SU1453046A1

SU1453046A1 - Способ дегазации выемочных полей

Info

Publication number: SU1453046A1
Application number: SU874182350A
Authority: SU
Inventors: Сергазы Кабиевич Баймухаметов; Юрий Михайлович Бирюков; Игорь Александрович Мостипака; Борис Евгеньевич Рудаков; Иван Владимирович Сергеев; Виктор Семенович Забурдяев; Давид Иосифович Бухны
Original assignee: Карагандинское Производственное Объединение По Добыче Угля; Институт горного дела им.А.А.Скочинского
Priority date: 1987-01-15
Filing date: 1987-01-15
Publication date: 1989-01-23

Abstract

Изобретение относитс к горной промети . Цель - повышение эффективности. и равномерности дегазации за счет интенсификации газоотдачи угольного массива и увеличени пропускной способности дегазационной системы. Дл этого перед бурением скважин выемочное поле оконтури- вают выработками и раздел ют на участки центральной выработкой. Скважины по- пласту бур т сквозными на всю ширину выемочного участка, скважины с поверхности - на центральную выработку. В процессе обуривани выемочного участка пластовые скважины подключают к газопроводам , после завершени работ их отключают от газопроводов. Центральную выработку герметизируют от шахтной атмосферы и в ней создают вакуум путем подключени скважин , пробуренных с поверхности к газопроводу , проложенному на поверхности. После проведени оконтуривающих выработок перекрестные скважины станов тс сквозными, т. е. через них обеспечиваетс просасывание воздуха через массив дегазируемых выемочных столбов. 4 з.п. ф- лы, 4 ил. « (Л

Description

|

сд со о

05

Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано дл борьбы с газом и газодинамическими влени ми на шахтах, отрабатываюших газоносные пласты.

Целью изобретени вл етс повышение эффективности и равномерности дегазации за счет интенсификации газоотдачи уголь- |ного массива и увеличени пропускной способности дегазационной системы.

дегазацию осушествл ют согласно схеме (фиг. 2).

Схему, изображенную на фиг. 3, предпочтительно использовать при отработке выемочных столбов лавами по падению или восстанию, а также при отработке пластов лавами по простиранию при восход щем пор дке отработки выемочных столбов (участков).

В процессе обуривани выемочных участНа фиг. 1 изображена схема дегаза- Ю ков (столбов) пластовые скважины сразу ции параллельно-одиночными скважинами же после проведени подключают к де- выемочных полей до начала их отработки лавой; на фиг. 2 - схема дегазации

пласта перекрестными скважинами; на i фиг. 3 - схема дегазации выемочного I пол до проведени выработки, оконтури- вающей участок; на фиг. 4 - схема I дегазации выемочного пол в период его отработки лавой.

Способ дегазации выемочных полей реа- |лизуетс следующим образом.

Выемочное поле оконтуривают выработками 1--4 (фиг. I и 2), а центральной выработкой 5 раздел ют поле на участки (на фиг. 1 и 2 показано два участка). Из оконтуривающих или цен15

газационному трубопроводу (на фиг. 1 и 2 не. показан), использу при этом переносные герметизаторы.

На центральную выработку 5 провод т с поверхности вертикальные скважины 10, а после завершени буровых работ центральную выработку герметизируют от шахтной атмосферы перемычками 11 и 12. Пробуренные с поверхности скважины под- 20 ключают к газопроводу, проложенному на поверхности. Выдел ющийс в лробуренные по пласту скважины 6 и 8 метан и подсасываемый в небольших количествах из оконтуривающих выработок 1 и 3 воздух

;,-.д.,.. .. ....j....... , ..транСпортируютс в центральную выработку

тральной выработок бур т по пласту на 5, а затем через вертикальные скважины всю ширину выемочного участка сквоз- 10 - на поверхность за счет вакуума, ные скважины 6, которые со стороны создаваемого в центральной выработке через оконтуривающих выработок 1 и 3 оборудуют устройствами 7 с клапанами, исключающими утечки газа в эти выработ- п й через сквозные пластовые скважины ки.смеси и создани -в пластовых скважинах

оптимальной интенсивности просасывани

Скважины 6 по пласту провод т па- воздуха на выходах скважин в оконтури- раллельно очистному забою (фиг. 1) или вающие выработки устанавливают устройст- с разворотом навстречу ему 8 (фиг. 2). за 7 с регул торами аэродинамического Дл повыщени равномерности дегазации сопротивлени скважин. В регул торах такэ puAT ыгч/п ыа QTA пицпт талглаиыа ,-

же могут быть установлены предохранительные клапаны, предотвращающие поступление метана из пластовых скважин в оконту- ривающие выработки в случае переваливани или затоплени участка скважины.

нутые на забой лавы. В этом случае об- 40 Предохранительные клапаны в регул торах ратные клапаны в регул торах 7 на сква- g об зательном пор дке устанавливают при

проведении одиночных пластовых с кважин 6 (фиг. 1), а при проведении перекрестных скважин 6 и 8 (фиг. 2) предохранительные клапаны на скважинах можно не устаскважины с поверхности.

Дл регулировани метана в отсасываеза счет исключени отрицательного вли ни эффекта переваливани скважин или затоплени участков скважин водой целесообразно проводить по пласту перекрестные скважины 6 и скважины 8 (фиг. 2), развержинах можно не устанавливать.

При использовании схем подготовки вь1е- мочных полей с последовательной нарезкой выемочных столбов в панели (фиг. 3) на оконтуренном выемочном столбе провод т навливать сквозные одиночные скважины 6 или перекрестные скважины 6 и 8, а на соседнем с центральной выработкой 5 не полностью оконтуренном выемочном столбе провод т перекрестные скважины 6 и 8 за контур будущей выработки 9. До начала проведени выработки 9 прилегающий к центральной выработке на полностью оконтуренный выемочный столб дегазируют перекрестными скважинами 6 и 8, образующиУстройство 7 может быть выполнено в виде диафрагмы с калиброванным отверстием и гибким клапаном. Регулированием, например, с помощью задвижки количества подсасываемого в пластовую скважину воздуха создают оптимальные услови в скважине дл смыва диффузионного метанового сло со стенок скважины и снижени

парциального давлени метана в ней, что ми аэродинамически замкнутую равномер- 55 интенсифицирует газоотдачу угольного мас- ную сетку полостей в угольном массиве. сива в скважину. Кроме того, просасыва- После проведени выработки 9 эти сква- ние воздуха через скважину ускор ет осу- жины станут сквозными и в последующем шение скважины и прилегающей к ней зоны

В процессе обуривани выемочных участ ков (столбов) пластовые скважины сразу же после проведени подключают к де-

5, а затем через вертикальные скважины 10 - на поверхность за счет вакуума, создаваемого в центральной выработке через й через сквозные пластовые скважины смеси и создани -в пластовых скважинах

скважины с поверхности.

Дл регулировани метана в отсасывае навливать

Устройство 7 может быть выполнено в виде диафрагмы с калиброванным отверстием и гибким клапаном. Регулированием, например, с помощью задвижки количества подсасываемого в пластовую скважину воздуха создают оптимальные услови в скважине дл смыва диффузионного метанового сло со стенок скважины и снижени

угольного пласта, предотвращает затопление скважины водой. В конечном счете с помощью регулировани задвижек устанавливают максимальный дебит метана на усть х скважин 10.

Преимущество предлагаемого способа дегазации выемочных полей состоит в том, что благодар небольщой прот женности и высокой пропускной способности транспортных путей дл метановоздущной смеси оказываетс несущественной величина концентрации метана в отсасываемой смеси. В случае , когда извлекаемую метановоздушную смесь утилизируют, с помощью задвижек устанавливают нормативную концентрацию меусть х вертикальных скважин. со стороны оконтуривающих выработок 1

тана на

При этом услови просасывани воздуха через пластовые скважины могут отклон тьс от оптимальных по смыву метана и осушению скважин, однако дебит пластовых скважин по метану будет значительно преи 3 клапанов в регул торах 7, а если не требуетс регулировать концентрацию метана в отсасываемой смеси, нет надобности и в целом в установке регул торов 7.

Дл предотвращени газовыделени из

выщать дебит пластовых скважин при при- 20 пластовых скважин в выработки в период

обуривани выемочного столба пробуренные скважины временно соедин ют с ближайшими вертикальными скважинами и подключают последние к вакуум-насосу.

мен емом в насто щее врем способе дегазации . Вследствие использовани в предлагаемом способе дегазации смыва воздухом диффузного сло метана, снижени парциального давлени метана в скважинах и их осушени существенно повышаетс равномерность дегазации.

Проведение сквозных скважин на всю ширину выемочного столба дает возможность по подсосам воздуха в скважину

25

Перед началом очистных работ (пбсле дегазации выемочных полей) вертикальные скважины 10 отключают от газопровода и убирают герметизирующие центральную выработку перегородки 11 и 12. В св зи с

на устройствах 7 контролировать со стороны ЗО выемочные пол могут быть

оконтуривающей выработки состо ние скважин , их работоспособность.

Резкое снижение количества подсасываемого воздуха в скважину свидетельствует о переливании части сечени скважины, а причиной постепенного уменьшени вл етс затопление скважин. При нарушении работоспособности скважины можно прин ть оперативные меры по восстановлению ее целостности или осушению. Благодар этому обеспечиваетс равномерна и эффективна дегазаци угольного пласта.

Равномерность и эффективность дегазации может быть повышена также путем проведени скважин 8, перекрестных параллельным очистному забою скважинам 6 (фиг. 2). Перекрестное расположение скважин 6 и 8 исключает отрицательное вли ние переваливани скважин и предотвращает затопление скважин воДой не только за счет испарени влаги в просасываемый по скважине воздух, но и вследствие пепредставлены участками с различной газоотдачей , например, вследствие наличи геологических нарушений, и учитыва повышенную газоотдачу пласта в зоне техногенного трещинообразовани , скважины 6

ос (фиг. 1) или 6 и 8 (фиг. 2) герметизируют со стороны центральной выработки и подключают к газопроводу 13 (фиг. 4), который через вертикальную скважину сообщен с вакуум-насосом (не показан). Пластовые скважины функционируют до под40 хода к ним очистного забо .

После подработки лавой скважины, пробуренной с поверхности, скважину 10 вновь подключают к газопроводу и с ее помощью дегазируют выработанное пространство (фиг. 4). Дл дегазации выработанного пространства вертикальна скважина должна иметь перфорацию в обсадной колонне на высоту от кровли пласта до границы зоны трещинообразовани и расслоени пород в подрабатываемой толще.

45

ретока жидкости по сетке скважин и тре- сп - ичину зоны трещинообразовани и расщинам между ними.

При бурении пластовых скважин по схеме , изображенной на фиг. 2, переваливание отдельных участков скважин не вызывает неравномерную дегазацию пласта, так как

слоени в подрабатываемой толще определ ют по нормативным документам. Чтобы скважина с поверхности могла служить многократно, т. е. вначале в качестве газопровода при дегазации выемочных полей

прилегающа область дегазируетс пере- 55 ДО начала очистных работ, а затем дл крестной скважиной и в целом газ мо- дегазации выработанного пространства, примен ют специальную конструкцию скважины .

жет свободно перемещатьс между скважинами по трещинам, образующимс в месте пересечени скважин благодар их разгрузочному действию на массив, а также по природным трещинам. Поэтому при переваливании скважины только ее небольшой

участок, прилегающий к оконтуривающей выработке, может отдавать метан в нее. Однако этот участок скважины находитс в зоне дренировани пласта выработкой и газовыделение из него в оконтуривающую выработку не может быть существенно большим естественного газовыделени со стенками выработки. Поэтому при использовании дл дегазации выемочного столба перекрестных скважин 6 и 8 {фиг. 2) не вл етс об зательной установка на скважинах

со стороны оконтуривающих выработок 1

и 3 клапанов в регул торах 7, а если не требуетс регулировать концентрацию метана в отсасываемой смеси, нет надобности и в целом в установке регул торов 7.

Дл предотвращени газовыделени из

пластовых скважин в выработки в период

25

ЗО выемочные пол могут быть

представлены участками с различной газоотдачей , например, вследствие наличи геологических нарушений, и учитыва повышенную газоотдачу пласта в зоне техногенного трещинообразовани , скважины 6

ос (фиг. 1) или 6 и 8 (фиг. 2) герметизируют со стороны центральной выработки и подключают к газопроводу 13 (фиг. 4), который через вертикальную скважину сообщен с вакуум-насосом (не показан). Пластовые скважины функционируют до под0 хода к ним очистного забо .

5

п - ичину зоны трещинообразовани и рас - ичину зоны трещинообразовани и расслоени в подрабатываемой толще определ ют по нормативным документам. Чтобы скважина с поверхности могла служить многократно, т. е. вначале в качестве газопровода при дегазации выемочных полей

1453046.

5

Дл обеспечени высокого вакуума в цен-пользовании перекрестных скважин (фиг. 2

тральной выработке, исключени поступле-и 3), поскольку не только ускор етс

ни воды внутрь скважины на периодосушение массива за счет просасывани

дегазации выемочных полей пластовымивоздуха через скважины, но и обеспечискважинами и центральной выработкой вг ваетс переток жидкости по развитой сисскважину 10 опускают внутреннюю колоннутеме полостей (скважин) и трещин, а при

трубы и соедин ют ее с газопроводомналичии отдельных затопленных участков

на поверхности. К этой, колонне можноскважин остаютс каналы дл миграции

также присоединить пластовые скважины 6газа.

(фиг. 1) или скважины 6 и 8 (фиг. 2) в

период обуривани выемочных полей, а в пе- Весьма эффективно применение предлариод их отработки лавой подсоедин тьгаемого способа дегазации на пластах,

пластовые скважины, функционирующие вподвергающихс подработке или надработке.

зоне техногенного трещинообразовани , иБлагодар возможности обеспечить с малыдругие на дегазируемых участках,, если вми гидравлическими потер ми транспорт

этом есть необходимость. Наружна колонна. метановой смеси от газоотдающих коллектруб на участке газоотдающих коллекто-торов на поверхность (использование в каров имеет перфорацию.честве транспортного канала центральной

При подходе лавы к скважине 10,выработки и укороченного газопровода -

пробуренной с поверхности, ее отключаютвертикальной скважины) создаютс удобстот газопровода, извлекают внутреннюю ко-ва дл эффектив ного отсоса больших объелонну , а вместо нее опускают в сква-20 мов выдел ющегос в раскрываемые в массижину перфорированную трубу, перекрываю-ве трещины, скважины и центральную выращую участок газоотдающих коллекторов вботку метана. При этом вертикальную сквакровле разрабатываемого пласта. После про-жину 10 большого диаметра провод т на

хода очистным забоем скважины 10 ее вновьцент ральную выработку 5 в стороне, протиподключают к газопроводу и используют дл воположной расположению лавы на подра: дегазации выработанного пространства.батывающем (надрабатывающем) пласте.

В случае, когда примен ют возвратноточ-В том случае, когда отсутствуют подго- ную на массив схему проветривани (фиг. 4)товительные выработки на надрабатываемом устраивают кроссинг 14 и исход щую(подрабатываемом) пласте, провод т внача- струю направл ют по центральной выработ-ле одиночную центральную выработку, из ке 5. Ча сть исход щей струи, поступающей которой бур т пластовые перекрестные сква- в выработанное пространство лав, направ-жины на оба выемочных столба, примы- л ют в глубь выработанного пространствакающих к центральной выработке. При этом за счет вакуума, создаваемого вертикаль-перекрестные скважины провод т за контур ными скважинами 10. Это способствуетбудущих выработок на ширину зоны снижению газообильности сопр жений лав сдренировани пласта подготовительной вы- центральной выработкой, исключает их зага- работкой. В период работы по отрабаты- зование. ваемому пласту выемочные пол на под- Использование вертикальных скважин срабатываемом пласте эффективно дегази- поверхности вначале в качестве газопроводаруют через пластовые перекрестные сква- дл пластовой дегазации, а затем дл де-жины, а также центральную выработку, газации выработанного пространства позво-40 В послед ующем в дегазированном массиве л ет сократить затраты на дегазацию вые-с высокой скоростью провод т оконтуриваю- мочных полей, а использование сквозныхщие выработки и осуществл ют дегазацию скважин по схемам, изображенным навыемочных полей на подработанном пласте фиг. 1-4, - повысить эффективность ис помощью сквозных скважин и централь- равномерность пластовой дегазации.ной выработки. При использовании предла- Дл интенсификации газоотдачи угольно- гаемого способа в случа х подработки мощ- го массива в скважины примен ют гидро-ных пластов, имеющих большие запасы газа, разрыв пласта, разгрузку пласта путемобеспечиваетс в 5-15 раз более высока надработки или подработки, используютгазоотдача пласта по сравнению с извест- эффект трещинообразовани в зоне вли ни ными величинами газоотдачи неразгружен- очистного забо .ных пластов. В короткое врем осущест- При использовании предлагаемого спосо-° вл ют дегазацию пласта до уровн , обес- ба дегазации выемочных полей в сочета-печивающего переведение его в безопас- нии с гидроразрывом пласта создаютс ное по газу состо ние, и отработку его с услови , которые значительно снижаютлюбой нагрузкой на лаву без ограничени отрицательное вли ние заводнени уголь-по газовому фактору. Предлагаемый способ ного пласта, обеспечиваетс более благо-55 позвол ет также предотвратить обильное при тное воздействие гидроразрыва на ин-газовыделение из подрабатываемого (над- тенсификацию газоотдачи угл . Особеннорабатываемого) пласта в лаву на под- благопри тные услови создаютс при ис-рабатывающем (надрабатывающем) пласте.

Схема дегазации с использованием эффекта подработки (надработки) вл етс перспективной дл подготовки газоносных, в том числе и выбросоопасных пластов дл

пилл рной влаги позволит создать базу дл глубокой дегазации угольного пласта. Использование схем подготовки и дегазации выемочных полей в услови х подбезопасной и интенсивной разработки как работки (надработки) позволит создать выпри восход щем, так и при нисход щем пор дке отработки угольных пластов в свите, т. е. когда ведение очистных работ на одном из пластов свиты оказывает разгружающее вли ние на другие пласты свиты.

В период подготовки угольного пласта в свите к разработке по сближенным пластам провод т передовые выработки, которые в дальнейшем оказываютс центральными . Из центральных выработок по сблисокую концентрацию горных работ с интенсивной отработкой выемочных полей и высокими технико-экономическими показател ми .

Claims

Формула изобретени

вительные выработки. Газовыделение в эти выработки незначительное благодар тому,

что они провод тс в хорошо дегазированной зоне, а также вследствие образо1 . Способ дегазации выемочных полей, включающий бурение скважин из выработок по пласту и скважин с поверхности до пе- женным пластам провод т на всю ширину . ресечени с пластом, герметизацию скважин, будущих выемочных столбов и за контур подключение их к газопроводам и отсос будущих выработок перекрестные скважины газа, отличающийс тем, что, с целью по- (аналогичио схеме на фиг. 3). В период вышени эффективности и равномерности де- подготовки к отработке сближенных плас- газации за счет интенсификации газоотдачи тов в дегазированной зоне провод т ско- угольного массива и увеличени пропуск- ростным способам оконтуривающие подгото- 20 ной способности дегазационной системы, перед бурением скважин выемочное поле окон- туривают выработками и раздел ют на участки центральной выработкой, причем скважины по пласту бур т сквозными на вани при проходке выработок сообщени всю ширину выемочного участка, а сква- через сквозные скважины зоны пласта, при- жины с поверхности бур т на централь- легающей к одной из стенок выработки, ную выработку, при этом подключение с центральной выработкой, наход щейс под пластовых скважин к газопроводам произво- вакуумом.д т в процессе обуривани выемочного

Таким образом, газовыделение в прово- участка, а после завершени буровых ра- димую выработку происходит практически ЗО ° пластовые скважины отключают от га- только с одной стенки, а впереди выра- зопроводов, а центральную выработку гер- ботки и со стороны другой стенки метан метизируют от шахтной атмосферы и созда- отсасываетс в центральную выработку, ют в ней вакуум путем подключени сква- сообщенную с дегазационной системой.жин, пробуренных с поверхности, к гаПосле проведени оконтуривающих выра- зопроводу, проложенному на поверхности, боток перекрестные скважины станов тс 35

сквозными, т. е. через них обеспечивает-
2. Способ по п. 1, отличающийс тем,

что скважины, пробуренные по пласту, оборудуют клапанами, которые устанавливают со стороны оконтуривающих выемочное поле выработок, и перекрывают сечени скважин при образовании в ней потока газа в сторону оконтуривающей выработки.
3. Способ по п. 1, отличающийс тем, что перед началом очистных работ центральную выработку вскрывают, а скважины.

с просасывание воздуха через массив дегазируемых выемочных столбов. Благодар снижению парциального давлени метана в скважинах за счет просасывани воздуха обеспечиваетс более глубока дегазаци массива, так как со снижением парциального давлени метана на границах газо- отдающих блоков угл также снижаетс и величина остаточной газоносности угл . Сле40

довательно, создаютс услови дл глу- 45 пробуренные по пласту, подключают к габокой дегазации пласта и перевода его в неопасное по газу состо ние по существующим нормативным критери м. Способствует этому интенсификаци осушени массива за счет просасывани воздуха. Влага

в мелких порах угл может достигать дес тков атмосфер, а основное количество метана в угле содержитс в переходных и микропорах, то освобождение их от ка

зопроводу и сообщают их с вертикальной скважиной.

4.Способ по п. 1, отличающийс тем, что после подработки очистным забоем скважины , пробуренной с поверхности, через нее
удал етс из более мелких капилл ров 50 отсасывают газ из выработанного прост- угл . Поскольку капилл рное давление влагиранства.

5.Способ по п. 1, отличающийс тем, что на пластах, сложенных низкопрочными угл ми, скважины по пласту провод т перекрестными.
пилл рной влаги позволит создать базу дл глубокой дегазации угольного пласта. Использование схем подготовки и дегазации выемочных полей в услови х подработки (надработки) позволит создать выработки (надработки) позволит создать высокую концентрацию горных работ с интенсивной отработкой выемочных полей и высокими технико-экономическими показател ми .

Формула изобретени

40

Фие,1

I

Л/

л г

V

О

V

j.r

J.

Фи.2

L

k

L

L

.

L/

о

/

r

/«

J2 /«

J.

5

11