СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ Российский патент 2007 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности угольной, и может быть использовано для воздействия на угольный пласт с целью предупреждения его самовозгорания.

Известен способ воздействия на угольный пласт (патент РФ №2272909, опубл. 27.10.2005, бюл. №9, E21F 7/00). Способ включает проведение скважины, ее обсадку, нагнетание жидкости в скважину через кольцевую полость между обсадной трубой и корпусом генератора в статическом режиме до заполнения прискважинной сети скважин и импульсное воздействие на столб жидкости с помощью генератора, размещенного в устье обсадной трубы. После импульсного воздействия скважину подключают к дегазационному трубопроводу. При этом импульсное воздействие осуществляют струями газов, выбрасываемых из газогенератора и создающих порог уплотнения и волновые фронты в столбе жидкости. А сеть трещин обеспечивают при давлениях в импульсе 100-150 МПа на пластах угля крепостью f=0,5-2 с продолжительностью воздействия волной сжатия 0,07-0,13 с при заданных радиусах трещинообразования 10 м и 0,13-0,26 с - 20 м. Недостатком данного способа является сложность и низкая эффективность при использовании для предупреждения самовозгорания угольных пластов.

Известен способ воздействия на угольный пласт, принятый за прототип (а.с. СССР №945473, E21F 5/00, бюл. №27, 1982). Способ включает проведение скважины, ее обсадку, нагнетание жидкости в скважину через кольцевую полость между обсадной трубой и корпусом генератора в статическом режиме до заполнения прискважинной сети трещин и импульсное воздействие на столб жидкости с помощью генератора, размещенного в устье обсадной трубы, при этом после импульсного воздействия скважину подключают к дегазационному трубопроводу. Недостатком данного способа является сложность и низкая эффективность при использовании для предупреждения самовозгорания угольных пластов. Техническим результатом изобретения является упрощения операций способа и повышение эффективности предупреждения самовозгорания угольных пластов.

Технический результат достигается тем, что в способ воздействия на угольный пласт, включающем проведение скважины, ее обсадку, нагнетание жидкости в скважину, воздействие жидкостью на пласт, согласно изобретению в качестве жидкости используют водный раствор гидрохинона с концентрацией от 2 до 5%, нагнетаемый в объеме 20% от объема пор угольного пласта.

Применение способа по сравнению с прототипом позволяет упростить операции способа и повысить эффективность предупреждения самовозгорания угольных пластов.

С внедрением бесцеликовой технологии выемки угля и применением прямоточных схем проветривания на пластах углей, склонных к самовозгоранию, повысилась эндогенная пожарооопасность выемочных полей. Интенсивный, самоускоряющийся и протекающий в течение сравнительно короткого промежутка времени процесс возгорания подготавливается более длительным процессом самонагревания. Поэтому влияние физических условий отражается, прежде всего, на процессе самонагревания, а следовательно, и на возможности самовозгорания угля. Возможность самовозгорания оценивается, прежде всего, по интенсивности притока воздуха к обнаженным поверхностям угольного массива. Также одним из показателей, влияющих на склонность угля к самовозгоранию, является выход из него летучих веществ и метана. Метан и летучие вещества - вещества, выделяющиеся из ископаемых углей как самопроизвольно, после проходки вскрывающих и подготавливающих выработок, так и наиболее интенсивно - при нагревании. В состав выделяющихся метана и летучих веществ входят влага, летучие органические части угля и, частично, продукты разложения некоторых минералов. Выход летучих веществ от бурых углей к каменным и далее к антрацитам снижается от 50% до 2% (Горное дело. Терминологический словарь. М., Недра, 1990, с.298-299). Выход метана зависит от газоносности отрабатываемого угольного пласта. Без значительного выделения метана и летучих веществ будет значительно снижен объем кислорода, сорбированного в угольный пласт, за счет уменьшения площади сорбции и уменьшения числа каналов для фильтрации воздуха в пласт. Соответственно уменьшится склонность угольного пласта к самовозгоранию.

Способ воздействия на угольный пласт осуществляют следующим образом. Проводят вскрывающие и подготовительные выработки, необходимые для отработки угольного пласта. Затем из этих выработок, оконтуривающих выемочный участок угольного пласта, осуществляют бурение скважин. При необходимости скважины обсаживают. Число скважин и сетку их расположения определяют исходя из фильтрационных свойств угольного пласта. После этого на угольный пласт воздействуют жидкостью - нагнетают водный раствор гидрохинона с концентрацией последнего от 2 до 5%. Гидрохинон (парадигидросибензол) имеет химическую формулу С₆Н₄(ОН)₂. Это светло-серые кристаллы, хорошо растворимые в воде. Гидрохинон используют как промежуточный продукт в производстве красителей, проявляющее вещество в фотографии, антиоксидант, ингибитор полимеризации. При нагнетании 2-5%-ого раствора гидрохинона в угольный пласт этот раствор начнет интенсивно взаимодействовать с метаном и летучими веществами, содержащимися в угольном пласте. За счет антиоксидантных свойств гидрохинона угольный пласт значительно снизит склонность к самовозгоранию. Помимо антиоксидантных свойств гидрохинон при нагнетании в угольный пласт способствует "связыванию" метана за счет образования газогидратов и клатратов. Это связано с особой формой молекул гидрохинона, которая позволяет захватывать молекулы метана и удерживать их при определенных термодинамических условиях. При использовании раствора гидрохинона с концентрацией менее 2% склонность угольного пласта к самовозгоранию практически не уменьшится из-за недостаточных объемов взаимодействия. При использовании раствора гидрохинона с концентрацией более 5% дальнейшее нагнетание жидкости в скважину не приведет к изменению склонности угля пласта к самовозгоранию. Раствор гидрохинона нагнетают в объеме 20 от объема пор угольного пласта для обеспечения наиболее эффективного взаимодействия гидрохинона и метана, а также летучих веществ угольного пласта. При нагнетании раствора гидрохинона в меньшем объеме взаимодействие будет недостаточно эффективным, а при нагнетании в большем объеме это станет экономически нецелесообразным из-за достаточно высокой стоимости гидрохинона. После воздействия и обработки угольного пласта раствором гидрохинона его отрабатывают известными способами, например современными высокопроизводительными механизированными комплексами.

Применение данного способа воздействия на угольный пласт обеспечивает следующие преимущества:

- упрощение операций способа;

- повышение эффективности предотвращения самовозгорания пластов угля;

- повышение безопасности работ.

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности угольной, и может быть использовано для воздействия на угольный пласт с целью предупреждения его самовозгорания. Способ включает проведение скважины, ее обсадку, нагнетание в скважину водного раствора гидрохинона с концентрацией от 2% до 5% в объеме 20% от объема пор угольного пласта. Повышается эффективность предупреждения самовозгорания угольных пластов, упрощаются операции, повышается безопасность.

Способ воздействия на угольный пласт, включающий проведение скважины, ее обсадку, нагнетание жидкости в скважину, воздействие жидкостью на пласт, отличающийся тем, что в качестве жидкости используют водный раствор гидрохинона с концентрацией от 2 до 5%, нагнетаемый в объеме 20% от объема пор угольного пласта.