RU2065973C1 - Method for degassing accompanying seams - Google Patents
Method for degassing accompanying seams Download PDFInfo
- Publication number
- RU2065973C1 RU2065973C1 RU94028451/03A RU94028451A RU2065973C1 RU 2065973 C1 RU2065973 C1 RU 2065973C1 RU 94028451/03 A RU94028451/03 A RU 94028451/03A RU 94028451 A RU94028451 A RU 94028451A RU 2065973 C1 RU2065973 C1 RU 2065973C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wells
- zone
- roof
- rocks
- well
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для дегазации пластов-спутников и сближенных пластов при отработке свиты пологопадающих пластов при бесцеликовой подготовке выемочных столбов. The invention relates to mining and can be used for the degassing of strata-companions and adjacent strata during mining suites of dipping formations with aimless preparation of excavation columns.
Известен способ дегазации пласта-спутника, включающий бурение скважин из подземных выработок до пересечения с дегазируемым угольным пластом, герметизацию и образование коммуникаций, гидравлический вымыв угля и вынос газа из пласта, при этом скважину бурят в полости смежного выемочного поля дегазируемого пласта, а жидкость нагнетают в скважину до образования коммуникаций в дегазируемом пласте с промывом ее в выработанное пространство, при этом гидровымыв осуществляют в выработанное пространство, после чего производят отсос газа из выработанного пространства и дегазируемого пласта через скважину (1). There is a known method of degassing a satellite formation, including drilling wells from underground workings before crossing with a degassed coal seam, sealing and forming communications, hydraulically washing coal and removing gas from the formation, while the well is drilled in a cavity of an adjacent extraction field of a degassed formation, and the fluid is pumped into well before the formation of communications in the degassed formation with washing it into the worked-out space, while hydraulic washing is carried out into the worked-out space, after which gas is sucked out from driver running space and degassed formation through the wellbore (1).
Недостаток способа дегазации пласта-спутника состоит в быстрой разгерметизации скважин, поскольку они расположены в зоне влияния сдвижения пород кровли, и проявлении слоевых скоплений метана в поддерживаемой за очистным забоем выработке. The disadvantage of the method of degassing the satellite formation is the rapid depressurization of the wells, since they are located in the zone of influence of the displacement of the rocks of the roof, and the manifestation of layer accumulations of methane in the production supported behind the treatment face.
Известен способ дегазации сближенных угольных пластов, включающий бурение направленной скважины по породам междупластья и сближенному пласту, герметизацию устья и отсос газа из скважины, при этом бурение направленной скважины в породах междупластья осуществляют в зоне смежного неразрабатываемого участка (2). There is a method of degassing adjacent coal seams, including drilling a directional well through inter-formation rocks and a close formation, sealing the mouth and suction of gas from the well, while drilling a directional well in inter-formation rocks is carried out in an adjacent undeveloped area (2).
Недостаток способа дегазации сближенных угольных пластов состоит в высокой трудоемкости работ, связанных с бурением искривленной первой части скважин, низкой величине вакуума в устьях этих скважин из-за их повышенной длины, наличии слоевых скоплений метана в поддерживаемой за очистным забоем выработке в периоды осадка основной кровли. Кроме того, данный способ имеет ограниченную область применения, поскольку эффективно может быть использован только на пластах с высокой естественной газоотдачей. The disadvantage of the method of degassing adjacent coal seams is the high complexity of the work associated with drilling the curved first part of the wells, the low vacuum in the mouths of these wells due to their increased length, the presence of layer accumulations of methane in the mine supported during the slope during periods of sedimentation of the main roof. In addition, this method has a limited scope, since it can be effectively used only on formations with high natural gas recovery.
Известен способ дегазации пластов-спутников, включающий бурение скважин впереди очистного забоя в зону расположения пласта-спутника, обсадку, цементацию и герметизацию скважин, подключение скважин к дегазационному трубопроводу и отсос газа, при этом часть скважины бурят в целике из выработки смежного выемочного столба до границы сдвижения пород отрабатываемого выемочного столба, а другую часть скважины выполняют вдоль пласта-спутника по контактам его с почвой до границы обрушения пород, разделяющей отрабатываемой и отработанный ранее выемочные столбы, при этом переход из одной части скважины в другую осуществляют предварительным выполнением зародышевой трещины щелеобразователем из забоя скважины, пробуренной в целике, затем щелеобразователь извлекают, подключают эту часть скважины к ставу, по которому подают жидкость под высоким давлением, и вымывают полость части скважины, расположенной вдоль пласта-спутника (3). A known method of degassing satellite formations, including drilling wells in front of the face to the location of the satellite layer, casing, cementing and sealing the wells, connecting the wells to the degassing pipeline and suctioning gas, while part of the well is drilled entirely from the development of an adjacent extraction column to the border the displacement of the rocks of the worked-out extraction column, and the other part of the well is performed along the satellite formation at its contacts with the soil to the rock collapse boundary separating the worked-out and worked-out wound e excavation columns, while the transition from one part of the well to another is carried out by preliminary performing an embryonic crack with a slotting machine from the bottom of the well drilled entirely, then the slotting unit is removed, this part of the well is connected to the stand, which supplies the fluid under high pressure, and the cavity of the part is washed wells located along the satellite formation (3).
Недостаток данного способа дегазации пластов-спутников состоит в постоянных проявлениях слоевых скоплений метана в поддерживаемой за очистным забоем выработке и низкой величине вакуума этих скважин вследствие повышенной их длины, так как бурение первой части скважин осуществляют из выработки смежного выемочного столба, что в целом снижает эффективность дегазации пластов-спутников. The disadvantage of this method of degassing satellite formations is the constant manifestations of layer accumulations of methane in the production maintained behind the slope and the low vacuum of these wells due to their increased length, since the drilling of the first part of the wells is carried out from the development of an adjacent extraction column, which generally reduces the degassing efficiency satellite layers.
В соответствии с этим в основу изобретения поставлена задача предотвратить образование слоевых скоплений метана в поддерживаемой за очистным забоем выработке за счет создания в подрабатываемой углепородной толще системы дренажных каналов, обеспечивающих каптаж метана, при обеспечении интенсификации газовыделения из пластов-спутников. In accordance with this, the basis of the invention is the task of preventing the formation of layer-by-layer accumulations of methane in a mine supported by a slope due to the creation of drainage channels in the coal bed undermining to provide methane capture while ensuring intensification of gas evolution from satellite formations.
Задача достигается тем, что в известном способе дегазации пластов-спутников, включающем бурение первой части скважин нижнего яруса углепородной толщи впереди очистного забоя в зону расположения пласта-спутника со стороны неотработанного угольного массива до границы сдвижения пород кровли отрабатываемого выемочного столба, обсадку, цементацию и герметизацию этой части скважин, выполнение зародышевой трещины из забоя первой части скважин, подключение каждой первой части скважин нижнего яруса к дегазационному трубопроводу и ставу, по которому подают жидкость под высоким давлением для выполнения второй части скважин нижнего яруса, ориентированной вдоль пласта-спутника по контакту его с почвой, гидроразрыв углепородного массива, подключение скважин к дегазационному трубопроводу и отсос газа, согласно изобретению предварительно определяют ширину зоны пластических деформаций, примыкающей к выработке, оконтуривающей выемочный столб, шаг вторичной осадки основной кровли разрабатываемого угольного пласта, величину угла сдвижения пород отрабатываемого выемочного столба, а затем впереди очистного забоя из выработки, оконтуривающей отрабатываемый выемочный столб, в сторону неотработанного угольного массива проходят дополнительные выработки за пределы ширины зоны пластических деформаций, из которых производят бурение первой части скважин нижнего яруса, а также бурение дополнительных скважин верхнего яруса, причем расстояние между дополнительными выработками принимают не менее шага вторичной осадки основной кровли разрабатываемого угольного пласта, при этом дополнительные скважины верхнего яруса бурят в зону расположения пластов-спутников, залегающих в породах кровли разрабатываемого угольного пласта, с последующей обсадкой, цементацией и герметизацией дополнительных скважин до нижней границы зоны изгиба пород кровли разрабатываемого угольного пласта, а обсадку, цементацию и герметизацию первой части скважин нижнего яруса осуществляют до границы сдвижения пород кровли отрабатываемого выемочного столба, а после подключения первой части скважин нижнего яруса к дегазационному трубопроводу к нему подсоединяют дополнительные скважины верхнего яруса и приступают к выполнению второй части скважин нижнего яруса. The objective is achieved by the fact that in the known method of degassing satellite formations, including drilling the first part of the wells of the lower tier of the carbonaceous stratum in front of the face in the location zone of the satellite from the unworked coal mass to the boundary of the displacement of the roof rocks of the worked extraction column, casing, cementing and sealing this part of the wells, the implementation of an embryonic crack from the bottom of the first part of the wells, the connection of each first part of the wells of the lower tier to the degassing pipeline and stand, the otoroma is supplied with high-pressure liquid to perform the second part of the lower tier wells, oriented along the satellite formation by its contact with the soil, hydraulic fracturing of the carbonaceous massif, connecting the wells to the degassing pipeline and gas suction, according to the invention, the width of the plastic deformation zone adjacent to the production is determined in advance contouring the extraction column, the step of the secondary sedimentation of the main roof of the developed coal seam, the angle of movement of the rocks of the mining extraction table ba, and then in front of the face from the mine that outlines the mined pit, towards the untreated coal mass, additional mines go beyond the width of the plastic deformation zone, from which the first part of the lower tier wells are drilled, as well as additional wells of the upper tier are drilled, and the distance between the additional workings take at least a step of secondary settlement of the main roof of the developed coal seam, while additional wells of the upper tier drill into the zone of location of satellite seams lying in the roof rocks of the developed coal seam, followed by casing, cementing and sealing additional wells to the lower boundary of the bending zone of the roof rocks of the developing coal seam, and casing, cementing and sealing the first part of the lower tier wells to the boundary the displacement of the rocks of the roof of the worked out mining column, and after connecting the first part of the lower tier wells to the degassing pipeline, additional wells of the upper tier and begin to perform the second part of the wells of the lower tier.
При наличии особогазоносных пластов-спутников бурят скважину, парную относительно скважины, пробуренной до границы сдвижения пород кровли отрабатываемого столба, до зоны контакта пород кровли с пластом-спутником в сторону неотработанного угольного массива, при этом ее первую часть обсаживают до зоны контакта пород кровли с пластом-спутником. In the presence of especially gas-bearing satellite beds, a well is drilled that is paired with respect to the well drilled to the boundary of the shift of the roof rocks of the worked column to the contact zone of the roof rocks with the satellite bed towards the untreated coal mass, while the first part is cased to the zone of contact between the roof rocks and the bed -satellite.
Для интенсификации газовыделения гидроразрыв углепородного массива производят повторно в зоне опорного горного давления на расстоянии от очистного забоя (0,4-0,2)lоп, где lоп протяженность зоны опорного горного давления.In order to intensify gas evolution, hydraulic fracturing of the coal-bed massif is repeated in the zone of reference rock pressure at a distance from the working face (0.4-0.2) l op , where l op is the length of the zone of reference rock pressure.
При этом в качестве щелеобразователя используют часть бурового става, выполненного в виде гибкого элемента, один конец которого оснащен буровой шарошкой, а другой конец соединяют с основным буровым ставом. At the same time, a part of the drill stand, made in the form of a flexible element, one end of which is equipped with a drill cutter, and the other end is connected to the main drill stand, is used as a slotting machine.
В противоположность известному уровню техники заявляемое изобретение при его осуществлении позволит обеспечить защиту рабочего пространства поддерживаемой за очистным забоем выработки от газовыделений повышенной концентрации из пластов-спутников. In contrast to the prior art, the claimed invention, when implemented, will provide protection for the working space maintained behind the working face of production from gas emissions of increased concentration from satellite formations.
Это достигается тем, что благодаря использованию более короткой, по сравнению с прототипом, первой части скважин и вследствие этого повышенной величины их вакуума при формировании в кровле вдоль пласта-спутника впереди очистного забоя полостей второй части скважин, с помощью которых обеспечивают дегазацию нижнего яруса углепородной толщи совместного с дополнительными скважинами, пробуренными в зону расположения выше залегающих пластов-спутников для обеспечения дегазации верхнего яруса углепородной толщи, создают механизм отсоса метановоздушной смеси со стороны выработанного пространства вблизи его границы с поддерживаемой за очистным забоем выработки. This is achieved by the fact that due to the use of a shorter, in comparison with the prototype, the first part of the wells and, as a result, their increased vacuum when forming in the roof along the satellite in front of the treatment face of the cavities of the second part of the wells, with which degassing of the lower tier of the carbonaceous stratum is provided together with additional wells drilled into the zone of location above the underlying satellite strata to ensure degassing of the upper tier of the carbonaceous stratum, they create a suction mechanism anovozdushnoy mixture from the gob near its boundary with the supported for production face generation.
Механизм отсоса метановоздушной смеси проявляется в том, что под влиянием концентрации напряжений, а также дополнительных напряжений, развивающихся вокруг полостей второй части скважин, которые сформированы в опорной зоне с заданным шагом при подготовке к дегазации нижнего яруса углепородной толщи, и гидроразрыва последней в зоне опорного горного давления впереди очистного забоя в породах кровли поддерживаемой выработки на участке между границами сдвижения и обрушения пород образуются заколы (трещины) и подвижки слоев по напластованию. При этом над поддерживаемой выработкой происходит дальнейшее развитие свода естественного равновесия, сопровождающееся разгрузкой, расслоением пород кровли и созданием в ней зон дополнительных растягивающих напряжений, характеризующихся по мощности пород зародышевыми трещинами или трещинами разрыва, пересекающих эти зоны и являющихся газопроводящими каналами. По мере приближения очистного забоя к каждой из этих зон, ориентированных в направлении простирания наиболее развитой системы эндокливажа, в результате перераспределения концентрации напряжений происходит увеличение этих зон за счет раскрытия и роста трещин разрыва пород, достигающих полостей второй части скважин нижнего яруса углепородной толщи, а упомянутые зоны дополнительных растягивающих напряжений, содержащие трещины разрыва, после подхода очистного забоя к каждой примыкают к зоне трещин, формирующейся позади очистного забоя в выработанном пространстве. The methane-air mixture suction mechanism is manifested in the fact that under the influence of stress concentration, as well as additional stresses developing around the cavities of the second part of the wells, which are formed in the support zone with a given step in preparation for the degassing of the lower tier of the carbonaceous stratum, and the fracture of the latter in the support mountain zone pressure in front of the face in the rocks of the roof of the supported mine in the area between the boundaries of the displacement and collapse of the rocks formed pins (cracks) and the movement of the layers overlaid july At the same time, the arch of natural equilibrium further develops over the supported development, which is accompanied by unloading, stratification of the roof rocks and the creation of zones of additional tensile stresses in it, characterized by the thickness of the rocks by nucleus or fracture cracks that intersect these zones and are gas-conducting channels. As the working face approaches each of these zones, oriented in the direction of the most developed endoclay system, as a result of the redistribution of stress concentration, these zones increase due to the opening and growth of rock fractures reaching the cavities of the second part of the wells of the lower tier of the carbonaceous stratum, and the aforementioned zones of additional tensile stresses containing rupture cracks, after approaching the face, are adjacent to each zone of cracks forming behind the face in the worked out space.
Отмеченные выше подвижки и расслоения пород обусловливают газовыделения из углепородной толщи, происходящее как впереди, так и позади очистного забоя. Соответственно протекает и каптаж метана с помощью системы дренажных каналов, включающей скважины, полости и трещины, созданные в подрабатываемой углепородной толще над поддерживаемой выработкой. Часть метана, выделяющаяся в зоне влияния полостей второй части скважин впереди очистного забоя, поглощается этими полостями на уровне нижнего яруса углепородной толщи через трещины разрыва над поддерживаемой выработкой. Другая часть метана, выделяющаяся в выработанном пространстве, каптируется полостями второй части скважин вблизи границы зоны обрушения посредством зоны трещин пород выработанного пространства, то есть за очистным забоем. В результате влияния повышенной величины вакуума при поглощении метана за очистным забоем концентрация его вблизи границы выработанного пространства, примыкающего к поддерживаемой за очистным забоем выработке, не достигает опасной величины, характерной для слоевых скоплений метана. The movements and stratifications noted above cause gas evolution from the carbonaceous stratum, which occurs both in front and behind the working face. Correspondingly, methane capture also proceeds with the help of a system of drainage channels, including wells, cavities, and cracks created in an underworked coal-bearing stratum above a supported mine. Part of the methane released in the zone of influence of the cavities of the second part of the wells ahead of the face is absorbed by these cavities at the level of the lower tier of the carbonaceous stratum through fracture cracks above the supported mine. Another part of the methane released in the worked-out space is captured by the cavities of the second part of the wells near the boundary of the collapse zone through the cracked rock zone of the worked-out space, that is, behind the working face. As a result of the effect of an increased vacuum during methane uptake at the mine face, its concentration near the boundary of the mined-out space adjacent to the mine supported behind the mine face does not reach the dangerous value typical for layer accumulations of methane.
Выделяющийся в зоне изгиба пород из выше расположенных пластов-спутников за очистным забоем на уровне верхнего яруса углепородной толщи метан каптируется с помощью дополнительных скважин, имеющих дренажную связь с полостями второй части скважин с помощью эндокливажных трещин над поддерживаемой выработкой. То есть разделение углепородной толщи на нижний и верхний ярусы с созданием в ней системы дренажных каналов обеспечивает каптаж метана из приконтурного массива со стороны выработанного пространства поддерживаемой за очистным забоем выработки, что предотвращает образование слоевых скоплений метана за очистным забоем. Methane released in the bending zone of rocks from the above-located satellite strata behind the treatment slope at the level of the upper tier of the coal-bearing stratum is captured using additional wells that have a drainage connection with the cavities of the second part of the wells using endowing cracks above the supported production. That is, the separation of the carbonaceous stratum into the lower and upper tiers with the creation of a drainage channel system in it ensures methane capture from the near-side array from the side of the mined space supported by the working face, which prevents the formation of layered methane accumulations behind the working face.
Таким образом, при осуществлении изобретения достигается технический результат, который не известен из сведений об уровне техники, а поэтому оно имеет изобретательский уровень. Thus, when carrying out the invention, a technical result is achieved that is not known from the state of the art, and therefore it has an inventive step.
На фиг.1 представлен участок отрабатываемого выемочного столба с пробуренными из дополнительных выработок скважинами, вид в плане; на фиг.2 - схема расположения разрабатываемого угольного пласта, пластов-спутников и скважин в горном массиве, вертикальный разрез; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 разрез В-В на фиг.2; на фиг.6 - размещение в скважине бурового става со щелеобразователем при выбуривании зародышевой щели; на фиг.7 схема компоновки щелеобразователя; на фиг.8 - схема размещения в дополнительной выработке оборудования для вымывания полости в пласте-спутнике после создания зародышевой щели; на фиг.9 заложение в горном массиве в сторону неотработанного угольного массива парной скважины при наличии дополнительных скважин; на фиг.10 график интенсивности газовыделения из пласта-спутника впереди и позади очистного забоя, где положение очистного забоя принято за нулевую отметку. Figure 1 presents the plot of the worked out mining column with wells drilled from additional workings, a plan view; figure 2 - location of the developed coal seam, strata-satellites and wells in the mountains, a vertical section; figure 3 section aa in figure 2; in FIG. 4 section BB in figure 2; figure 5 section bb in figure 2; figure 6 - placement in the well of the drill string with a slit for the drilling of the embryonic gap; in Fig.7 layout of the slot; on Fig - layout in the additional development of equipment for leaching the cavity in the satellite layer after creating the germinal gap; in Fig.9 laying in the rock mass in the direction of the untreated coal massif of a twin well in the presence of additional wells; figure 10 is a graph of the intensity of gas evolution from the satellite formation in front and behind the face, where the position of the face is taken as the zero mark.
Пласты-спутники 1, 2, 3 дегазируют в процессе подвигания очистного забоя 4, расположенного между конвейерной 5 и вентиляционной 6 выработками, пройденными по разрабатываемому угольному пласту 7 и оконтуривающими выемочный столб 8. Из конвейерной выработки 5 впереди очистного забоя 4 в направлении неотработанного угольного массива 9 пройдены дополнительные выработки 10 за пределы ширины m зоны пластических деформаций 27. Из каждой дополнительной выработки 10 в породы кровли 11 в зону расположения пласта-спутника 1 пробурена первая часть 12 скважины, подготавливающая нижний ярус углепородного массива.
Над угольным пластом 7 впереди очистного забоя 4 расположена зона 13 геостатических напряжений, зона 14 опорного горного давления. Позади очистного забоя 4 со стороны выработанного пространства 15 в породах почвы 16 угольного пласта 7 расположена зона разгрузки 17, а в породах кровли 11 зона обрушения 18, зона трещин 19, нижняя граница зоны изгиба 20 пород кровли 11 и зоны изгиба 21 углепородной толщи. За зоной разгрузки 17 расположена зона 22 возрастания давления с переходом в зону 23 восстановления геостатических напряжений. Above the
На чертежах обозначены: устье 24 и забой 25 первой части 12 скважины, при этом устье 24 расположено в дополнительной выработке 10 за границей 26 зоны пластических деформаций 27, примыкающей к контуру 28 конвейерной выработки 5, граница 29 сдвижения пород кровли 11 отрабатываемого выемочного столба 8, зона перехода 30, расположенная на контакте 31 пород кровли 11 с пластом-спутником 1 и одновременно на границе 29 сдвижения пород кровли 11, вторая часть 32 скважины, расположенная на контакте 31 пород кровли 11 с пластом-спутником 1, основной буровой став 33, щелеобразователь 34, состоящий из гибкого элемента 35, один конец которого оснащен буровой шарошкой 36 с переходником 37, а другой конец через ниппель 38 соединен с основным буровым ставом 33, зародышевая щель 39, высоконапорный трубопровод (став) 40, высоконапорный насос 41, запорный вентиль 42, задвижка 43, оборудованная гидродомкратом 44, дегазационный трубопровод 45, пульпоотделитель 46, водоотделитель 47, запорный вентиль 48 дегазационного трубопровода 45, трубопровод 49 для транспортировки угольной пульпы, граница обрушения 50 пород кровли 11, трещина расслоения 51, зона максимальной концентрации напряжения 52, зона повышенной трещиноватости 53, дополнительные скважины 54, 55, трещины разрыва 56 пород кровли 11, первая часть 57 и вторая часть 58 парной скважины, пробуренной в сторону неотработанного угольного массива 9, запорные вентили 59, 60 на дегазационном трубопроводе 45 дополнительных скважин 54, 55. The drawings indicate: the
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
Впереди очистного забоя 4 вне зоны 14 опорного горного давления из дополнительной выработки 10 в породы кровли 11 бурят первую часть 12 скважины, причем бурение первой части 12 скважины осуществляют со стороны неотработанного угольного массива 9 до границы 29 сдвижения пород кровли 11 отрабатываемого выемочного столба 8. Расстояние l между дополнительными выработками 10, пройденными из конвейерной выработки 5, принимается равным не менее шага вторичной осадки основной кровли разрабатываемого угольного пласта 7. In front of the working
Одновременно с бурением первой части 12 скважин нижнего яруса из дополнительных выработок 10 выполняют бурение дополнительных скважин 54 и 55 верхнего яруса. Забой 25 первой части 12 скважины располагают на границе 29 сдвижения пород кровли 11 отрабатываемого выемочного столба 8 и до контакта 31 пород кровли 11 с пластом-спутником 1. Затем эту часть 12 скважины обсаживают и цементируют до границы 29 сдвижения пород кровли 11 (фиг.1-4). При этом обсадкой и цементацией первой части 12 каждой скважины осуществляют подготовку к дегазации нижнего яруса углепородной толщи. Simultaneously with the drilling of the
Устье 24 первой части скважины располагают в дополнительной выработке 10 от контура 28 конвейерной выработки 5 на расстоянии K, превышающем ширину m зоны пластических деформаций 27, примыкающей к конвейерной выработке 5, то есть устье 24 первой части 12 скважины располагают за границей 26 зоны пластических деформаций 27. Ширина m этой зоны определяется глубиной разработки, прочностью и составом пород, сопротивлением крепи конвейерной выработки 5, а на практике с помощью керна, выбуриваемого из стенок выработки с разных глубин от контура 28 выработки 5 (4). The
По окончании обсадки, цементации и герметизации первой части 12 скважины приступают к выполнению ее второй части 32. Для этого в первую часть 12 скважины вводят основной буровой став 33 со щелеобразователем 34, с помощью которого из забоя 25 первой части 12 скважины выбуривают зародышевую щель 39 на контакте 31 пород кровли 11 с пластом-спутником 1. Исходное положение щелеобразователя 34 относительно забоя 25 первой части 12 скважины определяют расчетом, согласно которому расстояние от забоя 25 до бурового става 33 составляет величину L, равную длине щелеобразователя 34 (фиг.1-7). At the end of casing, cementation and sealing of the
Зародышевую щель 39 выбуривают в течение нескольких циклов. Каждый цикл выполняют в два этапа. На первом этапе буровой став 33, жестко соединенный с гибким элементом 35 щелеобразователя 34, подают в первую часть 12 скважины на заданную величину (L-ΔL), где L длина щелеобразователя 34, м; ΔL - величина свободного хода щелеобразователя 34. Величина свободного хода гибкого элемента 35 зависит от жесткости и его длины и не должна превышать размера диаметра скважины, что соответствует максимальному радиусу кривизны скважины при минимальной деформации гибкого элемента вдоль оси, равной одной полуволне. Подачу бурового става 33 осуществляют до обеспечения контакта буровой шарошки 37 щелеобразователя 34 с забоем 25 скважины, при чем буровой став 33 подают буровым станком (не показан) без вращения бурового става 33. Щелеобразователь 34 по завершении первого этапа принимает изогнутый вид (фиг.6). На втором этапе цикла выполняют выбуривание зародышевой щели 39, причем зародышевую щель 39 выбуривают без осуществления подачи бурового става 33 в направлении забоя 25 скважины. При этом буровая шарошка 37 перемещается за счет сил упругости гибкого элемента 35. The
Выбуривание зародышевой щели 39 заканчивают после перемещения буровой шарошки 37 на величину свободного хода ΔL, после чего щелеобразователь 34 принимает прямолинейную форму. Подготовку зародышевой щели 39 заканчивают после вскрытия пласта-спутника 1 и осуществления подачи бурового става 33 в первую часть 12 скважины относительно исходного положения на величину (0,7-0,8)L. The drilling of the
После окончания выбуривания зародышевой щели 39 буровой став 33 со щелеобразователем 34 извлекают из первой части 12 скважины, а затем к устью 24 скважины подсоединяют высоконапорный трубопровод 40, который соединен с высоконапорным насосом 41, оснащен запорным вентилем 42 и задвижкой 43, оборудованной гидродомкратом 44, и скомпанован с дегазационным трубопроводом 45, пульпоотделителем 46, водоотделителем 47, запорным вентилем 48 дегазационного трубопровода 45, а также с трубопроводом 49 для транспортировки угольной пульпы (фиг.8). After drilling the
Предварительно перед выполнением второй части 32 скважин нижнего яруса производят обсадку, цементацию и герметизацию дополнительных скважин 54, 55 верхнего яруса до нижней границы 20 зоны изгиба 21 пород кровли 11 разрабатываемого угольного пласта 7, при этом устья дополнительных скважин 54, 55 подсоединяют к дегазационному трубопроводу 45 через запорные вентили 59, 60. (фиг.8). Before completing the second part of the 32
Вторую часть 32 каждой скважины нижнего яруса выполняют из зародышевой щели 39 путем подачи рабочей жидкости по высоконапорному трубопроводу 40 от высоконапорного насоса 41. Полость второй части 32 скважины создают направленно из зоны перехода 30 по напластованию на контакте 31 пород кровли 11 с пластом-спутником 1, ориентируя ее параллельно основной системе эндокливажных трещин горного массива (не показана) до границы обрушения 50 пород кровли 11. Вымывание второй части 32 скважины нижнего яруса заключается в подаче рабочей жидкости, выдержке закачанного объема жидкости в течение заданной продолжительности времени под заданной величиной высокого давления и последующем ее резком сбросе по трубопроводу 40. Переход от высокого давления рабочей жидкости к величине, близкой к нулевому значению, происходит в течение нескольких секунд. Резкий сброс давления рабочей жидкости вызывает эффект внезапного разрешения рабочей среды, что обуславливает, исходя из принципа сохранения равновесного состояния, интенсивное выделение метана в полость второй части 32 скважины и, соответственно, отслоение со стороны ее забоя и стенок (не показаны) угольной пульпы с выносом последней по высоконапорному трубопроводу 40 через задвижку 43. The
Высокое давление рабочей жидкости в вымываемой полости второй части 32 скважины создают с помощью высоконапорного насоса 41. Рабочую жидкость подают в скважину по высоконапорному трубопроводу 40, предварительно открыв запорный вентиль 42, а после окончания нагнетания рабочей жидкости вентиль 42 устанавливают в закрытое положение. Сброс рабочей жидкости и угольной пульпы из скважины осуществляют через задвижку 43, которую переводят в открытое положение посредством гидродомкрата 44, причем задвижкой 43 управляют дистанционно с помощью блока управления (не показан). После сброса рабочей жидкости задвижку 43 снова устанавливают в закрытое положение. Таким образом, многократно повышая и сбрасывая давление, производят вымывание второй части 32 скважины. Сброшенные через задвижку 43 рабочая жидкость и угольная пульпа поступают в транспортный трубопровод 49. В период вымывания второй части 32 скважины запорный вентиль 48 дегазационного трубопровода 45 находится в закрытом положении. По окончании вымывания второй части 32 скважины запорный вентиль 42 высоконапорного трубопровода 40 закрывают, а запорный вентиль 48 дегазационного трубопровода 45 открывают, подключая последний к устью 24 первой части 12 скважины для отсоса газа метана из полостей второй части 32 скважин нижнего яруса. Причем в начальный момент отсоса газа для создания более глубокого вакуума устья дополнительных скважин 54, 55 перекрываются запорными вентилями 59, 60 с последующим их открытием, когда будет удалена углепородная пульпа из скважин нижнего яруса. High pressure of the working fluid in the leachable cavity of the
После вымывания второй части 32 скважин нижнего яруса приступают к выполнению гидроразрыва углепородного массива, в процессе которого создают трещины расслоения 51. Гидроразрыв углепородного массива производят впереди зоны 14 опорного горного давления по мере подвигания очистного забоя 4 к первой части 12 скважины. Гидроразрыв осуществляют между вновь подготовленной и предыдущей полостями вторых частей 32 скважин, а также между границей сдвижения 29 и противоположной ей границей обрушения 50 пород кровли 11 над поддерживаемой выработкой 5 (фиг.1, 2, 5). After washing out the
Гидроразрыв углепородного массива производят при открытом запорном вентиле 42 высоконапорного трубопровода 40 и закрытом на дегазационном трубопроводе 45 запорном вентиле 48, который препятствует попаданию рабочей жидкости в дегазационный трубопровод 45, и закрытой задвижке 43. Hydrocracking of the carbonaceous massif is carried out with the shut-off
Гидроразрыв углепородного массива с образованием трещин расслоений 51 между полостями вторых частей 32 скважин сопровождается повышенным газовыделением из пласта-спутника 1. После начала поступления газа в первую часть 12 скважины последнюю подключают к дегазационному трубопроводу 45, открыв запорный вентиль 48 для каптажа метана из заполненных газом трещин расслоения 51 и полостей второй части 32 скважин. При отсосе газа запорный вентиль 42 высоконапорного трубопровода 40 перекрыт. При очередном резком сбросе рабочей жидкости и газа, поступающих из полости, происходит увеличение ее длины и вынос из трещин расслоений 51 вымываемой угольной пульпы. При этом часть ее попадает в пульпоотделитель 46 дегазационного трубопровода 45, а рабочая жидкость, соответственно, в водоотделитель 47. Hydraulic fracturing of the carbonaceous massif with the formation of stratification cracks 51 between the cavities of the
По мере заполнения пульпоотделителя 46 его периодически очищают от пульпы, а рабочую жидкость из водоотделителя 47 сбрасывают в водосточную канавку (не показана), при этом запорные вентили 48, 59, 60 дегазационного трубопровода 45 перекрывают. При выполнении очередного цикла гидроразрыва углепородного массива порядок открытия и закрытия запорных вентилей аналогичен вышеописанному. As the
В дальнейшем по мере подвигания очистного забоя 4, когда полость второй части 32 скважины окажется в зоне максимальной концентрации напряжений 52, в которой происходит закрытие вымытой полости, интенсивность газовыделения из второй части 32 скважины значительно снижается, что обусловлено уменьшением газопроницаемости углепородного массива. Как видно из графика (фиг.10), интенсивность газовыделения из пласта-спутника 1 в зоне максимальной концентрации напряжений 52 снижается до уровня, сопоставимого с газовыделением при естественном состоянии массива. Поэтому для увеличения газовыделения из пласта-спутника 1 в зоне 14 опорного горного давления производят повторное вымывание второй части 32 скважины с последующим гидроразрывом углепородного массива. Повторное вымывание выполняют в зоне максимальной концентрации напряжений 52, находящейся от очистного забоя 4 на расстоянии (0,4-0,2)lоп, где lоп протяженность зоны 14 опорного горного давления. В результате повторного гидроразрыва в окрестности забоя второй части 32 скважин в углепородном массиве образуются зоны 53 повышенной трещиноватости. Повторный гидроразрыв производят с помощью высоконапорного насоса 41 по высоконапорному трубопроводу 40, предварительно закрыв запорный вентиль 48 дегазационного трубопровода 45 и открыв запорный вентиль 42 высоконапорного трубопровода 40.In the future, as the working
При этом в процессе выполнения серий повторных гидроразрывов углепородной толщи осуществляют вымывание полостей второй части 32 каждой из скважин нижнего яруса до длины l1 в направлении от границы сдвижения 29 и до границы обрушения 50 пород кровли 11.Moreover, in the process of performing a series of repeated hydraulic fractures of the carbonaceous stratum, the cavities of the
Длина полостей l1 второй части 32 скважин может колебаться достаточно широко. Вместе с тем длина этих полостей в выработанном пространстве 15 должна быть достаточной. Критерием достаточности служит наличие дренажной связи между зоной обрушения 18 и второй частью 32 скважин. Дренажная связь осуществляется с помощью трещин (заколов), которыми характеризуется зона трещин 19. Поскольку расстояние между трещинами определяется обрушаемостью пород кровли 11, то, соответственно, и длина второй части 32 скважин должна быть не менее критической длины консоли, обрушающейся в выработанном пространстве 15 в периоды вторичных осадок кровли. Под критической длиной подразумевается шаг обрушения основной кровли в естественных условиях. Исходя из изложенного, длина полостей l1 второй части 32 скважин должна составлять не менее шага вторичной осадки основной кровли. Выполнение данного условия предполагает, что каждая полость второй части 32 скважин соединена с зоной обрушения 18 посредством по крайней мере двух трещин (заколов) зоны трещин 19, образовавшихся в выработанном пространстве 16 при обрушении пород основной кровли 11.The length of the cavities l 1 of the
По условию обеспечения максимальной надежности по предотвращению образования слоевых скоплений метана в поддерживаемой за очистным забоем 4 выработке 5 расстояние l между дополнительными выработками 10 принимают равным не менее шага вторичной осадки основной кровли разрабатываемого угольного пласта 7. According to the condition of providing maximum reliability to prevent the formation of layer-wise accumulations of methane in the
Обрушаемость и шаг вторичной осадки основной кровли определяют по известным классификациям ВНИМИ, а величину угла сдвижения 29 пород кровли 11, согласно "Правилам по охране сооружений и природных объектов", разработанным ВНИМИ. The breakability and the pitch of the secondary upsetting of the main roof are determined by the known classifications of VNIMI, and the angle of movement of 29 rocks of the roof is 11, according to the "Rules for the Protection of Structures and Natural Objects" developed by VNIMI.
Таким образом, по окончании вымывания полости второй части 32 каждой из скважин на длину l1 подготовку к дегазации углепородной толщи нижнего яруса заканчивают.Thus, at the end of the leaching of the cavity of the
Подготовку к дегазации верхнего яруса углепородной толщи осуществляют бурением дополнительных скважин 54, 55, которое совмещают с бурением первой части 12 скважин нижнего яруса. Необходимость в дополнительных скважинах 54, 55 обусловлена наличием в породах кровли 11, кроме пласта-спутника 1, еще нескольких пластов-спутников, например 2 и 3, или высокогазоносных песчаников (не показаны). В этом случае устья дополнительных скважин 54, 55 также располагают за границей 26 зоны пластических деформаций 27, а сами скважины 54, 55, исходя из условия пересечения ими пластов-спутников 2 и 3, в зоне изгиба 21 до границы обрушения 50 пород кровли 11 (фиг.2, 5, 9). Указанная выше нижняя граница 20 обсадки, цементации и герметизации дополнительных скважин 54, 55 обосновывается каптажом высокой концентрации метана, при котором подсосы воздуха в дополнительные скважины 54, 55 из зоны трещин 19 исключаются. Герметизацией дополнительных скважин 54, 55 заканчивают подготовку к дегазации верхнего яруса углепородной толщи, после чего их подключают к дегазационному трубопроводу 45, причем подключение к дегазационному трубопроводу 45 производят совместно с первой частью 12 скважин нижнего яруса. Preparation for the degassing of the upper tier of the carbonaceous stratum is carried out by drilling
В дальнейшем технологические операции по подготовке к дегазации углепородного массива через скважины нижнего и верхнего ярусов повторяют впереди очистного забоя 4 по мере его подвигания. При этом по отношению к очистному забою 4 постоянно подготовлены к работе участок длиной, равной протяженности зоны 14 опорного горного давления, впереди очистного забоя 4 и участок, равный трем-пяти зонам 14 опорного горного давления, позади очистного забоя 4. Subsequently, the technological operations for preparing for the degassing of the carbonaceous massif through the wells of the lower and upper tiers are repeated in front of the
После прохода очистным забоем 4 створа каждой дополнительной выработки 10 в выработанном пространстве 15 над поддерживаемой за очистным забоем 4 выработкой 5 в результате проведения вышеописанных технологических операций и перераспределения концентраций напряжений в углепородном массиве создается совокупность полостей в виде дренажных каналов, ориентированных в направлении простирания наиболее развитой системы эндокливажа и выполняющих роль газовых коллекторов. After the mine face passes 4 sections of each
Механизм газовыделения по предлагаемому способу заключается в следующем. The gas evolution mechanism of the proposed method is as follows.
В условиях, когда состав пород представлен чередованием слоев песчаника и алевролитов (аргиллитов) под воздействием концентрации напряжений зоны 14 опорного горного давления, а также зон дополнительных сжимающих напряжений (не показаны), развивающихся вокруг полостей второй части 32 скважин нижнего яруса, которые сформированы в зоне 14 опорного горного давления с заданным шагом l1 при подготовке к дегазации нижнего яруса подрабатываемой углепородной толщи и гидроразрыву последней между вторыми частями 32 скважин в зоне 14 опорного горного давления, впереди очистного забоя 4 в породах кровли 11 поддерживаемой выработки 5 на участке между границами сдвижения 29 и обрушения 50 пород кровли образуются трещины (заколы) и подвижки слоев по напластованию. При этом над поддерживаемой выработкой 5 происходит дальнейшее развитие свода естественного равновесия (не показан), сопровождающееся разгрузкой, расслоением пород кровли 11 и созданием в ней зон дополнительных растягивающих напряжений (не показаны), характеризующихся по мощности пород трещинами разрыва 56 и являющихся газопроводящими каналами. По мере приближения очистного забоя 4 к каждой из этих зон, ориентированных в направлении простирания наиболее развитой системы эндокливажа, в результате перераспределения концентрации напряжений трещины разрыва 56 раскрываются, то есть растут, достигая полостей второй части 32 скважин нижнего яруса углепородной толщи, а упомянутые зоны дополнительных растягивающих напряжений, содержащие газопроводящие трещины разрыва 56, после подхода к каждой из них очистного забоя 4 дополняют зону трещин 19.Under conditions when the rock composition is represented by alternating layers of sandstone and siltstones (mudstones) under the influence of stress concentration of
Отмеченные выше подвижки и расслоения пород кровли 11 обуславливают газовыделение из углепородной толщи, протекающее как впереди, так и позади очистного забоя 4. Соответственно, каптируется и метан с помощью скважин и системы трещин как дренажных каналов, созданных в подрабатываемой углепородной толще над поддерживаемой выработкой 5. Часть метана, выделяющаяся в зоне полостей второй части 32 скважин нижнего яруса впереди очистного забоя 4, поглощается этими полостями в нижнем ярусе через трещины разрыва 6 над поддерживаемой выработкой 5. Другая часть метана, выделяемая в выработанном пространстве 15, каптируется полостями второй части 32 скважин вблизи границы 50 зоны обрушения 18 через зону трещин 19. В результате влияния повышенной величины вакуума при каптаже метана за очистным забоем 4 концентрация метана вблизи границы 50 выработанного пространства 15, примыкающего к поддерживаемой за очистным забоем 4 выработке 5, не поднимается до величины, характерной для слоевых скоплений метана, что позволяет вести очистные работы при отсутствии в рабочем пространстве выработки 5 слоевых скоплений метана. The above-mentioned movements and stratifications of the rocks of the
Выделяющийся в зоне изгиба 21 пород из вышерасположенных пластов-спутников 2 и 3 за очистным забоем 4 в верхнем ярусе углепородной толщи, метан каптируется с помощью дополнительных скважин 54, 55, имеющих дренажную связь с полостями второй части 32 скважин через раскрываемые в зоне 14 опорного горного давления эндокливажные трещины (не показаны) над поддерживаемой выработкой 5, что обеспечивает каптаж метановыделений в верхнем и нижнем ярусах углепородной толщи как впереди, так и позади очистного забоя 4, предотвращая, таким образом, поступления повышенных концентраций метана из выработанного пространства 15 в поддерживаемую за очистным забоем 4 выработку 5. Standing out in the bend zone of 21 rocks from the
При реализации описанного выше варианта типа кровли, характеризующегося чередованием слоев песчаника и алевролитов (аргиллитов), газовыделение из пластов-спутников 1, 2, 3 протекает более интенсивно, чем при излагаемом ниже. When implementing the above-described variant of the type of roof, characterized by the alternation of layers of sandstone and siltstones (mudstones), gas evolution from
В последнем вследствие залегания над разрабатываемым угольным пластом 7 труднообрушаемого песчаника как в зоне 14 опорного горного давления, так и в зоне разгрузки 17 формируются более напряженные состояния углепородных структур, отличающиеся неравномерным характером газовыделения, увеличением сроков эксплуатации скважин и самим механизмом работы массива, основанном на развитии зон трещиноватости в окрестности скважин вследствие зависания на значительных площадях пород со стороны конвейерной выработки 5 за очистным забоем 4. In the latter, owing to the occurrence of hard-to-break sandstone over the
При наличии пластов-спутников 1, 2, 3, отличающихся повышенной газоносностью, наряду с бурением из дополнительной выработки 10 первой части 12 скважины, представляется целесообразным применение парной скважины относительно пробуренной в сторону отрабатываемого выемочного столба 8. В этом случае ее первую часть 57 бурят в стоpону неотработанного угольного массива 9 до зоны контакта 31 пород кровли 11 с пластом-спутником 1, после чего эту часть скважины обсаживают, цементируют и герметизируют по известной технологии до зоны контакта 31. Выполнение парной скважины заканчивают вымыванием ее второй части 58 и последующим гидроразрывом массива. Как видно из фиг.9, угол подъема β первой части 57 парной скважины определяется задаваемой величиной l2 ее второй части, которая соединяется после вымывания и гидроразрыва с второй частью 32 противоположной ей скважины.In the presence of
Создание в углепородном массиве объединенных в одну систему парных скважин, пробуренных до зоны контакта 31 пород кровли 11 с пластом-спутником 1 в сторону неотработанного угольного массива 9, с наличием их второй части 58 позволяет существенно увеличить над конвейерной выработкой 5 ширину дополнительных зон растягивающих напряжений и, следовательно, влияние на дегазацию нижнего яруса углепородной толщи, что повышает надежность защиты рабочего пространства поддерживаемой за очистным забоем 4 выработки 5 от газовыделений повышенной концентрации из пластов-спутников 1, 2, 3. The creation in the coal-rock massif of paired wells combined into one system, drilled to the contact zone of 31 rocks of the
Наличие в углепородном массиве над поддерживаемой выработкой 5 полостей вторых частей 58 и 32 скважин совместно с выполненными между ними трещинами расслоения 51 означает, что эти полости и трещины, составляющие над поддерживаемой выработкой 5 единое целое, выполняют функцию дренажных выработок и обеспечивают защиту рабочего пространства выработки 5 не только со стороны отрабатываемого выемочного столба 8, но и со стороны неотработанного угольного массива 9. The presence in the coal-bearing massif above the supported development of 5 cavities of the
Таким образом, благодаря наличию скважин нижнего и верхнего ярусов углепородной толщи достигается управляемость потоками газовыделений как в зоне 14 опорного горного давления впереди очистного забоя 4, так и со стороны выработанного пространства 15, предотвращая образование слоевых скоплений метана в поддерживаемой за очистным забоем 4 выработке 5, что в целом позволяет повысить эффективность дегазации и, следовательно, решить поставленную задачу. Thus, due to the presence of wells of the lower and upper tiers of the carbonaceous stratum, controllability of gas evolution flows is achieved both in the
Пример. Example.
Проводят дегазацию трех пластов-спутников 1, 2, 3, залегающих выше разрабатываемого угольного пласта 7 на расстоянии 15, 30 и 35 м соответственно. Способ подготовки разрабатываемого пласта 7 погоризонтный, система разработки длинные столбы по падению. Длина лав или ширина выемочных столбов 8 по разрабатываемому пласту 7 составляет 250 м. Глубина ведения горных работ составляет 750 м. Прочность пород кровли 11 междупластья на сжатие 70-90 МПа. Прочность на сжатие угля пласта-спутника 1 составляет 10-20 МПа. Внутрипластовое давление газа применительно к пласту-спутнику 1 составляет 4 МПа. Three
В период подготовки выемочного столба 8 из конвейерной выработки 5 периодически с шагом 120-150 м в сторону неотработанного угольного массива 9 проводят дополнительные выработки 10. Длина каждой дополнительной выработки 10 определяется шириной зоны пластических деформаций 27, примыкающей к контуру 28 выработки 5. По данным выбуриваемого из стенок выработки 5 керна, ширина зоны m пластических деформаций 27 не превышает 5 м. Величину К или расстояние от устья 24 скважины до контура 28 конвейерной выработки 5 принимают равной 6,0-7,0 м, а ширину и высоту соответственно 4 и 3 м. Выработку 10 крепят арочной крепью с шагом между рамами 1 м. During the preparation of the extraction column 8 from the
Первую часть 12 скважины бурят в сторону отрабатываемого выемочного столба 8 до границы 29 сдвижения пород кровли 11. Положение границы 29 рассчитывают по формуле (80-0,7α). где α угол залегания пласта 7, град (приведенная формула соответствует условиям Воркутинского месторождения). The
Забой 25 первой части 12 скважины располагают на границе 29 сдвижения пород кровли 11 и одновременно вблизи контакта 31 его с почвой пласта-спутника 1. Первую часть 12 диаметром 132 мм выполняют серийным буровым станком СБГ-1м. Затем обсаживают и цементируют первую часть 12 скважины до границы 29 сдвижения пород кровли 11. The
По окончании герметизации первой части 12 скважины приступают к выполнению ее второй части 32. Для этого в первую часть 12 скважины вводят буровой став 33 со щелеобразователем 34, с помощью которого из забоя 25 первой части 12 скважины выбуривают зародышевую щель 39 на контакте 31 пласта-спутника 1 с его породами почвы. Буровой став 33 досылают в скважину с расчетом, чтобы расстояние между буровым ставом 33 и забоем 25 составило величину L, равную длине щелеобразователя 34. Длину L принимают равной 1,4-1,5 м. At the end of the sealing of the
Зародышевую щель 39 образуют за несколько циклов, каждый из которых выполняют в два этапа. Первый этап состоит в подаче бурового става 33 от его исходной отметки на величину 0,09-0,1 м. После подачи бурового става 33 буровая шарошка 36 входит в плотный контакт с забоем 25 скважины. Гибкий элемент 35 приобретает изогнутое положение. Буровой став 33 подают в скважину без его вращения буровым станком. На втором этапе выполняют выбуривание зародышевой трещины 39. Выбуривание выполняют вращением бурового става 33 без его подачи в направлении забоя 25 скважины. Выбуривание заканчивают после перемещения буровой шарошки 36 на величину свободного хода DL=0,09-0,1 м, после чего гибкий элемент 35 щелеобразователя 34 принимает прямолинейное положение. Подготовку зародышевой щели 30 заканчивают после подачи бурового става 33 в скважину относительно исходного положения на 1,2-1,3 м. The
Одновременно с бурением первой части 12 скважин из дополнительной выработки 10 выполняют бурение дополнительных скважин 54, 55, устья которых располагают на расстоянии 6-7 м от контура 28 конвейерной выработки 5. Скважины 54 и 55 диаметром 93 мм бурят буровым станком СБГ-1м. Обсадку, цементацию и герметизацию этих скважин выполняют до границы 20 зоны изгиба 21 пород кровли 11, после чего устья скважин 54, 55 подсоединяют к дегазационному трубопроводу 45. Устье 24 первой части 12 скважины оборудуют необходимым технологическим оборудованием, а затем приступают к выполнению ее второй части 32. При этом используют гидроимпульсное воздействие на массив путем нагнетания рабочей жидкости через первую часть 12 скважины под давлением, равным геостатическому давлению, с последующим резким сбросом его до уровня гидростатического. Напряженное состояние угля, обусловленное геостатическим напряжением и внутрипластовым давлением газа, усиливается в результате высоконапорного нагнетания рабочей жидкости. Резкий сброс давления образует волну разгрузки, при которой энергия газа и упругих деформаций разрушает уголь вблизи стенок образуемой полости второй части 32 скважины. Разрушенный уголь под скоростным напором воды и газа выдается через скважину в виде угольной пульпы, поступая в транспортный трубопровод 49. Процесс нагнетания и сброса повторяют многократно, пока не образуется вторая часть 32 скважины. Simultaneously with the drilling of the
При выполнении второй части 32 скважин, а также для гидроразрыва используют высоконапорные насосы типа 2УГН с производительностью 90 л/мин и максимальным давлением 40 МПа. When performing the second part of 32 wells, as well as for hydraulic fracturing, high-pressure pumps of the 2UGN type are used with a capacity of 90 l / min and a maximum pressure of 40 MPa.
После создания второй части 32 очередной скважины производят гидроразрыв углепородного массива относительно предыдущей полости 32. Давление нагнетания рабочей жидкости при гидроразрыве определяют по формуле
P≥ 0,25H-Pпл+σр=0,25×750-4,0+2,0=16 МПа,
где Рпл давление газа в пласте-спутнике 1, МПа;
σР предел прочности угля на растяжение, МПа;
H глубина ведения горных работ, м.After creating the
P≥ 0.25H-P pl + σ p = 0.25 × 750-4.0 + 2.0 = 16 MPa,
where P PL the gas pressure in the satellite formation 1, MPa;
σ P ultimate tensile strength of coal, MPa;
H depth of mining, m.
Резкое падение давления жидкости в скважине в процессе ее нагнетания свидетельствует об образовании трещин расслоения 51. A sharp drop in the fluid pressure in the well during its injection indicates the formation of delamination cracks 51.
Повторный гидроразрыв производят по мере подвигания очистного забоя 4 к первой части 12 скважины. Гидроразрыв выполняют в этом случае в зоне 14 опорного горного давления на расстоянии (0,4-0,2)lоп от очистного забоя 4, где lоп протяженность зоны 14 опорного горного давления.Repeated hydraulic fracturing is performed as the working
Исходя из известных классификаций ВНИМИ по обрушаемости основных кровель угольных пластов, длина вымываемой полости l1 второй части 32 скважин в условиях чередования слоев песчаника и алевролита (аргиллита) должна составлять по крайней мере 8-12 м, а при наличии труднообрушаемого песчаника - не менее 16 м.Based on the known classifications of VNIMI on the collapse of the main roofs of coal seams, the length of the leached cavity l 1 of the second part of 32 wells in the conditions of alternating layers of sandstone and siltstone (mudstone) should be at least 8-12 m, and in the presence of hard-to-break sandstone - at least 16 m
Таким образом, разделение с помощью скважин подрабатываемой углепородной толщи на нижней и верхний ярусы обеспечивает управляемость газовыделением как впереди, так и позади очистного забоя 4, предотвращая образование слоевых скоплений метана в поддерживаемой за очистным забоем 4 выработке 5. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 ЫЫЫ8 Thus, the separation of the produced carbonaceous stratum with the help of wells into the lower and upper tiers ensures the controllability of gas evolution both in front and behind the
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94028451/03A RU2065973C1 (en) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | Method for degassing accompanying seams |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94028451/03A RU2065973C1 (en) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | Method for degassing accompanying seams |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94028451A RU94028451A (en) | 1996-08-20 |
| RU2065973C1 true RU2065973C1 (en) | 1996-08-27 |
Family
ID=20159101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94028451/03A RU2065973C1 (en) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | Method for degassing accompanying seams |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2065973C1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101532391B (en) * | 2009-04-23 | 2012-11-28 | 河南理工大学 | In-hole drilling tool integrating drilling, slotting and punching coal seam and using method thereof |
| RU2487246C1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Method to degas coal-bearing series |
| RU2533479C1 (en) * | 2013-04-29 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) | Method of degasification of contiguous coal bed on sites of pillar mining activities |
| RU2565311C1 (en) * | 2014-09-25 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) | Coal seam degassing |
| RU2682820C1 (en) * | 2017-05-02 | 2019-03-21 | Китайский Университет Горного Дела И Технологии | Mine gas exact production method |
| RU2685359C1 (en) * | 2017-03-20 | 2019-04-17 | Китайский Университет Горного Дела И Технологии | Method of constructing network priority gas migration paths, as well as gas discharge and extraction |
| CN110952951A (en) * | 2019-12-13 | 2020-04-03 | 安徽理工大学 | High-air-tightness hole sealing method for short-distance pressure-relief coal seam crossing gas extraction drill hole |
| RU2749707C1 (en) * | 2020-12-14 | 2021-06-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | Method for degassing of overworked adjacent seams |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445462C1 (en) * | 2010-10-26 | 2012-03-20 | Анатолий Николаевич Осипов | Method of mine field degassing |
| RU2472940C1 (en) * | 2011-07-22 | 2013-01-20 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН | Coal bed degassing method |
| RU2579855C9 (en) * | 2014-12-17 | 2016-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Партнер" | Method for elimination of degassing wells |
| CN112832850B (en) * | 2021-03-26 | 2022-08-19 | 河南理工大学 | Three-dimensional construction method for semi-permanent gas extraction channel by using hole instead of roadway |
| CN113756858B (en) * | 2021-09-30 | 2023-10-20 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | Method for directional drilling Kong Bukong based on gas extraction under dim coal layering condition |
-
1994
- 1994-07-27 RU RU94028451/03A patent/RU2065973C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 907271, кл. E 21F 7/00, 1980. 2. Авторское свидетельство СССР N 1002603, кл. E 21F 7/00, 1980. 3. Патент РФ N 1693264, кл. E 21F 7/00, 1989. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101532391B (en) * | 2009-04-23 | 2012-11-28 | 河南理工大学 | In-hole drilling tool integrating drilling, slotting and punching coal seam and using method thereof |
| RU2487246C1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Method to degas coal-bearing series |
| RU2533479C1 (en) * | 2013-04-29 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) | Method of degasification of contiguous coal bed on sites of pillar mining activities |
| RU2565311C1 (en) * | 2014-09-25 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) | Coal seam degassing |
| RU2685359C1 (en) * | 2017-03-20 | 2019-04-17 | Китайский Университет Горного Дела И Технологии | Method of constructing network priority gas migration paths, as well as gas discharge and extraction |
| RU2682820C1 (en) * | 2017-05-02 | 2019-03-21 | Китайский Университет Горного Дела И Технологии | Mine gas exact production method |
| CN110952951A (en) * | 2019-12-13 | 2020-04-03 | 安徽理工大学 | High-air-tightness hole sealing method for short-distance pressure-relief coal seam crossing gas extraction drill hole |
| RU2749707C1 (en) * | 2020-12-14 | 2021-06-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | Method for degassing of overworked adjacent seams |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94028451A (en) | 1996-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6123394A (en) | Hydraulic fracturing of ore bodies | |
| CN104790951B (en) | Weaken the method and device away from the high-order tight roofs of 100 ~ 350m of coal seam | |
| RU2065973C1 (en) | Method for degassing accompanying seams | |
| CN111535791B (en) | Efficient gas extraction method for broken soft low-permeability coal seam well upper and lower combined fracturing area | |
| CN109209472A (en) | The coal seam pressure relief anti-burst method that a kind of punching, explosion, water filling intercouple | |
| US20100225154A1 (en) | Method for Simultaneously Mining Vertically Disposed Beds | |
| CN105804786B (en) | A kind of weak seam bottom plate layer-through drilling pressure rushes anti-reflection method | |
| CN113107450A (en) | Staged fracturing gas advanced extraction method for horizontal well of soft-hard interaction coal seam | |
| CN114293989B (en) | Anti-scour method for near-vertical ultra-thick coal seam subsection hydraulic fracturing area | |
| CN112593912B (en) | Coal bed gas horizontal well power expanding, pressure relief and permeability increase extraction method | |
| RU2439323C1 (en) | Method to mine inclined ore deposits | |
| CN109026002B (en) | Salt mine mining method adopting horizontal branch hole butt-joint well group | |
| RU2664281C1 (en) | Method for developing kimberlite deposits | |
| CN111101917A (en) | Coal seam hydraulic fracturing combined resonance gas extraction method and hole packer | |
| RU2754232C1 (en) | Method for constructing an underground tunnel reservoir in a rock salt reservoir of limited capacity | |
| RU2756076C1 (en) | Method for constructing an underground tunnel reservoir in a rock salt reservoir of limited capacity | |
| AU720498B2 (en) | Hydraulic fracturing of ore bodies | |
| CN111894672B (en) | Method for advanced treatment of roof separation water damage of stope by adopting ground drainage drilling | |
| RU2059810C1 (en) | Method for mining of steeply dipping mineral deposits | |
| RU2388911C2 (en) | Complex method for development of beds that are dangerous by gas and dust, disposed to mountain bumps and spontaneous emissions | |
| CN114607318A (en) | Fracturing cooperative construction method for combined production and drilling of multi-layer horizontal well for deep coal bed methane | |
| CN114278372A (en) | Guiding arrangement method for underground directional drilling area of ultra-thick water-rich layer | |
| SU1693264A1 (en) | Method of drainage of satellite seams | |
| CN113236252B (en) | Single-route bottomless column sublevel caving method cover stratum long-distance drilling grouting method | |
| RU2059073C1 (en) | Method for development of mineral deposits |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040728 |