Способ дегазации сближенного угольного пласта на участках ведения очистных работ

Авторы патента:

E21F7/00 - Способы или устройства для отсасывания рудничных газов без последующего использования или с использованием этих газов для каких-либо целей

Владельцы патента RU 2533479:

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

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 горному делу и может быть использовано для извлечения газов из сближенных пластов и выработанного пространства в условиях отработки метаноносных пластов угля с целью снижения метанообильности выемочных участков за счет продуктивности дегазационных скважин, пробуренных из участковых выработок на сближенные угольные пласты в кровле/почве отрабатываемого пласта.

Известен способ дегазации сближенного угольного пласта на участках ведения очистных работ скважинами, пробуренными из участковых выработок на сближенные пласты угля (Управление газовыделением в угольных шахтах при ведении очистных работ / И.В. Сергеев, В.С. Забурдяев и др. - М.: Недра, 1992. - 256 с.), включающий бурение скважин из выработок до пересечения сближенного пласта, герметизацию устьев скважин от рудничной атмосферы, подсоединение скважин к дегазационному трубопроводу и извлечение газов.

Недостатком этого способа дегазации сближенного угольного пласта является то, что извлечение газов осуществляют без учета местоположения зоны повышенного метановыделения в скважины относительно забоя лавы.

Известен другой способ дегазации сближенного угольного пласта скважинами, пробуренными из участковых выработок (Метан в шахтах и рудниках России: прогноз, извлечение и использование / А.Д. Рубан, В.С. Забурдяев, Г.С. Забурдяев и др. - М.: ИПКОН РАН, 2006. - 312 с.), включающий бурение скважин из участковых выработок на сближенные пласты угля, герметизацию устьев скважин от рудничной атмосферы, подсоединение скважин к дегазационному трубопроводу и извлечение газов с учетом местоположения зоны повышенного метановыделения в скважины относительно очистного забоя лавы.

Недостатком этого способа дегазации является то, что извлечение метана из сближенного угольного пласта осуществляют без учета местоположения зон метановыделения в скважины на участках очистных работ до и после зоны повышенного извлечения метана.

Наиболее близким способом дегазации сближенного угольного пласта скважинами, пробуренными из участковых выработок, является нормативный способ (Инструкция по дегазации угольных шахт. Серия 05. Выпуск 22. - М.: Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2012. - 250 с., прототип), включающий бурение из участковой выработки скважин на сближенные пласты угля, герметизацию устьев скважин от рудничной атмосферы, подсоединение скважин к дегазационному трубопроводу, установление местоположения зоны повышенного метановыделения в скважины относительно очистного забоя лавы и извлечение газов.

Недостатком данного способа является то, что извлечение метана из сближенных пластов угля ведут без учета местоположения зоны начала метановыделения в скважины, шага посадки пород основной кровли, текущего положения забоя скважины относительно лавы и без оптимального режима управления потоками каптируемых метановоздушных смесей от начала метановыделения в скважины до окончания ее работы.

Целью изобретения является повышение безопасности ведения подземных горных работ по газовому фактору за счет более полного извлечения метана из сближенного угольного пласта и оптимального режима управления потоками каптируемых метановоздушных смесей, обеспечивая в смесях кондиционное содержание метана, то есть более 25% по объему.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе дегазации сближенного угольного пласта, включающем проведение из горной выработки скважин до пересечения ими сближенного пласта, герметизацию устьев скважин от рудничной атмосферы, подсоединение скважин к дегазационному трубопроводу, установление местоположения зоны повышенного метановыделения в скважины относительно забоя лавы и извлечение газов, дополнительно устанавливают местоположение зоны начала метановыделения в скважины, шаг посадки пород основной кровли и текущее положение забоя скважины после посадки пород кровли, при этом создают оптимальный режим управления потоками каптируемых смесей по содержанию в них метана от начала метановыделения в скважину до окончания ее работы. Зоны начального и повышенного метановыделения в скважины устанавливают экспериментально путем анализа данных о метановыделениях из скважин по мере подвигания очистного забоя лавы. Текущее положение забоя скважины после очередной посадки пород основной кровли устанавливают на пересечении плоскостей разгрузки пород кровли от неподвижной и подвижной границ выработанного пространства лавы. Режим управления потоками каптируемых метановоздушных смесей осуществляют величиной разрежения на устьях скважин, обеспечивая в смесях кондиционное содержание метана.

Способ осуществляют следующим образом.

Применительно к конкретным горно-геологическим условиям разработки пластов угля из горной выработки проводят скважины до пересечения ими сближенного угольного пласта, герметизируют устья скважин от рудничной атмосферы, подсоединяют скважины к дегазационному трубопроводу, устанавливают местоположение зоны повышенного метановыделения относительно забоя лавы по данным о метановыделениях из дегазационных скважин или по зависимостям, при этом дополнительно устанавливают местоположение зоны начала метановыделения в скважины, шаг посадки пород основной кровли и текущее положение забоя скважины после посадки пород кровли и создают оптимальный режим управления потоками каптируемых смесей, измеряя содержание в них метана от начала метановыделения в скважину до окончания ее работы. Зоны начального и повышенного метановыделения в скважины устанавливают экспериментально путем анализа данных о метановыделениях из скважин по мере подвигания очистного забоя лавы. Текущее положение забоя скважины после очередной посадки пород основной кровли устанавливают на пересечении плоскостей разгрузки пород кровли от неподвижной и подвижной границ выработанного пространства лавы, а режим управления потоками каптируемых метановоздушных смесей осуществляют путем регулирования величины разрежения на устьях скважин, обеспечивая в смесях кондиционное содержание метана не менее 25% по объему.

Технология ведения дегазационных работ по извлечению метана из сближенных угольных пластов изложена в Инструкции по дегазации угольных шахт (2012 г.).

Внедрение способа позволит повысить безопасность ведения горных работ по газовому фактору за счет более полного извлечения метана из сближенного угольного пласта и выработанного пространства, оптимального режима управления потоками каптируемых метановоздушных смесей, обеспечивая в них кондиционное содержание метана с возможностью его утилизации.

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, отличающийся тем, что 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 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.

Способ определения газокинетических характеристик угольного пласта // 2526962

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.

Щиток контроля газовыделения с поверхности обнажения угольного пласта // 2526432

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для мониторинга газовыделения с поверхности обнажения метаноносных угольных в горные выработки угольных шахт.

Способ интенсификации добычи природного газа из угольных пластов через скважины // 2524583

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 разработки газоносной свиты угольных пластов // 2522583

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.

Способ добычи метана из угольных пластов // 2521098

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.

Способ дегазации угольного пласта // 2520669

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.

Способ дегазации мощного угольного пласта при его отработке по системе "слой-пласт" // 2516674

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».

Способ обработки информации о концентрации метана в подготовительной выработке // 2514313

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 управления газовыделением при отработке склонного к самовозгоранию угольного пласта // 2512049

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.

Способ предварительной дегазации угольного пласта // 2534881

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.

Способ определения путей фильтрации рудничного воздуха в шахтах // 2536518

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.

Способ проходки горной выработки по выбросоопасному пласту // 2536540

Изобретение относится к области горного дела, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для безопасной проходки горной выработки по выбросоопасному пласту по газодинамическому и газовому факторам. Техническим результатом является повышение безопасности ведения работ при проходке по выбросоопасному пласту горной выработки, исключение в случае газодинамического явления ее загазирования и распространения газоопасного облака по сети выработок шахты. Способ включает проходку горной выработки, ее проветривание, контроль содержания метана в забое и в исходящей струе воздуха, проведение с неснижаемым опережением в массиве угля дегазационных скважин по бокам выработки и разгрузочно-дренажной скважины по ее оси. При этом скважины проводят на длину недельного интервала проходки выработки. Перед очередным интервалом проходки сооружают переносное устройство, которым в случае газодинамического явления экстренно перекрывают сечение выработки и ограниченным расходом выпускают из забоя газоопасную смесь в исходящую струю. Причем при выпуске газоопасной смеси поддерживают концентрацию метана в исходящей струе выработки не более 0,5% по объему путем подачи в выработку дополнительного количества свежего воздуха. Разгрузочно-дренажную скважину на очередном интервале проходки выработки проводят дистанционно после подключения барьерных скважин к дегазационному трубопроводу. В случае газодинамического явления и достижения более 1% метана на устье очередного интервала проходки выработки автоматически включают в работу дополнительный вентилятор местного проветривания, подают свежий воздух в исходящую из выработки струю, газоопасную смесь разбавляют до нормативного содержания газов в рудничной атмосфере. 2 з.п. ф-лы.

Способ предотвращения геодинамических явлений при подземной разработке газоносного угольного пласта // 2539074

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке газоносных угольных пластов в условиях проявления опасных геодинамических явлений. Предложен способ предотвращения геодинамических явлений при подземной разработке газоносного угольного пласта, включающий бурение в пласт дегазационной скважины, формирование каналов проницаемости вокруг скважины, удаление воды и извлечение метана. В процессе дегазации пласта осуществляют периодическое закрытие и открытие устья скважины. При этом закрытие осуществляют на время до 1…3 суток, а длительность открытия ограничивают временем до достижения минимального дебита метана в предыдущем периоде. Кроме того, в дегазационные скважины с нулевым дебитом перед первым периодом закрытия нагнетают воздух под абсолютным давлением более 6 бар - для создания стартовых каналов проницаемости. Техническим результатом является повышение дебита метана из скважины в 10-15 раз, сокращение длительности подготовки особо опасного пласта к отработке за счет интенсификации процесса дегазации и снижение газоносности в 2-3 раза и релаксации аномальных напряжений горного давления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ ударно-волнового разрушения угольного пласта через скважины пробуренные из горных выработок // 2540709

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов. Техническим результатом изобретения является развитие равномерной сети трещин и разрушение массива угольного пласта по длине дегазационных скважин за малое время и при использовании минимального количества оборудования. Предложен способ ударно-волнового разрушения угольного пласта через скважины, пробуренные из горных выработок, включающий 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 устье скважины соединяют через быстродействующий клапан с источником воды, находящейся под давлением, и со сливным клапаном. Быстродействующий клапан открывают на время, в течение которого волна движения массы жидкости достигает наиболее отдаленной части скважины, создает гидравлический удар и развивает образующиеся трещины угольного пласта, после закрывания быстродействующего клапана открывают сливной клапан для снижения давления в скважине до величины исходного давления воды. Причем длительность открывания быстродействующего клапана и частоту повторения гидроударов выбирают из условия создания трещин в угольном пласте, его разрушения и заполнения наиболее отдаленной части скважины фрагментами разрушенного угольного пласта, создание гидравлических ударов повторяют до заполнения скважины фрагментами разрушенного угольного пласта до устья. 1 ил.

Комплексный способ предварительной дегазации рабочего угольного пласта, выработанного пространства и пластов-спутников и управляемого обрушения тяжелой кровли // 2540750

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной угледобыче. Техническим результатом является повышение безопасности работы в очистном забое в пластах, опасных по газовому фактору. Предложен комплексный способ предварительной дегазации рабочего угольного пласта, выработанного пространства и пластов-спутников и управляемого обрушения тяжёлой кровли, включающий проведение полевых подготовительных выработок - штреков и бремсбергов, затем из дегазационно-торпедных пластовых выработок бурят веера скважин в почву и кровлю пласта, а из передовой пластовой выработки бурят длинные скважины, которые направляют в сторону выработанного пространства, после чего осуществляют передовое торпедирование для создания трещин и производят плавную посадку кровли. При этом комплексность мероприятий включает расположение веерных скважин, общих как для дегазации, так и для торпедирования, а при проведении полевых подготовительных штреков образуют охранные жёстко-податливые целики. Причем скважины, пробуренные в кровле пласта, являются дегазационно-торпедными и их располагают в таком порядке, при котором обеспечивают посредством передового торпедирования образование трещин для продольного обрушения по линии, проходящей параллельно лаве. Помимо передового торпедирования осуществляют отстающее, посредством которого производят поперечное обрушение блоков по линии, перпендикулярной лаве. А дегазацию выработанного пространства до обрушения в его верхней части осуществляют через сохранившиеся наполовину лавы скважины. 6 ил.

Способ прогноза газового баланса очистного забоя // 2541342

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза газообильности очистного забоя по источникам метана в призабойном пространстве при работе углеразрушающего механизма (комбайн, струга и пр.). Предложен способ прогноза газового баланса очистного забоя, включающий измерение объемов добываемого угля и интенсивности газовыделения, установление зависимости между измеренными величинами и определение показателя газоотдачи отрабатываемого пласта. При этом указанные измерения производят в каждую смену по добыче угля, а показатель газоотдачи пласта определяют по интенсивности наибольшего газовыделения во время циклов отбойки измеренного угля. Причем долю газового баланса отрабатываемого пласта в призабойное пространство устанавливают отношением интенсивности наибольшего газовыделения из пласта и интенсивности газовыделения очистного забоя. Предложенный способ позволит повысить достоверность прогноза газовыделения из источников выделения газов в призабойное пространство очистного забоя и обоснованно рекомендовать способы и параметры дегазации отрабатываемого пласта и выработанного пространства, обеспечивая тем самым нормативные параметры рудничного воздуха в забое лавы и на выемочном участке.

Способ определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя // 2541343

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя. Предложен способ определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя, включающий проведение подготовительных выработок, отработку угольного пласта очистным забоем, бурение дегазационной скважины, герметизацию ее устья от рудничной атмосферы, измерение интенсивности газовыделения из скважины при ее переходе из зоны природной проницаемости пласта в зону опорного давления от очистного забоя. При этом скважину в неразгруженном массиве пласта бурят до границы опорного давления от противоположной выработки, а устье скважины герметизируют на глубину зоны опорного давления от выработки, из которой она пробурена. Причем протяженность зоны опорного давления от очистного забоя устанавливают по расстоянию между зонами начала пригрузки пласта и начала его разгрузки от горного давления.

Способ воздействия на угольный пласт через скважины, пробуренные из горных выработок // 2547873

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов. Техническим результатом является повышение эффективности дегазации угольного пласта. Предложен способ воздействия на угольный пласт через скважины, пробуренные из горных выработок, включающий гидравлический разрыв пласта и последующее развитие образовавшихся трещин путем продувки воздухом. При этом гидроразрыв осуществляют путем изоляции пакерами участка скважины с последующей порционной закачкой воды в изолированный участок со скоростью и под давлением, достаточными для гидроразрыва пласта. Закачку порций воды повторяют до появления начальных трещин гидроразрыва. Затем откачивают воду из скважины и закачивают воздух объемом, достаточным для развития сети трещин гидроразрыва. Создание сети трещин гидроразрыва повторяют на участках скважины по всей ее длине через промежутки, определяемые геологическими условиями и заданным уровнем дегазации. 1 ил.

Способ ликвидации метанообильной шахты // 2549659

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для извлечения шахтного метана в процессе и после ликвидации метанообильной шахты. Техническим результатом является увеличение срока работы дегазационных скважин и повышение объемов извлекаемого метана, пригодного для утилизации. Предложен способ извлечения метана при ликвидации метанообильной шахты, включающий прекращение работ по добыче угля в очистном забое, изоляцию участковых выработок, проведение и герметизацию устьев скважин, подсоединение скважин к дегазационному трубопроводу и извлечение метана. При этом скважины проводят из выработки вблизи демонтажной камеры над целиком угля в свободное пространство обрушенных пород основной кровли остановленного очистного забоя, скважины подсоединяют к магистральному дегазационному трубопроводу и метан извлекают до изоляции участковых выработок и после изоляции шахты.