Способ контроля выбросоопасности угольных пластов

 

Союз Советских

; Социалистических, Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. свнд-ву (22) Заявлено, 16.07.81 (И) 3324072/22-03 с присоединение»в заявки М— (5l)N. Кл.

Е 21 F 5/00

9шударстеиаый xoмет»т

CCCP (23) И риориеет—

Онуолйажано 30„12. 82. бюллетень яе 48

II0 делам изобретений н открытий (53) УДК622. 832 (088.8) Дата опубликования описания 30. 12 . 82

А. E. Ольховиченко, А. И. Пантелеев и Я. Н (72) Авторы изобретения

Государственный макеевский ордена Октябрьск

Революции научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышлейнос (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЪНЫХ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке пластов, склонных к внезагчым выбросам угля и газа.

Известен способ прогноза выбросоопасности, основанный на измерении начальной скорости газовыделения, коэффициента крепости угля и мощности пласта. Если выработка проводится в неопасной зоне, прогноз осуществляется лйшь по величине начальной скорости газовыделения, измеренной в шпурах длиной 3,5 м, не более, чем через 2 мин после окончания их бурения, зона считается опасной, ес ли скорость газовыделения превышает, 5 л/мин (1), Недостатком способа является то, что величина начальной скорости газовыделения отражает количество газа, выделившегося из стенок интервала скважины через 2-3 мин после окончания его бурения, и поэтому не может быть достоверным критерием выбросоопасности массива, о чем свидетельствуют случаи внезапных выбросов при

5 прогнозе "неопасно". Анализ этих выбросов показал, что в выбросоопасных зонах, представленных перемятыми, сильно нарушенными углями, процесс бурения по пласту сопровождается интенсивным газовыделением и значительным разрушением стенок скважины.

Это особенно заметно в зонах концентраций напряжений, где разрушение стенок скважины и дренах газа npouc1s ходят практически вслед за подвиганием буровой коронки. В таких случаях уже в процессе бурения теряется та активная часть газа, которая участвует в развязывании внезапных выбросов, о а через 2 мин после окончания бурения имеет место низкая скорость газо" выделения, что приводит к ошибкам прогноза выбросоопасности.

3 9853

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля выбросоопасности угольных пластов, включающий поинтервальное бурение контрольной скважины, герметизацию ее устья, из- S мерение фонового газовыделения из пробуренной части скважины, измерение времени бурения интервала скважины и выделившегося во время бурения объема газа (2) . 10

Недостатком этого способа является значительная трудоемкость процесса поинтервальных измерений началь ной скорости газовыделения, которая обусловлена необходимостью демонтажа (развинчивания) и извлечения всего ,става бурового инструмента после окончания бурения каждого интервала скважины, доводки в нее герметизато" ра и его распора.. По окончании заме- 20 ра начальной скорости газовыделения герметизатор необходимо также демонтировать и извлекать из скважины, а в нее досыпать и вновь монтировать буровой став для бурения очередного ИЭ интервала. Такая технология измерений требует больших затрат времени и в сложных горнотехнических условиях не позволяет измерить газовыделение даже через 2-3 мин после окончания бу- 30 рения интервала скважины и кроме того, в способе отсутствует учет ориентировки измерительных скважин относительно направления кливажных трещин пласта, от которого существенно зависит дебит газа иэ скважин.

Цель изобретения - повышение надежности контроля и технологичности измерения.

Поставленная цель достигается тем, 4о что в способе контроля выбросоопасно-. сти угольных пластов, включающем поин тервальное бурение контрольной сква- . жины, герметизацию ее устья, измерение фонового газовыделения иэ пробу- 4з ренной части скважины, измерение времени бурения интервала скважины и выделившегося во время бурения объ- ема газа контрольную скважину бурят

2 под углом 70-100 к направлению кливажных трещин, герметизацию скважины производят на поверхности забоя или в скважине на глубине 0,75-0,5 м, при этом величину максимального газовыде- . ления в процессе поинтервального бурения определяют по формуле

Ч. з

g9=- - J м /мин

Ф

2О где V — объем газа, выделившегося в процессе бурения, м ;

t — время бурения интервала скважины, мин; 3 — фоновое газовыделение иэ пробуренного участка скважины перед началом бурения ее инз тервала, м /мин, и при gs 3 21 + 3 зону угольного пласта относят к выбросоопасной, при

® с 21 + 3 - к невыбросоопасной, где .6 - глубина бурения интервала скважины.

Способ осуществляют следующим образом.

Контрольную скважину закладывают ( в таком .месте выработки, чтобы ее можно было бурить под углом 70-110 к направлению кливажных трещин. Устье будущей скважины с помощью устройства ПИГ герметизируют или на поверхности забоя, или в скважине глубиной

0,75-0,5 м. Герметизация устья скважины производится стационарно и сохраняется в течение всего периода изме» рений.

8 устройство ПИГ вводят буровую штангу, подключают к нему газосчет" чик и штыбосборник и с помощью ручного сверла бурят метровыми интервалами скважину диаметром 112 мм.

Измерение дебитов газа при постоянной герметизации устья скважины осуществляют бытовыми газосчетчиками

ГКФ-6, ГКФ-2,5 или с помощью расходомера газа ПГ-2ИА. На каждом интервале бурения измеряют. фоновое газовыделение J из уже пробуренного участка скважины и объем газа V, выделившегося при бурении интервала скважины за время t, а дебит газа gg в про- . цессе бурения определяют по формуле

V 3

gg — - J м /мин

t 1 где V — объем газа, выделившегося в процессе бурения интервала . скважины, м ;

J -— - фоновое газовыделение перед . началом буоения интервала скважин, м /мин;, t — время бурения интервала скважины мин.

За весь период измерений буровой став из скважины -не извлекают, а его лишь наращивают для бурения очередных интервалов.

На основании инструментальных измерений, выполненных на шихтопластах, Способ контроля выбросоопасности угольных пластов, включающий поинтервапьное бурение контрольной скважины, герметизацию ее-.устья, измерение фо нового газовыделения из пробуренной части скважины, измерение времени бурения интервала скважины и выделившегося во время бурения объема газа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля . и технологичности измерений, контрольную скважину бурят под углом 70-110 к направлению кливажньис трещин, герметизацмю скважийы производят на поверхности забоя или в скважине на глубине 0,75-0,5 м, при этом величину максимального газовыделения в. процессе поинтервального бурения определяют по формуле

Составитель Г. Васючкова

Техред Т.Иаточка Корректор А. Дзятко

Редактор Ю. Середа

Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ I01I7/46 ул. Проектная, 4

Филиал IlIlIl "Патент", г. Ужгород, 5 - 9853 залегающих в различных горногеологических условиях, установлено, что -величина газовыделения, в процессе бу- рения скважин в невыбросоопасных зонах выбросоопасных пластов,,а также s в невы6росоопасных и защищенных пластах не превышает значения 2 8 + 3, {1 - расстояние интервала скважины от забоя), в то время, как в выбросоопасных зонах ggo> 2,9 + 3, Поэтому в интервале скважины, где дебит газа превышает значение 2 + 3 бурение должно быть прекращено, а выработка остановлена для выполнения противовыбросных мероприятий. И

В лаве размеры выбросоопасной зоны ограничиваются. соседними контрольными скважинами, в которых gg<-2- -+3.—- Преииущества предлагаемого способа состоят в том, что ориентирование 20 контрольных. скважин под углом 70

110о к плоскости кливажных трещин пласта позволяет улучшить условия фильтрации газа в скважину, уменьшить влияние горнотехнических,факторов, повысить надежность контроля выбресоопасности пласта; поскольку показатель gg отражает количество газа в пласте, участвующего в развязыва.. нии выброса и более полно, чем на" 36 чальная скорость газовыделения характеризует степень выбросоопасности пласта, а герметизация контрольных скважин в устье и вне зоны концентрации напряжений позволяет упростить технологию измерений и исключить ошибки определения дебитов газа, связанные с изменением условий герметизации по длине скважины.

При применении способа уменьшает- щ, ся трудоемкость и ускоряется процесс бурения, так как отпадает необходимость после бурения каждого интервала контрольной скважины демонтировать и извлекать буровой инструмент, до- 4s сылать в нее газозатвор, а после замера газовыделения вновь монтировать и досыпать буровой инструмент в

20: .,"4 скважину.для бурения ее очередного интервала. формула изобретения

g = — - J м /мин, V э

t, где V — объем газа, выделившегося в процессе бурения, мз;

t — время бурения интервала скважины, мин; фоновое газовыделение иэ пробуренного участка скважины перед началом бурения интервала л/мин, и при g 6 > 2K + 3 зону угольного пласта относят к выбросоопасной, а при gg c22+ 3 - к невыбросоопасной, где 6 - .глубина бурения интервала скважины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Инструкция по безопасному выделению работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа. И., "Недра", l9/7.

2. Чернов О, И. и Пузырев В. H.

Прогноз внезапных выбросов угля и газа. И, "Недра", 1979, с. 2 15-225 .