Способ добычи угля

 

Союз Советских<

Социалистическикк

Республик

О П И С А Н И Е < 973843

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.03.80 (21) 2899136/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Ка з

Е 21 С 41/04

Гееударствеииый комитет

Опубликовано 15.11.82. Бюллетень ¹ 42 (53) УДК 622.234..5 (088.8) ло делам изооретеиий и открытий

Дата опубликования описания 25.11.82 (72) Авторы изобретения

А. Ф. Папырин, К. К. Софийский и И. А. Шуляк

Специальное конструкторское технологическое бюро»

Института геотехнической механики АН Украинской Г/гСР

" -" г.: (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДОБЫЧИ УГЛЯ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки тонких угольных пластов, залегающих в сложных горно-геологических условиях и на больших глубинах.

Известен способ добычи угля, включающий вскрытие угольного пласта скважиной, закачку в полость, образованную в указанном пласте, через скважину под давлением. раствора химических реагентов, снижающих межфазную поверхностную энергию угля, и выдачу разрушенного угля в виде суспензии на поверхность через скважину (1) .

Недостатком известного способа является малая интенсивность разрушения угля.

Известен также способ добычи угля, включающий бурение с поверхности на угольный пласт скважин, их обсадку, нагнетание под давлением в скважины рабочего агента с многократным сбросом давления и выдачу разрушенного угля на поверхность (2) .

Недостатком известного способа является низкая безопасность и производительность добычи.

Цель изобретения — повышение безопасности работ и производительности добычи.

Поставленная цель достигается тем, что перед нагнетанием рабочего агента произ5 водят дегазацию угольного пласта, в качестве рабочего агента используют воду, а изменение давления в скважинах в процессе нагнетания рабочего агента и сброса давления осуществляют по пилообразному за 0 кону. при этом сброс давления осуществляют за период времени, меньший периода времени нагнетания рабочего агента.

На чертеже изображен график изменения давления в скважинах во времени.

Способ осуществляют следующим обра15 зом.

С дневной поверхности в угольный пласт бурят сетку скважин. Расстояние между скважинами принимают равным величине выемочного участка. Обсаживают скважи20 ны стальными трубами и герметизируют их.

Дегазируют пласт любым известным способом. После дегазации в угольный пласт по трубам нагнетают несжимаемый агент, например воду, путем медленного повышения

973843 давления до значения, например Р>

=- 300 атм. после чего производят резкий сброс давления до значения, равного гидростатическому давлению воды ны данной глубине, что приводит к послойному разрушению угля. Процесс повышение — сброс давления повторяют до тех пор, пока выработанное пространство це ".!noлняeтcя разрушенным углем. Процесс поставки образованной суспензии на поверхноа ь осуществляют, например, путем подачи воды в выработанное пространство и вытеснением водно-угольной суспензии по одной из двух соосных труб в систему обогащения угля.

Указанный процесс повышение — сброс давления одновременно осуществляют по всей системе скважин, пробуренных в отрабатываемый участок. При соединении границ разрушения от всех скважин отрабатываемого у частка, производят выемку угля и последующее заполнение выработанного пространства твердеющей закладкой.

Процесс повышения и сброса давления осуществляют по пилообразному закону. Гидростатическое давление воды в угольном пласте у устья скважин равно P> — — РдН, где P — плотность воды, g — ускорение свободного падения, Н вЂ” глубина залегания пласта. Для скорости фильтрации, определяемой по закону Дарси, =-, vv, К где Ч,р — скорость фильтрации, К вЂ” коэффициент фильтрации для угля, М вЂ” вязкость воды, ЧР— градиент давления. Для конкретных значений К = 8 10 см, p =

8 10З г/см с при t = 30 С и градиенте давления 200 атм/см скорость фильтрации равна Vcp = 0,2 см/с, т. е. через 5 с вода проникает в угольный пласт на глубину 1 см.

В случае, если давление жидкости изменять по закону, график которого изображен на чертеже, время фильтрации воды на глубину в 1 см равно t3 — t2 — — 10 с. 3а это время на глубине в 1 см воздается давление

300 атм. При резком сбросе давления за время 14 — t3 до 1 00 BTM t4 — 1 ((t3

= 10 с, созданный градиент давлейия, равный 200 атм/см в слое водонасыщенного угля толщиной 1 см, направлен в противоположную сторону и вызывает разрушение указанного слоя, т. е. в течение времени t4—

t3 выполняется условие разрушения mr (P>—

-Р )) р, где гп, — эффективная пористость, для угля mr = 0,02 — 0,1. Р, = 300 атм, P —— 100 атм для глубины H2 — — 1000 м, Г! — предел прочности на отрыв, для угля

7р = 0,5 + 10 кг/см2.

При указанном режиме нагнетания, т. е. при т — t> — 10 с и при отрыве за один цикл слоя угля толщиной 1 см через время т!

= п; (t4 — t ), i = 1, 2, 3, где n; — число

5 пилообразных циклов, которое при толщине отторгаемого слоя угля в 1 см, численно равно радиусу основания цилиндра, образуемого в угольном пласте вблизи скважины, необходим подъем угольной взвеси на поверхность, и; при коэффициенте разрыхле-!

0 ния угля, равном 1,5, определяется из соотношения и! —— оп!,, i =1, 2, 3..., где и;, — число предшествовавших циклов, необходимых для заполнения угольной взвесью свободного от угля пространства угольного пласта;

n — определяется начальным значени0 ем радиуса скважины, пробуренной по углю.

Использование предлагаемого способа бесшахтной добычи угля обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение уровня техники безопасности и сокращение времени цикла способа, что приводит к повышению производительности труда, кроме того, дает возможность расширить область применения за счет разработки невыбросоопасных пластов, залегающих всложных горно-геологических условиях и на больших глубинах.

Формула изобретения

Способ добычи угля, включающий бурение с поверхности на угольный пласт скважин, их обсадку, нагнетание под давлением в скважины рабочего агента с многократным сбросом давления и выдачу разрушенного угля на поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности добычи, перед нагнетанием рабочего аген40 та производят дегазацию угольного пласта, в качестве рабочего агента используют воду, а изменение давления в скважинах в процессе нагнетания рабочего агента и сброса давления осуществляют по пилообразному закону, при этом сброс давления осуществля45 ют за период времени, меньший периода времени нагнетания рабочего агента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Хо 3850477, кл. 299 — 5, 50

0 опублик. 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Хи 2803484, кл. E 21 С 41/04, 979 (прототип).

973843

Р, а т И

Р1

tg tq

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 8252/41

Составитель В. Петришев

Техред И. Верес Корректор М. Коста

Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4