированных трубопроводов в скважины с диаметром, равным 0,7-0,8 от диаметра скважины, герметизацию устья скважин, с последующим подключением к дегазационному газопроводу и закачивание жидкости в отработавшую скважину. При этом перфорированный трубопровод монтируют из облегченных перфорированных труб, изготовленных из водорастворимых материалов, а стыки труб соединяют упругими муфтами. На расстоянии 1,5-2 м от скважины до груди очистного забоя перфорированный трубопровод растворяют в скважине, нагнетая в него воду с добавками поверхностно-активных веществ и растворителей. При этом интенсивно увлажняют уголь в призабойной части разрабатываемого пласта. Темп нагнетания жидкости в отработавшую скважину обеспечивают не менее 15 л/мин. 1 ил.
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к обеспечению безопасности при ведении работ в условиях шахт, и может быть использовано для определения путей фильтрации рудничного воздуха. Техническим результатом изобретения является повышение достоверности анализа проб рудничного воздуха, расширение ассортимента применяемых трассеров и обеспечение безопасности их применения для человека. Способ определения путей фильтрации рудничного воздуха в шахтах, включающий ввод в атмосферу шахты трассера, определение точек отбора проб воздуха, взятие проб в точках отбора и проведение их газового анализа на наличие трассера с помощью индикаторных трубок с возможностью последующей проверки хроматографическим или спектрофотометрическим методом в стационарной лаборатории. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что в качестве трассера используют распыленный дисперсно в поток воздуха фурфурол в количестве от 25 до 30 мг/м3.
Наверх