RU1800055C

RU1800055C - Method for protection from gas dynamic phenomena at great depths

Info

Publication number: RU1800055C
Application number: SU914931043A
Authority: RU
Inventors: Николай Владимирович Кротов; Евгений Владимирович Гончаров; Владимир Семенович Сидоров; Любовь Алексеевна Гончарова; Мурат Газизович Мустафин; Юрий Михайлович Бирюков; Александр Константинович Калачик
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела
Priority date: 1991-04-24
Filing date: 1991-04-24
Publication date: 1993-03-07

Abstract

Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано при разработке на больших глубинах свит выбросоопасных и газоносных угольных пластов. Сущность изобретени ; в способе предлагаетс совокупность работ по закладке выработанного пространства на защитном пласте и по дегазации опасного защищаемого пласта при помощи скважин. При этом достигаетс активна дегазаци при обеспечении длительной сохранности скважин при подработке выбросоопасных пластов. В закладочном массиве формируют полосы с повышенной прочностью путем дополнительной закачки св зующих веществ . При подходе створа забо защитного пласта к скважинам на рассто нии 100-120 м рекомендуетс предварительно производить гидроразрыв на защищаемом пласте и на контактах породных слоев в междупла- стье. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.The invention relates to the mining industry and can be used in the development at large depths of suites of hazardous and gas-bearing coal seams. SUMMARY OF THE INVENTION; the method provides a set of works on laying the worked out space on a protective formation and on the degassing of a dangerous protected formation using wells. In this case, active degassing is achieved while ensuring the long-term safety of the wells during the processing of outburst hazardous formations. Streaks with increased strength are formed in the backfill array by additional injection of binders. When approaching the bottom of the protective formation to the wells at a distance of 100-120 m, it is recommended to pre-fracture the protected formation and at the contacts of rock layers in the interspace. 2 C.p. f-ly, 2 ill.

Description

Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано при разработке свит, содержащих газоносные , выбросоопасные пласты на больших глубинах.The invention relates to the mining industry and can be used in the development of suites containing gas-bearing, outburst formations at great depths.

Целью изобретени вл етс расширение области применени способа и повышение его эффективности за счет оптимизации сроков искусственной дегазации и более полного извлечени метана.The aim of the invention is to expand the scope of the method and increase its efficiency by optimizing the time of artificial degassing and more complete extraction of methane.

Цель достигаетс тем, что закладку производ т на всю мощность пласта, а ее компрессионные свойства подбирают такими, чтобы эффективна мощность закладочного пространства не превосходила мощности порле восстановлени упругих свойств вмещающих пород, т.е. гпэф К , где К - коэффициент компрессии закладки: m -отрабатываема мощность пласта; то- критическа мощность пласта, а дегазационные скважины пробуривают на защищаемый пласт в .зону, определ емую граничными углами сдвижени , построенными от контура планируемой к отработке лавы на защитном пласте, и укрепл ют новым известным способом , например обсадными перфориро ванными трубами, после чего дегазацию начинают, например, подключа скважины и откачива газ через вакуумные газопроводы , при подходе створа забо на защитном пласте на удалении 100-120 м, продолжают дегазировать после прохода створа забо The goal is achieved in that the laying is performed at the entire thickness of the formation, and its compression properties are selected such that the effective thickness of the filling space does not exceed the capacity after restoring the elastic properties of the enclosing rocks, i.e. hpef K, where K is the compression ratio of the bookmark: m is the reservoir capacity; the critical thickness of the formation, and degassing wells are drilled into the protected formation into the zone defined by the boundary shear angles constructed from the contour planned for mining the lava on the protective formation, and reinforced in a new known manner, for example, perforated casing pipes, followed by degassing start, for example, by connecting wells and pumping gas through vacuum gas pipelines, when approaching the bottom hole on the protective formation at a distance of 100-120 m, they continue to degass after passing the bottom hole

La период Т - + tynp + 1акт.сдв, где U - и нет3 La period T - + tynp + 1 act.sdv, where U - and no 3

руктивный параметр зоны восстановлени начальных гидростатических нагрузок, м; аthe manual parameter of the zone of restoration of the initial hydrostatic loads, m; and

0000

о о о ел елoh oh oh eat

- скорость движени лавы на защитном пласте , м/мес; tynp - период максимального уплотнени закладочного материала, мес; 1акт.сдв - период активных сдвижений, после чего отключают вакуум и извлекают обсадные трубы.- lava velocity on the protective formation, m / month; tynp — period of maximum compaction of the filling material, months; 1act.sdv - period of active displacements, after which they turn off the vacuum and remove the casing.

Вторым отличительным признаком вл етс то, что дл активизации газоотдачи закладку с различными компрессионными свойствами, достигаемыми например, за счет увеличени или уменьшени св зующих , цемента и других составл ющих закла- дочного материала, располагают чередующимис полосами, при этом рассто ние между полосами повышенной прочности принимают равным L h ctg, где h - рассто ние между защитным и защищаемым пластом; чр - угол полных сдвижений, а дегазационные скважины располагают над ними при подработке и под ними при надработке защитным пластом.The second distinguishing feature is that in order to enhance gas recovery, a bookmark with various compression properties, achieved, for example, by increasing or decreasing binders, cement and other components of the packing material, has alternating strips, while the distance between the strips of increased strength taken equal to L h ctg, where h is the distance between the protective and protected formation; hr is the angle of complete displacements, and degassing wells are placed above them during underworking and under them during underworking with a protective layer.

Третьим отличительным признаком вл етс то, что при подходе створа забо защитного пласта на удаление 100-120 м вначале производ т гидроразрыв на защищаемом пласте и контактах породных слоев , а затем дегазируют защищаемый пласт и толщу вмещающих пород.The third distinguishing feature is that, when the protective formation is bent down to remove 100-120 m, fracturing is first performed on the protected formation and the contacts of the rock layers, and then the protected formation and the thickness of the enclosing rocks are degassed.

Способ реализуетс следующими операци ми и по сн етс фиг. 1 и 2.The method is implemented by the following operations and is illustrated in FIG. 1 and 2.

Выбросоопасный пласт 1 подрабатываетс защитным пластом 2, отрабатываемым с закладкой 3, ввиду необходимости охраны поверхности ее эффективна мощность KmSmo. Из полевой выработки 4 или из любой удобной выработки или поверхности (как на фиг.2) пробуривают дегазационные скважины 5 и закрепл ют перфорированными обсадными трубами 6 на всю длину. Скважины подсоедин ют к вакуумному трубопроводу 7 и начинают дегазировать при подходе створа забо на 100 м (при наличии мощных экранирующих слоев) или при приближении на 120 м (при тонкослоистой структуре междупласть ). Затем после прохода створа забо дегазируют защищаемый пласт в период т U The outburst formation 1 is undermined by a protective formation 2 practiced with tab 3, due to the need to protect the surface, its effective power is KmSmo. From field workings 4 or from any convenient workings or surfaces (as in Figure 2), degassing wells 5 are drilled and secured with perforated casing pipes 6 to their full length. The wells are connected to the vacuum pipe 7 and begin to degass when approaching the bottom at 100 m (in the presence of powerful shielding layers) or at an approximation of 120 m (with a thin-layered structure, inter-layer). Then, after passing the target, the protected formation is degassed in the period t U

Т - - + tynp + taicT.cAB.T - - + tynp + taicT.cAB.

. .3. .3

Дл определени периода дегазации Т определ ют а - скорость движени лавы на защитном пласте, tynp определ етс исход из компрессионных кривых закладочного материала, обычно 3-5 мес, т.акт.сдв - период максимальных деформаций в массиве пород .To determine the degassing period T, we determine a - the velocity of the lava on the protective formation, tynp determines the outcome from the compression curves of the filling material, usually 3-5 months, i.e., the shear period is the period of maximum deformations in the rock mass.

По прошествии указанного периода срочно демонтируют обсадные колонны, иначе они будут зажаты в массиве. Дл активизации горизонтальных деформаций прибегают к волновому изгибанию пласта, дл чего с удалением L h ctgi/f (см.фиг.2 ) в закладочный материал добавл ют цементAfter the specified period, the casing string is urgently dismantled, otherwise they will be clamped in the array. To activate horizontal deformations, they resort to wave bending of the formation, for which cement is added to the filling material with the removal of L h ctgi / f (see figure 2)

(8-16%), что приводит к созданию более жестких опор в закладке. При этом опоры воздвигают под дегазационными скважинами 5. Эффективна мощность мен етс незначительно и не меньше m - mo.(8-16%), which leads to the creation of more rigid supports in the bookmark. In this case, the supports are erected under degassing wells 5. The effective power varies insignificantly and not less than m - mo.

В отдельных случа х при низкой газопроницаемости угл провод т предварительный гидроразрыв по пласту и вдоль контактов пород кровли и почвы защищаемого пласта. Гидроразрыв производ т приIn some cases, at low gas permeability of coal, preliminary hydraulic fracturing is carried out along the formation and along the contacts of the roof and soil rocks of the protected formation. Hydraulic fracturing is carried out at

подходе проекции забо защитного пласта на защищаемом пласте в месте гидроразрыва .projection approach of the protective formation bottom on the protected formation in the place of hydraulic fracturing.

Изобретение иллюстрируетс приме- ром из условий работы шахты им.50-лети The invention is illustrated by an example from the operating conditions of the mine named after 50 years

Окт брьской Социалистической революции ПО Карагандауголь. Пласт Ki3, m 2 м, отрабатывают под городской застройкой, он вл етс защитным дл пласта Ki2, располагающегос на удалении 120 м, на глубине 600 м, лавой 120 м. Закладка состоит из обломков вмещающих пород, скрепленных цементом, добавл емым на. 8% к общему объему К m 0,3 х 2 0,6 м то 0,4 м. В услови х работы с закладкой, коэффициентOct of the Brsk Socialist Revolution PO Karagandaugol. The Ki3 stratum, m 2 m, is being worked out under urban development, it is protective for the Ki2 stratum, which is located at a distance of 120 m, at a depth of 600 m, with a lava of 120 m. The bookmark consists of fragments of the host rocks, bonded with cement added to. 8% of the total volume K m 0.3 x 2 0.6 m then 0.4 m. In the conditions of work with the bookmark, the coefficient

компрессии которой 0,3, параметр защитного действи Si 40 м, а в месте залегани песчанистой линзы Si 30 м. Поэтому из полевой выработки пласта Ki2 пробурены дегазационные скважины на пласт Ki2 поthe compression of which is 0.3, the parameter of the protective effect of Si is 40 m, and in the place of occurrence of a sandy lens Si 30 m. Therefore, degassing wells have been drilled from the field development of the Ki2 formation onto the Ki2

площади, ограниченной углами сдвижени массива, возникшего после отработки лавы на защитном пласте Ki3. Оборудование скважин обсадными перфорированными трубами, герметизацию устьев механическими герметизаторами МГ-2 и подключение к вакуумным газопроводам начинали за 120 м до подхода створа защитного пласта к очередной скважине. На участке выклинивани линз песчаника, превосход щем поthe area limited by the angles of movement of the massif that arose after lava mining on the Ki3 protective formation. Equipping the wells with perforated casing pipes, sealing the mouths with MG-2 mechanical sealants, and connecting to vacuum gas pipelines began 120 m before the protective formation reached the next well. In the sandstone lens wedging area superior to

мощности любой из слоев других пород в 7 раз, подключение и оборудование начинали за 100 м. После прохода створа забо за дегазационную скважину дегазировали Т the thickness of any of the layers of other rocks is 7 times higher, the connection and equipment began for 100 m. After passing the cross section for the degassing well, T

V tynp + 1акт.сдв. + 5 мес + +3 V tynp + 1act. + 5 months + +3

мес 11 мес, затем оперативно демонтировали обсадные колонны и герметизаторы. В св зи с наличием участков пласта Ki2 низкой газоотдачи решили активизировать трещи- новатость. Дл этого под участками земной поверхности II-III категории образовывали опоры, добавл цемент в качестве св зующего до 16%, шириной 10 м между ними, закладку с обычными свойствами (цемент11 months, then casing strings and sealants were quickly dismantled. Due to the presence of low gas recovery sections of the Ki2 formation, it was decided to activate the fracturing. For this, supports were formed under sections of the earth’s surface of category II-III, adding cement as a binder up to 16%, 10 m wide between them, a tab with the usual properties (cement

8%). В местах залегани линзы песчаника дл улучшени газоотдачи производили гидроразрыв при подходе створа на 120 м по пласту и по контактам с вмещающими породами .8%). In order to improve gas recovery, sandstone lenses were located where hydraulic fracturing was carried out at a 120 m alignment along the formation and at contacts with the host rocks.

Claims

The implementation of these measures allowed us to reduce the gas content of the protected Ki2 formation by O.F-0.7 times from the initial level, which allowed us to ensure the safety of its preparation and development without exceeding the cost of degassing, i.e. provided an extension of the field of application of the method for developing protective formations and increase its effectiveness due to rational bookmark schedules. SUMMARY OF THE INVENTION 1. A method of protection against gas-dynamic phenomena at great depths, including developing a protective formation with a tab and performing degassing, so that, in order to expand the scope of the method and increase its efficiency by optimizing the time artificial degassing and more complete extraction of methane, laying is carried out for the entire thickness of the formation, and its compression properties are selected so that the effective capacity of the filling space does not exceed the capacity after recovery the elastic properties of the host rocks, that is, the TEF K p5 bookmarks: where K is the compression coefficient of the bookmark, m is the worked out reservoir capacity, then is the critical power of the formation, and degassing wells are drilled onto the protected formation into the zone defined by the boundary angles of movement built from the contour of the lava planned for mining on the protective bed and strengthen them, after which degassing begins, connecting the wells

and pumping gas through vacuum gas pipelines, when approaching the section of the face on the protective formation at a distance of 100-120 m and continue to degass, after passing the section of the face for the time determined by the formula

T - + Tupr + 1act.sdv,

and

where 1h is the instructive parameter of the zone of restoration of the initial hydrostatic loads, m;

a - lava velocity on the protective formation, m / month;

tynp — period of maximum compaction of the filling material (3-5 months);

1 act. - the period of active displacements, after which they turn off the vacuum and remove the casing.

2. The method according to claim 1, characterized in that, in order to activate gas extraction, a bookmark with various compression properties achieved, for example, by increasing or decreasing binders, cement and other components of the filling material, is arranged in alternating strips, wherein the distance between the strips of increased strength is taken equal to L h ctg, where h is the distance between the protective and protected formation, m; p is the angle of complete displacements, degrees; and degassing wells are located below them.

3. The method according to claims 1-3, characterized in that when approaching the bottom of the protective formation to remove 100-120 m, hydraulic fracturing is first performed on the protected formation and the contacts of the rock layers, and then the protected formation and the thickness of the enclosing rocks are degassed .

i kJgP. /

, t