СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Российский патент 1996 года по МПК E21F5/00 

Описание патента на изобретение RU2062883C1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с газом при разработке угольных пластов.

Известен способ дегазации угольных пластов и выработанного пространства, заключающийся в том, что используют внутрипластовый взрыв газовых смесей, содержащих природный метан для образования трещиноватости (Научные сообщения ИГД им. Скочинского, 1981, с. 55-57).

Известен также способ дегазации угольных пластов и выработанного пространства, заключающийся в том, что впереди очистного забоя бурится скважина, вокруг которой в верхней части зоны трещин создается путем взрывания относительно небольших зарядов взрывчатых веществ дополнительная сеть трещин. Скважины бурят раздельно в зону трещин и выше зоны трещин. Затем скважины герметизируют и подключают к отсасывающему трубопроводу / а.с. СССР N 1691540, кл. E 21 F 7/00, 1989/.

В известном способе для взрывания скважин используют заряды (традиционных химических) ВВ. Применение химических ВВ в шахте связано с определенной опасностью как при хранении и транспортировке ВВ, так и в процессе взрывания. Кроме того, при использовании традиционных ВВ взрыв воздействует, в основном, на часть скважины, где размещен заряд ВВ.

В предлагаемом способе в качестве ВВ используется не твердое вещество, а газообразная взрывчатая смесь, которая полностью занимает весь объем скважины и примыкающий к ней трещиновато-пористый массив угля, что приведет к более равномерному и эффективному воздействию взрыва на массив и, таким образом, к повышению интенсивности газоотдачи.

Отказ от применения традиционных ВВ позволяет упростить проведение взрывных работ и повысить безопасность.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе, включающем бурение скважины в пласт, ее взрывание для создания в массиве угля вокруг скважин дополнительной сети трещин, герметизацию скважины и подключение ее к отсасывающему трубопроводу, скважину по окончании бурения герметизируют, доводят количество естественно выделяющегося газа в объеме скважины до стехиометрической концентрации, после чего образовавшуюся взрывчатую газовоздушную смесь взрывают.

Для получения максимальной энергии взрыва концентрацию газа в объеме скважины доводят до 9,5-12,3 об.

Регулирование состава газовоздушной смеси в объеме скважины осуществляют путем подачи в нее сжатого воздуха через одно из отверстий, выполненных в герметизаторе, и выпуска через другое отверстие избытка газовоздушной смеси с одновременным отбором пробы для газового анализа.

Для минимизации времени между окончанием процесса образования в скважине взрывчатой газовоздушной смеси и моментом ее взрывания отверстия герметизатора перед взрыванием газовоздушной смеси перекрывают пробками.

Инициирование взрывчатой газовоздушной смеси осуществляют с помощью спирали накаливания.

В заявляемом способе в качестве ВВ используют взрывчатую метановоздушную смесь, образующуюся в результате естественного выделения в скважину метана из угольного пласта и регулирования состава смеси с целью доведения концентрации метана до величины 9,5-12,3 об. обеспечивающей протекание стехиометрической реакции взрыва.

Сущность способа поясняется чертежом.

В пласт угля бурят скважину 1, герметизируют с помощью герметизатора 2 с двумя отверстиями. В одно из отверстий вставляют трубку 3 длиной 30-40 м, а во второе отверстие трубку 4. По трубке 3 в скважину подают воздух из баллона сжатого воздуха 5, по трубке 4 производят выпуск избытка газовоздушной смеси и отбор проб для газового анализа. После достижения в объеме скважины концентрации метана 2-3% трубки 3 и 4 извлекаются из скважины, отверстие 4 закрывается глухой пробкой, а отверстие 3 пробкой, в которую вставлен наконечник со спиралью накаливания, соединенный с источником тока (аккумуляторной батареей и т.п.).

Через 3-4 мин после герметизации скважины подают ток на спираль и таким образом инициируют метановоздушную смесь, вызывая ее взрыв.

После взрыва образуется дополнительная сеть трещин вокруг скважины, через которые газ начинает интенсивно выделяться в скважину и затем отсасывается через дегазационный трубопровод.

Герметизатор 1 выполнен из взрывоустойчивого материала, что позволяет использовать его в качестве запыжовки устья скважины после перекрытия в нем отверстий. Это обеспечивает необходимую минимизацию времени между окончанием процесса образования в скважине взрывчатой газовоздушной смеси и моментом ее взрывания.

Стехиометрическая реакция метановоздушной смеси может быть описана одним из следующих уравнений:
CH4+2O2__→ CO2+2H2O (1)
2CH4+3O2__→ 2CO+4H2O (2)
3CH4+5O2___→ CO2+2CO+6H2O (3)
Реакции (1) соответствует стехиометрическая метановоздушная смесь состава:
CH4 9,5 об.

O2 19,0 об.

N2 71,5 об.

Реакции (2) соответствует состав смеси:
CH4 12,3 об.

O2 18,4 об.

N2 69,3 об.

Реакции (3) соответствует состав смеси:
CH4 11,2 об.

O2 18,65 об.

N2 70,15 об.

Удельная энергия взрыва метановоздушной смеси определяется по формуле:
Aуд = CγQ, ккал/м3 (4)
где C концентрация газа в смеси (объемные доли);
γ 0,665 кг/м3- удельный вес метана;
Q примерно равно 12000 ккал/кг теплота сгорания метана.

Подставляя значения g и Q в формулу (4), получаем
Aуд примерно равно 8000•C, ккал/кг (5) или в кВт•ч:

В соответствии с выражением (6) удельная энергия взрыва метановоздушной смеси разного состава имеет следующие величины:
При С=9,5% Ауд=0,88 кВт•ч/м3
При С=11,2% Ауд=1,04 кВт•ч/м3
При С=12,3% Ауд=1,14 кВт•ч/м3
Этим величинам соответствуют удельные мощности взрыва:
N 9,5% примерно равно 30000 кВт/м3
N 11,2% примерно равно 35000 кВт/м3
N 12,3% примерно равно 39000 кВт/м3
В скважине диаметром 100 мм и длиной 100 мм при взрыве метановоздушной смеси будет реализована мощность 28000-30000 кВт.

Следовательно, газовоздушная смесь с концентрацией 9,5-12,3% обладает наибольшей энергией взрыва. Взрывание газовоздушной смеси позволяет повысить равномерность воздействия на внутреннюю поверхность скважины. Одновременно повышается безопасность работ.

Похожие патенты RU2062883C1

название год авторы номер документа
Способ обработки выбросоопасных угольных пластов 1990
  • Антипов Алексей Никифорович
  • Кузнецов Александр Александрович
SU1795118A1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ГОРНЫХ ПОРОД К ЭКСКАВАЦИИ 1995
  • Антипов А.Н.
  • Богатырев Н.Т.
  • Кузнецов А.А.
  • Марцинкевич Г.И.
RU2099529C1
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ ОКСИЛИКВИТАМИ 1992
  • Басс Г.А.
  • Жариков И.Ф.
  • Сеинов Н.П.
  • Кириллов М.А.
RU2040772C1
СПОСОБ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД И УГЛЕЙ 1994
  • Эдельштейн О.А.
  • Хрулев А.С.
  • Шоболова Л.П.
  • Коворова В.В.
RU2076200C1
Способ управления кровлей 1986
  • Чакветадзе Фридон Аквсентьевич
  • Чакветадзе Реваз Аквсентьевич
  • Ерохин Василий Леонидович
  • Присташ Владимир Васильевич
SU1453025A1
Способ предупреждения внезапных выбросов угля и газа 1980
  • Братченко Борис Федорович
  • Докукин Александр Викторович
  • Кузнецов Александр Александрович
  • Кусов Николай Федорович
  • Малюга Михаил Федорович
  • Семченко Николай Фомич
SU1120112A1
СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ 1995
  • Крейнин Е.В.
  • Дворникова Е.В.
RU2090750C1
Способ вскрытия и пересечения выбросоопасных пластов 1985
  • Кузнецов Владислав Павлович
  • Бочаров Алексей Николаевич
  • Гончаров Евгений Владимирович
  • Фоминых Евгений Иванович
  • Маслов Михаил Федорович
SU1280130A1
Способ дегазации шахтных полей 1974
  • Сергеев Иван Владимирович
  • Забурдяев Виктор Семенович
SU608961A1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ К ОТРАБОТКЕ 1999
  • Рубан А.Д.
  • Забурдяев В.С.
  • Сергеев И.В.
  • Забурдяев Г.С.
  • Брайцев А.В.
RU2166637C2

Реферат патента 1996 года СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с газом при разработке угольных пластов. В массив угля бурят скважины и герметизируют их. Доводят количество естественного выделяющегося газа в объеме скважины до стехиометрической концентрации. Образовавшуюся взрывчатую смесь инициируют с помощью спирали накаливания. После взрывания смеси газ из массива начинает интенсивно выделяться через образовавшуюся сеть трещин. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 062 883 C1

1. Способ дегазации угольного пласта, включающий бурение скважины в пласт, герметизацию устья скважины и ее подключение к отсасывающему трубопроводу, взрывание в объеме скважины приготовленной взрывчатой смеси, отличающийся тем, что скважину герметизируют по окончании бурения, доводят количество естественно выделяющегося из угля газа в объеме скважины до стехиометрической концентрации, после чего взрывают образовавшуюся взрывчатую газовоздушную смесь. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают максимальную энергию взрыва путем доведения концентрации газа в объеме скважины до 9,5-12,3 об. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что состав газовоздушной смеси в объеме скважины регулируют путем подачи в скважину через одно из отверстий, выполненных в герметизаторе, сжатого воздуха и выпуска через другое отверстие избытка газовоздушной смеси при контроле состава смеси и определяют момент, соответствующий взрывоопасной концентрации метана. 4. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что перед взрыванием газовоздушной смеси отверстия герметизатора перекрывают пробками. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инициирование взрывчатой газовоздушной смеси осуществляют с помощью спирали накаливания.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года RU2062883C1

Яковлев А.Н
Внутрипластовый взрыв газовых смесей как способ повышения эффективности дегазации выбросоопасных угольных пластов
- М., ИГД им.А.Скочинского, Научные сообщения, вып.198, Вопросы аэрологии угольных шахт, 1981, с.55-57
Способ дегазации сближенных угольных пластов и выработанного пространства 1989
  • Ведяшкин Анатолий Сергеевич
SU1691540A1
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1

RU 2 062 883 C1

Авторы

Клебанов Ф.С.

Аренс В.Ж.

Худин Ю.Л.

Даты

1996-06-27Публикация

1993-02-08Подача