RU2520669C1

RU2520669C1 - Coal seam degassing

Info

Publication number: RU2520669C1
Application number: RU2013111066/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Леконцев; Альберт Фидаилович Салихов; Вячеслав Фаритович Исамбетов; Оксана Александровна Темиряева
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2014-06-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: proposed method comprises drilling of degassing walls directed to mining face, performing of coal seam interval frac therefrom and tapping of released gas Degassing wells are drilled in ascending direction from mounting chamber and face entries cut across extraction pillar till exit to adjacent face entry board. Interval frac is performed with the use of Novec 1230 fluid. Then, degassing well mouth is sealed while released recess is discharged by its free outflow from said wells to degassing circuit.

EFFECT: intensified coal seam gas recovery.

1 dwg

Description

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для предварительной и текущей дегазации угольных пластов в шахтах III категории и сверхкатегорных по газу, а также опасных по внезапным выбросам угля и газа.The technical solution relates to mining and can be used for preliminary and current degassing of coal seams in mines of category III and super category gas, as well as dangerous for sudden emissions of coal and gas.

Известен способ предварительной дегазации угольного пласта, изложенный в «Методических рекомендациях о порядке дегазации угольных шахт» РД-15-09-2006, с.70-71, включающий бурение ориентированных на очистной забой сверхдлинных дегазационных скважин. Скважины бурят в плоскости угольного пласта параллельно друг другу из полевой выработки по нормали к очистному забою. Устья указанных скважин герметизируют на 6-10 м, а откачку скапливающегося в них газа осуществляют по магистральному газопроводу, проложенному по полевому штреку, посредством вакуум-насосов, создающих пониженное давление в устьях дегазационных скважин.There is a method of preliminary degassing of a coal seam, described in the "Methodological recommendations on the procedure for the degassing of coal mines" RD-15-09-2006, p.70-71, including the drilling of ultra-long degassing wells oriented to the face of the mine. Wells are drilled in the plane of the coal seam parallel to each other from the field working along the normal to the face. The mouths of these wells are sealed for 6-10 m, and the gas accumulating in them is pumped through the main gas pipeline laid through the field drift, using vacuum pumps that create reduced pressure at the mouths of the degassing wells.

Бурение сверхдлинных дегазационных скважин по вышеизложенному способу ограничивается возможностями применяемой буровой техники для подземных условий. Из-за большой длины дегазационной скважины неизбежны трудности с удалением штыба при бурении, т.к. они пересекают выемочный столб по всей длине, для улавливания газа необходимы вакуум-насосные станции, что затратно. С началом ведения очистных работ дегазационные работы прекращают. Таким образом, применение этого способа не эффективно.Drilling ultra-long degassing wells according to the above method is limited by the capabilities of the drilling equipment used for underground conditions. Due to the large length of the degassing well, difficulties are unavoidable with the removal of the shaft during drilling, as they cross the extraction column along the entire length, vacuum pumping stations are necessary for trapping gas, which is expensive. With the beginning of the treatment work, degassing work is stopped. Thus, the application of this method is not effective.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ дегазации угольного пласта (патент РФ №2472940, E21F 7/00, опубл. 20.01.2013 г., Бюл. №2), включающий бурение дегазационных скважин, проведение из них гидроразрывов угольного пласта и последующую откачку газа, при этом дегазационные скважины бурят в обрабатываемом массиве с нижнего штрека на верхний штрек, причем одну из скважин бурят перпендикулярно направлению движения очистного забоя, вторую - под углом к первой скважине, определяемым для каждого угольного пласта индивидуально, и навстречу очистному забою из нижней части нижнего штрека в верхнюю часть верхнего штрека, третью - под углом к первой скважине и в направлении движения очистного забоя из нижней части верхнего штрека в верхнюю часть нижнего штрека, а гидроразрывы проводят, перемещая буровой став в обратном направлении.The closest in technical essence and the set of essential features is the method of degassing a coal seam (RF patent No. 2472940, E21F 7/00, publ. 01.20.2013, Bull. No. 2), including the drilling of degassing wells, hydraulic fracturing of the coal seam from them and subsequent pumping of gas, while the degassing wells are drilled in the massif from the lower drift to the upper drift, with one of the wells being drilled perpendicular to the direction of movement of the working face, the second at an angle to the first well, determined for each coal the first layer individually, and towards the face of the bottom drift to the top of the top drift, the third - at an angle to the first well and in the direction of the face from the bottom of the top drift to the top of the lower drift, and hydraulic fracturing is carried out by moving the drill string in the opposite direction.

Недостатком этого способа дегазации угольного пласта является то, что при бурении из нижнего штрека весьма сложно на практике совместить в верхнем штреке три скважины, пройденные под разными углами друг к другу, в один общий узел. Кроме того, известно, что обычная вода, применяемая для гидроразрывов, обладая смачивающей способностью, консервирует газ в микро- и макропорах угольного массива, резко снижая газоотдачу во времени, поэтому для ускорения процесса дегазации необходимо применение вакуум-насосов, что снижает эффективность способа.The disadvantage of this method of degassing a coal seam is that when drilling from a lower drift, it is very difficult in practice to combine three wells in the upper drift, drilled at different angles to each other, into one common unit. In addition, it is known that ordinary water used for hydraulic fracturing, having a wetting ability, preserves gas in the micro- and macropores of the coal mass, sharply reducing gas recovery over time, therefore, to accelerate the degassing process, it is necessary to use vacuum pumps, which reduces the efficiency of the method.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение эффективности дегазации угольного пласта за счет интенсификации его газоотдачи и снижения затрат путем проведения поинтервальных гидроразрывов угольного пласта несмачивающей жидкостью и улавливания газа, содержащего метан, в дегазационную сеть самотеком.The technical task of the proposed solution is to increase the efficiency of degassing a coal seam by intensifying its gas recovery and reducing costs by conducting interval hydraulic fracturing of the coal seam with a non-wetting fluid and trapping the gas containing methane into the degassing network by gravity.

Поставленная задача достигается тем, что в способе дегазации угольного пласта, включающем бурение направленных на очистной забой дегазационных скважин, последующее проведение из них поинтервальных гидроразрывов угольного пласта и отведение высвободившегося газа, согласно техническому решению дегазационные скважины бурят в восходящем направлении из монтажной камеры и нарезанных поперек выемочного столба разрезных печей до выхода в борт соседней разрезной печи, а поинтервальные гидроразрывы проводят с использованием жидкости Novec 1230, после чего проводят герметизацию устьев дегазационных скважин, а отведение высвободившегося газа производят путем его свободного истечения из дегазационных скважин в дегазационную сеть.The problem is achieved in that in a method of degassing a coal seam, including drilling directed to the face of the degassing wells, subsequent holding of them interval hydraulic fracturing of the coal seam and discharging the released gas, according to the technical solution, the degassing wells are drilled upstream from the mounting chamber and cut across the excavation a column of split furnaces before boarding an adjacent split furnace, and interval hydraulic fracturing is carried out using Novec 1230 fluid after which the mouths of the degassing wells are sealed, and the released gas is discharged by its free flow from the degassing wells to the degassing network.

Использование при гидроразрывах вместо воды (как в прототипе) жидкости Novec 1230, известной как «сухая вода» (CF3CF2C(O)CF(CF3)2 перфтор (этил-изопропилкетон), исключает закупоривание микропор в угольном массиве и способствует интенсификации газоотдачи угольного пласта, а восходящее направление дегазационных скважин при этом при герметизации их устьев позволяет улавливать газ в дегазационную сеть самотеком, снижая затраты на оборудование вакуум-насосами. Это повышает эффективность способа.The use of Novec 1230 fluid, known as dry water (CF3CF2C (O) CF (CF3) 2 perfluoride (ethyl isopropyl ketone), instead of water (as in the prototype) during hydraulic fracturing, eliminates clogging of micropores in the coal mass and contributes to the intensification of gas recovery of the coal seam, and the upward direction of the degassing wells while sealing their mouths allows trapping gas into the degassing network by gravity, reducing the cost of equipment with vacuum pumps. This increases the efficiency of the method.

Сущность технического решения поясняется примером реализации способа дегазации угольного пласта и чертежом, иллюстрирующим схему дегазации.The essence of the technical solution is illustrated by an example implementation of a method of degassing a coal seam and a drawing illustrating a degassing scheme.

Дегазационные скважины 1, например, при отработке угольных пластов длинными очистными забоями бурят параллельно друг другу под углом 5÷15° к вентиляционному штреку 2 из монтажной камеры 3 до выхода в борт разрезной печи 4, пройденной через 200÷250 м поперек выемочного столба 5. Таким образом, за счет угла падения пласта и заданного угла бурения дегазационные скважины 1 по предлагаемому способу приобретают восходящее направление, а благодаря их оптимальной длине, удаление штыба происходит без применения шнековых штанг. При помощи двухстороннего герметизатора затем проводят поинтервальные, через 10÷15 м, гидроразрывы 6 по всей длине восходящих дегазационных скважин 1, при этом вместо воды нагнетают жидкость Novec 1230, которая не смачивает газоотдающую поверхность трещины от гидроразрыва. Затем устья 7 пробуренных восходящих дегазационных скважин 1, имеющие более низкую высотную отметку, герметизируют на глубину 6÷10 м. Устья дегазационных скважин 1, выходящие в борт разрезной печи 4, подключают в общую дегазационную сеть 8 и отводят высвободившийся газ путем его свободного истечения из дегазационных скважин 1 в дегазационную сеть 8.Degassing wells 1, for example, when mining coal seams with long working faces, are drilled parallel to each other at an angle of 5 ÷ 15 ° to the ventilation drift 2 from the mounting chamber 3 until the split furnace 4 comes out into the side, passed through 200 ÷ 250 m across the extraction column 5. Thus, due to the angle of incidence of the formation and the given angle of drilling, the degassing wells 1 according to the proposed method acquire an upward direction, and due to their optimal length, the removal of the pin occurs without the use of screw rods. Using a double-sided sealant, hydraulic fractures 6 are carried out at intervals of 10–15 m along the entire length of the ascending degassing wells 1, and instead of water, Novec 1230 fluid is injected, which does not wet the gas-fissuring surface of the fracture from hydraulic fracturing. Then the mouths 7 of the drilled ascending degassing wells 1, having a lower elevation, are sealed to a depth of 6 ÷ 10 m. The mouths of the degassing wells 1, going to the side of the cutting furnace 4, are connected to a common degassing network 8 and the released gas is removed by free flow from degassing wells 1 to the degassing network 8.

Предлагаемый способ дегазации угольного пласта позволяет повысить газоотдачу массива за счет проведения поинтервальных гидроразрывов угольного пласта с использованием несмачивающей жидкости из параллельных дегазационных скважин 1 при предварительной дегазации угольного пласта. При текущей дегазации угольного пласта за счет того, что устья параллельных дегазационных скважин 1 с началом ведения очистных работ оказываются в зоне опорного давления (30÷70 м нарезанного угольного столба от очистного забоя), характеризуемой наиболее интенсивным газовыделением, значительный объем газа выделяется в дегазационные скважины 1, а наличие восходящего направления дегазационных скважин 1 для его свободного истечения позволяет достичь существенного экономического эффекта за счет улавливания высвободившегося газа без использования вакуум-насосов, что снижает энергозатраты и, таким образом, стоимость дегазации.The proposed method of degassing a coal seam allows to increase the gas yield of the array by conducting interval fracturing of the coal seam using non-wetting fluid from parallel degassing wells 1 during preliminary degassing of the coal seam. With the ongoing degassing of the coal seam due to the fact that the mouths of the parallel degassing wells 1 with the beginning of the treatment work are in the zone of reference pressure (30 ÷ 70 m of cut coal column from the bottom), characterized by the most intense gas evolution, a significant amount of gas is released into the degassing wells 1, and the presence of the upward direction of degassing wells 1 for its free flow allows a significant economic effect to be achieved by trapping the released gas without using Hovhan vacuum pump that reduces the energy consumption and thus the cost of degassing.

Claims

A method of degassing a coal seam, including drilling directed to the face of the degassing wells, subsequent conducting of them interval hydraulic fracturing of the coal seam and discharging the released gas, characterized in that the degassing wells are drilled upward from the assembly chamber and the cutting furnaces cut across the extraction column to exit to the side of the adjacent cutting furnace, and interval fracturing is carried out using Novec 1230 fluid, after which the mouths are sealed by degassing 's wells, and allocating the released gas is produced by its free outflow from degassing in the degassing wells network.