SU1749477A1

SU1749477A1 - Method for prevention of coal and gas outbursts

Info

Publication number: SU1749477A1
Application number: SU904803541A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Иванович Колчин; Леонид Абрамович Вайнштейн; Алексей Александрович Рубинский; Михаил Сергеевич Сапунов
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Использование: обеспечение безопасности работ на выбросоопасных пластах. Сущность изобретени : в очистном или подготовительном забое бур т опережающие скважины. В процессе бурени определ ют в равных интервалах параметр сейсмоаку- стического сигнала, возникающего при взаимодействии бурового инструмента с пластом. Выдел ют интервал с максимумом среднего значени найденного параметра и определ ют отношение этого максимума к средним значени м параметра в последующих интервалах. Бурение скважины до проектной длины продолжают в том случае, если упом нутое отношение не достигает критического уровн . Затем скважину разбуривают до проектного диаметра, осуществл при этом поинтервальный контроль параметра сейсмоакустического сигнала и его соответствие критическому уровню. В качестве параметра сейсмоакустического сигнала используют энергию или амплитуду его высокочастотной составл ющей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.Use: ensure the safety of work on outburst formations. Summary of the invention: advance wells are drilled in the clearing or preparatory bottom. During the drilling process, the parameter of the seismic signal arising from the interaction of the drilling tool with the formation is determined in equal intervals. An interval is selected with a maximum of the average value of the parameter found and the ratio of this maximum to the average values of the parameter is determined in subsequent intervals. Drilling to the projected length continues if the ratio does not reach a critical level. Then the well is drilled to the design diameter, while performing interval control of the parameter of the seismo-acoustic signal and its correspondence to the critical level. The energy or amplitude of its high-frequency component is used as a parameter of a seismoacoustic signal. 1 hp f-ly, 2 ill.

Description

Изобретение относитс к горной промышленности и предназначено дл обеспечени безопасности работ на выбросоопасных пластах.The invention relates to the mining industry and is intended to ensure the safety of work on outburst formations.

Известен способ предотвращени выбросов угл и газа, заключающийс в бурении по угольному пласту опережающих скважин длиной не менее 5,0 м, диаметром 80-250 мм на рассто нии друг от друга не более двух радиусов эффективного вли ни скважин.There is a known method for preventing coal and gas emissions, which consists in drilling through a coal seam of leading wells with a length of at least 5.0 m, with a diameter of 80-250 mm, and no more than two radii of effective influence of wells from each other.

Недостатком известного способа вл етс отсутствие контрол состо ни краевой части угольного пласта в процессеThe disadvantage of this method is the lack of control of the state of the edge of the coal seam in the process

бурени , что в определенных ситуаци х приводит к разв зыванию выброса.that, in certain situations, leads to the release of a release.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ прогноза степени удароопас- ности участков угольного пласта, включающий бурение по угольному пласту скважин, регистрацию максимальной амплитуды импульса при бурении метрового интервала , определение по этому параметру степени удароопасности пласта. Чем больше амплитуда регистрируемого импульса, тем выше категори удароопасности пласта.The closest to the present invention is a method for predicting the degree of shock hazard of sections of a coal seam, including drilling the coal seam of wells, recording the maximum pulse amplitude when drilling a meter interval, determining the degree of impact hazard of the reservoir using this parameter. The greater the amplitude of the recorded pulse, the higher the category of the shock hazard of the reservoir.

Така оценка справедлива лишь дл весьма крепких, удароопаскых пластов и оказываетс непригодной дл выбросоопасXISuch an assessment is valid only for very strong, shock-resistant formations and is unsuitable for outliers.

4 Ю 4 S

Xf 4Xf 4

ных пластов, сложенных из м гких угольных пачек. Даже при вных признаках выбросо- опасности (зат гивание и зажатие бурового инструмента, интенсивный вынос газа и штыба из скважин) по вление отдельных импульсов на фоне общего сейсмоакустиче- ского сигнала, возбуждаемого бурением, регистрируетс крайне редко. Таким образом , основным недостатком способа вл етс использование параметров единичных импульсов, по которым невозможно определить степень выбросоопасности угольного пласта.layers of soft coal packs. Even with clear signs of outburst (tightening and clamping of a drilling tool, intensive removal of gas and shta from wells), the appearance of individual pulses against the background of a common seismoacoustic signal excited by drilling is rarely recorded. Thus, the main disadvantage of the method is the use of single pulse parameters, by which it is impossible to determine the degree of outburst hazard of the coal seam.

Целью изобретени вл етс повышение безопасности за счет своевременной оценки состо ни краевой части угольного пласта.The aim of the invention is to increase safety due to the timely assessment of the state of the marginal portion of the coal seam.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу предотвращени выбросов угл и газа, заключающемус в бурении опережающих скважин в очистном или подготовительном забое, определении параметров сейсмоакустического сигнала, установлении степени выбросоопасности по показа- телю сейсмоакустического параметра, предварительно бур т скважины малого диаметра , определ ют в процессе бурени в равных интервалах параметр сейсмоакустического сигнала, возникающего при взаимо- действии бурового инструмента с массивом, выдел ют интервал с максимумом среднего значени параметра, опреде- ллют отношение этого максимума к средним значени м параметра в последующих интервалах, причем бурение скважины продолжают до проектной длины, если это отношение не достигает критического уровн , а затем разбуривают скважину до проектного диаметра, при этом осуществл ют поинтервальный контроль параметра сейсмоакустического сигнала и его соответствие критическому уровню.This goal is achieved by the fact that according to the method of preventing coal and gas emissions, which involves drilling advanced wells in a clearing or preparatory face, determining the parameters of a seismoacoustic signal, determining the degree of outburst hazard based on the indicator of the seismoacoustic parameter, preliminarily drilling a small diameter well, determine the drilling process in equal intervals, the parameter of the seismoacoustic signal arising from the interaction of the drilling tool with the array, select the interval l with a maximum of the average value of the parameter, determine the ratio of this maximum to the average values of the parameter in subsequent intervals, and the drilling of the well is continued to the design length, if this ratio does not reach the critical level, and then drill the well to the design diameter, while interval control of the seismic signal parameter and its correspondence to the critical level.

В качестве параметра сейсмоакустического сигнала используют энергию или амплитуду высокочаст ,тной составл ющей. При бурении скважины в краевой части угольного пласта многие параметры сейс- моакустическо/о сигнала, возникающего в процессе взаимодействи буровой коронки с пластом, измен ютс с глубиной в зависимости от изменени горного давлени . При перебуривапми зоны максимума горного давлени сейсмоакустический сигнал обладает минимальной энергией. Анализ изменени средней энергии сейсмоакустического сигнала при бурении скважин в различных услови х показал, что в безопасных зонах отношение) максимума к минимуму обычно составл ет 1,5-2,0, а при бурении э опасных зонах 3,5-5,0 и более.As a parameter of a seismoacoustic signal, the energy or amplitude of the high-frequency component is used. When drilling a well in the marginal part of a coal seam, many of the parameters of the seismic acoustic signal arising during the interaction of the drill bit with the formation vary with depth depending on the variation in rock pressure. When overburdening the zones of maximum mountain pressure, the seismo-acoustic signal has the minimum energy. An analysis of the change in the average energy of a seismoacoustic signal during the drilling of wells under various conditions has shown that in safe zones the ratio of maximum to minimum is usually between 1.5 and 2.0, and during drilling of hazardous areas between 3.5 and 5.0 and more .

На фиг. 1 и 2приведены графики и схема реализации способа.FIG. 1 and 2 shows the graphics and scheme for implementing the method.

На фиг.2 обозначены подготовительна выработка 1, опережающа скважина 2, бу5 ровой агрегат 3, сейсмоприемник 4, прибор 5 дл измерени среднего значени параметра сейсмоакустического сигнала в равных интервалах.In Fig. 2, preparatory output 1, advance well 2, rock aggregate 3, seismic receiver 4, instrument 5 for measuring the average value of the seismic acoustic signal parameter at equal intervals are indicated.

Способ осуществл ют следующим об10 разом.The method is carried out as follows.

В подготовительном забое 1 в соответствии с паспортом проведени противовыб- росных меропри тий намечают точки заложени опережающих скважин 2, дл бу- й 15 рени которых используют агрегат 3. На рассто нии от буримой скважины, приблизительно равном проектной ее глубине, закрепл ют сейсмоприемник 4, к которому подключают прибор 5, позвол ющий в вы20 бранном интервале бурени определить среднее значение параметра сейсмоакустического сигнала и отношение К максимума этого параметра к текущим значени м. Дл этой цели можно использовать персональнуюIn the preparatory bottom 1, in accordance with the passport of the anti-outburst measures, pre-well points 2 are laid out, for the drilling of which they use unit 3. At a distance from the borehole approximately equal to its design depth, a seismic receiver 4, to which the device 5 is connected, which allows determining the average value of the parameter of the seismo-acoustic signal and the ratio K of the maximum of this parameter to the current values in the selected drilling interval. For this purpose you can use sleepy

25 ЭВМ,например, типа ДВК-3. При этом необходимо установить двустороннюю св зь между забоем и дневной поверхностью дл передачи в ЭВМ сейсмоакустического сигнала , а в забой - команды по результатам25 computers, for example, type DVK-3. In this case, it is necessary to establish a two-way communication between the bottomhole and the day surface for transmitting a seismo-acoustic signal to the computer, and to the bottomhole - commands based on the results

30 обработки. Дл условий данного забо или аналогичного по горно-геологическим услови м устанавливают дл выбранного параметра сейсмоакустического сигнала, например средней энергии критический30 processing. For the conditions of this mine or similar in terms of mining and geological conditions, a critical seismic signal, for example, the average energy, is selected for

35 уровень отношени средних энергий (ККр). Дл этого можно использовать два способа .35 level of the ratio of average energies (CRC). There are two ways to do this.

Если при бурении скважин малого диаметра (42 мм) про вл ютс признаки выбро40 соопасности (удары, интенсивный вынос штыба и газа, выталкивание инструмента) или такие скважины пробурены в предвыб- росной ситуации, то по трем-п ти таким скважинам определ ют максимальное зна45 чение отношени , которое и вл етс критическим уровнем. Второй способ используетс в случае, когда бурение скважин малого диаметра протекает без осложнений . В этом случае критический уровеньIf during drilling of small-diameter wells (42 mm) there are signs of a blowout (blows, intensive removal of lumps and gas, pushing out a tool) or such wells are drilled in a pre-erosion situation, then the maximum sign is determined by three to five wells. The ratio is the critical level. The second method is used in the case when the drilling of small-diameter wells proceeds without complications. In this case, the critical level

50 отношени энергий - это удвоенное значение параметра, определенное в процессе бурени 10-15 скважин. Критический уровень отношени параметров дл данного забо по мере его подвигани и накоплени The 50 energy ratio is a doubled parameter value determined during the drilling of 10–15 wells. The critical level of the ratio of parameters for a given slap as it moves and accumulates

55 данных может быть уточнен.55 data can be specified.

Интервал бурени , в пределах которого выполн ют осреднение параметра, принимают равным около полумощности пласта, но не более 0,7 м. Дл шахт Донбасса оптимальный интервал 0,3-0,5 м. После определени критического уровн отношени параметра бур т скважину малого диаметра. В процессе бурени скважины непрерывно регистрируют параметр сейсмоакустическо- го сигнала, например среднюю энергию. Как правило, на первых интервалах бурени скважины средн энерги сигнала растет и на некоторой глубине (1-3 м) достигает своего максимума. Это значение фиксируют и при дальнейшем бурении скважины вычис- л ют отношение К максимального значени энергии к средним -тоинтервальным значени м . Отношение максимальной энергии к средней (К) сравнивают с критическим уровнем (ККр). Бурение останавливают, если К превысит ККр, так как продолжение бурени св зано с опасностью разв зывани выброса . В такой ситуации необходимо перейти к бурению других скважин согласно паспорту , а затем вернутьс к добуриванию остав- ленной, осуществл контроль К, а затем разбурить ее до расчетного диаметра.The drilling interval, within which the parameter averaging is performed, is assumed to be about half the formation thickness, but not more than 0.7 m. For the Donbas mines, the optimum interval is 0.3-0.5 m. . In the process of drilling a well, a parameter of a seismo-acoustic signal is continuously recorded, for example, the average energy. As a rule, in the first intervals of well drilling, the average signal energy increases and reaches a maximum at a certain depth (1-3 m). This value is fixed and, with further drilling of the well, the ratio K of the maximum energy value to average-interval values is calculated. The ratio of maximum energy to average (K) is compared with a critical level (CCr). Drilling is stopped if K exceeds KKr, since the continuation of drilling is associated with the danger of an outlier. In such a situation, it is necessary to switch to drilling other wells according to the passport, and then return to the drilling left, make control K, and then drill it to the calculated diameter.

Если степень выбросоопасности в забое такова, что при разбуривании скважины К превышает Ккр, то необходимо разбурива- ние осуществл ть постепенно, увеличива диаметр буримой скважины, вплоть до расчетного .If the degree of outburst hazard in the bottom is such that when drilling a well K exceeds the CRC, then it is necessary to drill out gradually, increasing the diameter of the drill hole, up to the calculated one.

В очистном или подготовительном забое часто есть возможность установить уча- стки, потенциально наиболее опасные по выбросам (в подготовительном забое это угловые части или зоны геологических нарушений , в очистном забое также зоны геологических нарушений, краевые части лавы, особенно при сплошной разработке). Если в забое установлен такой участок, то в его пределах бур т две-три скважины, если при бурении величина К имеет среднее значение , то в других част х забо скважину малого диаметра не бур т, а приступают к бурению скважины расчетного диаметра, контролиру К.In the clearing or preparatory bottom, it is often possible to identify areas potentially the most dangerous in terms of emissions (in the preparatory face, there are corner parts or zones of geological disturbances, in the clearing face there are also zones of geological disturbances, edge parts of the lava, especially during continuous development). If such a site is installed in the bottomhole, two or three wells are drilled within it, if the value of K is medium when drilling, in other parts the small hole of the small diameter is not drilled, but the drilling of the calculated diameter is started; .

Если, по мере подвигани забо при бурении не менее двух-трех циклов величи- на К находитс в пределах средних значений , то в последующих циклах скважины малого диаметра предварительно не бур т. В проектных точках заложени скважин бур тскважины расчетного диаметра, контролиру состо ние краевой части угольного пласта по величине К.If, as the bottom moves during drilling for at least two or three cycles, the K value is within the average values, then in the subsequent cycles of the small diameter well they are not preliminarily drilled. At the design wells laying points, the boreholes of the calculated diameter parts of coal seam largest K.

В качестве параметра сейсмоакустиче- ского сигнала предпочтительно использовать энергию сигнала,или амплитуду его высокочастотной составл ющей, расположенной выше группы резонансных частот.As a parameter of a seismic signal, it is preferable to use the signal energy, or the amplitude of its high-frequency component, located above the group of resonant frequencies.

Предлагаемым способом исключаетс возможность разв зывани выброса за счет посто нного контрол краевой части уголь-, ного пласта; осуществл етс бурение в различных по степени опасности забо х и можно выбирать наиболее оптимальный режим бурени .The proposed method eliminates the possibility of outburst emission due to the constant control of the marginal part of the coal seam; drilling is carried out in differently hazardous holes and the most optimal drilling mode can be selected.

Claims

1. A method of preventing coal and gas emissions, including drilling advanced wells in a refining or preparatory bottomhole, determining the parameters of a seismoacoustic signal, determining the severity hazard level according to the seismoacoustic parameter, characterized in that, in order to increase safety due to timely assessment of the state of the marginal part coal seam, pre-drilled wells of small diameter, determined in the process of drilling in equal intervals parameter seismoacoustic signal arising when the drilling tool interacts with the reservoir, an interval is selected with a maximum of the average value of the parameter, the ratio of this maximum to the average values of the parameter is determined in subsequent intervals, the drilling of the well is continued to the design length if this ratio does not reach a critical level, and then the well is drilled to the design diameter, in this case, interval control of the seismoacoustic signal parameter and its correspondence to the critical level are carried out.

2. Method of DPO of claim 1, characterized in that the energy or amplitude of its high-frequency component is used as a parameter of a seismo-acoustic signal.