SU1731964A1 - Способ дегазации газоносных и пожароопасных пластов - Google Patents

Abstract

Использование: дегазаци  газоносных угольных пластов. Сущность изобретени : из горных выработок бур т в два этапа скважины . На первом этапе бурение осуществл ют на глубину не меньше семикратной ширины выработки. Герметизируют скважину и нагнетают в нее гелеобразующий состав из жидкого стекла и хлористого аммони . Объем гелеобразующего состава определ ют из соотношени : ,44-jr d2 b W, где b - ширина выработки , м; d - диаметр скважины, м; W - максимальна  гигроскопическа  влажность пород и массива, %. После коагул ции состава скважину добуривают до проектной длины.

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности и может быть использовано дл  дегазации выбросоопасных и газоносных пластов, в том числе и склонных к самовозгоранию .

Известен способ дегазации угленосной толщи скважинами, пробуренными с поверхности , включающий бурение скважин с земной поверхности, цементацию усть , обсадку стальными трубами.

Основным недостатком способа  вл етс  высокий уровень трудовых и материальных затрат на обсадку скважин стальными трубами и цементацию затрубного пространства , за счет чего достигаетс  эффективность дегазации. Необходимо заметить, что стальные обсадные трубы в абсолютном большинстве случаев оказываютс  потер нными , а отклонение забо  скважин от проектных значений достигает 50-80 м, что также снижает эффективность дегазации. Способ изложен, например, во Временной инструкции по выбору параметров схемы

дегазации скважинами с земной поверхности при отработке пологих угольных пластов в Карагандинском бассейне, Алма-Ата, ИГДАН Каз.ССР, 26с.

Известен способ дегазации газоносных угольных пластов скважинами из подземных выработок, включающий бурение дегазационных скважин, герметизацию их механическими герметизаторами, подключение к вакуумному газопроводу и извлечение таким образом метана (см. Руководство по дегазации угольных пластов , М., Недра, 1975, с;132-167).

Способ прин т за прототип.

Способ недостаточно эффективен вследствии потерь депрессии, из-за прите- чек воздуха и низкой концентрации метана в газовой смеси.

Цель изобретени  - повышение эффективности дегазации и безопасности за счет снижени  потерь депрессии, исключени  притечек воздуха через пожароопасный

(Л

С

CJ

ю о

пласт и увеличение объемов концентрации метана в газовой смеси.

Указанна  цель достигаетс  тем, что скважину бур т в два этапа, причем на первом этапе бурение осуществл ют на глубину не меньше семикратной ширины выработки, определ ют максимальную гигроскопическую влажность угл  и пород массива, герметизируют скважину и нагнетают в нее гелеобразующий состав из жидкого стекла и хлористого аммони  в объеме, который определ ют из соотношени : ,44 Tfd2 b W, где b - ширина выработки, м; d- диаметр скважины; W - максимальна  гигроскопическа  влажность угл  и пород массива, %, а после коагул ции состава скважину добуривают до проектной длины.

На фиг.1 и 2 изображена схема осуществлени  способа.

Из подготовительной выработки 1 сечением 9-12 м2 на угольный пласт 2 бур т каким-либо известным станком, например СБГ-1М, дегазационные скважины 3. Когда забой скважины удал етс  от стенки выработки на рассто ние 7Ь, где b - ширина выработки, обычно 3-5м , т.е. 21-25 м, бурение приостанавливают и определ ют максимальную гигроскопическую влажность W. Дл  этого набирают в металлические или стекл нные бюксы 3-6 проб по 10 г крупностью 0,25 мм. Пробы угл  полностью высу- шивают при 140-150°С. Затем их одновременно при открытых крышках помещают в один эксикатор с 10%-ным раствором сол ной кислоты и закрывают его. В закрытом эксикаторе относительна  влажность 95-98%. Через 5-6 ч бюксы вынимают и взвешивают. По разности масс высушенных и насыщенных влагой проб определ ют максимальную влажность как среднее из нескольких проб. Затем определ ют объем закачки гелеобразующего состава по формуле ,44 b W, м3 и начинают нагнетать его.

В скважину ввод т обсадную трубу, герметизируют ее с помощью герметизаторов, например ГВ-2 или ГАС-45, и нагнетают в затрубное пространство гелеобразующие составы, которые заполн ют мелкие фильтрующие каналы 4 и даже ничтожно малые трещины, макропоры и субмакропоры 4. Гелеобразующие составы образуют в процессе смешивани  жидкое стекло, сульфат аммони  (хлористый аммоний) или бикарбонат натри  и воду. Врем  коагул ции и гелеобразующего состава может измен тьс  в широких пределах и регулируетс  соотношением и концентрацией в ней реагентов.

Нагнетание осуществл ют до закачки, гелеобразующего состава в объемах, предусмотренных вышеприведенной формулой. После этого прекращают нагнетание, демонтируют герметизаторы и состав обсадных труб и продолжают бурение скважины до проектного положени . Затем герметизируют ее механическим герметизатором 5, например типа МГ-4, и подключают к вакуумному трубопроводу 6.,Существенность отличительных признаков основана прежде всего на следующих геомеханических положени х и технологических операци х, которые в отдельности известны и осуществимы,

Необходимость герметизации стенок скважины обусловлена тем, что существующие механические герметизаторы герметизируют скважину внутри зоны трещиноватости, образующейс  вокруг выработки . Это приводит к притечкам воздуха в дегазационную вакуумную сеть из выработки . Так, например, герметизацию герметизатором М Г осуществл ют на глубину 6 м, средн   эффективность загерметизированных таким образом скважин в Карагандинском бассейне 15% и менее.

Объем закачки гелеобразующих составов определ ют следующим образом. При этом объем скважины не вычитают, т.к. иначе невозможно осуществить равномерную закачку по длине скважины.

.пор X W,

где Уцил.пор. - объем пород упруго-пластической зоны длиной 7Ь

V 7b jr-(2,5d),

где W - максимальна  гигроскопическа  влажность, характеризующа  величину суб- макро- и макропор и трещин, W 4% дл  газоносных выбросоопасных пластов (см.

Акиньшин Б.Т. Методические указани  по прогнозированию динамических  влений на угольных пластах по их фазово-физиче- ским свойствам, Л.: 1981, с.5-7 прилож. 2 или Инструкцию по безопасному ведению

горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам, Л.: 1988, с.41)

V 43,75d2 b п () 0,44 х

xd2 -Ъ -W -3,14 1,4 d2 b -W

Способ по сн етс  примером из практики работы шахты Абайсеа  ПО Караган- дауголь.

При дегазации пласта Кп скважины бу- рили диаметром 100 мм станком СГБ-1м из откаточного штрека сечением 12 м2, шириной 5 м.

Достигнув удалени  от стенки выработки на 35 м бурение прекратили, ста штанг загерметизировали герметизатором ГВ-2 и

вместо промывочной жидкости по ставу полых штанг стали нагнетать смесь жидкого стекла с сульфатом аммони  в качестве ге- леообразующего состава. Нагнетание осуществл ли насосом 1 в 20/10 - 16/10 из смесительных блоков 0,7-1 м . Перед этим отобрали образцы угл ., просе ли их через сито с  чейкой 0,25 мм, шесть образцов поместили в стекл нные бюксы. Взвесили таким образом, чтобы масса в каждой бюксе составила 10 г. Затем пробы высушили при 140°С, снова взвесили и поместили в эксикатор с 10%-ным раствором сол ной кислоты . Максимальную гигроскопическую влажность определили как

.средн.

9.8 + 9,7 + 9.8 + 9,5 + 9.7 + 9.9 „ -,„

gУ, М Г

Л/нас.вл. 10.1 + 10,0 + 10.2 + 10.1 + 10.3 + 10.2

6

10,15 г, из чего

.Bfl.-Wcyx 10,15-9,,42, т.е. ,42:10 4,2%из чего объем закачки гелеобразующего состава составил

,44xO,01x5x4,,09 м3х ,3 м3 Объем закачки составил 0,3 м3, после чего герметизатор сн ли и продолжили бурение скважин до проектной длины 150 м. Затем скважину загерметизировали механическим герметизатором МГ-2 и подключили к дегазационному вакуумному газопроводу.

После подключени  скважины к вакуумному газопроводу концентраци  метана увеличилась с 27 с 72 %, что позволило каап- тированный метан использовать в шахтной котельной, а увеличение расходов составило 10%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ дегазации газоносных и пожароопасных пластов, включающий бурение 0 дегазационных скважин из горных выработок на источник метановыделени , гермети- зацию скважин механическими герметизаторами, подключение к вакуумному газопроводу и извлечение газа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности дегазации и безопасности за счет снижени  потерь депресии, исключени  притечек воздуха через пожароопасный пласт и увеличени  объемов и концентрации метана в газовой смеси, скважину бур т в два этапа, причем на первом этапе бурение осуществл ют на глубину не меньше семикратной ширины выработки, определ ют максимальную гигроскопическую влажность угл  и пород массива, герметизируют скважину и нагнетают в нее гелеобразующий состав из жидкого стекла и хлористого аммони  в объеме, который определ ют из соотношени :

   ,44   d2 b W. где b - ширина выработки, м; d - диаметр скважины, м; W- максимальна  гигроскопическа  влажность угл  и пород массива, %, а после коагул ции состава скважину добу- ривают до проектной длины.

   5

   0

   5

   0

   5