RU1795118C

RU1795118C - Method for mining outburst-prone coal seams

Info

Publication number: RU1795118C
Application number: SU904828058A
Authority: RU
Inventors: Алексей Никифорович Антипов; Александр Александрович Кузнецов
Original assignee: Институт горного дела им.А.А.Скочинского
Priority date: 1990-03-14
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1993-02-15

Abstract

Сущность изобретени : формируют опережающую скважину или щель многократным взрыванием накладных зар дов взрывных патронов. При этом в зону взрыва подают инертный газ, а по мере углублени скважины в нее ввод т патронопровод- По нему подают на забой скважины после каждого очередного взрывани взрывные патроны . После каждого очередного взрывани производ т замер начальной скорости газоотдачи . При превышении критической величины скорости газоотдачи осуществл ют герметизацию скважины и дегазацию массива до снижени уровн ее ниже критического . 4 ил.SUMMARY OF THE INVENTION: A leading well or slit is formed by repeatedly blasting overhead charges of explosive cartridges. At the same time, an inert gas is supplied to the explosion zone, and as the well deepens, a cartridge pipe is introduced into it. Explosive cartridges are fed to the bottom of the well after each subsequent explosion. After each subsequent explosion, the initial gas velocity is measured. When the critical value of the gas recovery rate is exceeded, the well is sealed and the array is degassed to a level lower than the critical level. 4 ill.

Description

Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано при проведении выработок и выемке полезного ископаемого склонного к выбросам угл и газа.FIELD OF THE INVENTION This invention relates to the mining industry and can be used in mining and mining minerals prone to emissions of coal and gas.

Известен гидравлический способ обработки угольного пласта, при котором механическое бурение скважин производ т участками, а закачку жидкости в пласт осуществл ют после обуривани каждого участка на длину не меньшую двойной длине герметизатора, при этом производ т гидравлическую обработку пласта в радиусе, равном длине герметизатора, причем герметизатор подают на забой после обуривани каждого участка.A hydraulic method for treating a coal seam is known, in which mechanical drilling of wells is carried out in sections, and liquid is injected into the formation after drilling each section to a length not less than twice the length of the sealant, while the hydraulic treatment of the formation is carried out in a radius equal to the length of the sealant, the sealant is fed to the bottom after drilling each area.

Известный способ имеет низкую эффективность из-за многооперационности не взаимосв занных между собой процессов: бурение: извлечение става, сн тие коронки и установка герметизатора скважины, а затем подача его на ее забой дл закачки по,The known method has low efficiency due to the multioperational nature of interrelated processes: drilling: extraction of the stav, removal of the crown and installation of the well sealant, and then feeding it to its bottom for injection by

давлением воды в пласт. Причем все эти процессы повтор ютс после бурени каждого участка на длину не менее двойной длины герметизатора и др.water pressure into the reservoir. Moreover, all these processes are repeated after drilling each section to a length of at least twice the length of the sealant, etc.

Следует иметь ввиду, что все эти процессы трудоемки и энергоемки, а радиус обрабатываемого массива от скважины незначителен при рекомендуемом давлении 20,0 МПа и при этом предусматриваетс обработка и тех участков, в которых, возможно , и не.т необходимости, так как не ведетс контроль за состо нием массива и газовыделением из скважины, как при подготовке, так и в процессе обработки газоносного пласта.It should be borne in mind that all these processes are time-consuming and energy-intensive, and the radius of the processed massif from the well is insignificant at a recommended pressure of 20.0 MPa, and at the same time, processing of those sections, which may not be necessary, is also provided, since monitoring the state of the massif and gas evolution from the well, both during preparation and during the processing of the gas-bearing formation.

Вообще в практике гидрорыхлени известны случаи, когда по мере подвигани забо газовыделение из пласта возрастает, а величина зоны разгрузки и содержани влаги в угле уменьшаетс до значений перед гидрорыхлением, хот угольный забой продолжает находитьс в обработанной водойIn general, in the practice of hydraulic loosening, there are cases when, as the bottom moves, the gas evolution from the formation increases, and the size of the discharge zone and the moisture content in the coal decreases to the values before hydroloosening, although the coal face remains in the treated water

(Л(L

СWITH

елate

««""

зоне. .Это позвол ет предполагать, что в угольном массиве происход т процессы, привод щие к восстановлению напр женно-деформированного состо ни пласта, т.е. эффективность такого способа обработки его может быть очень низка.zone. This suggests that processes occurring in the coal mass lead to the restoration of the stress-strain state of the formation, i.e. the effectiveness of this method of processing it can be very low.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и дости- гаемому ре-З уллэтату вл етс способ импульсного динамического воздействи на угольный массив с помощью торпедирова- . ки , сотр сательного или камуфлетного взрывани . Использование энергии взрыва ВВ дл уменьшени напр женности и газоносности выбросоопасного пласта считаетс наиболее целесообразным методом, но в то же врем имеет также существенные недостатки:Closest to the described invention in terms of technical nature and the achievable re-ulletat is a method of pulsed dynamic impact on a coal mass using torpedo. ki, shock or camouflage bombing. The use of explosive energy to reduce the stress and gas content of an outburst formation is considered the most appropriate method, but at the same time it also has significant disadvantages:

сотр сательное взрывание само по себе провоцирует выбросы угл и газа, необходимо бурение скважин в выбросоопасном пласте , а этот процесс иногда приводит к выбросам, поскольку при бурении возможен выход в опасную зону скоплени метана:Shock blasting in itself provokes emissions of coal and gas, it is necessary to drill wells in an outburst hazardous formation, and this process sometimes leads to emissions, since drilling can lead to a dangerous zone of methane accumulation:

больша трудоемкость монтажа зар да скважин камуфлетного взрывани и торпед , большие затраты, возможно выгорание или неполнота детонации, так как длина зар да ВВ сравнительно велика с возможным неПремыканием одного зар да к другому.the great complexity of installing a charge of camouflage blast holes and torpedoes, high costs, possible burnout or incomplete detonation, since the explosive charge length is relatively large with the possible non-closure of one charge to another.

Целью изобретени вл етс повышение безопасности и эффективности при обработке выбросоопасных угольных пластов.The aim of the invention is to increase safety and efficiency in the treatment of coal seams.

Поставленна цель достигаетс формированием опережающей щели или скважи- ны путем многократного взрывани накладных зар дов взрывных патронов в зоне формировани скважины или щели с . подачей в зону взрыва инертного газа, а по мере углублени щели или скважины вводом патронопровода с доставкой по нему на забой щели или скважины взрывных патронов и после очередного взрывани или нескольких взрываний выполнением замера начальной скорости газоотдачи массива при дальнейшем осуществлении герметизации сква,жины и дегазации массива до уровн газоотдачи ниже критического с оставлением средств формировани скважины и повторением циклов взрывани зар дов взрывных патронов и дегазации до формировани щели или скважины на проектную глубину.This goal is achieved by forming a leading gap or well by repeatedly blasting overhead charges of explosive cartridges in the zone of formation of the well or slit c. by supplying inert gas to the explosion zone, and as the gap or hole deepens, by introducing a cartridge conduit with delivery of explosive cartridges through it to the bottom of the slot or hole and after the next explosion or several explosions, by measuring the initial gas recovery rate of the array with the subsequent sealing of the well, fluid and degassing of the array to a level of gas recovery below critical with the abandonment of the means of forming the well and repeating cycles of blasting the charges of explosive cartridges and degassing until the formation of a gap or well and design depth.

В насто щее врем борьбу с внезапными выбросами ведут самыми различными Способами и почти все они св заны с предварительными операци ми механического бурени , при которых происход т выброси угл и газа, да и последующие меропри ти At present, the fight against sudden emissions is carried out by a variety of Methods and almost all of them are associated with preliminary mechanical drilling operations in which coal and gas are emitted, and subsequent measures

по обработке выбросоопасных угольных пластов не исключают выбросы угл и газа, а некоторые наоборот их провоцируют. Каждый выброс приводит к громаднейшим экономическим затратам при ликвидации их последствий, а зачастую еще и приводит к человеческим жертвам.for processing hazardous coal seams do not exclude emissions of coal and gas, and some on the contrary provoke them. Each release leads to enormous economic costs in the elimination of their consequences, and often also leads to human casualties.

Предлагаемый способ позволит за счет многократного динамического воздействи The proposed method will allow due to multiple dynamic effects

взрывов накладных ВП повысить сорбцию метана и тем самым снизить его давление в пласте, а также благодар нарастающему развитию трещин при многократных незначительных динамических нагрузках (в срав5 нении с зар дом ВВ, размещенным по всей длине шпуры или скважины при существующих методах) возможно выполн ть дегазацию выбросоопасного пласта на более значительном рассто нии от места скопле0 ни метана, . это рассто ние, надо полагать , будет таким, что накопленной энергии после ее снижени и дегазации в процессе многократного динамического воздействи и извлечени метана будет недостаточно,explosive overhead explosions to increase the sorption of methane and thereby reduce its pressure in the reservoir, and also due to the increasing development of cracks with multiple insignificant dynamic loads (compared with the explosive charge placed along the entire length of the borehole or well with existing methods), it is possible to perform degassing outburst formation at a greater distance from the methane accumulation site,. this distance, presumably, will be such that the accumulated energy after its reduction and degassing during repeated dynamic exposure and methane extraction will be insufficient,

5 чтобы произошел выброс.5 so that a surge occurs.

Кроме того, опытом разработки выбросоопасных пластов установлено, что опасность внезапного выброса тем выше, чем на большую глубину в массив угл внедр етс In addition, experience in the development of outburst seams has established that the danger of a sudden outburst is higher, the deeper the coal is introduced into the coal

0 выработка за один взрыв или один проход механического разрушающего органа. Это объ сн етс происход щим при этом перераспределением напр жений в массиве, которое тем интенсивнее, чем больше0 production in one explosion or one pass of a mechanical destructive organ. This is explained by the redistribution of stresses occurring in the array, which is the more intense the more

5 однократное подвигание выработки. В предлагаемом способе образовани скважин , щелей и др. выработок подвигание забо за один взрыв составл ет 5-20 см, что на пор док ниже, чем при обычном шпуро0 вом способе проходки, поэтому перераспределению напр жений в массиве будет происходит без катастрофических последствий .. На фиг.1 изображено поперечное сече5 ние штрека, из которого ведетс обработка маломощного пласта с образованием в нем щели; на фиг.2 - образование скважины, формируемой в горной породе, прилегающей к выбросоопасному угольному пласту;5 one-time development move. In the proposed method for the formation of wells, crevices, and other workings, the forward movement in one blast is 5–20 cm, which is an order of magnitude lower than with the conventional screw drilling method, so the stress redistribution in the array will occur without catastrophic consequences .. Figure 1 shows a cross-section of the drift from which a low-power formation is being processed to form a gap in it; figure 2 - the formation of a well formed in the rock adjacent to the outburst coal seam;

0 на фиг.З - обработка двух сближенных пластов с помощью проведени между ними щели или скважины; на фиг.4 - процесс и средства контрол состо ни массива и способ со средствами извлечени метана из0 in Fig. 3 - processing of two adjacent formations by means of drawing a gap or a well between them; figure 4 - process and means for monitoring the state of the array and a method with means for extracting methane from

5 выбросоопасного угольного пласта.5 outburst coal seam.

Согласно предполагаемому изобретению фиг.1 в маломощном выбросоопасном угольном пласте 1 за счет подачи ВП 2 по патронопроводу 3 и многократного воздействи взрывов с одновременным дополнительным вли нием отраженных ударных волн от вис чего бока породы 4 и лежачего бока 5 образуетс щель 6.According to the alleged invention of Fig. 1, a slit 6 is formed in the low-power outburst coal seam 1 due to the supply of VP 2 through the cartridge conduit 3 and repeated exposure to explosions with the simultaneous additional influence of the reflected shock waves from the hanging side of rock 4 and the lying side 5.

На фиг.2 при многократном взрывании ВП 7 в горной породе 8, прилегающей к выбросоопасному угольному пласту 9, формируетс скважина 10 с образованием выход щих к пласту 9 (за счет вли ни отраженных ударных волн от взрывов ВП 7) трещин 11, позвол ющих произвести изме- рени состо ни массива выбросоопасного пласта. 9 и измерени скорости газовыделени с установлением необходимости периодической откачки метана.In Fig. 2, upon repeated blasting of VP 7 in rock 8 adjacent to an outburst coal seam 9, a well 10 is formed with formation of cracks 11 (due to the influence of reflected shock waves from explosions of VP 7) that allow producing measuring the state of an outburst formation array. 9 and measuring a gas evolution rate, establishing the need for periodic evacuation of methane.

На фиг.З изображена схема обработки сближенных выбросоопасныхугольных пластов 12 и 13 путем проведени между ними с Помощью контактного взрывани ВП 14 по породе 15 щели или скважины 16 (в зависи- от рассто ни между пластами 12 и 13, веса зар да В В во ВП 14 и его конструкции ). Одновременное подачей ВП 14 в зонуFig. 3 shows a diagram of the processing of adjacent outburst coal seams 12 and 13 by conducting between them using contact blasting VP 14 over rock 15 of the slit or well 16 (depending on the distance between the layers 12 and 13, the weight of the charge of V В in the VP 14 and its construction). Simultaneous supply of VP 14 to the zone

их взрывани подаетс инертный газ, например , по высоконапорному шлангу 17 (возможна непосредственна подача ВП 14 инертным газом вместо сжатого воздуха), а также после взрыва или нескольких серий взрывани с помощью микрофона или специального сейсмического датчика 18 фиксируют , параметры состо ни массива при этом нет необходимости извлекать из скважины 16 патрбнопровод 19, причем отдельные взрывани ВП 14 осуществл ют при перекрытом участке скважины 16, герметизатором 20. Дегазацию производ т благодар переключению отвода высоконапорного шланга 17. например вакуум насосу.they are blown up with an inert gas, for example, through a high-pressure hose 17 (direct supply of VP 14 with inert gas instead of compressed air is possible), as well as after an explosion or several series of explosions, they are recorded using a microphone or a special seismic sensor 18, while the state of the array is not the need to remove the patron wire 19 from the well 16, and separate explosives of the VP 14 are carried out with the blocked portion of the well 16, the sealant 20. Degassing is carried out by switching the outlet high pressure of the hose 17. The vacuum pump for example.

На фиг.4 извлечение из щели сква- - жины 21 метана производ т после перекрыти ее герметизатором 22 и переключением трубопровода 23 (используемого дл подачи инертного газа от рессивера или баллона 24) к вакуум-насосу 25, а далее дл откачки к месту накоплени или использовани .In Fig. 4, the methane borehole 21 is removed from the gap after it is blocked by the sealant 22 and the pipeline 23 (used to supply inert gas from the receiver or cylinder 24) is switched to the vacuum pump 25 and then pumped to the accumulation site or use.

Ф о р м у л а и з о б р ет е и и , Способ обработки выбросоопасных угольных пластов, включающий формирова- н|ле опережающей скважины или щели в обрабатываемом угольном или породном массиве, о т л и ч а ющийс тем, что. с целью повышени безопасности и эффект тивности обработки, формирование опережающей скважины или щели осуществл ют путем многократного взрывани накладных зар дов взрывных патронов в зоне формировани скважины или щели, при этом в зону взрыва подают инертный газ, а номере углублени скважины в нее ввод т патронопровод , по которому подают взрывные патроны на забой скважины, после каждого очередного взрывани или нескольких взрываний производ т замер начальной скорости газоотдачи массива и при превышении критической величины скорости газоотдачи осуществл ют герметизацию скважины и дегазацию массива до снижени уровн газоотдачи ниже критического уровн газоотдачи с оставлением средств формировани скважины, циклы взрывани зар дов взрывных патронов и дегазации повтор ют до формировани скважины или щели на проектную глубину.Formula s and U, A method for treating outburst hazardous coal seams, comprising forming an advancing well or gap in a coal or rock mass to be treated, which includes the fact that . in order to increase the safety and efficiency of processing, the formation of a leading well or gap is carried out by repeatedly blasting overhead charges of explosive cartridges in the zone of formation of the well or gap, inert gas is supplied to the explosion zone, and a cartridge conduit is introduced into the number of the well recess, through which blasting cartridges are fed to the bottom of the well, after each subsequent blast or several blasts, the initial rate of gas flow of the massif is measured and if the critical value is exceeded, soon ti gas recovery is carried out degassing and sealing the well array to reduce the level of gas recovery below the critical level of gas recovery means leaving a hole forming cycles blasting explosive charge cartridges and degassing was repeated to form a hole or slot to the target depth.

фиг&fig &