RU2383741C1 - Method for degassing of coal beds - Google Patents
Method for degassing of coal beds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2383741C1 RU2383741C1 RU2008123620/03A RU2008123620A RU2383741C1 RU 2383741 C1 RU2383741 C1 RU 2383741C1 RU 2008123620/03 A RU2008123620/03 A RU 2008123620/03A RU 2008123620 A RU2008123620 A RU 2008123620A RU 2383741 C1 RU2383741 C1 RU 2383741C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wells
- coal seam
- coal
- coal bed
- degassing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области горного дела, а более конкретно к разработке угольных месторождений.The invention relates to the field of mining, and more particularly to the development of coal deposits.
Известно, что в угольной промышленности регулярно происходят выбросы угля и газа со взрывом метана, что приводит к большему числу человеческих жертв.It is known that in the coal industry, emissions of coal and gas regularly occur with an explosion of methane, which leads to more deaths.
Существующие способы обнаружения накопления взрывоопасной концентрации метана в шахтной выработке не всегда срабатывают, и аварии в шахтах происходят с пугающей частотой.Existing methods for detecting the accumulation of explosive methane concentrations in mine workings do not always work, and accidents in mines occur at an alarming rate.
Наиболее радикальным способом исключения таких аварий является предварительная дегазация угольного пласта.The most radical way to eliminate such accidents is to pre-degass the coal seam.
Известен способ дегазации угольных пластов, заключающийся в том, что на угольный пласт бурятся две скважины, которые соединяют между собой горизонтальным буровым каналом с использованием навигационных систем и направленного гидроразмыва через наклонно-горизонтальную скважину (см. патент РФ №2282722).A known method of degassing coal seams, which consists in the fact that two wells are drilled on the coal seam, which are interconnected by a horizontal drilling channel using navigation systems and directional hydraulic erosion through an inclined horizontal well (see RF patent No. 2282722).
Недостатками известного способа являются: техническая сложность размыва угольного пласта, а также малая вероятность создания надежной гидравлической связи между скважинами; ограниченная область охвата угольного пласта дегазацией.The disadvantages of this method are: the technical complexity of erosion of the coal seam, as well as the low probability of creating a reliable hydraulic connection between the wells; limited area of coal seam degassing.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявленному способу является способ дегазации угольных пластов посредством взрывного воздействия на угольный пласт путем подрыва ядерного заряда в непроницаемых горных породах, залегающих ниже угольного пласта на определенном расстоянии от него, исключающем проникновение радиоактивных продуктов в шахту (см. книгу Мирные ядерные взрывы. М., ИздАТ, 2001, стр.402-407).The closest in technical essence and the set of essential features to the claimed method is a method of degassing coal seams by explosive exposure to a coal seam by detonating a nuclear charge in impermeable rocks lying below the coal seam at a certain distance from it, eliminating the penetration of radioactive products into the mine (see book Peaceful Nuclear Explosions. M., Publishing House, 2001, pp. 40-407).
При прохождении ударной волны через угольный пласт в нем образуется сеть трещин и происходит выделение метана. После проветривания шахты работа в ней становится более безопасной.When a shock wave passes through a coal seam, a network of cracks forms in it and methane is released. After airing the mine, work in it becomes more secure.
Однако этот способ имеет целый ряд существенных недостатков.However, this method has a number of significant disadvantages.
1. Способ технически сложен в реализации и отличается высокой стоимостью.1. The method is technically difficult to implement and has a high cost.
2. При реализации способа не исключена возможность проникновения радионуклидов в шахтные выработки.2. When implementing the method, the possibility of penetration of radionuclides into mine workings is not ruled out.
3. При размещении заряда на большом расстоянии от угольного пласта образующаяся сеть микротрещин может оказаться недостаточной для выделения метана из всего объема пласта.3. When the charge is placed at a large distance from the coal seam, the resulting network of microcracks may not be sufficient to release methane from the entire volume of the seam.
Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в создании обширной зоны трещиноватости по всему объему угольного пласта и обеспечении благодаря этому эффективной дегазации угольных пластов с максимальным охватом угольного пласта процессом дегазации и, как следствие, в предотвращении внезапных аварийных выбросов в шахтную выработку угля и метана.The technical result to which the present invention is directed is to create an extensive fracture zone over the entire volume of the coal seam and thereby ensure effective degassing of the coal seams with a maximum coverage of the coal seam by the degassing process and, as a result, to prevent sudden accidental emissions into the coal mine and methane.
Для получения указанного технического результата предложен способ дегазации угольных пластов, включающий взрывное воздействие на угольный пласт, отличием которого, согласно изобретению, является то, что на угольный пласт бурят куст вертикальных и наклонных скважин, обсаживают их обсадными трубами до кровли угольного пласта, при этом в интервале угольного пласта стволы скважин, оставленные открытыми, заполняют взрывчатым веществом и подрывают взрывчатое вещество.To obtain the technical result, a method for degassing coal seams is proposed, including explosive action on the coal seam, the difference of which, according to the invention, is that a bush of vertical and deviated wells is drilled on the coal seam, cased with casing pipes to the roof of the coal seam, while in the interval of the coal seam, the wellbores left open are filled with explosive and detonate the explosive.
Целесообразно расстояние R между стволами соседних скважин определять из соотношения R=(0,8-1,2)(RT1+RT2), где RT2 RT2 - радиус зоны трещиноватости, образованной взрывом в первой и во второй скважине соответственно.It is advisable to determine the distance R between the wells of neighboring wells from the relation R = (0.8-1.2) (R T1 + R T2 ), where R T2 R T2 is the radius of the fracture zone formed by the explosion in the first and second well, respectively.
Целесообразно также при равенстве мощностей зарядов в соседних скважинах расстояние R между стволами соседних скважин определять из соотношения R=(1,8-2,1)RT, где RT - радиус зоны трещиноватости, образующейся при взрыве одного заряда.It is also advisable when the power of charges in neighboring wells is equal, the distance R between the bores of neighboring wells is determined from the relation R = (1.8-2.1) R T , where R T is the radius of the fracture zone formed during the explosion of one charge.
Рассмотрим подробнее отличительные признаки предлагаемого изобретения.Consider in more detail the distinguishing features of the invention.
1. Бурение скважин производится с одной промплощадки (куста), что обеспечивает максимальный охват угольного пласта процессом дегазации.1. Well drilling is carried out from one industrial site (bush), which ensures maximum coverage of the coal seam with the degassing process.
Технология кустового бурения скважин в настоящее время достаточно хорошо отработана и является экономически эффективной, поскольку исключаются расходы на монтаж-демонтаж бурового оборудования и его перемещение для бурения каждой новой скважины.The technology of cluster well drilling is currently well developed and is cost-effective, since the costs of installation, dismantling of drilling equipment and its movement for drilling each new well are excluded.
2. В качестве взрывчатых веществ могут быть использованы как твердые химические взрывчатые вещества (например, в виде шнуровых торпед), так и жидкие взрывчатые вещества. Это позволит уменьшить количество скважин, обеспечивающих дегазацию угольного пласта, и в то же время существенно снизить сейсмическое воздействие на наземное оборудование по сравнению с прототипом.2. As explosives can be used as solid chemical explosives (for example, in the form of cord torpedoes), and liquid explosives. This will reduce the number of wells providing degassing of the coal seam, and at the same time significantly reduce the seismic effect on the ground equipment compared to the prototype.
3. Расстояние между открытыми стволами соседних скважин рассчитывают исходя из мощности зарядов, приемлемых с учетом сейсмического воздействия на наземное оборудование.3. The distance between the open shafts of neighboring wells is calculated based on the power of charges acceptable, taking into account the seismic effects on ground equipment.
Если мощность зарядов в соседних скважинах одинакова, то расстояние R между стволами соседних скважин определяют из соотношения R=(1,8-2,1)RT, где RT - радиус зоны трещиноватости, образующейся при взрыве одного заряда.If the power of charges in neighboring wells is the same, then the distance R between the boreholes of neighboring wells is determined from the relation R = (1.8-2.1) R T , where R T is the radius of the fracture zone formed during the explosion of one charge.
Если мощности зарядов в соседних скважинах различаются, то расстояние между ними определяется из соотношения R=(0,8-l,2)(RT1+RT2), где RT1, RT2 - радиус зоны трещиноватости, образованной взрывом в первой и во второй скважине соответственно.If the power of charges in neighboring wells varies, then the distance between them is determined from the relation R = (0.8-l, 2) (R T1 + R T2 ), where R T1 , R T2 is the radius of the fracture zone formed by the explosion in the first and in the second well, respectively.
Это условие является существенным. Так как, если R будет меньше 0,8 ΣRT, то останется существенная часть угольного пласта, в котором будут отсутствовать трещины необходимые для извлечения метана. Если R будет больше 1,2 ΣRT, то это повлечет перерасход взрывчатого вещества.This condition is essential. Since, if R is less than 0.8 ΣR T , then a significant part of the coal seam will remain, in which there will be no cracks necessary for methane extraction. If R is greater than 1.2 ΣR T , then this will lead to an excessive consumption of explosive.
Радиус зоны трещиноватости, образованной взрывом химического взрывчатого вещества, может быть определен по формулеThe radius of the fracture zone formed by the explosion of a chemical explosive can be determined by the formula
где W - масса заряда, кг;where W is the mass of the charge, kg;
K - коэффициент, зависящий от свойств горной породы (для плотных пород К может быть принят равным 7) (см., например, брошюру авторов Приходько Н.К. и др. Применение химических взрывчатых веществ для интенсификации разработки нефтяных и газовых месторождений. Нефтяная промышленность, серия «Нефтепромысловое дело». Выпуск 5, М., 1981, стр.14).K is a coefficient depending on the properties of the rock (for dense rocks K can be taken equal to 7) (see, for example, the brochure of the authors Prikhodko NK and others. The use of chemical explosives to intensify the development of oil and gas fields. Oil industry , a series of "oil field business.
Для более полного извлечения метана устья скважин, после проведения в них взрывов, соединяют с вакуумным насосом. Извлекаемый метан компрессором подается потребителю для выработки тепла или электроэнергии.For a more complete extraction of methane, the wellheads, after explosions are carried out in them, are connected to a vacuum pump. The methane recovered by the compressor is supplied to the consumer to generate heat or electricity.
На фиг.1 показано размещение зарядных скважин в разрезе.Figure 1 shows the placement of charging wells in the context.
На фиг.2 показано размещение зарядных скважин в плане.Figure 2 shows the location of the charging wells in the plan.
На приведенных чертежах следующие обозначения:In the drawings, the following notation:
1. Горные породы, перекрывающие угольный пласт.1. Rocks overlapping a coal seam.
2. Угольный пласт.2. Coal seam.
3. Горные породы, подстилающие угольный пласт.3. Rocks underlying the coal seam.
4. Вертикальная скважина.4. Vertical well.
5. Наклонно направленная скважина.5. Directional well.
6. Кондуктор.6. The conductor.
7. Обсадная колонна.7. Casing.
8. Забой выработки.8. Production slaughter.
9. Вакуумный насос для откачки метана.9. A vacuum pump for pumping methane.
10. Компрессор.10. The compressor.
11. Потребитель.11. The consumer.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
Пример осуществления способа проиллюстрируем на гипотетическом варианте. Угольный пласт, имеющий высоту 10 м и ширину 50 м, залегает в интервале 500-520 м. Планируется бурение скважин, диаметр открытого ствола в интервале угольного пласта составит 150 мм. Суммарный вес твердого химического взрывчатого вещества, размещаемого в одной скважине, принимается равным 200 кг.An example implementation of the method is illustrated in a hypothetical version. A coal seam having a height of 10 m and a width of 50 m lies in the range of 500-520 m. Well drilling is planned, the diameter of the open hole in the interval of the coal seam will be 150 mm. The total weight of a solid chemical explosive placed in one well is assumed to be 200 kg.
При взрыве такого заряда радиус образующейся зоны трещиноватости, в соответствии с формулой (1), составит 16 м. Следовательно, максимальное расстояние между стволами соседних скважин должно быть не менее 16·2=32 м. Принимая это расстояние равным 30 м, можно видеть, что по ширине угольного пласта следует разместить не более 2 скважин.With the explosion of such a charge, the radius of the formed fracture zone, in accordance with formula (1), will be 16 m. Therefore, the maximum distance between the boreholes of neighboring wells should be at least 16 · 2 = 32 m. Assuming this distance is 30 m, you can see that no more than 2 wells should be placed across the width of the coal seam.
Таким образом, формируем куст скважин, включающий: 2 наклонные скважины в направлении забоя шахты (на расстоянии от забоя не менее 16 м), две вертикальные скважины и 2 наклонные скважины в направлении от забоя шахты. После подрыва зарядов в этих скважинах дегазация угольного пласта будет осуществлена на расстоянии от забоя шахты, равном 16 м+30 м+30 м+16 м=86 м.Thus, we form a cluster of wells, including: 2 deviated wells in the direction of the bottom of the mine (at a distance from the bottom of at least 16 m), two vertical wells and 2 deviated wells in the direction of the bottom of the mine. After undermining the charges in these wells, the coal seam will be degassed at a distance from the mine bottom equal to 16 m + 30 m + 30 m + 16 m = 86 m.
После отработки дегазированного участка угольного пласта дегазация последующего участка осуществляется аналогичным образом.After working out the degassed section of the coal seam, the degassing of the subsequent section is carried out in a similar way.
Практическая значимость предлагаемого изобретения.The practical significance of the invention.
Внедрение предлагаемого изобретения позволит не только сделать безопасной добычу угля и спасти десятки, если не сотни, человеческих жизней, но и экономически может оказаться выгодным по следующим причинам.The implementation of the invention will not only make it safe to mine coal and save dozens, if not hundreds, of human lives, but it can also be economically beneficial for the following reasons.
1. Известно, что в одной тонне угля в среднем содержится до 25-30 м3 метана, см. например, статью Малышева Ю.Н., Серова В.И. «Экономические аспекты добычи и утилизации шахтного метана». Горный вестник, №3, 1995, стр.7-10. Следовательно, из одного только участка угольного пласта, в рассмотренном примере, может быть получено1. It is known that one ton of coal contains on average up to 25-30 m 3 of methane, see, for example, the article by Malyshev Yu.N., Serov V.I. "Economic aspects of mining and utilization of mine methane." Mountain Herald, No. 3, 1995, pp. 7-10. Therefore, from only one section of the coal seam, in the considered example, can be obtained
10 м·50 м·86 м·1,3 т/м3·25 м3/т≈1,4 млн.м3 метана.10 m · 50 m · 86 m · 1.3 t / m 3 · 25 m 3 / t≈1.4 million m 3 of methane.
2. Создание зоны трещиноватости в угольном пласте взрывами в скважинах позволит в последующем сократить как время, так и энергетические затраты на выемку угля.2. The creation of a fracture zone in a coal seam by explosions in wells will subsequently reduce both the time and energy costs of coal extraction.
3. Стволы пробуренных скважин, после выемки угля в окрестности этих скважин, могут быть использованы как дополнительные каналы для проветривания шахтных выработок или для подачи воды в случае возникновения возгорания угля, что также может рассматриваться как отличительный признак.3. The trunks of the drilled wells, after the extraction of coal in the vicinity of these wells, can be used as additional channels for ventilation of mine workings or for supplying water in the event of a fire of coal, which can also be considered as a distinguishing feature.
Claims (1)
R=(0,8-1,2)(RT1+RT2) или R=(1,8-2,1)RT, где
RT1, RT2 - радиусы зоны трещиноватости, образованной взрывом, соответственно, в первой и во второй скважине;
RT - радиус зоны трещиноватости, образованной при взрыве одного заряда при равенстве мощностей зарядов в соседних скважинах. A method of degassing coal seams, including drilling on a coal seam of wells, filling open boreholes in an interval of a coal seam with explosive, blasting a coal seam by detonating an explosive, characterized in that a bush of vertical and deviated wells is drilled on the coal seam, casing them with casing pipes to the roof of the coal seam, while the distance R between the open trunks of neighboring wells in the interval of the coal seam is determined from the ratio
R = (0.8-1.2) (R T1 + R T2 ) or R = (1.8-2.1) R T , where
R T1 , R T2 are the radii of the fracture zone formed by the explosion, respectively, in the first and second well;
R T is the radius of the fracture zone formed during the explosion of a single charge with equal charge powers in neighboring wells.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008123620/03A RU2383741C1 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method for degassing of coal beds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008123620/03A RU2383741C1 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method for degassing of coal beds |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008123620A RU2008123620A (en) | 2009-12-20 |
| RU2383741C1 true RU2383741C1 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=41625405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008123620/03A RU2383741C1 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method for degassing of coal beds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2383741C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109209475A (en) * | 2018-09-27 | 2019-01-15 | 太原理工大学 | A kind of method that short vertical combines the more goaf gas of extraction with drilling |
-
2008
- 2008-06-10 RU RU2008123620/03A patent/RU2383741C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАЛИНИН А.Г. и др. Бурение наклонных и горизонтальных скважин. - М.: Недра, 1997, с.8-10. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109209475A (en) * | 2018-09-27 | 2019-01-15 | 太原理工大学 | A kind of method that short vertical combines the more goaf gas of extraction with drilling |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008123620A (en) | 2009-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105626070B (en) | A kind of deep hole demolition uploading pressure Controlling of Coal Outburst method | |
| CN103397883B (en) | Mutil-coal seam mining Rock Burst method for integrated control | |
| CN101614134B (en) | Drilling-explosion-pumping triadic pressure-relief outburst-prevention method | |
| CN103244124B (en) | Method for coal mine tunnel working surface to pass through abandoned roadway in forced caving pressure relief mode | |
| CN103195466A (en) | Directional water pressure blasting method for improving coal bed gas permeability | |
| CN112593936B (en) | Advanced comprehensive control method for multi-disaster area of deep mine | |
| CN1982649A (en) | Mining method | |
| CN104532818A (en) | Treatment method for strip mine goaf | |
| CN105350965A (en) | Rock burst control method for coal mining tunnel | |
| CN110067558A (en) | A kind of severe inclined thick coal seam stope drift active workings joint release prevention and treatment impulsion pressure method | |
| CN107120137B (en) | A kind of coal roadway tunneling is along seat earth Deephole pre-splitting blasting pumping method | |
| CN104329113B (en) | A kind of method of surface drilling standing seat earth release mash gas extraction | |
| RU2333363C1 (en) | Method of monitoring gas emission during mining operations in series of highly gaseous coal seams | |
| CN109000525A (en) | A kind of shield driving upper-soft lower-hard ground presplit blasting construction method | |
| Cao et al. | Protection scope and gas extraction of the low-protective layer in a thin coal seam: lessons from the DaHe coalfield, China | |
| CN106150501A (en) | Utilize the method that Overburden gob area situ waste water weakens master control coal rock layer | |
| Wang et al. | Practice and prospects of fully mechanized mining technology for thin coal seams in China | |
| CN204495211U (en) | A kind of blasting hole arrangement system of tunnel open excavation section | |
| CN206801542U (en) | A kind of blasting cartridge for millisecond multistage directional blasting dry ice fracturing | |
| CN113323715A (en) | Hard roof strong mine pressure and goaf gas disaster cooperative treatment method | |
| RU2383741C1 (en) | Method for degassing of coal beds | |
| CN108343400B (en) | Method for extracting coal seam group gas by directional drilling bedding | |
| CN212154765U (en) | Deep hole pre-splitting structure for fully mechanized mining face waste rock area | |
| RU2136890C1 (en) | Method for degassing of coal seams | |
| CN109025999A (en) | A kind of one three top coal method for weakening |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130611 |