СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ГАЗОНОСНОЙ СВИТЫ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 2014 года по МПК E21C41/16 E21F7/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности, к способам разработки газоносной свиты угольных пластов в переделах шахтного поля с учетом дегазации и флюидного потока газов и может быть использовано при добыче других пластовых полезных ископаемых.

Известны проблемы управления газодинамическими явлениями [1]. Одними из научных положений, гипотез являются процессы метаморфизма минералов и вещества флюидных потоков, при их движении из мантии в верхние слои атмосферы. Рассмотрены схемы движения флюидных потоков при различных залеганиях свиты пластов [1]. Имеющиеся наблюдения показывают, что основной объем газовыделения при проведении горных выработок в мощных ненарушенных пластах, залегающих на глубинах до 1000 и более метров, происходит из почвы выработок. Недостатком выявленных проблем и наблюдений, изложенных в статье, является отсутствие практических рекомендаций для более безопасной и экономичной отработки, в совокупности, всей свиты пластов, при различных залеганиях.

Известен способ разработки свиты угольных пластов при вскрытии вертикальными стволами и квершлагами в нисходящем порядке [2]. Недостатком этого способа является то, что при отработке, каждый пласт подвергается предварительной дегазации, что увеличивает затраты и снижает безопасность в целом, при отработке всей свиты пластов.

За прототип приняты наиболее близкие к заявленному способу технические решения, при которых в шахтном поле залегают несколько рабочих наклонных пластов, имеющих выход на поверхность. Поле разделено на четыре блока. В пределах центрального блока под углом 11° пройдены два главных наклонных параллельных ствола, оборудованных ленточными конвейерами, для выдачи угля на поверхность [3]. Уголь транспортируется из блоков к стволам, по магистральной выработке, пройденной по породе, на уровне подъемного горизонта +70 м, в оба крыла шахтного поля. Выработка оборудована ленточным конвейером с рельсовыми путями. Система разработки «длинные столбы по простиранию, длинными лавами» с применением опережающей дегазации каждого пласта, отрабатываемых в нисходящем порядке, с увеличением газоносности по мере углубления пластов при переходе с вышележащего пласта на нижележащий. Сбор шахтных вод - в нижней точке каждого блока шахтного поля с подачей водного раствора антипирогена в выработанное пространство. Флюид газа метана, водорода происходит снизу вверх, с очагом образования ниже свиты шахтного поля в недрах Земли.

Известен способ дегазации свиты сближенных угольных пластов при столбовой разработке (патент RU 2339818 C1 от 27.11.2008 г.), суть которого заключается в том, что из всей свиты пластов выборочно отрабатывают в первую очередь промежуточные пласты, из которых один пласт считают подработанным, как бы ранее отработанным защитным пластом, при этом до отработки выборочным способом всей свиты пластов самый нижележащей пласт постоянно дегазируют подземным способом по традиционным технологиям, что влечет к постоянным затратам, как в пределах выборочных пластов, так и по нижележащему в свите пласту без обеспечения безопасности, так как пласты, в том числе и отработанные, находятся под избыточным давлением с применением отсоса.

Недостатками прототипа являются:

1. После отработки нижнего пласта и отработки вышележащих пластов в нижнем пласте дегазацию путем отсоса продолжают, что влечет к большим затратам.

2. Отработку пласта в свите осуществляют выборочно с якобы защитных пластов, что приводит к неоправданному риску из-за ошибок в определении защитности.

3. Сбор шахтных вод в свите, как и обработка антипирогеном - выборочны, по свите пластов.

4. Путем изолирования отработанного пространства в нижних или защитных пластах создают избыточное давление; что не снижает опасность по газу.

5. Не учитывают в способах дегазации флюидный поток газов, образуемых ниже свиты пластов.

6. Фактически осуществляется добыча газа из пласта угля без обеспечения безопасности по отработке свиты газоносных пластов с очагами образования газов ниже свиты пластов.

Целью изобретения является повышение безопасности при разработке свиты газоносных пластов и снижение затрат.

Поставленная цель достигается тем, что после отработки нижнего пласта опережающую пластовую дегазацию в нем прекращают, в отработанном пространстве этого пласта поддерживают атмосферное давление с выпуском флюидных газов из очагов ниже свиты через выработанное пространство этого пласта, в дальнейшем опережающую дегазацию в вышележащих подработанных пластах при их отработке по отводу флюидных газов не применяют.

Что сбор шахтных вод со свиты пластов и подачу водного раствора антипирогена в отработанное пространство свиты пластов осуществляют также с нижнего пласта постоянно до отработки свиты пластов.

На фиг.1 показана вертикальная схема вскрытия свиты пластов; на фиг.2 - схема вскрытия и отработки нижнего пласта в плане.

В свите шахтного поля, например, семь пластов, соответственно, №№1÷7. Для первоначальной отработки нижнего пласта №1, вскрывают всю свиту, путем проведения с главной промплощадки (ГПП_Л) наклонных - главного конвейерного 1 и вспомогательного 2 стволов, с поверхности до горизонта проведения вскрывающих ближайшие пласты №№2, 3, 4 вспомогательных квершлагов 3 и 4.

Пласт №1 вскрывают уклонами: главным конвейерным 5 и вспомогательными путевыми 6, 7, с выходом по оси синклинали, с проведением бремсбергов 8, 9, 10 с промплощадки №2 и с фланговых вспомогательных промплощадок №1 и 3, бремсбергов 11, 12, 13, 14 для монтажа комплексов в лавах и проветривания. Нарезку лав осуществляют под систему разработки длинными столбами по простиранию, длинными комплексно-механизированными лавами в n-ом количестве, начиная с №1-1 и кончая 1-n.

В нижней точке пласта №1 оборудован водоотлив 15 с углесосами, с учетом дегидрации (обезвоживания) всей свиты пластов в шахтном поле, с откачкой воды в отстойник, на поверхность горного отвода. На поверхности оборудуют дегазационную 16 установку и осуществляют опережающую пластовую дегазацию разрабатываемого первого нижнего пласта через скважины 17.

В вышележащем пласте работы по выемке угля начинают после его подработки нижележащим пластом и так отрабатывают всю свиту, в восходящем порядке, используя зону подработки как эффективное средство опережающей дегазации.

Генезис газа метана, водорода прекращается в зоне отработанной части первого нижнего пласта, с поддержанием атмосферного давления в отработанном обрушенном пространстве нижнего пласта №1. С применением предлагаемого способа повысится, в целом, безопасность при отработке всей свиты угольных пластов, с уменьшением затрат на дегазацию и повышенных мер безопасности, газоконтроля угольных пластов, с концентрацией усилий и повышенных мер беопасности только при отработке самого первого нижнего пласта в свите, с помощью которого прерывается флюидный поток газов отработанным пространством, с атмосферным давлением.

Литература.

1. Ногих С.Р., Дурнин М.К., Исследование генезиса метана угольных пластов прогноза газодинамических явлений в шахтах. Новосибирск. Тезисы докладов конференции «Газовые гидраты в экосистеме Земли». 2003, ИНХ СО РАН. С.62.

2. Способы вскрытия, подготовки и системы разработки шахтных полей. Под общей редакцией Братченко Б.Ф., М. «Недра», 1985, с.39, рис.2.4.

3. Способы вскрытия, подготовки и системы разработки шахтных полей. Под общей редакцией Братченко Б.Ф., М. «Недра», 1985, с.51, рис.2.10.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отработки свиты газоносных пластов. Техническим результатом является повышение безопасности и снижение затрат на дегазацию при разработке газоносных пластов. Предложенный способ заключается в разработке свиты угольных пластов в восходящем порядке по системе «Длинные столбы по простиранию» с проведением вскрывающих горных выработок, управление горным давлением путем обрушения пород кровли в выработанном пространстве с последующей изоляцией. Причем сначала осуществляют отработку нижнего пласта в свите с опережающей дегазацией с продолжением отсоса газа из него при отработке вышележащих подработанных пластов, а затем осуществляют отработку вышележащих пластов в восходящем порядке. При этом осуществляют сбор шахтных вод со всей свиты пластов в нижней точке нижнего пласта при его отработке с подачей водного раствора антипирогена в выработанное пространство. После отработки нижнего пласта опережающую пластовую дегазацию в нем прекращают, а в отработанном пространстве поддерживают атмосферное давление с выпуском флюидных газов из очагов ниже свиты. При этом в дальнейшем опережающую дегазацию в вышележащих пластах при их отработке не применяют. Кроме того, подачу водного раствора антипирогена осуществляют с нижнего пласта в выработанное пространство каждого из последующих отработанных угольных пластов по мере их отработки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ разработки газоносной свиты угольных пластов, включающий n-е количество флюидонасыщенных угольных пластов с генезисом углеводородов - газа метана, водорода в очагах ниже свиты, дегазацию и отработку угольных пластов с применением опережающей пластовой дегазацией в восходящем порядке, начиная с нижнего принятого за нижний пласта в свите с продолжением отсоса газа из него при отработке вышележащих подработанных пластов, систему разработки «Длинные столбы по простиранию» с проведением вскрывающих горных выработок, управления горным давлением путем обрушения пород кровли в выработанном пространстве с последующей изоляцией сбор шахтных вод в нижнем пласте при его отработке с подачей водного раствора антипирогена в выработанное пространство нижнего пласта, отличающийся тем, что после отработки нижнего пласта опережающую пластовую дегазацию в нем прекращают, в отработанном пространстве этого пласта поддерживают атмосферное давление с выпуском флюидных газов из очагов ниже свиты через выработанное пространство этого пласта, в дальнейшем опережающую дегазацию в вышележащих подработанных пластах при их отработке по отводу флюидных газов не применяют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сбор шахтных вод со свиты пластов и подачу водного раствора антипирогена в отработанное пространство свиты пластов осуществляют также с нижнего пласта постоянно до отработки свиты пластов.