SU1709118A1

SU1709118A1 - Method of preventing coal and gas outburst

Info

Publication number: SU1709118A1
Application number: SU904795116A
Authority: SU
Inventors: Павел Иванович Томилин; Наталья Романовна Бирюкова
Original assignee: Институт горного дела им.А.А.Скочинского
Priority date: 1990-02-26
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1992-01-30

Abstract

Изобретение относитс к горной промышленности и м.б. использовано при. подземной разработке угольных месторождений дл предотвращени газодинамических влений, например внезапных выбросов угл и газа, внезапных выбросоь газа и угольной мелочи, прорывов газа, суфл ров. Цель изобретени - снижение эксплуатационных затрат, сокращение сроковпроведени профилактической обработки выбросоопасной зоны и повышение безопасности ведени горных работ на выбро- соопасных угольных пластах за счет снижени их метаноносности. Дл этого предварительно определ ют зоны выбросо- опасности, бур т скважины в угольный пласт в указанных зонах и размещают в скважинах твердые сорбенты, обладающие высокой по сравнению с природными угл ми адсорбционной способностью. Сорбенты помещают в водонепроницаемой оболочке, которую разрушают. Затем скважины герметизируют. При размещении в пласте твердого сорбента будет происходить перераспределение метана между углем и сорбентом в сторону последнето ввиду его большей энергии адсорбции. Происходит частична дегазаци пласта и снижение его потенциальной выбросоопас- ности. В качестве сорбентов используют активированный уголь, цеолит 5А. 2 з.п ф-лы, 3 ил'., 1 табл.С/Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке угольных месторождений дл предотвращени газодинамических влений, например внезапных выбросов угл и.газа, внезапных выбросов газа и угольной мелочи, прорывов газа, суфл ров.Цель изобретени - снижение эксплуатационных затрат, сокращение сроков проведени профилактической обработки выбросоопасной зоны и повышение безопасности ведени горных работ на выбро- соопасных угольных пластах за счет снижени их метаноносности.На фиг. 1 представлены изотермы адсорбции метана при 25°С на следующих сорбентах; крива [-активированный уголь, II- цеолит 5А, III - природный уголь; на фиг. 2 - схема размещени скважин в массиве; на фиг. 3 - схема расположени рабочих и контрольных скважин в массиве.Сущность изобретени заключаетс в следующем:Известно, что природный уголь относитс к микропористым сорбентам, так как его обща пористость практически равна объему микропор. Одним из основных параметров микропористой структуры вл етс объем микропор дл единицы массы адсор-с <а5=The invention relates to the mining industry and m. used at. underground mining of coal deposits to prevent gas-dynamic phenomena, such as sudden coal and gas emissions, sudden outbursts of gas and coal fines, gas breakthroughs, souffles. The purpose of the invention is to reduce operating costs, reduce the time required for prophylactic treatment of the outburst-hazardous zone and increase the safety of mining operations at coal-mining-hazardous coal seams by reducing their methane content. For this, pre-discharge zones are pre-determined, wells are drilled into the coal seam in the indicated zones and solid sorbents are placed in the wells, which have a high adsorption capacity compared to natural coal. Sorbents are placed in a waterproof shell, which is destroyed. Then the wells are sealed. When a solid sorbent is placed in the formation, redistribution of methane between coal and the sorbent will occur in the direction of the latter due to its higher adsorption energy. Partial degassing of the reservoir and reduction of its potential outburst hazard occurs. As sorbents, activated carbon, zeolite 5A is used. 2 Fp, 3 il., 1 table.C / The invention relates to the mining industry and can be used in underground mining of coal deposits to prevent gas-dynamic phenomena, such as sudden coal emissions of gas, sudden gas emissions and coal fines, gas breakthroughs, soufflur. The purpose of the invention is to reduce operating costs, reduce the time required for preventive treatment of the outburst hazardous area and increase the safety of mining operations on coal-bearing coal seams by reducing their methanone nosti.Na FIG. 1 shows the adsorption isotherms of methane at 25 ° C on the following sorbents; curve [-activated carbon, II-zeolite 5A, III - natural coal; in fig. 2 shows the layout of wells in an array; in fig. 3 shows the layout of the working and control wells in the array. The essence of the invention is as follows: Natural coal is known to belong to microporous sorbents, since its total porosity is almost equal to the volume of micropores. One of the main parameters of a microporous structure is the volume of micropores for a unit mass of adsor-s < a5 =

Description

бента. Чем больше эта величина тем больше энерги адсорбции, а следовательно, и адсорбционные потенциалы в микропорах существенно повышены по сравнению с соответствующими значени ми дл адсорбции как в переходных порах, так и на поверхности крупнопористых сорбентов,bent. The larger this value is, the greater is the adsorption energy, and consequently, the adsorption potentials in micropores are significantly increased compared with the corresponding values for adsorption both in transition pores and on the surface of large pore sorbents,

Наиболее близкими по хим-ической природе к природным угл м и подход щими по другим параметрам дл наших целей (дешевизна , высока сорбционна емкость) можно считать активированный уголь и цеолит 5 А.In terms of chemical nature, charcoal is the closest and suitable for other purposes for our purposes (low cost, high sorption capacity) activated carbon and zeolite 5 A.

В таблице приведены сравнительные адсорбционные характеристики а ктивированного угл , цеолита 5А и природного угл , а на фиг. 1 представлены изотермы адсорбции метана на указанных орбентах, сн тых при25С.The table shows the comparative adsorption characteristics of activated carbon, zeolite 5A and natural coal, and FIG. Figure 1 shows the adsorption isotherms of methane on the indicated orbents taken at 25 ° C.

Сравнение изотерм сорбции показывает , что при давлении 2,0 МПа количество сорбированного метана активированным углем составл ет. 85 , цеолитом 5А- 68 и природным углем - 17 , т.е. активированным углем и цеолитом 5А больше в 5 и 4 раза соответственно, чем природным углем.A comparison of sorption isotherms shows that at a pressure of 2.0 MPa, the amount of methane sorbed by activated carbon is. 85, zeolite 5A-68 and natural coal - 17, i.e. activated carbon and zeolite 5A more than 5 and 4 times, respectively, than natural coal.

Эксперименты подтвердили предположо-ние о том, что прл размещении в угольном массиве более активного твердого сорбента происходит перераспределение метана углем и сорбентом за счет большей энергии адсорбции последнего. Кроме того, молекулы метана будут удерживатьс поверхностью сорбента необратимо, так как размеры молекулы метана микропор сорбента соизмеримы (),Experiments have confirmed the assumption that when the more active solid sorbent is placed in the coal massif, methane is redistributed by coal and sorbent due to the higher adsorption energy of the latter. In addition, methane molecules will be retained irreversibly with the surface of the sorbent, since the size of the methane molecule of the micropores of the sorbent is comparable ()

На фиг. 3 приведена схема, по сн юш .а реализацию способа, где 1 - выбросоопасна зона; 2 - скважины дл размещени твердого сорбента; 3 - твердый сорбент; 4 герметизаци скважин; 5 - скважины дл оценки эффективности способа.FIG. 3 shows a diagram, as illustrated in the implementation of the method, where 1 is an out-of-danger zone; 2 - wells for placement of solid sorbent; 3 - solid sorbent; 4 well sealing; 5 - wells for evaluating the effectiveness of the method.

Способ осуществл етс следующим образом .The method is carried out as follows.

После установлени одним из нормативных методов прогноза выбросоопасной оны I в очистном забое или при входе в такую зону при проведении подготовительюй RbipsOoTKSS из забо по угольному пласту с ф тс скважинь 2 диаметром 45-80 мм на ; 1убину 6-8 м. Рассто ние между скважинами зависит от физико-химических свойств угл конкретного шахтопласта; но не должнс быть больше 5 м.After establishing one of the standard methods for forecasting outburst hazard I in the clearing bottom or when entering such a zone when conducting a RbipsOoTKSS preparatory program from the bottom of the coal seam with ft boreholes 2 with a diameter of 45-80 mm on; 1 to 6–8 m. The distance between the wells depends on the physicochemical properties of the coal of a particular miniplast; but not more than 5 m.

Предвармтельно(на поверхности или на .зазоде-изротовителе) твердый сорбент упаковывают в подпергаментную бумагу. Упаковка имеет форму цилиндра диаметром наPredvarmetelno (on the surface or on the base of the washer) a solid sorbent is packed in parchment paper. The package has the shape of a cylinder with a diameter of

10-15 мм меньше диаметра пробуренной скважины и длиной 20-30 см.10-15 mm less than the diameter of the drilled well and a length of 20-30 cm

Сорбент в оболочке помещают в устье скважины и досылают досыльником до за5 бо скважины.The sorbent in the shell is placed at the wellhead and is sent to the back of the well by the dispatch.

Таким образом проводитс закладка сорбента 3 на всю длину скважины 2 за исключением длины герметизации 4 (t м). Герметизаци скважины способствуетThus, the sorbent 3 is laid over the entire length of the well 2, except for the sealing length 4 (t m). Well sealing contributes to

0 повышению эффективности зоздействи сорбента на окружающий угольный массив. Число скважин и схемы их расположени завис т от примен емой технологии разработки и площади забо угольного пласта, подлежащего обработке; Фактически необходимый удельный расход сорбента определ етс дл конкретнь1х горно-геологических условий на основании характеристики сорбента, температурного0 to increase the efficiency of sorbent on the surrounding coal massif. The number of wells and their location patterns depend on the development technology used and the area of the coal bed to be treated; In fact, the required specific consumption of a sorbent is determined for specific geological conditions based on the characteristics of the sorbent, temperature

0 режима и величины природной газоносности угольно-природного массива.0 mode and value of the natural gas content of the coal-natural array.

Оценка эффективности способа проводитс нормативным методом по динамике газовыделени через 2-3 ч после обработкиEvaluation of the effectiveness of the method is carried out by the regulatory method for the dynamics of gas evolution in 2-3 hours after treatment

5 выбросоопасной зоны. Скважины 5 дл оценки эффективности способа должны буритьс на равном рассто нии от скважины с заложенным сорбентом.5 hazardous area. The wells 5 should be drilled at an equal distance from the well with the embedded sorbent to evaluate the efficiency of the method.

Величина неснижаемого опережени The value of the minimum advance

0 обработанной зоны принимаетс равной длине фильтрующей части скважины и составл ет 2-3 м..The 0 treated zone is assumed to be equal to the length of the filtering portion of the well and is 2–3 m.

Так, Hanpif Mep, при расходе 5 кг сорбента на две скважины диаметром 45 мм, длиной 8 м и с рассто нием междуними 3 м, пробуренных по выбросоопасному угольному пласту с природной газоносностью 20 м/т, скорость газовыделени из скважины, пробуренной между скважинами с сорбентом, в течение 60-90 мин снижаетс на 3035% .So, Hanpif Mep, at a flow rate of 5 kg of sorbent to two wells with a diameter of 45 mm, a length of 8 m and a distance between 3 m, drilled through an outburst coal seam with natural gas content of 20 m / t, the rate of gas release from the well drilled between sorbent, within 60-90 minutes reduced by 3035%.

Выемку угл после обработки выбросоопасной зоны предлагаемым способом допускаетс проводить не более чем наThe coal extraction after processing the outburst-hazardous zone by the proposed method can be carried out by no more than

5 глубину, равную разности между длиной скважины и величиной неснижаемого опережени .5 a depth equal to the difference between the length of the well and the value of the minimum advance.

Claims

Invention Formula

,one. The way to prevent sudden

0 emissions of coal and gas, including drilling a well in the outburst zone of a coal seam, placing a reagent in the wells that reduces the methane intensity of natural coal, and sealing the well, so that, in order to reduce operating costs, reduce the time spent on preventive treatment of the outburst zone and increase safety of mining operations on outburst coal seams by reducing their methane content, use solid sorbents as a reagent, which are placed in wells watertight sheath, m is produced degradation of the shell, after which 5 germeti- ziruyut wells.

use activated carbon.

3. The method according to paragraphs. 1 and 2, different 2. Method POP1, characterized in that it is used as a solid sorbent, such that zeolite 5A is used as a solid sorbent.

Activist (3.7 66.1 77.6 S, 1 bath coal 0.250 1I, 8 Zeolite 5A0.175 87.5 3.7 36.0 62.3 67.8 Natural coal of the OS brand, t (Mazur Yunkom) 0.051 -, 22, i 8,7 13,1 15 15,6

J

Jt

R, MPa 91.2 99.7 99.7 100.0 102.3 lOi), 73.2 7b-, 5 79.0 81.5 83, i 85.2 18.2 19.0 19.5 20 3 20.4 20.7

Fig2