SU1481403A1 - Способ подготовки выбросоопасного пласта к отработке - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промышленности и может быть использовано дл  борьбы с внезапными выбросами угл  и газа. Цель изобретени  - сокращение объемов работ по предотвращению внезапных выбросов угл  и газа. В процессе проведени  по пласту оконтуривающих выемочный столб подготовительных выработок определ ют выбросоопасные пачки (ВОП) и невыбросоопасные слои по мощности пласта по длине выработки. Затем бур т дегазационные скважины по пласту с разворотом на очистной забой до точек про влени  в них признаков выбросоопасности. По указанным точкам в скважинах и по ВОП в подготовительных выработках устанавливают выбросоопасную зону в плоскости пласта. После этого в указанную зону попарно с разворотом на забой и с обхватом ВОП бур т разгрузочные скважины. Этими скважинами формируют каналы, вскрывающие ВОП. Дл  формировани  каналов гидроимпульсное воздействие на пласт осуществл ют через нижнюю скважину. Парные скважины в выбросоопасной зоне обычно располагают по невыбросоопасным сло м, на контактах пласта с породами почвы и кровли. Дегазационные скважины подключают к газопроводу, по которому отсасывают газ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

участки, т.е. участки по длине выработки , где отмечены признаки внезапного выброса или прогноз выбросо- опасности показал опасно. Признаки выбросоопасности отмечены кружками с точкой внутри (фиг,1 и 4).

Из подготовительных выработок провод т скважины 4 с разворотом в направлении будущего очистного забо  а на отрабатываемом участке - навстречу очистному забою, с опережением, обеспечивающим дегазацию пласта в течение 4-6 мес. Угол ц разворота скважин от оси выработки принимают 45-70°, диаметр скважин 80-100 мм. Скважины провод т преимущественно восстающими. Длину скважин устанавливают по про влению в них признаков выбросоопасности.

При ширине участка (длине лавы) менее 200 м скважины провод т из одной выработки (фиг.1). На участках пласта, содержащих нарушени , и на пластах с неустойчивой гипсометрией скважины могут быть проведены из двух выработок независимо от длины очистного забо . На оконтуренном выработками участке пласта сква- жины не добуривают до противоположной выработки на 10-15 м до точек про влени  выбросоопасности.

При длине лавы более 200 м скважины 4 провод т из двух выработок. В этом случае забои скважин предпочтительнее располагать на равных рассто ни х друг от друга, или скважины проводить перекрестно в средней части лавы. Перекрестное расположение скважин создает более благопри тные услови  дл  дегазации пласта в случае переваливани  (закупорки) части длины скважин. За счет аэродинамической св зи между перекрестными скважинами улучшаетс  отвод метана , выдел ющегос  в скважины, в дегазационную систему.

В процессе проведени  скважин обращают внимание на предупредительные признаки, характеризующие выбро- соопасное состо ние массива. Если про вл етс  зажатие бурового инструмента , наблюдаетс  динамическое воздействие на буровое оборудование (буровой инструмент, штанги, станок) или отмечаютс  выбросы газа, штыба и промывочной жидкости, то бурение скважины прекращают, фиксируют местоположение опасного участка по длине

скважины (например, по количеству и длине буровых штанг), буровой став извлекают, а скважину герметизируют и соедин ют с дегазационным трубопроводом 5 или 5 . Затем провод т сначала скважину 4, а потом скважину 4 .

Выбросоопасные пачки пласта, зафиксированные при проходке выработок и в процессе проведени  скважин, оконтуривают границей 6 и выдел ют выбросоопасную зону 7 на отрабатываемом поле. При этом границей опасной зоны может быть лини , соедин юща 

5 участки выработок с признаками выбросоопасности , когда попарно проводимые скважины пересекают такую границу , а скважины за пределами опасной зоны проведени  - без признаков выб0 росоопасности,

В опасной по выбросам зоне пласта дегазационные скважины провод т по неопасным сло м, охватывающим выбро- соопасную пачку 8 угл  сло ми и по5 парно. Угол разворота, диаметр и длину скважин принимают аналогичными параметрам скважины, предусмотренным проектом. При этом скважины располагают обычно в неопасных пачках угл 

Q или пород, на контакте угольного пласта с породами кровли или почвы соответственно, s

В том случае, когда на тонких пластах угл  выбросоопасную пачку выделить не удаетс , скважины 4 и 4 провод т в породах кровли и почвы на контакте с угольным пластом. Если выбросоопасна  пачка угл  примыкает к породам кровли или почвы, то одну из скважин провод т в породах на контакте с выбросоопасной пачкой, а вторую - по неопасной пачке угл  с противоположной стороны опасной пачки.

На участке выработки с признаками выбросоопасности скважины 4 и 4 провод т по неопасным угольным сло м, охватывающим опасную пачку (фиг.З), или в породах кровли и почвы на контакте с угольным пластом. Скважины 4 на этом участке выработки не провод т.

Попарно проведенные скважины формируют разгруженную от горного давлени  зону, котора  при определенных

5 услови х (рассто ние между скважинами , крепость угл , напр женное состо ние массива) может охватывать выбросоопасную пачку угл , повышать

0

5

0

ее проницаемость и газоотдачу. Зона разгрузки вокруг скважины диаметром d составл ет в угольном пласте от 3 до 5d. От оси одной скважины в направлении выбросоопасной пачки фронт разгрузки массива достигает 1,5-2,5)d.

Пара скважин формирует разгруженную от горного давлени  зону пласта, размеры которой вкрест пласта достигают (6-10)d. При диаметре скважин от 80 до 100 мм зона, разгруженна  от горного давлени  парой скважин, составл ет от 0,48 до 1 м, а массив угл , заключенный между скважинами, разгружаетс  и интервале 0,24-0,5 м по нормали пласта. Гозоотдача массива угл  при его разгрузке скважинами в плоскости, нормальной к пласту, возрастает в 2-3 раза, что способствует интенсификации процесса дегазации пласта.

Образованна  скважинами ослабленмости от проницаемости пласта в ма сиве формируют сплошную или прерыв тую полость (щель) по длине скважи от их забо  до границы дренирующег вли ни  выработки, из которой провод т скважины. При этом с целью по вышени  эффективности гндрореэани  инструмент дл  образовани  полости Ю (ввод т в нижнюю скважину, т.е. в

скважину 4 , чтобы исключить отриц тельное вли ние отработанной жидкос ти.

Сплошную полость (щель) создают на пластах с низкой газопроницаемостью ,, а прерывистую - в остальных случа х. Рассто ние между прорез ми устанавливают в зависимости от проницаемости выбросоопасной пачки и продолжительности дегазации пласта. Параметры полости или прорези устанавливают опытным или расчетным путем на основе показателей газоотдачи пласта (пачки пласта). Массив

15

20

на  зона разгружает массив от горного 25 пласта (пачки), не охваченный промости от проницаемости пласта в массиве формируют сплошную или прерывистую полость (щель) по длине скважин: от их забо  до границы дренирующего вли ни  выработки, из которой провод т скважины. При этом с целью повышени  эффективности гндрореэани  инструмент дл  образовани  полости (ввод т в нижнюю скважину, т.е. в

скважину 4 , чтобы исключить отрицательное вли ние отработанной жидкости .

Сплошную полость (щель) создают на пластах с низкой газопроницаемостью ,, а прерывистую - в остальных случа х. Рассто ние между прорез ми устанавливают в зависимости от проницаемости выбросоопасной пачки и продолжительности дегазации пласта. Параметры полости или прорези устанавливают опытным или расчетным путем на основе показателей газоотдачи пласта (пачки пласта). Массив

5

0

давлени , ускор ет процесс дегазации угл , в том числе и выбросоопасной пачки. Опытные данные свидетельствуют ,о том, что подобна  полость по сравнению с одиночной скважиной позвол ет в 1,5-2 раза сократить период дренировани  пласта до 25-40% степени его дегазации или при одном и том же сроке дегазации пласта увеличить зону дренировани  в 1,2-1,5 раза.

В том случае, когда рассто ние между парой скважин, охватывающих выбросоопасную пачку пласта, превы- шает 0,5 м, разгрузочного вли ни  скважин может быть недостаточно дл  изменени  физико-механических свойств опасной по выбросам пачки угл  и его дегазации. Поэтому в подобных услови х дополнительно примен ют искусст- . пачку, через восстающие или нисховенные способы увеличени  радиуса благопри тного воздействи  скважин, например, создают искусственные ка налы, вскрывающие выбросоопасную пачку. Из числа известных способов расширени  разгружающего и дегазирующего вли ни  скважин следует использовать гидрорезание или импульсное нагнетание жидкости.

Гидрорезание массива производ т вкрест простирани  пласта через попарно расположенные восстающие скважины 4 и 4 с помощью известных в горной практике насадок. В завис 50

55

д щие скважины создают искусственны каналы (трещины, полости, щели), ко торые  вл ютс  дополнительными поверхност ми обнажени  пласта (пачки пласта), пересекающими выбросоопасную пачку и способствующими дос таточно высокой (40-50%) степени дегазации массива, сокращению срока дегазации пласта.

Гидроимпульсное воздействие на пласт с целью формировани  искусственных каналов осуществл ют через нижнюю скважину. В этом случае вли  ние жидкости на снижение фазовой

0

5

0

резью, привод т в безопасное состо ние за счет дренирующего вли ни  скважин и прорезей.

За счет дополнительной площади обнажени  пласта и содержащейс  в нем выбросоопасной пачки газоотдачу пласта увеличивают в 5-7 раз, сроки дегазации сокращают в 3-4 раза; либо при отведенном дл  дегазации времени увеличивают зону дренировани  в 1,5- 1,8 раза.

Искусственные каналы между попарно расположенными скважинами 4 и 4 можно создавать и с помощью гидроимпульсной установки, предпочтительно взрывогидроимпульсной, формирующей мощный импульс. За счет высокого давлени  жидкости (40-100 МПа) в массиве, содержащем выбросоопасную

0

5

д щие скважины создают искусственные каналы (трещины, полости, щели), которые  вл ютс  дополнительными поверхност ми обнажени  пласта (пачки пласта), пересекающими выбросоопасную пачку и способствующими достаточно высокой (40-50%) степени дегазации массива, сокращению срока дегазации пласта.

Гидроимпульсное воздействие на пласт с целью формировани  искусственных каналов осуществл ют через нижнюю скважину. В этом случае вли ние жидкости на снижение фазовой

/Р

4

/// /// /# /// /// //( /// ///1ж,

о

/// jf

44

тг о

7Г$

о

-&

т

ИЗ

/// /// /// /// ///////// /

tt

Фиг.2

// //( /// ///1ж,

о

-&

т

ИЗ

// /// /// ///////// /

/// /// /// /л/ /// ////// У// ///

4i

//////////////////7,

А

/// /// jyjy/// /// ///

Ч

Фае.З

Фиг.

////,

Claims (5)

1. Формула изобретения

   1··. Способ подготовки выбросоопасного пласта к отработке, включающий проведение выработок, оконтуривающих выемочный столб, определение выбросоопасной пачки и невыбросоопасных слоев по мощности пласта по длине выработки, бурение дегазационных сква жин по пласту, подключение скважин к газопроводу и отсос газа, отличающийся тем, что, с целью сокращения объемов работ по предотвращению внезапных выбросов угля и газа, дегазационные скважины бурят с разворотом на очистной забой до точек проявления в них признаков выбросоопасности, затем по указанным точкам в скважинах и по выбро соопасным пачкам в подготовительных * выработках устанавливают выбр’осоопасную эону в плоскости пласта, $ после чего в указанную зону попарно с разворотом на забой и с охватом выбросоопасной пачки бурят разгрузочные скважины, при этом указанными попарно разбуренными скважинами

   10 формируют каналы, вскрывающие выбросоопасные пачки.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что парные: скважины в выбросоопасной зоне бурят по невыб15 росоопасным слоям.

   >
3. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что парные скважины в выбросоопасной зоне бурят на контактах пласта с породами почвы и

   2Q кровли.
4. 4. Способ поп.1, отличающийся тем, что искусственные каналы формируют через нижние скважины попарно разбуренных скважин.

   Фиг.1

   Фиг. 2
5. 7 Ϋ /// /// /// /j' /// //J /// /// /// /// /// /77777777777/777^7 //77/77//77//777/77//7777/^777,

   Фиг.З

   Фиг. Ч