Способ определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину

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 2564887:

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

Изобретение относится к горному делу, в частности к угольной промышленности, и может быть использовано для рекомендаций по повышению содержания метана в каптируемых газовоздушных смесях, пригодных для утилизации. Техническим результатом является снижение трудоемкости процесса определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину за счет сокращения числа операций и времени на их выполнение. Предложен способ определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину, включающий герметизацию ее устья обсадной трубой, подсоединение ее к дегазационному трубопроводу и измерение в действующей скважине давления каптируемой смеси, ее расхода и концентрации метана. При этом дополнительно измеряют давление рудничного воздуха в выработке на уровне устья скважины. После измерения газовых параметров действующей скважины ее отключают от вакуума, затем измеряют давление смеси в отключенной скважине в момент достижения его величины, равной давлению рудничного воздуха в выработке. При этом концентрацию метана в отключенной скважине измеряют на уровне конца обсадной трубы, а притечки рудничного воздуха в скважину определяют произведением расхода каптируемой смеси действующей скважины на разность измеренных концентраций метана.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для рекомендаций по повышению содержания метана в каптируемых газовоздушных смесях, пригодных для утилизации.

Известен способ определения притечек (подсосов) рудничного воздуха в дегазационную скважину, включающий проведение скважины на сближенный пласт или в выработанное пространство, герметизацию ее устья обсадной трубой, подсоединение скважины к дегазационному трубопроводу, измерение расхода каптируемой смеси и концентрации в ней метана (Управление газовыделением в угольных шахтах при ведении очистных работ / И.В. Сергеев, В.С. Забурдяев и др. - М.: Недра, 1992. - 256 с.).

Недостатком этого способа является то, что нет возможности оценить качество герметизации устья скважины при фактически принятой длине обсадной трубы.

Известен способ определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину, включающий проведение скважины на сближенный подрабатываемый пласт или в кровлю выработанного пространства, герметизацию ее устья обсадной трубой, подсоединение скважины к дегазационному трубопроводу, измерение разрежения, расхода каптируемой смеси и концентрации метана по длине скважины с применением зонда, штанг для подачи зонда в скважину и средств отбора проб газовоздушной смеси и определения в них концентрации метана (Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт (РД-15-09-2006). Серия 05. Выпуск 14 / Колл. авт. - М.: ОАО «НТЦ по безопасности в промышленности», 2007. - 256 с.).

Недостатком этого способа является сложность процесса его реализации и достаточно продолжительное время отключения скважины от прямого ее назначения - извлечения метана из источника его выделения.

Наиболее близким способом определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину является способ, включающий проведение скважины на сближенный угольныЙ пласт или в выработанное пространство, герметизацию ее устья обсадной трубой, подсоединение скважины к дегазационному трубопроводу, измерение в действующей скважине разрежения (давления) каптируемой смеси, ее расхода и концентрации метана в смеси на выходе из скважины (Инструкция по дегазации угольных шахт. Серия 05. Выпуск 22. - М.: ЗАО «НТЦ исследований проблем промышленной безопасности», 2012. - 250 с., прототип).

Недостатки этого способа заключаются в сложности и продолжительности процесса определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину, которую отключают от дегазационного трубопровода на достаточно длительное время.

Целью изобретения является упрощение процесса определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину за счет сокращения числа операций и времени на их выполнение.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину, включающем герметизацию ее устья обсадной трубой, подсоединение ее к дегазационному трубопроводу и измерение в действующей скважине давления каптируемой смеси, ее расхода и концентрации метана, после измерения газовых параметров действующей скважины перекрывают ее задвижкой, отключая от вакуума, и измеряют давление смеси до величины, равной давлению рудничного воздуха в выработке на уровне устья скважины, при этом концентрацию метана в отключенной скважине измеряют на уровне конца обсадной трубы, а притечки рудничного воздуха в скважину определяют произведением расхода каптируемой смеси из действующей скважины на разность концентраций метана в смеси на уровне конца обсадной трубы и на ее устье.

Способ осуществляют следующим образом.

На выемочном участке метанообильной шахты из горной выработки на сближенный пласт угля или в кровлю выработанного пространства проводят скважину, герметизируют ее устье обсадной трубой от рудничной атмосферы, давление которой измеряют.

Чтобы определить притечки рудничного воздуха в скважину на участке ее герметизации, как правило, сборной обсадной трубой, на входе и на выходе обсадной трубы устанавливают датчики для последующего измерения концентрации метана в каптируемой смеси. Скважину подсоединяют к дегазационному трубопроводу, измеряют в ней давление или разрежение каптируемой смеси, ее расход и концентрацию в ней метана известными средствами. По измеренным показателям определяют расход метана из подключенной к дегазационному трубопроводу (действующей) скважины.

После определения показателей работы действующей в вакуумной сети выемочного участка скважине ее перекрывают наглухо задвижкой и в отключенной от вакуума скважине измеряют давление (или разрежение) смеси на входе в обсадную трубу. Когда давление смеси достигнет давления, равного давлению рудничного воздуха в выработке на уровне устья обсадной трубы, измеряют концентрацию метана в смеси на входе и выходе обсадной трубы по показаниям датчиков метана.

Притечки рудничного воздуха в дегазационную скважину определяют произведением расхода каптируемой смеси из действующей скважины на разность концентраций метана в смеси на уровне конца обсадной трубы и на ее устье. После чего открывают задвижку и скважина продолжает работать в предназначенном режиме, то есть в режиме действующей скважины в участковом дегазационном трубопроводе.

Внедрение способа позволит разработать рекомендации по снижению притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину и тем самым повысить концентрацию метана в каптируемой газовоздушной смеси, пригодной для утилизации.

Способ определения притечек рудничного воздуха в дегазационную скважину, включающий герметизацию ее устья обсадной трубой, подсоединение ее к дегазационному трубопроводу и измерение в действующей скважине давления каптируемой смеси, ее расхода и концентрации метана, отличающийся тем, что дополнительно измеряют давление рудничного воздуха в выработке на уровне устья скважины, после измерения газовых параметров действующей скважины ее отключают от вакуума, затем измеряют давление смеси в отключенной скважине в момент достижения его величины, равной давлению рудничного воздуха в выработке, при этом используют измеренную концентрацию метана в скважине до отключения ее от вакуума и концентрацию метана в отключенной от вакуума скважине в момент равенства давления газовой смеси на входе ее в обсадную трубу и давления рудничного воздуха в выработке у устья обсадной трубы, а притечки рудничного воздуха в скважину определяют произведением расхода каптируемой смеси действующей скважины на разность измеренных концентраций метана.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки мощных пологих пластов угля. Способ разработки мощных пологих угольных пластов включает подготовку выемочного столба, монтаж механизированного комплекса, подрезку нижнего слоя пласта очистным комбайном, разрушение подкровельной толщи тонкими гидравлическими струями, выпуск горной массы на подзавальный конвейер.

Способ извлечения метана из угольного пласта // 2562353

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для извлечения метана из угольного пласта. Способ включает вскрытие угольного пласта скважиной с поверхности, обсадку ее трубами, тампонаж затрубного пространства, перфорацию обсадной колонны, гидрорасчленение пласта, выдержку рабочей жидкости в пласте и оттеснение ее из фильтрующих трещин в дальнюю зону пласта, извлечение метана в режиме самоистечения до истощения скважины.

Установка для подготовки шахтного метана к утилизации // 2557289

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при подготовке шахтного метана к утилизации различными потребителями. Техническим результатом является повышение эффективности работы установки подготовки шахтного метана к утилизации, путем обеспечения возможности предварительного разделения утилизируемых каптируемых метановоздушных смесей, и повышение безопасности работы установки.

Способ улавливания метана при отработке угольных пластов с помощью механизированного комплекса // 2553699

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезного ископаемого. Способ улавливания метана при отработке угольных пластов с помощью механизированного комплекса включает отработку угольного пласта с использованием секций механизированной крепи с коробчатыми верхними перекрытиями забойного конвейера и комбайна.

Способ определения газоотдачи разрабатываемого пласта в очистной забой // 2553121

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения газоотдачи разрабатываемого пласта.

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.

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.

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.

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.).

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.

Способ гидравлической добычи угля из газонасыщенных пластов // 2564888

Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, склонных к внезапным выбросам угля и газа, и в частности к скважинной разработке угольных месторождений. Техническим результатом является повышение безопасности ведения горных работ при разработке свиты газоносных угольных пластов. Предложен способ гидравлической добычи угля из газонасыщенных пластов, заключающийся во вскрытии месторождения скважинами, разрушении и переводе полезного ископаемого в гидросмесь, перемешивании, осаждении пустой породы на дно образованной полости, откачивании водоугольной суспензии на поверхность и транспортировки ее по трубам к потребителю. При этом осуществляют предварительную дегазацию и разгрузку вышележащих и нижележащих выбросоопасных угольных пластов и вмещающего массива горных пород производят путем скважинной добычи угля из пласта, опасного по выбросам угля породы и газа, принятого в качестве защитного. Причем добычные скважины располагают таким образом, чтобы границы защитных зон разрабатываемого пласта располагались равномерно по защищаемым пластам. 2 ил.

Способ дегазации угленосной толщи // 2565311

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Предложен способ дегазации угленосной толщи, включающий оконтуривание участка угольного пласта подготовительными выработками и его отработку очистным забоем, определение метанообильности участка из сближенных пластов угля в зонах разгрузки, проведение скважин на сближенные пласты, измерение интенсивности метановыделения из скважин и установление удаленности от линии очистного забоя зон начального и максимального метановыделения из сближенных пластов и параметры заложения скважин. При этом расстояния активной разгрузки углевмещающих толщ кровли и почвы отрабатываемого пласта и метанообильность участка устанавливают в зависимости от заданной скорости подвигания очистного забоя. По данным измерений интенсивности метановыделения из скважин и удаленности зон максимального метановыделения из сближенных пластов угля определяют газодинамический показатель интенсивности метановыделения из сближенных пластов в скважины соответствующих угленосных толщ. Причем параметры заложения скважин и расстояния между ними определяют по интенсивности метановыделения из сближенных пластов угля на участке, величинам газодинамического показателя и междупластья до наиболее метанообильного сближенного пласта в подрабатываемой и/или надрабатываемой угленосной толще и обеспечивают заданный расход каптируемого метана регулированием числа работающих скважин и разрежения на их устьях. Внедрение способа позволит установить параметры заложения скважин и режима их работы с учетом влияния скорости подвигания очистного забоя в течение времени отработки выемочного участка.

Способ гидравлической обработки угольного пласта // 2566883

Предложенное изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов. Техническим результатом изобретения является обеспечение создания равномерной сети трещин для повышения эффективности газоотдачи пласта. Предложен способ гидравлической обработки угольного пласта, включающий периодически повторяющиеся подачу жидкости через скважину в пласт с максимально быстрым увеличением давления на устье скважины, гидроимпульсное воздействие жидкости на пласт с поддержанием давления в течение времени, необходимого для формирования заданных размеров и конфигурации трещин пласта, и сброс устьевого давления жидкости с максимально быстрым снижением до атмосферного с последующим истечением жидкости из скважины. При этом дополнительно пробуривают радиальные каналы и создают гидроударное импульсное воздействие в этих каналах, а затем изменяют движение потока жидкости. Причем гидроимпульсные воздействия производят одновременно во всех радиально пробуренных каналах или последовательно в каждом радиальном канале с последующим гидроразрывом пласта.

Способ предварительной дегазации свиты угольных пластов и выработанного пространства // 2571464

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной угледобыче, и предназначено для предварительной дегазации зоны повышенного горного давления со стороны погашенной лавы при отработке свиты пластов с прочной и слабопроницаемой кровлей/почвой и выработанного пространства. Техническим результатом является увеличение производительности лавы за счет эффективной подземной дегазации и разгрузки свиты отрабатываемых пластов и повышение безопасности горных работ. Предложен способ предварительной дегазации свиты угольных пластов и выработанного пространства, в котором из передовой подземной выработки бурят скважины, подают через них обсадную перфорированную трубу, через которую осуществляют гидрорасщепление. При этом предварительно производят надработку/подработку угольного пласта для разгрузки и создания порово-трещинного объема массива прочных и слабопроницаемых пород. Наклонные скважины с горизонтальным окончанием бурят во вмещающие угольный пласт породы и далее в выработанное пространство с обеспечением буровых дегазирующих заходок на пласт шпурами меньшего диаметра. Через перфорированную трубу при отступающем в направлении от лавы к устью скважин порядке образуют продольные трещины и разгружающие массив от горизонтальной тектонической составляющей горного давления поперечные трещины, подают флюид с поверхностно-активным веществом для расщепления пород почвы и кровли и устанавливают пропантовую заглушку, тем самым предотвращают преждевременное метаноудаление, впоследствии заглушку размывают водой. При этом сначала через нагнетательные скважины оттесняют метан к добычным скважинам, по завершении цикла метан оттесняют через добычные скважины к нагнетательным. Для получения объективной информации о разгрузке массива и безопасности проводят контрольно-мониторинговые мероприятия. 3 ил.

Сброс давления пневматического взрыва высокого давления и способ усиления передачи // 2588095

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для дегазации угольных пластов. Способ включает сооружение взрывной скважины в угольном слое и выполнение операции резки слоя угля струей воды под давлением во взрывной скважине с интервалом, так, что ведущая канавка слоя образуется в угольном массиве вокруг взрывного пробуренного отверстия; подачу взрывной стальной трубы с закрытой пробкой верхней частью во взрывную скважину, образование множества воздушных выпусков на передней части взрывной стальной трубы и герметизация участка внутри проема отверстия скважины на 8-10 м, так, чтобы образовать цементную пробку; и соединение взрывной стальной трубы со станцией высокого давления воздуха через трубопровод на обнаженном конце стальной взрывной трубы и открывание клапана, устроенного на трубопроводе для инжектирования газа под высоким давлением. Газ под высоким давлением выбрасывается струей взрывной стальной трубой из воздушных выпусков. На основе образования трещин и разрывов, образованных в разрывах и прорезанных канавках первоначального угольного массива, газ под высоким давлением мгновенно воздействует взрывным эффектом, так что трещины и разрывы могут непрерывно расширяться, и может быть образовано множество новых разрывов. Технический результат заключается в повышении эффективности дегазации пласта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ прогноза метанового баланса очистной выработки // 2600000

Изобретение относится к горному делу. Предложен способ прогноза метанового баланса очистной выработки, включающий определение метаноносности угольного пласта, измерение интенсивности метановыделения в призабойное пространство лавы из отрабатываемого пласта и выработанного пространства. При этом полосе захода комбайна дополнительно устанавливают метаноносность угольного массива, интенсивность выделения метана измеряют после посадки основной кровли последовательно до работы комбайна по разрушению угля и при его разрушении, при этом метановый баланс очистной выработки устанавливают по интенсивности метановыделения из выработанного пространства до разрушения угля комбайном и из отрабатываемого пласта во время его разрушения комбайном. Внедрение способа позволит установить метановый баланс очистной выработки при работе комбайна по разрушению угля, когда интенсивность метановыделения наиболее высокая и является отправной величиной по выбору способов и параметров предварительной дегазации отрабатываемого угольного пласта и производительности очистного комбайна по метановому фактору.

Саморегенеративное интегрированное устройство для синергетического окисления газа низкой концентрации и вентиляционного газа в угольной шахте // 2613378

Изобретение относится к области энергосбережения в технологии безопасности в угольных шахтах. Техническим результатом является обеспечение высокой эффективности энергосбережения и сокращения выбросов газовых смесей в атмосферу. Предложено саморегенеративное комплексное устройство для синергетического окисления низкоконцентрированного газа и вентиляционного газа в угольной шахте. Комплексное устройство содержит металлическую оболочку (5) и окислительный слой (13) из керамики в виде сот, который расположен внутри металлической оболочки (5) и разделен на регенеративную секцию (40) и секцию (41) окисления посредством теплообменной камеры (14). Первая полость между регенеративной секцией (40) и внутренней стенкой металлической оболочки (5) разделена на первую впускную камеру (6) и выпускную камеру (8) посредством впускной разделительной перегородки (7), вторая полость между секцией (41) окисления и внутренней стенкой металлической оболочки (5) разделена на вторую впускную камеру (22) и смесительную камеру (20) разделительной перегородкой (21) для усреднения газа, и множество газораспылительных форсунок (28), расположенных на разделительной перегородке (21) для усреднения газа. Внутренний теплообменник (35) расположен внутри камеры (14) теплообмена, а впуск (16) теплообменника и выпуск (15) теплообменника внутреннего теплообменника (35) соединены соответственно с барабаном (18) котла. Первая впускная камера (6) соединена с впуском (1) вентиляционного газа через регулирующий клапан (38) пропорционального действия, вторая впускная камера (22) соединена с впуском (31) для извлечения низкоконцентрированного газа через смеситель (33) пропорционального действия, и регулирующий клапан (38) пропорционального действия соединен со смесителем (33) пропорционального действия посредством соединительного трубопровода (36). Два конца трубы (9) предварительного нагрева впускаемого газа на окислительном слое (13) из керамики в виде сот соответственно сообщаются с первой впускной камерой (6) и смесительной камерой (20). 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ улучшенного извлечения горючего газа путем подземного двухфазного газожидкостного переменного, основанного на фазах, разрыва угольного массива в угольной шахте // 2616635

Изобретение относится к способу улучшения извлечения газа путем подземного двухфазного газожидкостного переменного, основанного на фазах, разрыва угольного массива в угольной шахте. В угольном пласте или проницаемом слое сооружают разрываемый ствол скважины и водонаправляющий ствол и уплотняют оба ствола так, чтобы выдерживать высокое давление. Присоединяют оборудование разрыва и нагнетают воду под давлением не более 3 МПа в разрываемый ствол 1 скважины, причем водяной насос отключают после 10 минут гидравлического разрыва разрываемого ствола скважины, останавливая таким образом гидравлический разрыв. Включают компрессор сжатого воздуха для газофазного разрыва разрываемого ствола скважины и, когда давление достигает 3 МПа, отключают компрессор сжатого воздуха, останавливая таким образом газофазный разрыв. Эти операции повторяют многократно, при этом, когда вода вытекает из водонаправляющего ствола скважины, расположенного на расстоянии от боковой стенки разрываемого ствола скважины, гидравлический разрыв останавливают, но продолжают газофазный разрыв. Когда вода перестает вытекать из водонаправляющего ствола или когда из водонаправляющего ствола прорывается газ, газофазный разрыв останавливают. Затем с разрываемым стволом скважины и с водонаправляющим стволом соединяют сеть трубопровода отвода газа для извлечения горючего газа. Технический результат заключается в повышении эффективности способа извлечения горючего газа. 1 ил.

Способ отработки месторождений полезных ископаемых, опасных по газо- и геодинамическим явлениям // 2620687

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых, опасных по газо- и геодинамическим явлениям. В забое производят отделение потоков газа от взрывоопасной пыли, подготавливают изолированную выработку, изолируя ее от выработанного пространства забоя перемычкой с люк-лазом и выпуклой ударостойкой заслонкой. Сопло всасывающего газопровода крепят на кровле у забоя выработки, а сопло пылепровода устанавливают в нижней части выработанного пространства на его почве. Вентиляторы местного проветривания включают на отсос от забоя, на всасывание в изолированную выработку, где, смешивая потоки газа с шахтной пылью, изготавливают газонасыщенные пылегазоугольные брикеты, перемешивая продукты разрушения полезного ископаемого и вмещающих пород, уплотняя их давлением. Прочность полученных брикетов повышают добавлением вяжущих веществ, например нефтебитумов, а полученную смесь выдавливают через калибровочные отверстия в контейнер-брикетосборник. Затем брикеты сушат и герметизируют. Обеспечивается предотвращение взрывов газа и шахтной пыли, образующихся при добыче полезных ископаемых и проходке горных выработок современными высокопроизводительными комплексами, использование этих газов и пыли для изготовления энергоемких брикетов и исключение выбросов в атмосферу вредных веществ. 2 ил.

Способ заблаговременной дегазации угольных пластов // 2626104

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для заблаговременной дегазации угольных пластов любой стадии метаморфизма, а также других полезных ископаемых, подлежащих или находящихся в разработке подземным (шахтным) способом. Техническим результатом изобретения является снижение времени дегазации угольных пластов, снижение безопасности при дегазации угольных пластов и повышение эффективности дегазации угольных. Способ заблаговременной дегазации неразгруженных и разрабатываемых угольных пластов, через скважины, пробуренные в куполах обрушения, включает бурение скважин в запланированных в шахте куполах обрушения с последующей обсадкой стальными колоннами с технологическими отверстиями и их цементированием ниже уровня водоносного горизонта; обсадку скважин перфорированными стеклопластиковыми колоннами ниже обсадной металлической трубы; плазменно-импульсное широкополосное периодическое воздействие нарабочие угольные пласты; плазменно-импульсное широкополосное периодическое воздействие на газоносные нерабочие пласты-спутники; плазмено-импульсное широкополосное периодическое воздействие на перекрывающие проницаемые взрывоопасные породы; съем чистого метана через затрубное пространство скважины из рабочего пласта, пласта-спутника и взрывоопасной проницаемой перекрывающей породы. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.