SU834352A1 - Способ предотвращени газодина-МичЕСКиХ ВлЕНий и пылЕОбРАзОВАНи - Google Patents

Description

Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно угольной, и может быть использовано для предотвращения газодинамических явлений и пылеобразования.

Известен способ увлажнения, заклю ⁵ чающийся в проведении шпуров и нагнетании в угольный массив воды [1],

Недостатком способа является низкая эффективность вследствие преждевременного гашения формируемых устройством волн на их пути к угольному массиву из-за большого сопротивления в напорном рукаве и герметизаторе.

Известен также способ гидравличес-,j кого размыва пласта, включающий прове дение скважин и нагнетание через них в массив жидкости [2].

Согласно данному способу с помощью установленного на устье скважины устройства--со сложной системой возвратно-поступательных поршней, предназначенных для подачи в скважину жидкости и извлечении из нее пульпы*.

- жидкостью, нагнетаемой по компрессорным трубам с гибким патрубком и спецнасадкой, вымывают в пласте полость. Разветвленную сеть трещин в пласте с сохранением целостности ⁵ массива при таком способу получить нельзя. '

Наиболее близким к предлагаемому является способ борьбы с пылью и газом в угольных шахтах, заключающийся в проведении системы скважин в горном массиве, статическом нагнетании жидкости в массив через одну из скважин и одновременном отстое ₎₅ газа из соседних скважин системы .

Однако и этому способу присуща невысокая эффективность обработки массива вследствие того, что подачу в пласт жидкостй ведут в режиме ста2Q тического нагнетания.

Цель изобретения - повышение эффективности обработки массива.

Указанная цель достигается тем, что s истье нагнетательной скважины ^устанавливают низкочастотный генера- г ίтор импульсов, в столбе жидкости находящейся в скважине, генерируют волны с длиной и амплитудой, обеспечивающими прямое и обратное прохождение в скважине каждой волны к моменту возбуждения новой волны, до падения давления жидкости в скважине, а после падения давления жидкости в скважине осуществляют подпитку ее жидкостью.

Кроме того, нагнетание жидкости в массив с последующим генерированием волн производят через соседние необработанные скважины системы при создании противодавления в соседних обработанных скважинах, равного статическому давлению нагнетания.

Способ предотвращения газодинамических явлений и пылеобразования со стоит в следующем.

На подготавливаемом к отработке участке шахтного поля по пласту проводят скважины и обсаживают их обсадными трубами. После частичной дегазации массива скважинами в каж’дой системе из трех скважин крайние оставляют подключенными к дегазационному газопроводу, а в устье центральной скважны устанавливают низкочастотный генератор импульсов, соединяют его с нагнетательным водопроводом и производят подачу жидкости в скважину сначала в режиме статического нагнетания до заполнения трещин и пор в прилегающем к скважине массиве, а затем при уменьшении приемистости пласта - в импульсном режиме. В столбе жидкости, находящейся в скважине, с помощью генератора импульсов генерируют волны с дли ной и амплитудой, обеспечивающими прямое и обратное прохождение в скважине каждой волны к моменту возбуждения новой волны.

В качестве жидкости, нагнетаемой в пласт на этом этапе обработки, используют воду или водные растворы с добавками поверхностно-активных или химически активных веществ.

• Частоту импульсов определяют по формуле г - о С ^г - λ “ЗЕскв ¹ , .

- частота импульсов, имп/с;

- скорость распространения волн в жидкости, нагнетаемой в скважину, м/с;

- длина волны, м;

где f с

г

Вещ- длина скважины, м.

где дР₀

Амплитуду давления волны определяют по формуле амплитуда давления волны, кгс/см^а;

интенсивность волны,

- амплитуда колебательной скорости, см/с.

Интенсивность волны определяется выходными параметрами генератора, импульсов, массой, скоростью и частотой движения бойка, контактирующего с жидкостью и формирующего энергию импульса в столбе жидкости, а амплитуда колебательной скорости - смещением частиц жидкости (рабочий ход бойка) и частотой импульсов.

При длине скважины^^например, равной 100 м, и скорости распространения волн С 1500 м/с частота импульсов f составляет 7,5 имп/с энергии единичного гидроудара 50-500 кгс м и диаметре скважины', равном 100 мм, интенсивность волны, посылаемой генератором, равна 500-5000 кгс см/с см , а амплитуда давления первичной волны 25-250 кгс/см¹¹ при смещении бойка генератора на 5 см и 50-500 кгс/см¹ при смещении бойка на 2,5 см.

Низкочастотный генератор ударных волн автоматически обеспечивает подачу в скважину жидкости в необходимом количестве, регулирует режим обработки массива и генерируют волны требуемой частоты с целью усиления амплитуды вынужденных колебаний до резонансного воздействия волн на горный массив.

Ударные волны в столбе жидкости генерируют до образования в массиве полости или трещин, появление которых регистрируют падением давления жидкости в скважине. С падением давления жидкости в скважине выключают генератор импульсов, осуществляют подпитку скважины жидкостью, и процесс обработки массива повторяют.

Обработку пласта жидкостью через центральную скважину продол жают, как Правило·, до прорыва нагнетаемой жидкости в соседнюю дегазационную скважину, после чего соседние скважины отключают от дегазационной сети, а генератор импульсов устанавливают в устье одной из. Них, при этом смежные с ней скважины подсоединяют к нагнетательному ставу. Затем проводят дополнительную

834352 6 обработку массива, т.е. генерирова- , ние волн производят через необработанную скважину системы при создании противодения в соседних (в том числе в ранее обработанной скважине) _{( 5} равного статическому давлению нагнетания.

Дополнительную обработку массива производят до момента, когда в скважину подадут расчетное количество профилактической жидкости. В качестве последней используют водные растворы с добавлением поверхностно- или химически активных веществ , улучшающие смачиваемость мае- 15 сива.

Предпочтительна следующая очередность установки генератора импульсов в скважинах, пробуренных на выемочном участке: центральная 20 скважина (& 2) в первой от забоя лавы системе из трех скважин, скважна № 1 (дополнительная обработка) центральная скважина (Р5) во второй системе скважин, скважина 25 № 3 (дополнительная обработка), скважина № 4 (дополнительная обработка) , центральная скважина (№ 8) в третьей системе скважин, скважина № 6 (дополнительная обработка), зо скважина № 7 (дополнительная обработка) , центральная скважина (№ 11) в четвертой системе скважин и т.д.

В зависимости от горногеологических условий возможна и другая очеред-35 ность обработки дегазационных скважин.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность обработки массива за счет резонансного воздействия волн, генерируемых низкочастотным генератором в устье нагнетательной скважины.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к гор-ной про мьшшенности, преимущественно уголь ной, и может быть использовано дл  предотвращени  газодинамических  влений и пылеобразовани . Известен способ увлажнени , заклю чающийс  в проведении шпуров и нагнетании в угольный массив воды l, Недостатком способа  вл етс  низка  эффективность вследствие преждевременного гашени  формируемых ройртвом волн на их пути к угольному массиву из-за большого сопротивлени  в напорном рукаве и герметизаторе. Известен также способ гидравлического размыва пласта, включающий прове дение скважин и нагнетание через них S массив жидкости Г2. Согласно данному способу с помощью установленного на устье скважины устройства-СО сложной системой возвратно-поступательных поршней, предназначенных дл  подачи а скважину жидкости и извлечении из нее nynbiiHj жидкостью, нагнетаемой по компрессорным трубам с гибким патрубком и спецнасадкой, вымывают в пласте полость. Разветвленную сеть трещин в пласте с сохранением целостности массива при такрм способу получить нельз . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ борьбы с пьшью и газом в угольных шахтах, заключающийс  в проведении системы скважин в горном массиве, статическом нагнетании жидкости в массив через одну из скважин и одиовременном отстое газа из соседних скважин системы Гз. Однако и этому способу присуща невысока  эффективность обработки массива вследствие того, что подачу в пласт жидкости ведут в режиме статического нагнетани . Цель изобретени  - повышение эффективности обработки массива. Указанна  цель достигаетс  тем, что в истье нагнетательной скважины устанавливают низкочастотный генераiTOp импульсов, в столбе жидкости наход щейс  в скважине, генерируют волны с длиной и амплитудой, обеспечивающими пр мое и обратное прохожде ние в скважине каждой волны к момент возбуждени  новой волны, до падени  давлени  жидкости в скважине, а пос ле падени  давлени  жидкости в скважине осуществл ют подпитку ее жидкостью . Кроме того, нагнетание жидкости в массив с последующим генерирование волн производ т через соседние необработанные скважиш г системы при создании противодавлени  в соседних обработанных скважинах, равного статическому давлению нагнетани . Способ предотвращени  газодинамических  влений и пьшеобразовани  состоит в следующем. На подготавливаемом к отработке участке щахтного пол  по пласту провод т скважины и обсаживают их обсадными трубами. После частичной дегазации массива скважинами в каждой системе из трех скважин крайние оставл ют подключенными к дегазационному газопроводу, а в устье центральной скважны устанавливают низкочастотный генератор импульсов, соедин ют его с нагнетательным водопроводом и производ т подачу жидкости в скважину сначала в режиме стати ческого нагнетани  до заполнени  трещин и пор в прилегающем к скважине массиве, а затем при уменьшении приемистости пласта - в импульсном режиме. В столбе жидкости, наход щейс  в скважине, с помощью генератора импульсов генерируют волны с дл ной и амплитудой, обеспечивающими пр мое и .обратное прохождение в скв жине каждой волны к моменту возбуждени  новой волны. В качестве жидкости, нагнетаемой в пласт на этом зтапе обработки, используют воду или водные растворы с добавками поверхностно-активных или химически активных веществ. Частоту импульсов определ ют по формуле J, / где г - частота импульсов, имп/с; с - скорость распространени  волн в жидкости, нагнетае мой в скважину, м/с; - длина волны, м; citB длина скважины, м. 24 Амплитуду давлени  волны определ ют по формуле / 0-где дРд - амплитуда давлени  волны, кгс/см ; - интенсивность волны. Q амплитуда колебательной скорости, см/с. Интенсивность волны определ етс  выходными параметрами генератора, импульсов , массой, скоростью и частотой движени  бойка, контактирующего с жидкостью и формирующего энергию импульса в столбе жидкости, а амплитуда колебательной скорости - смещением частиц жидкости (рабочий ход бойка) и частотой импульсов. При длине скважины.например, равной 100 м, и скорости распространени  волн С 1500 м/с частота импульсов f составл ет 7,5 имп/с энергии единичного гидроудара 50-500 кгс м и диаметре скважины , равном 100 мм, интенсивность волны, посылаемой генератором , равна 500-5000 кгс см/с см , а амплитуда давлени  первичной волны 25-250 кгс/см при смещении бойка генератора на 5 см и 50-500 кгс/см при смещении бойка на 2,5 см. Низкочастотный генератор ударных волн автоматически обеспечивает подачу в скважину жидкости в необходимом количестве, регулирует режим обработки массива и генерируют волны требуемой частоты с целью усилен ни  амплитуды вынужденных колебаний до резонансного воздействи  волн на горный массив. Ударные волны в столбе.жидкости генерируют до образовани  в массиве полости или трещин, по вление которых регистрируют падением давлени  жидкости в скважине. С падением давлени  жидкости в скважине выключают генератор импульсов, осуществл ют Подпитку скважины жидкостью, и процесс обработки массива повтор ют. Обработку пласта жидкостью через центральную скважину продол жают , как Правило-, до прорыва нагнетаемой жидкости в соседнюю дегазационную скважину, после чего соседние скважины отключают от дегазационной сети, а генератор импульсов устанавливают в устье одной из. Них, при этом смежные с ней скважины подсоедин ют к нагнетательному ставу . Затем провод т дополнительную 5 обработку массива, т.е. генерирование волн производ т через необработанную скважину системы при создании противодени  в соседних (в том числе в ранее обработанной скважине равного статическому давлению нагне тани . Дополнительную обработку массива производ т до момента, когда в скважину подадут расчетное количество профилактической жидкости. В качестве последней используют вод ные растворы с добавлением поверхностно- или химически активных веществ , улучшающие смачиваемость мае сива. Предпочтительна следующа  очередность установки генератора импульсов в скважинах, пробуренных на выемочном участке: центральна  скважина (№ 2) в первой от забо  лавы системе из трек скважин, скважна № I (дополнительна  обработ ка) центральна  скважина () во второй системе скважин, скважина № 3 (дополнительна  обработка), скважина № 4 (дополнительна  обработка ) , центральна  скважина (№ 8) в третьей системе скважин, скважина 1 6 (дополнительна  обработка) , скважина № 7 (дополнительна  обработка ) , центральна  скважина (№ 11) в четвертой системе скважин и т.д. В зависимости от горногеологических условий возможна и друга  очеред ность обработки дегазационных скважин . Предлагаемый способ позвол ет пов сить эффективность обработки массива за счет резонансного воздействи  вол генерируемых низкочастотным генерато в устье нагнетательной скважины. 2 Формула изобретени  1. Способ предотвращени  газодинамических  влений и пьшеобразовани , заключающийс  в проведении системы скважин в горном массиве, статическом нагнетании жидкости в массив через одну из скважин и одновременном отсосе газа из соседних скважин системы , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности обработки массива за счет резонансного воздействи  волн, в устье нагне тательной скважины устанавливают misкочастотный генератор импульсов, в столбе жидкости наход щейс  ё скважине ., генерируют волны с длиной и амплитудой , обеспечиваювщми пр мое и обратное прохождение в скважине каждой волны к моменту возбуждени  новой волны, до падени  давлени  жидкости в скважине, а после падени  давлени  жидкости в скважине осуществл ют подпитку ее жидкостью. 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что нагнетание жидкости в массив с последующим генерированием волн производ т через со седние необработанные скважины системы при создании противодавлени  в соседних обработанных скважинах, равного статическому давлению нагнетани . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР № 199065, кло Е 21 F 5/02, 1966.
2. 2.Патент Австралии № 408750, кл. 85.2, опублик. 1970.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 447515, кл. Е 21 F 7/00, 1972 (прототип).