Способ дегазации угольного пласта Российский патент 2024 года по МПК E21F7/00 E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для извлечения метана из угольного пласта при его интенсивной отработке на протяженных выемочных участках.

Известен способ дегазации угольного пласта перекрещивающимися скважинами, пробуренными из пластовой выработки параллельно очистному забою, герметизацию их устьев, подключение скважин к участковому дегазационному трубопроводу и извлечение метана из пласта [«Геотехнологические проблемы разработки опасных по газу и пыли угольных пластов» /А.Д.Рубан, Г.С.Забурдяев, В.С.Забурдяев: Ин-т проблем комплексного освоения недр РАН. – М.: Наука, 2007. – 279с. (стр. 179-183)].

Недостатком способа является излишний объем бурения скважин, герметизации их устьев.

Известен способ дегазации угольного пласта перекрещивающимися скважинами, пробуренными из участковых выработок параллельно линии очистного забоя и вдоль выемочного столба (участка), герметизацию их устьев, подключение к трубопроводу выемочного участка и извлечение метана из пласта [«Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт, РД-15-09», 2006, серия 05, вып. 14, «НТЦ по безопасности в промышленности», 2007. – 256с.; стр. 70-72)].

К недостаткам способа следует отнести большой объем бурения скважин, излишнее число устьев герметизации скважин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ дегазации угольного пласта, включающий проведение подготовительных выработок, оконтуривающих выемочный участок, бурение перекрещивающихся скважин из выработок, герметизацию их устьев, подключение скважин к дегазационному трубопроводу выемочного участка и извлечение метана из угольного пласта [«Инструкция по дегазации угольных шахт». Серия 05. Вып. 22. – М.: ЗАО «НТЦ исследований проблем промышленной безопасности», 2012. – 250с.; стр. 90-94 (прототип)].

Недостатками способа являются большой объем бурения скважин и излишнее число герметизации их устьев.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности дегазации угольного пласта, уменьшение числа дегазационных скважин, включая число устьев их герметизации, рациональное размещение схемы скважин на выемочном участке, определение показателей газоотдачи угольного пласта в выработки и скважины, обоснование величины разряжения на устьях скважин, использование комплекса способов извлечения метана угольного пласта.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно определяют метаноносность угольного пласта в недегазированной подготовительными выработками зоне пласта, её протяженность, уровень влияния выработок и скважин на снижение газоносности угля, необходимый уровень дегазации массива угля, проводят бурение скважин направленной трассы вдоль выемочного столба (участка), до начала очистных работ устанавливают показатели газоотдачи угольного пласта в выработки и пластовые скважины, определяют протяженность недегазированной части пласта по ширине выемочного участка, по показателям газоотдачи пласта в скважины устанавливают расстояние между скважинами, пробуренными в плоскости угольного пласта, при этом разрежение на устьях пластовых скважин устанавливают пропорционально их длине в процессе ведения очистных работ и уменьшения протяженности выемочного столба (выемочного участка), извлекают метан из выработанного пространства остановленной лавы.

Способ реализуется следующим образом.

В метанообильной шахте на выемочном участке проводят подготовительные выработки в плоскости отрабатываемого угольного пласта, оконтуривающие выемочный участок. До начала очистных работ определяют метаноносность угольного пласта путём отбора проб угля (кернов) в соответствии с положениями «Инструкции по определению и прогнозу газоносности угольных пластов и вмещающих пород при геологоразведочных работах» – М.: Недра, 1977г. Возможен способ отбора проб угля в условиях отработки угольного пласта подземным способом с последующим исследованием содержания газов в отобранной пробе в лабораторных условиях, либо аналитическим методом с использованием исходных данных об угле (глубина залегания, марка угля, выход летучих веществ, петрографические особенности строения угля и пр.), показателях газоотдачи угольного массива в подготовительные выработки и дегазационные скважины, содержания метана в отбитом угле. Пробы угля отбирают в условиях природного его залегания для оценки необходимой степени уровня дегазации угольного массива.

Показатели газоотдачи пластов угля в подготовительные выработки и дегазационные скважины устанавливают опытным путём или расчётом согласно положениям «Инструкции по дегазации угольных шахт» М.: ЗАО «НТЦ исследований проблем промышленной безопасности», 2012г.

Пластовые дегазационные скважины проводят направленной трассы вдоль выемочного столба (участка) на недегазированной части угольного пласта, которую определяют по ширине выемочного участка за вычетом протяженности зон дегазации пласта подготовительными выработками, оконтуривающими выемочный участок. При этом расстояние между скважинами определяют с учётом показателей газоотдачи угольного пласта в скважины и необходимой степени его дегазации до величины, допустимой по содержанию метана в угле по газовому фактору.

В процессе отработки угольного пласта очистным забоем (лавой) дополнительно извлекают метан из выработанного пространства остановленной лавы. По мере уменьшения длины скважин, находящихся в работе в пределах выемочного участка, уменьшают разрежение на устьях скважин пропорционально их длине по сравнению с плановой величиной по проекту. На конечном периоде функционирования скважин, разрежение на устьях скважин должно быть не менее 45-50 мм рт. ст.

Все положения, касающиеся технологии ведения дегазационных работ по бурению скважин, их герметизации и технической эксплуатации, выполняют в соответствии с требованиями Правил безопасности в угольных шахтах и Инструкции по дегазации угольных шахт.

Положительный эффект достигается за счёт рациональной схемы размещения и параметров пластовых дегазационных скважин на выемочном участке, дополнительного извлечения метана из разгружаемого от горного давления массива угля, оптимального режима работы скважин по величине разрежения на устьях скважин.

По опытным данным метаноносность угольного пласта средней мощности составила 15,5-15,8 м³/т с.б.м., показатели газоотдачи пласта в скважины – 0,24 м³/(м²·сут) и 0,009 сут.^-1, степень снижения метаноносности массива угля скважинами предварительной дегазации– 0,2, подготовительной выработкой – 0,6 (среднее по зоне дегазации). При длине лавы на выемочном участке 240 м, зоне дегазации массива угля выработкой – 20м, ширина полосы для проведения скважинной дегазации составит 200 м, число скважин – 10-15 штук в зависимости уровня дегазации. Производят бурение скважин, например установкой VLD-1000, при этом число устьев скважин, подверженных герметизации, сокращается в 1,5-2 раза. Процесс скважинной дегазации на участке природной газопроницаемости сопровождают извлечением метана из выработанного пространства остановленной лавы.

Изобретение относится к способу дегазации угольного пласта. Техническим результатом является повышение эффективности дегазации угольного пласта. Способ включает определение метаноносности массива угля, показателей газоотдачи пласта в выработки и пластовые скважины. Также способ включает бурение скважин вдоль выемочного столба, герметизацию их устьев от подсосов воздуха. Также включает подключение скважин к дегазационному трубопроводу и извлечение метана. Дополнительно проводят дегазационные скважины вдоль выемочного столба на недегазированной части угольного пласта, которую определяют по ширине выемочного участка за вычетом протяженности зон дегазации пласта подготовительными выработками. После чего определяют метаноносность на недегазированной части угольного пласта, её протяженность, необходимый уровень дегазации массива в зоне пласта. Расстояние между скважинами определяют с учетом показателей газоотдачи угольного пласта в скважины и степени дегазации. Разрежение на устьях скважин переменной длины устанавливают пропорционально первоначальной его величине, но не менее 45-50 мм рт. ст. После завершения очистных работ на участке через устья скважин извлекают метановоздушные смеси из выработанного пространства остановленной лавы.

Способ дегазации угольного пласта, включающий определение метаноносности массива угля, показателей газоотдачи пласта в выработки и пластовые скважины, бурение скважин вдоль выемочного столба, герметизацию их устьев от подсосов воздуха, подключение скважин к дегазационному трубопроводу и извлечение метана, отличающийся тем, что дополнительно проводят дегазационные скважины вдоль выемочного столба на недегазированной части угольного пласта, которую определяют по ширине выемочного участка за вычетом протяженности зон дегазации пласта подготовительными выработками, после чего определяют метаноносность на недегазированной части угольного пласта, её протяженность, необходимый уровень дегазации массива в зоне пласта, при этом расстояние между скважинами определяют с учетом показателей газоотдачи угольного пласта в скважины и степени дегазации, при этом разрежение на устьях скважин переменной длины устанавливают пропорционально первоначальной его величине, но не менее 45-50 мм рт. ст., после завершения очистных работ на участке через устья скважин извлекают метановоздушные смеси из выработанного пространства остановленной лавы.