СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ НАДРАБАТЫВАЕМОЙ УГЛЕНОСНОЙ ТОЛЩИ Российский патент 2018 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для интенсивного извлечения метана через скважины из периодически образующейся полости расслоения под отрабатываемым пластом угля после очередной посадки пород основной кровли.

Известен способ дегазации, включающий проведение выработок на выемочном участке и скважин на надрабатываемые пласты и извлечение метана (Метан в шахтах и рудниках России: прогноз, извлечение и использование / А.Д. Рубан, В.С. Забурдяев, Г.С. Забурдяев, Н.Г. Матвиенко. - М.: ИПКОН РАН, 2006. - 312 с., стр. 133-137).

Недостатком этого способа является то, что в нем не учитывается местонахождение крепкого слоя пород в надрабатываемой углепородной толще между отрабатываемым и надрабатываемым пластами угля, который является экраном для накопления метана и препятствует его равномерному выделению в выработанное пространство лавы.

Известен способ дегазации, включающий проведение на выемочном участке выработок, определение протяженности зоны разгрузки, проведение скважин на надрабатываемые пласты и извлечение метана [И.В. Сергеев, В.С. Забурдяев, А.Д. Рубан, Е.Я. Диколенко, В.И. Экгардт, А.С. Пантелеев, Н.И. Устинов. «Проблемы разработки угольных пластов, извлечение и использование шахтного метана в Печорском бассейне». - ННЦ ГП ИГД им. А.А. Скочинского, М.: 2002. - 350 с., стр. 238-246].

Недостатком данного способа является то, что протяженность зоны разгрузки надрабатываемого пласта устанавливают по величине, измеряемой от начала интенсивного расширения пласта от горного давления, где отсутствует повышенная газоотдача надрабатываемого пласта, тем более при его обводненности при заполнении скважин водой.

Наиболее близким является способ дегазации надрабатываемой угленосной толщи, включающий проведение выработок на выемочном участке, выделение пород различного состава и крепости в надрабатываемой толще, проведение скважин, герметизацию их устьев и извлечение метана [«Инструкция по дегазации угольных шахт». Серия 5. Выпуск 22. - М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2012. - 250 с., стр. 139-148].

К недостаткам этого способа дегазации следует отнести то, что в нем не определено место расположения слоя крепких пород относительно отрабатываемого и надрабатываемого угольных пластов, не измерены его параметры.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности дегазации надрабатываемой угленосной толщи за счет установления датчиков напряженного состояния пород почвы, определения по измеренным деформациям протяженности изгиба пород крепкого слоя под отрабатываемым пластом в области сопряжения лавы и участковой выработки (преимущественно с исходящей струей воздуха), определения параметров газонаполненных полостей расслоения пород почвы и их протяженности после очередной посадки пород основной кровли, извлечения из них метана.

Поставленная цель достигается тем, что в способе дегазации надрабатываемой угленосной толщи, включающем проведение на выемочном участке выработок, определение состава пород под отрабатываемым пластом угля, измерение протяженности зоны разгрузки пластов в надрабатываемой толще, проведение из участковой выработки скважин в почву пласта, подключение их к газопроводу и извлечение метана, что до и после первой посадки пород основной кровли, устанавливают датчики напряженного состояния в породах почвы, определяют по измеренным деформациям протяженность изгиба слоя крепких пород в области сопряжения лавы и участковой выработки (преимущественно с исходящей струей воздуха), при этом последующие на участке дегазационные скважины проводят в образовавшуюся под слоем крепких пород полость расслоения с интервалом, равным их протяженности после очередной посадки пород основной кровли.

Способ реализуется следующим образом.

На выемочном участке шахтного поля, содержащем надрабатываемые пласты угля и слои крепких пород, на сопряжении лавы и выработки (преимущественно с исходящей струей воздуха), определяют состав пород между отрабатываемыми и надрабатываемыми пластами угля, измеряют местонахождение слоя крепких пород в междупластье, например, методом кернового бурения скважины. Затем устанавливают датчики деформаций и по измеренным деформациям слоя крепких пород, подверженного разгрузке без трещинообразования, устанавливают протяженность изгиба слоя крепких пород, его выпуклость в направлении выработанного пространства лавы. Эти виды работ выполняют по стандартным методикам и позволяют определить полость расслоения пород на контакте слабых по прочности пород и пород крепкого слоя.

В образовавшуюся полость направляют под давлением десорбированный метан из надрабатываемых сближенных пластов угля после их разгрузки от горного давления до момента, когда в плите слоя крепких пород создают крупные трещины или часть плиты отламывается от основной массы. Тогда по трещинам (трещине) разлома поток газов под давлением поступает в призабойное пространство лавы или в выработанное пространство, прилегающее к ней. Высокое содержание газов (преимущественно метана) способно загазировать призабойное пространство лавы и прилегающую к ней выработку с исходящей вентиляционной струей, что при определенных обстоятельствах (возникновении теплового импульса) возможен взрыв метановоздушной смеси с тяжелыми последствиями.

Для определения параметров полости (ее протяженности вдоль выработки и ее ширины) используют показания датчиков деформаций слоя крепких пород и/или подвижки реперов, в них установленных. При этом дополнительным признаком является измерение интенсивности метановыделения из дегазационных скважин, либо из серии контрольных скважин, пробуренных в надрабатываемую угленосную толщу. Напорное выделение метана в скважины свидетельствует об их связи с полостью расслоения пород почвы на контакте со слоем крепких пород.

Последующие на участке дегазационные скважины проводят в образовавшиеся под слоем крепких пород полости расслоения с интервалом, равным их протяженности после очередной посадки пород основной кровли.

Преимуществом нового способа дегазации надрабатываемой угленосной толщи при его внедрении является сокращение времени извлечения десорбированного метана, скопившегося в полости расслоения пород почвы под слоем крепких пород, уменьшение объема бурения скважин в почву пласта за счет более коротких скважин, пробуренных в полости расслоения пород, а не на удаленные надрабатываемые пласты угля, повышение эффективности дегазации как по техническому, так и по экономическому фактораму.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для интенсивного извлечения метана через скважины из периодически образующейся полости расслоения под отрабатываемым пластом угля после очередной посадки пород основной кровли. Изобретение включает проведение на выемочном участке выработок, определение состава пород под отрабатываемым пластом угля, измерение протяженности зоны разгрузки пластов в надрабатываемой толще, проведение из участковой выработки скважин в почву пласта, подключение их к газопроводу и извлечение метана. Новизна изобретения состоит в том, что до и после первой посадки пород основной кровли устанавливают датчики напряженного состояния в породах почвы, по измеренным деформациям определяют протяженность изгиба слоя крепких пород в области сопряжения лавы и участковой выработки, при этом последующие на участке дегазационные скважины проводят в образовавшуюся под слоем крепких пород полость расслоения с интервалом, равным ее протяженности после очередной посадки пород основной кровли. Положительный эффект достигается за счет установления места нахождения полости расслоения пород почвы, сокращения времени активного извлечения метана из полости, уменьшения объема бурения дегазационных скважин, повышения эффективности извлечения метана из надрабатываемой углепородной толщи по технологическому и экономическому факторам.

Способ дегазации надрабатываемой угленосной толщи, включающий проведение на выемочном участке выработок, определение состава пород под отрабатываемым пластом угля, измерение протяженности зоны разгрузки пластов в надрабатываемой толще, проведение из участковой выработки скважин в почву пласта, подключение их к газопроводу и извлечение метана, отличающийся тем, что до и после первой посадки пород основной кровли устанавливают датчики напряженного состояния в породах почвы, по измеренным деформациям определяют протяженность изгиба слоя крепких пород в области сопряжения лавы и участковой выработки, при этом последующие на участке дегазационные скважины проводят в образовавшуюся под слоем крепких пород полость расслоения с интервалом, равным ее протяженности после очередной посадки пород основной кровли.