RU2419723C1 - Degasation method of developed coal beds - Google Patents
Degasation method of developed coal beds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419723C1 RU2419723C1 RU2010103441/03A RU2010103441A RU2419723C1 RU 2419723 C1 RU2419723 C1 RU 2419723C1 RU 2010103441/03 A RU2010103441/03 A RU 2010103441/03A RU 2010103441 A RU2010103441 A RU 2010103441A RU 2419723 C1 RU2419723 C1 RU 2419723C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- degassing
- wells
- gas
- cracks
- coal seam
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно к угольной, а именно к способам дегазации разрабатываемых угольных пластов, и предназначено для заблаговременного извлечения газа из разрабатываемых пластов и предотвращения газодинамических явлений: внезапных выбросов угля и газа и горных ударов.The invention relates to the mining industry, mainly to the coal, and in particular to methods of degassing the developed coal seams, and is intended for the early extraction of gas from the developed seams and to prevent gas-dynamic phenomena: sudden emissions of coal and gas and rock blows.
Известно из технической литературы, что все существующие способы дегазации разрабатываемых угольных пластов, регламентированные к применению «Руководством по дегазации угольных шахт» (1), направлены на извлечение и улавливание газа метана из угольного массива вакуум-насосами, где средствами вентиляции невозможно обеспечить содержание газа метана в воздухе в пределах установленных норм.It is known from the technical literature that all existing methods for the degassing of developed coal seams, regulated for use by the “Guide to the Degassing of Coal Mines” (1), are aimed at extracting and trapping methane gas from a coal mass by vacuum pumps, where it is not possible to provide methane gas content with ventilation in the air within the established standards.
К таким способам дегазации угольных пластов относится, например, способ дегазации разрабатываемых угольных пластов, при котором скважины бурят в плоскости пласта по простиранию, падению или под углом к линии простирания.Such methods of degassing coal seams include, for example, a method of degassing developed coal seams, in which wells are drilled in the plane of the formation along strike, dip or at an angle to the strike line.
В результате образования скважинами полостей происходит дренирование из них газа, причем, когда пластовые скважины попадают в зону опорного давления впереди очистного забоя, они обеспечивают достаточно повышенное газовыделение (см. источник 1, п.2.2, с.14, 15, 20-24).As a result of the formation of cavities by the wells, gas is drained from them, and when the formation wells fall into the zone of reference pressure in front of the working face, they provide a sufficiently increased gas release (see source 1, p.2.2, p.14, 15, 20-24) .
Известен другой способ дегазации угольных пластов, например с применением гидровзрыва, предусматривающий после бурения скважин гидровзрыв пласта путем нагнетания в пласт воды под давлением не менее 15-20 МПа, обеспечивая тем самым истечение газа по сети трещин, образованных скважинами гидровзрыва (см. источник 1, п.2.3, с.25-28).There is another method for the degassing of coal seams, for example, using hydraulic blasting, which involves drilling a hydraulic blast after drilling wells by injecting water into the reservoir at a pressure of at least 15-20 MPa, thereby ensuring gas outflow through a network of cracks formed by hydraulic blasting wells (see source 1, Clause 2.3, pp. 25-28).
Несмотря на некоторые отличия в технологии извлечения газа из угольных пластов, однако эти технические решения (1) направлены на борьбу с газом при разработке угольных пластов и основаны на истечении газа из обрабатываемой зоны пласта.Despite some differences in the technology for extracting gas from coal seams, however, these technical solutions (1) are aimed at combating gas in the development of coal seams and are based on the outflow of gas from the treated zone of the seam.
В то же время известные способы (1) имеют существенный недостаток, заключающийся в незначительной газоотдаче пласта вследствие его уплотнения в области бурения скважин и соответственно закупоривания (закатывания) пор и трещин скважин, а поэтому извлечение газа за счет вакуума происходит только со стенок скважин и с образовавшегося дренажного поля вокруг стенок скважин, т.е. эти способы имеют низкую эффективность и не являются безопасными при разработке высокогазоносных угольных пластов.At the same time, the known methods (1) have a significant drawback consisting in insignificant gas recovery due to its compaction in the field of well drilling and, accordingly, clogging (rolling) of pores and well cracks, and therefore gas extraction due to vacuum occurs only from the walls of the wells and with the resulting drainage field around the walls of the wells, i.e. these methods have low efficiency and are not safe when developing high-gas-bearing coal seams.
Кроме этого из патентной литературы известен способ дегазации угольных платов и выработанного пространства, заключающийся в бурении впереди очистного забоя скважины, вокруг которой в верхней части зоны трещин создается дополнительная сеть трещин путем взрывания относительно небольших зарядов взрывчатого вещества. Скважины бурят раздельно в зону трещин и выше зоны трещин. Затем скважины герметизируют и подключают к отсасывающему газопроводу (2).In addition, from the patent literature there is known a method for degassing coal boards and mined-out space, which consists in drilling ahead of the well face, around which an additional network of cracks is created in the upper part of the crack zone by blasting relatively small explosive charges. Wells are drilled separately into the fracture zone and above the fracture zone. Then the wells are sealed and connected to a suction gas pipeline (2).
Недостатком данного способа является то, что вследствие использования традиционных зарядов ВВ взрыв, в основном, воздействует на часть скважины, где размещен заряд ВВ, а поэтому такое динамическое воздействие на пласт недостаточно обеспечивает извлечение газа из угольного массива, отсюда этот способ малоэффективен при разработке угольных пластов, а также не безопасен, т.к. процесс взрывания зарядов ВВ в шахте связан с определенной опасностью.The disadvantage of this method is that due to the use of traditional explosive charges, the explosion mainly affects the part of the well where the explosive charge is located, and therefore such a dynamic action on the formation does not sufficiently provide gas extraction from the coal mass, hence this method is ineffective in the development of coal seams , and also not safe, because the process of exploding explosive charges in a mine is associated with a certain danger.
Известен также способ дегазации угольного пласта, включающий бурение скважины в пласт, герметизацию устья скважины, доведение количества естественно выделяющегося из угля газа в объеме скважины до стехиометрической концентрации, инициирование взрыва газовоздушной смеси с помощью спирали накаливания, способствующего созданию в угольном пласте дополнительной сети трещин вокруг скважины, и отсос газа после подключения скважины к дегазационному трубопроводу (3).There is also known a method of degassing a coal seam, including drilling a well into a seam, sealing the wellhead, bringing the amount of gas naturally released from coal in the well volume to a stoichiometric concentration, initiating an air-gas mixture explosion using an incandescent spiral, which helps create an additional network of cracks around the well in the coal seam , and gas suction after connecting the well to the degassing pipeline (3).
Анализ известных способов дегазации угольных пластов при их разработке (1-3) показал, что по технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ дегазации угольного пласта (3). Этот способ и принят в качестве прототипа заявляемого изобретения.An analysis of the known methods of degassing coal seams during their development (1-3) showed that according to the technical nature and the achieved effect, the closest analogue of the claimed invention is a method of degassing a coal seam (3). This method is adopted as a prototype of the claimed invention.
В этом техническом решении (3) технологический процесс дегазации рассмотрен только относительно одиночной скважины. Однако вышеназванный нормативный документ - «Руководство…» регламентирует технологии ведения дегазационных работ с использованием серии скважин, в том числе скважин, пробуренных из подготовительной выработки в плоскости пласта. В связи с чем заявитель рассматривает техническое решение (3) с учетом изложенного регламента.In this technical solution (3), the degassing process is considered only with respect to a single well. However, the aforementioned regulatory document - “Guideline ...” regulates the technology of degassing works using a series of wells, including wells drilled from the preparatory work in the reservoir plane. In this connection, the applicant is considering a technical solution (3) taking into account the above rules.
В то же время недостатком данного способа является то, что хотя им и предусмотрено создание в массиве угля дополнительной сети трещин вокруг скважины, однако он не обеспечивает формирование разветвленной сети трещин в угольном массиве в промежутке между дегазационными скважинами и его дренирование в сторону разрежения, т.е. не способствует увеличению площади свободных поверхностей трещин, что снижает газоотдачу угольного массива в дегазационные скважины. Отсутствие возможности наиболее полного извлечения газа из массива снижает эффективность дегазации пласта в целом.At the same time, the disadvantage of this method is that although it provides for the creation of an additional network of cracks in the coal mass around the well, it does not provide for the formation of an extensive network of cracks in the coal mass in the interval between the degassing wells and its drainage towards rarefaction, i.e. e. does not contribute to an increase in the area of free surfaces of cracks, which reduces the gas recovery of the coal mass into degassing wells. The inability to fully extract gas from the array reduces the overall degassing efficiency of the formation.
Причем в прототипе (3) не исключена возможность возгорания газа и угля вследствие наличия спирали накаливания, что небезопасно для обслуживающего персонала, а также потребуются дополнительные затраты для устранения аварийной ситуации.Moreover, the prototype (3) does not exclude the possibility of ignition of gas and coal due to the presence of an incandescent spiral, which is unsafe for maintenance personnel, and additional costs will be required to eliminate the emergency.
Описанные недостатки известных способов (1, 2 и 3) в целом снижают интенсификацию газоотдачи угольного массива и соответственно снижают эффективность дегазации.The described disadvantages of the known methods (1, 2 and 3) as a whole reduce the intensification of the gas recovery of the coal mass and, accordingly, reduce the degassing efficiency.
Задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в повышении эффективности дегазации путем увеличения газоотдачи угольного пласта в дегазационные скважины за счет обеспечения возможности формирования в нем разветвленной сети трещин между дегазационными скважинами и свободного его дренирования в сторону разрежения.The problem solved by the claimed invention is to increase the efficiency of degassing by increasing the gas recovery of the coal seam in the degassing wells by providing the possibility of the formation of a branched network of cracks between the degassing wells and its free drainage towards rarefaction.
Технический результат, достижение которого обеспечивает решение поставленной задачи, выражается в исключении возможности проявления газодинамических явлений.The technical result, the achievement of which provides a solution to the problem, is expressed in the exclusion of the possibility of manifestation of gas-dynamic phenomena.
Для достижения поставленной задачи с заявляемым техническим результатом в способе дегазации разрабатываемых угольных пластов, включающем бурение дегазационных скважин впереди очистного забоя в плоскости пласта из подготовительной выработки, герметизацию их устья, динамическое воздействие на угольных пласт, подключение дегазационных скважин к трубопроводу дегазационной системы и отсос газа из пласта, согласно заявляемому изобретению, дегазационные скважины бурят от очистного забоя отдельными участками, являющимися участками дегазации, на расстоянии, равном не менее длины его зоны опорного давления, и диаметром, равным 0,26 м, а динамическое воздействие на угольный пласт осуществляют на каждом из участков дегазации между дегазационными скважинами, причем вначале между дегазационными скважинами и параллельно им бурят промежуточные скважины диаметром в два раза меньше, чем диаметр дегазационных скважин, затем в промежуточные скважины нагнетают водно-песчаную эмульсию последовательно вначале в статическом режиме, например при давлении 1,0 МПа, после этого - в динамическом режиме с помощью гидравлических импульсов высокого давления, например при давлении 1,2-2,0 МПа, исключающем гидроразрыв пласта и обеспечивающем раскрытие естественных и образование дополнительных трещин в угольном пласте с возможностью их закрепления расклинивающим агентом водно-песчаной эмульсии - кварцевым песком по всей их длине в угольном пласте вокруг промежуточных скважин, после этого осуществляют оттеснение газа со свободной поверхности раскрытых упомянутых трещин и его дренирование в направлении разреженных зон, которыми являются дегазационные скважины, для чего предварительно дегазационные скважины разделяют на две группы с ориентированием их относительно друг друга в чередующемся порядке, а затем угольный пласт между дегазационными скважинами насыщают потоком воздуха путем его нагнетания под давлением через одну группу дегазационных скважин, одновременно с которым через дегазационные скважины другой группы, подключенные к вакууму, отводят оттесненный потоком воздуха газ из трещин угольного пласта, далее, изменив порядок подключения обеих групп дегазационных скважин на обратный на очередном участке дегазации, продолжают насыщение воздухом угольный пласт и отвод оттесненного воздухом газа из трещин пласта до достижения его концентрации установленной Правилами безопасности нормы, после этого указанные группы дегазационных скважин подключают к трубопроводу дегазационной системы на очередном участке дегазации для отсоса газа, выделяющегося из угольного пласта в зоне влияния опорного давления движущегося к очередному участку дегазации очистного забоя, причем до наступления указанного влияния очистного забоя цикл описанных действий по дегазации угольного пласта повторяют на следующем участке дегазации.To achieve the task with the claimed technical result in a method of degassing developed coal seams, including drilling degassing wells in front of the face in the plane of the reservoir from the preparatory mine, sealing their mouths, dynamically affecting the coal seam, connecting the degassing wells to the pipeline of the degassing system and sucking gas from formation, according to the claimed invention, degassing wells are drilled from the face in separate sections, which are sections of degas cations, at a distance equal to not less than the length of its reference pressure zone, and with a diameter equal to 0.26 m, and a dynamic impact on the coal seam is carried out at each of the degassing sections between degassing wells, and at the beginning, intermediate wells are drilled between the degassing wells and parallel to them with a diameter two times smaller than the diameter of degassing wells, then a water-sand emulsion is subsequently pumped into the intermediate wells first in static mode, for example, at a pressure of 1.0 MPa, and then in dynamics mode using high-pressure hydraulic pulses, for example, at a pressure of 1.2-2.0 MPa, which excludes hydraulic fracturing and provides the opening of natural and the formation of additional cracks in the coal seam with the possibility of their fixing proppant agent of water-sand emulsion - quartz sand throughout their length in the coal seam around the intermediate wells, then gas is displaced from the free surface of the open mentioned cracks and drained in the direction of rarefied zones, which are degassing wells, for which pre-degassing wells are divided into two groups with their orientation relative to each other in alternating order, and then the coal seam between the degassing wells is saturated with air flow by injection under pressure through one group of degassing wells, at the same time through degassing wells of another group connected to a vacuum, the gas displaced by the air flow is removed from the cracks of the coal seam, then, changing the order of connection of both groups gas wells to the return at the next degassing section, continue to saturate the coal seam with air and remove gas displaced by air from the fractures of the reservoir until the concentration established by the Safety Rules is reached, then these groups of degassing wells are connected to the pipeline of the degassing system in the next degassing section for gas suction, released from the coal seam in the zone of influence of the reference pressure moving to the next site of degassing of the working face, and before the onset of Given the effect of the face, the cycle of the described operations for the degassing of the coal seam is repeated in the next degassing section.
Проведенные патентные исследования показали, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе не имеется сведений о технологических предложениях по разработке способов дегазации угольных пластов при их разработке с формированием разветвленной сети трещин в массиве угля, которые характеризовались бы той же совокупностью признаков, что и патентуемая технология. Поэтому из этого следует, что она отвечает критерию патентоспособности изобретения - «новизна».Patent studies have shown that neither the patent nor the scientific literature contains information on technological proposals for the development of methods for the degassing of coal seams during their development with the formation of an extensive network of cracks in the coal mass that would have the same set of features as patentable technology. Therefore, it follows from this that it meets the criterion of patentability of an invention - “novelty”.
Поставленная задача в заявляемом способе решена нижеследующей совокупностью его существенных признаков.The problem in the claimed method is solved by the following combination of its essential features.
Признак - «дегазационные скважины бурят от очистного забоя отдельными участками, являющимися участками дегазации, на расстоянии, равном не менее длины его зоны опорного давления, и диаметром, равным 0,26 м» - имеет очевидную полезность, поскольку принятое условие оптимального расстояния между очистным забоем и очередным участком дегазации исключает возможность попадания выполняемых операций по бурению дегазационных скважин под влияние зоны опорного давления очистного забоя по мере его подвигания, предотвращая таким образом возможность деформации стенок этих скважин и обеспечивая тем самым безопасные условия выполнения всего комплекса операций по дегазации пласта.The sign - “degassing wells are drilled from the face by separate sections that are degassing sites at a distance equal to at least the length of its reference pressure zone and a diameter equal to 0.26 m” - has obvious utility, since the accepted condition for the optimal distance between the face and the next degassing section excludes the possibility that the operations of drilling degassing wells fall under the influence of the reference pressure zone of the working face as it moves, thereby preventing the possibility of deformation of the walls of these wells and thereby providing safe conditions for the entire complex of operations for degassing the formation.
Причем принятый диаметр бурения скважины, равный 0,26 м, который в два раза больше, чем диаметр традиционно применяемых дегазационных скважин, предопределяет возможность выдавливания разрушенного массива угля в направлении имеющихся полостей, т.е. в направлении пробуренных скважин при нарушении его структуры, способствуя тем самым образованию большой поверхности трещин и съему большего количества газа с них.Moreover, the accepted borehole diameter of 0.26 m, which is two times larger than the diameter of the traditionally used degassing wells, determines the possibility of extruding the destroyed coal mass in the direction of the existing cavities, i.e. in the direction of the drilled wells in case of violation of its structure, thereby contributing to the formation of a large surface of the cracks and to remove more gas from them.
Признак - «а динамическое воздействие на угольный пласт осуществляют на каждом из участков дегазации между дегазационными скважинами» - является новым и предопределяет возможность создания сети трещин в массиве угля не только вокруг дегазационных скважин, как в прототипе (3), но и в промежутке между дегазационными скважинами, чтобы обеспечить наиболее полное извлечение газа из массива угля.The sign - “and a dynamic effect on the coal seam is carried out at each of the degassing sites between the degassing wells” - is new and determines the possibility of creating a network of cracks in the coal mass not only around the degassing wells, as in the prototype (3), but also in the interval between the degassing wells to ensure the most complete extraction of gas from the coal mass.
Признак - «причем вначале между дегазационными скважинами и параллельно им бурят промежуточные скважины диаметром меньше, чем диаметр дегазационных скважин» - является основополагающим и предопределят возможность силового воздействия на массив угля между дегазационными скважинами, используя промежуточные скважины.The sign - "and at the beginning between the degassing wells and parallel to them, intermediate wells with a diameter smaller than the diameter of the degassing wells" are drilled - is fundamental and will determine the possibility of force acting on the coal mass between the degassing wells using intermediate wells.
Признак - «затем в промежуточные скважины нагнетают водно-песчаную эмульсию последовательно вначале в статическом режиме, например при давлении 1,0 МПа, а после - в динамическом режиме с помощью гидравлических импульсов высокого давления, например при давлении 1,2-2,0 МПа, исключающем гидроразрыв пласта и обеспечивающем раскрытие естественных трещин и образование дополнительных трещин в угольном пласте с возможностью их закрепления расклинивающим агентом водно-песчаной эмульсии - кварцевым песком по всей их длине в угольном пласте вокруг промежуточных скважин» - совместно с вышеуказанным признаком является основополагающим, т.к. характеризует новизну процесса образования и развития сети трещин в угольном массиве с одновременным сохранением их в раскрытом состоянии после потери энергии воздействия на массив угля. А это, в свою очередь, способствует формированию разветвленной сети трещин в массиве угля между дегазационными скважинами, в то же время прототип (3) не решает вопроса образования трещин в промежутке между пробуренными скважинами.The sign - “then the water-sand emulsion is subsequently injected into the intermediate wells, first sequentially in the static mode, for example, at a pressure of 1.0 MPa, and then in the dynamic mode using high pressure hydraulic pulses, for example, at a pressure of 1.2-2.0 MPa eliminating hydraulic fracturing and providing the opening of natural cracks and the formation of additional cracks in the coal seam with the possibility of their fixing proppant agent of water-sand emulsion - quartz sand along their entire length in the coal seam around KSR wells "- together with the above characteristic is fundamental, since characterizes the novelty of the process of formation and development of a network of cracks in the coal mass with simultaneous preservation of them in the open state after the loss of energy of impact on the coal mass. And this, in turn, contributes to the formation of an extensive network of cracks in the coal mass between degassing wells, while the prototype (3) does not solve the issue of crack formation in the gap between drilled wells.
Кроме этого достижение отмеченного выше технического эффекта обеспечивает увеличение свободной поверхности трещин, создавая таким образом заблаговременно условия для оттеснения газа со стенок трещин.In addition, the achievement of the technical effect noted above provides an increase in the free surface of the cracks, thus creating in advance conditions for the displacement of gas from the walls of the cracks.
Вместе с тем, заявитель, проведя дополнительный поиск известных решений в данной области техники, установил, что известен из уровня техники вышеописанный отличительный признак - закрепление расклинивающим агентом - кварцевым песком трещин в пласте по всей их длине, но с другой совокупностью существенных признаков. Это авторское свидетельство СССР № 912918, кл. Е21В 43/26, 1980 г., название которого «Способ разрыва пласта пороховыми газами» (4).At the same time, the applicant, having carried out an additional search for known solutions in the art, found that the above-described distinguishing feature is known from the prior art — the proppant fixing — quartz sand of cracks in the formation along their entire length, but with a different set of essential features. This is USSR copyright certificate No. 912918, cl. ЕВВ 43/26, 1980, the name of which is “Method of formation fracturing by powder gases” (4).
В этом техническом решении при сгорании заряда под действием пороховых газов в продуктивном пласте образуются трещины, в которые задавливается закаченный ранее расклинивающий агент - кварцевый песок вместе с жидкостью, закрепляя трещины по всей их длине.In this technical solution, when a charge is combusted by the action of powder gases, cracks are formed in the reservoir, into which the previously proppant, quartz sand, together with the fluid, which was pumped in, is crushed, fixing cracks along their entire length.
Несмотря на то, что по известному способу (4) осуществляется закрепление трещин, однако выполнение этой технической операции в условиях опасных по газу угольных шахт представляет большую опасность для обслуживающего персонала. То есть известный способ имеет ограниченную область применения, т.к. относится только к технологии добычи нефти и не может быть использован при разработке угольных пластов.Despite the fact that according to the known method (4), cracks are fixed, however, the performance of this technical operation in the conditions of gas mines in coal mines poses a great danger to staff. That is, the known method has a limited scope, because applies only to oil production technology and cannot be used in the development of coal seams.
Кроме того, поскольку расклинивающий агент закачивается в скважину не под высоким давлением, поэтому проникновение его в образовавшиеся после сгорания порохового заряда трещины хотя и присутствует, но не по всей длине скважины из-за кратковременного воздействия продуктов сгорания на ее стенки, а отсюда невозможно образование разветвленной сети трещин в продуктивном пласте.In addition, since the proppant is not injected into the well under high pressure, therefore, although it is present, it does not penetrate into the cracks formed after the combustion of the powder charge, but not along the entire length of the well due to the short-term effect of combustion products on its walls, and hence branched formation is impossible network of fractures in the reservoir.
В свою очередь, в заявляемом способе формирование трещин в массиве с одновременным их закреплением осуществляется импульсивным воздействием высокого давления жидкости на боковую поверхность скважин.In turn, in the claimed method, the formation of cracks in the array with their simultaneous fixing is carried out by the impulsive action of high pressure fluid on the side surface of the wells.
Из изложенного следует, что образование и закрепление трещин в массиве угля по известному (4) и заявляемому техническим решениям не подтверждает их идентичность, следовательно, не подтверждает известность влияния рассматриваемого признака на указанный заявителем технический результат, выражающийся в образовании разветвленной сети трещин в угольном массиве с обеспечением безопасных условий для обслуживающего персонала при выполнении операций по дегазации пласта.It follows from the foregoing that the formation and consolidation of cracks in a coal mass according to the known (4) and claimed technical solutions does not confirm their identity, therefore, it does not confirm the known influence of the feature under consideration on the technical result indicated by the applicant, expressed in the formation of a branched network of cracks in a coal mass with providing safe conditions for staff during the operations of the degassing of the reservoir.
Признак - «после этого осуществляют оттеснение газа со свободной поверхности раскрытых упомянутых трещин и его дренирование в направлении разреженных зон, которыми являются дегазационные скважины, для чего предварительно дегазационные скважины разделяют на две группы с ориентированием их относительно друг друга в чередующемся порядке, а затем угольный пласт между дегазационными скважинами насыщают потоком воздуха путем его нагнетания под давлением через одну группу дегазационных скважин, одновременно с которым через дегазационные скважины другой группы, подключенные к вакууму, отводят оттесненный потоком воздуха газ из трещин угольного пласта, далее, изменив порядок подключения обеих групп дегазационных скважин на обратный на очередном участке дегазации, продолжают насыщение воздухом угольного пласта и отвод оттесненного воздухом газа из трещин пласта до достижения его концентрации установленной Правилами безопасности нормы» - характеризует последовательность насыщения воздухом угольного пласта между дегазационными скважинами на рассматриваемом участке дегазации, где пробурены дегазационные скважины, заставляя отделяться газ от стенок трещин в пласте и перемещаться под влиянием вакуума в сторону разрежения - дегазационных скважин. Причем данный признак позволяет обработать весь массив угля на заданном участке дегазации, а поэтому реализация этого признака позволяет получить поставленный заявителем технический результат - увеличить объем отсасываемого газа из угольного пласта и соответственно исключить возможность проявления газодинамических явлений.The sign - “after this, gas is pushed from the free surface of the open mentioned cracks and drained in the direction of rarefied zones, which are degassing wells, for which the degassing wells are previously divided into two groups with their orientation relative to each other in alternating order, and then a coal seam between degassing wells, they saturate the air stream by pumping it under pressure through one group of degassing wells, at the same time through degassing wells wells of the other group, connected to a vacuum, divert the gas displaced by the air flow from the cracks of the coal seam, then, changing the order of connecting both groups of degassing wells to the opposite in the next degassing section, they continue to saturate the coal seam with air and drain the gas displaced by the air from the seam cracks until it reaches concentration standards established by the Safety Rules ”- characterizes the sequence of air saturation of a coal seam between degassing wells in the considered area d gassing where degassing wells drilled, causing gas to separate from the walls in the formation of cracks and to move under the influence of vacuum in the vacuum side - degassing wells. Moreover, this feature allows you to process the entire mass of coal in a given degassing area, and therefore the implementation of this feature allows you to get the technical result set by the applicant - to increase the amount of sucked gas from the coal seam and, accordingly, eliminate the possibility of gas-dynamic phenomena.
Признак - «после этого указанные группы дегазационных скважин подключают к трубопроводу дегазационной системы на очередном участке дегазации для отсоса газа, выделяющегося из угольного пласта в зоне влияния опорного давления движущегося к очередному участку дегазации очистного забоя, причем до наступления указанного влияния очистного забоя цикл описанных действий по дегазации угольного пласта повторяют на следующем участке дегазации» - необходим, чтобы продолжить процесс отсоса газа из обработанного угольного пласта, но уже в обычном традиционном режиме дегазации как по мере подхода очистного забоя к очередному участку дегазации, так и во время движения забоя по этому участку, способствуя тем самым снятию остаточной газоносности угольного пласта.The sign - “after that, these groups of degassing wells are connected to the pipeline of the degassing system in the next degassing section to suck out the gas released from the coal seam in the zone of influence of the reference pressure moving to the next degassing section of the working face, and the cycle of the described actions "coal seam degassing is repeated in the next gas degassing section" - it is necessary to continue the process of gas suction from the treated coal seam, but already in the usual m both traditional degassing mode as the approach to the next longwall degassing portion, and during the movement of the bottom portion, thereby facilitating the removal of the residual gas content of the coal seam.
Кроме того, данный признак указывает на порядок начала работ по дегазации на следующем участке дегазации, что улучшает условия безопасного ведения работ на этом участке.In addition, this sign indicates the start of degassing work in the next degassing section, which improves the conditions for safe work in this section.
Таким образом, совокупность существенных признаков, характеризующая сущность заявляемого изобретения, позволяет увеличить газоотдачу угольного пласта за счет формирования в нем разветвленной сети трещин до начала горных работ на каждом участке дегазации.Thus, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention allows to increase the gas recovery of the coal seam due to the formation of an extensive network of cracks in it before the start of mining at each degassing site.
Все перечисленные технические эффекты позволяют решить поставленную задачу - повысить эффективность дегазации угольных пластов при их разработке.All these technical effects allow us to solve the problem - to increase the efficiency of degassing of coal seams during their development.
Из изложенного следует, что существенные признаки заявляемого изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом и из уровня техники в данной области не очевидны явным образом для специалиста, что характеризует «изобретательский уровень» заявляемого решения.It follows from the foregoing that the essential features of the claimed invention are in a causal relationship with the achieved technical result and from the prior art in this field are not explicitly obvious to a specialist, which characterizes the "inventive step" of the claimed solution.
Промышленная применимость заявляемого изобретения обосновывается ниже приведенным описанием изобретения и чертежами к нему.The industrial applicability of the claimed invention is justified by the following description of the invention and the drawings thereto.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:
- на фиг.1 изображена схема расположения скважин, пробуренных параллельно очистному забою на одном из очередных участков дегазации угольного пласта согласно описываемому способу (при отработке пласта по простиранию), вид в плане;- figure 1 shows the location of wells drilled parallel to the face at one of the next sections of the degassing of the coal seam according to the described method (when mining the seam along strike), plan view;
- на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, продольный разрез промежуточной скважины, где показана изогнутыми линиями сеть трещин в пласте, а стрелки указывают направление силового воздействия эмульсии на угольный пласт (момент нагнетания в эту скважину водно-песчаной эмульсии);- figure 2 is a section along aa in figure 1, a longitudinal section of an intermediate well, where a network of cracks in the formation is shown by curved lines, and arrows indicate the direction of the force action of the emulsion on the coal seam (the moment of injection of water-sand emulsion into this well) );
- на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.2 (схема развития сети трещин в угольном пласте вокруг одной промежуточной скважины), в увеличенном виде;- figure 3 is a section along BB in figure 2 (diagram of the development of a network of cracks in a coal seam around one intermediate well), in an enlarged view;
- на фиг.4 - то же, что на фиг.1, момент насыщения воздухом угольного пласта через одну группу дегазационных скважин на очередном участке дегазации и подключения к вакууму другой группы дегазационных скважин на том же самом участке дегазации (сплошными стрелками указано насыщение пласта воздухом, а прерывистыми стрелками - дренаж газа из пласта);- in Fig. 4 - the same as in Fig. 1, the moment of air saturation of the coal seam through one group of degassing wells in the next degassing section and connecting to the vacuum of another group of degassing wells in the same degassing section (solid arrows indicate air saturation of the formation , and intermittent arrows - gas drainage from the reservoir);
- на фиг.5 - то же, что на фиг.4 (изменен порядок подключения дегазационных скважин на обратный).- in Fig.5 - the same as in Fig.4 (the order of connecting the degassing wells is reversed).
Способ дегазации разрабатываемых угольных пластов осуществляют следующим образом.The method of degassing developed coal seams is as follows.
Дегазацию угольного пласта 1 при его разработке осуществляют отдельными участками, являющимися участками дегазации, по всей длине выемочного столба 2 в следующей последовательности на каждом из них.Degassing of coal seam 1 during its development is carried out in separate sections, which are sites of degassing, along the entire length of the
Рассмотрим сущность заявляемого способа в ситуации, когда очистные работы ведут на ранее дегазированных участках угольного пласта 1. Как показано на фиг.1, в процессе дальнейшей отработки выемочного столба 2 впереди очистного забоя 3 вне зоны опорного давления осуществляют бурение дегазационных скважин 4 в плоскости пласта, т.е. параллельно очистному забою 3, из подготовительной выработки 5 по ее длине на очередном участке дегазации "М" протяженностью "L". Причем дегазационные скважины 4 бурят от очистного забоя 3 на расстоянии, равном не менее длины его зоны опорного давления, и диаметром, равным 0,26 м, для того, чтобы гарантированно обеспечить возможность раскрытия трещин в пласте 1 за счет перемещения слоев угля в сторону полостей, которыми являются дегазационные скважины 4. А обусловлено это благодаря тому, что диаметр дегазационной скважины 4 практически почти в два раза больше, чем диаметр традиционно используемых дегазационных скважин, имеющий величину в пределах 0,1-0,13 м.Consider the essence of the proposed method in a situation where the cleaning operations are carried out on previously degassed sections of the coal seam 1. As shown in figure 1, in the process of further mining of the
После бурения дегазационных скважин 4 их герметизируют с помощью герметизаторов 6.After drilling
Одновременно с бурением дегазационных скважин 4 на очередном участке дегазации "М" протяженностью "L" дополнительно бурят между скважинами 4 и параллельно им промежуточные скважины 7, диаметр которых в два раза меньше, чем диаметр скважин 4.Simultaneously with the drilling of
После этого осуществляют динамическое воздействие на угольный пласт между дегазационными скважинами 4 (фиг.1, где стрелками показано направление воздействия на стенки скважин 7).After that, a dynamic effect on the coal seam between the degassing
Для чего в промежуточные скважины 7, которые предварительно герметизируют герметизаторами 8, нагнетают с помощью насоса высокого давления 9 водно-песчаную эмульсию, которая представляет собой эмульсионный раствор воды с кварцевым песком с размером частиц от 0,01 до 0,1 мм.Why, in the
Затем насосом 9 создают вначале давление водно-песчаной эмульсии в скважинах 7 не меньше 1,0 МПа, чтобы обеспечить первоначальное давление в них.Then, with the
После этого давление в этих же скважинах 7 повышают до уровня, способствующего изменению структуры трещин от воздействия высокого давления водно-песчаной эмульсии на пласт 1, то есть до давления в пределах 1,2-2,0 МПа, при котором исключен гидроразрыв пласта 1 (фиг.1 и 2).After that, the pressure in the
В результате под воздействием высокого давления водно-песчаной эмульсии на угольный пласт 1 между дегазационными скважинами 4 происходит раскрытие естественных трещин и образование дополнительных трещин в пласте 1 с возможностью их закрепления расклинивающим агентом - кварцевым песком по всей их длине вокруг промежуточных скважин 7 (фиг.3, где показано заполнение сети трещин частицами кварцевого песка).As a result, under the influence of high pressure of the water-sand emulsion on the coal seam 1 between the degassing
Причем водно-песчаную эмульсию в промежуточных скважинах 7 под давлением выдерживают до завершения процесса образования единой сети трещин, о котором судят по выходу эмульсии из дегазационных скважин 4, после чего в скважины 7 прекращают подачу эмульсии.Moreover, the water-sand emulsion in the
По мере завершения процесса образования упомянутой сети трещин в пласте 1 между дегазационными скважинами 4 осуществляют оттеснение газа со свободной поверхности раскрытых упомянутых трещин и его дренирование в направлении разреженных зон, которыми являются дегазационные скважины 4.As the process of formation of the aforementioned network of cracks in the formation 1 between the degassing
Для чего предварительно дегазационные скважины 4 разделяют на две группы 10 и 11 с ориентированием их относительно друг друга в чередующемся порядке. А затем угольный пласт 1 между дегазационными скважинами 4 насыщают потоком воздуха путем его нагнетания под давлением в пределах 0,5-1,0 МПа через одну группу 10 дегазационных скважин 4, подключенных к подающему воздух трубопроводу 12, создавая тем самым условия для оттеснения газа от стенок трещин в угольном пласте. Одновременно с насыщением массива угля потоком воздуха через дегазационные скважины 4 другой группы 11, подключенные к трубопроводу 13 (к вакууму), отводят оттесненный потоком воздуха газ из трещин угольного пласта 1 (фиг.4).Why
Затем, чтобы извлечь остаточный объем газа из трещин угольного пласта 1, изменяют порядок подключения обеих групп 10 и 11 дегазационных скважин 4 на обратный на рассматриваемом участке дегазации "М", а именно группу 10 дегазационных скважин 4 через трубопровод 12 подключают к вакууму, а группу 11 дегазационных скважин 4 через трубопровод 13 подключают к насосу (на чертеже условно не показан) для нагнетания воздуха в угольный пласт 1 в местах, которые ранее находились под воздействием разрежения (фиг.5). То есть при изменении порядка подключения дегазационных скважин 4 по трубопроводу 13 нагнетают воздух в пласт 1 через дегазационные скважины 4 группы 11, а по трубопроводу 12 отсасывают газ из пласта через дегазационные скважины 4 группы 10.Then, in order to extract the residual volume of gas from the cracks of the coal seam 1, the connection order of both
За счет этого продолжают насыщение воздухом угольного пласта 1 и отвод оттесненного воздухом газа из трещин пласта 1 до достижения его концентрации установленной Правилами безопасности нормы (не более 1%). Такой порядок внешнего воздействия на угольный пласт позволит изменить его геомеханические свойства и соответственно увеличить интенсивность газоотдачи пласта, что в целом позволит снизить относительную газоносность пласта до начала его отработки.Due to this, air saturation of the coal seam 1 and the removal of the gas displaced by the air from the cracks of the seam 1 are continued until the concentration established by the Safety Rules is reached (not more than 1%). This order of external influence on the coal seam will allow changing its geomechanical properties and, accordingly, increasing the gas recovery rate of the seam, which as a whole will reduce the relative gas content of the seam before mining.
Затем, как только концентрация отсасываемого газа достигнет установленной Правилами безопасности нормы на рассматриваемом участке "М", подключают обе группы 10 и 11 дегазационных скважин 4 к вакууму в обычном традиционном режиме, используя для этих целей один из упомянутых трубопроводов 12 или 13 с подключением к дегазационной системе. Это необходимо для того, чтобы обеспечить отсос газа, выделяющегося из пласта 1 в зоне влияния опорного давления движущегося к указанному участку "М" очистного забоя 3. Причем до наступления указанного влияния очистного забоя 3, а именно, как только очистной забой 3 окажется от участка дегазации "М" на расстоянии не менее длины его зоны опорного давления, повторяют цикл описанных действий по дегазации угольного пласта 1 на следующем участке дегазации в последовательности, аналогично описанной для участка дегазации "М". При этом по мере подвигания очистного забоя 3 в пределах участка дегазации "М" дегазационные скважины 4, выходящие на забой 3, отключают от отсасывающего газ трубопровода.Then, as soon as the concentration of suction gas reaches the standards established by the Safety Rules in the considered “M” section, connect both groups of 10 and 11
Таким образом, использование заявляемого способа позволит интенсифицировать процесс извлечения газа из угольного пласта за счет формирования в нем разветвленной сети трещин и увеличения объема отсасываемого газа, исключить возможность проявления газодинамических явлений и соответственно обеспечить безопасные условия ведения горных работ при разработке угольных пластов. А поэтому за счет достижения указанных технических эффектов заявляемого способа по сравнению с прототипом (3) повышается эффективность дегазации разрабатываемых угольных пластов.Thus, the use of the proposed method will allow to intensify the process of gas extraction from a coal seam due to the formation of an extensive network of cracks in it and an increase in the volume of suction gas, to exclude the possibility of gas-dynamic phenomena and, accordingly, to ensure safe mining conditions when developing coal seams. And therefore, due to the achievement of the indicated technical effects of the proposed method in comparison with the prototype (3), the degassing efficiency of the developed coal seams is increased.
Источники информацииInformation sources
1. Руководство по дегазации угольных шахт. - Утв. Министерством угольной промышленности СССР 29.05.1990 г., Москва: 1990, с.14, 15, 20-24, 25-28.1. Guidelines for the degassing of coal mines. - Approved. The Ministry of coal industry of the USSR 05/29/1990, Moscow: 1990, p.14, 15, 20-24, 25-28.
2. Авторское свидетельство СССР № 1691540, кл. E21F 7/00, 1989 г.2. USSR copyright certificate No. 1691540, cl.
3. Патент Российской Федерации № 2062883, кл. E21F 5/00, 1993 г. (прототип).3. Patent of the Russian Federation No. 2062883, cl.
4. Авторское свидетельство СССР № 912918, кл. Е21В 43/26, 1980 г.4. Copyright certificate of the USSR No. 912918, cl. ЕВВ 43/26, 1980
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010103441/03A RU2419723C1 (en) | 2010-02-02 | 2010-02-02 | Degasation method of developed coal beds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010103441/03A RU2419723C1 (en) | 2010-02-02 | 2010-02-02 | Degasation method of developed coal beds |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2419723C1 true RU2419723C1 (en) | 2011-05-27 |
Family
ID=44734911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010103441/03A RU2419723C1 (en) | 2010-02-02 | 2010-02-02 | Degasation method of developed coal beds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2419723C1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102352768A (en) * | 2011-10-19 | 2012-02-15 | 中国矿业大学 | Gas drainage method and equipment with alternative drainage |
| CN103174634A (en) * | 2013-03-27 | 2013-06-26 | 张会珍 | Intelligent control system and control method of emulsion pump station |
| CN103233768A (en) * | 2013-05-16 | 2013-08-07 | 延边耀天燃气集团有限责任公司 | Horizontal-drilling staged-fracturing pressure relief method for underground coal bed |
| RU2534881C1 (en) * | 2013-07-02 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Method of preliminary degassing of coal bed |
| CN105239988A (en) * | 2015-09-23 | 2016-01-13 | 辽宁工程技术大学 | Bionic gas extraction drill hole |
| RU2588095C2 (en) * | 2012-10-17 | 2016-06-27 | Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи | Pneumatic pressure release of high pressure explosion and method of boosting transmission |
| CN106761580A (en) * | 2017-01-23 | 2017-05-31 | 中国矿业大学 | A kind of soft country rock Gas Full-Mechanized Caving Face pumping method |
| CN109707437A (en) * | 2019-02-27 | 2019-05-03 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | A kind of tunneled central ditch gas prevention gathers processing unit and its processing method |
| CN111764955A (en) * | 2020-07-21 | 2020-10-13 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | Coal roadway advance region pre-extraction method based on directional extraction drilling cross-roadway arrangement |
-
2010
- 2010-02-02 RU RU2010103441/03A patent/RU2419723C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| - М., с.14, 15, 20-28. * |
| Руководство по дегазации угольных шахт. - Утв. Министерством угольной промышленности * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102352768A (en) * | 2011-10-19 | 2012-02-15 | 中国矿业大学 | Gas drainage method and equipment with alternative drainage |
| RU2588095C2 (en) * | 2012-10-17 | 2016-06-27 | Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи | Pneumatic pressure release of high pressure explosion and method of boosting transmission |
| CN103174634A (en) * | 2013-03-27 | 2013-06-26 | 张会珍 | Intelligent control system and control method of emulsion pump station |
| CN103174634B (en) * | 2013-03-27 | 2015-08-12 | 北京中矿赛力贝特科技有限公司 | A kind of emulsion power pack intelligent control system and controlling method |
| CN103233768A (en) * | 2013-05-16 | 2013-08-07 | 延边耀天燃气集团有限责任公司 | Horizontal-drilling staged-fracturing pressure relief method for underground coal bed |
| RU2534881C1 (en) * | 2013-07-02 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Method of preliminary degassing of coal bed |
| CN105239988A (en) * | 2015-09-23 | 2016-01-13 | 辽宁工程技术大学 | Bionic gas extraction drill hole |
| CN106761580A (en) * | 2017-01-23 | 2017-05-31 | 中国矿业大学 | A kind of soft country rock Gas Full-Mechanized Caving Face pumping method |
| CN106761580B (en) * | 2017-01-23 | 2019-02-22 | 中国矿业大学 | A kind of soft country rock Gas Full-Mechanized Caving Face pumping method |
| CN109707437A (en) * | 2019-02-27 | 2019-05-03 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | A kind of tunneled central ditch gas prevention gathers processing unit and its processing method |
| CN109707437B (en) * | 2019-02-27 | 2021-06-15 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | Tunnel central ditch gas accumulation prevention processing device and processing method thereof |
| CN111764955A (en) * | 2020-07-21 | 2020-10-13 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | Coal roadway advance region pre-extraction method based on directional extraction drilling cross-roadway arrangement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2419723C1 (en) | Degasation method of developed coal beds | |
| RU2445462C1 (en) | Method of mine field degassing | |
| CN102678120B (en) | Method for releasing pressure and removing danger of rock burst | |
| RU2373398C1 (en) | Method of degasification and softening of rocks | |
| AU2012272545B2 (en) | Mining method for gassy and low permeability coal seams | |
| RU2339818C1 (en) | Degassing method of set of contiguous coal beds for barrier method | |
| CN107120137B (en) | A kind of coal roadway tunneling is along seat earth Deephole pre-splitting blasting pumping method | |
| RU2333363C1 (en) | Method of monitoring gas emission during mining operations in series of highly gaseous coal seams | |
| EA035183B1 (en) | Method of fracturing utilizing an air/fuel mixture | |
| RU2372487C1 (en) | Method of degassing coal bed | |
| RU2387784C1 (en) | Method for preliminary degassing of coal beds | |
| RU2453705C1 (en) | Method for degassing of coal beds | |
| RU2571464C1 (en) | Preliminary degassing of coal series and worked-out area | |
| RU2398971C1 (en) | Method for preliminary degassing of coal beds | |
| EA200801780A1 (en) | METHOD OF UNDERGROUND DEVELOPMENT OF STONE CARBON MONEY | |
| CN103032059B (en) | A kind of directed hydraulic pressure burst communicatin exploitation method | |
| RU2564888C1 (en) | Method of hydraulic coal mining from gas-bearing formations | |
| RU2447290C1 (en) | Method for degassing of coal beds | |
| CN104612644A (en) | Gas phase fracturing and fast gas extraction method for low permeability coal bed | |
| RU2511329C1 (en) | Method of action on coal bed | |
| RU2520669C1 (en) | Coal seam degassing | |
| RU2392442C1 (en) | Method for degasation of coal bed being developed | |
| Klishin et al. | Development of device for interval-by-interval hydraulic fracture | |
| RU2472939C1 (en) | Coal bed degassing method | |
| RU2802245C1 (en) | Hydraulic fracturing method |