Способ дегазации свиты сближенных крутопадающих выбросоопасных угольных пластов Советский патент 1983 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для борьбы с внезапными выбросами угля и газа при разработке свиты сближенных крутопадающих угольных пластов в пределах отрабатываемого и подготавливаемого горизонтов.

Известен способ борьбы с внезапными выбросами путем гидрорасчленения через направленную вертикально-горизонтальную скважину, Пересекающую свиту крутопадающих угольных пластов вкрест простирания на одном горизонте ij

Недостатком способа является то, что осуществить искривление скважин на заданном участке не всегда возможно из-за сложности в исполнении. Кроме того, данным способом не предусматривается освоение скважины после гйдрорасчленения, а также использование вертикальной части скважины для обработки угольных пластов на нижележащих горизонтах.

Наиболее близким по технической сущности и получаемому результату к изобретению является способ дегазации пологопадающих угольных пласто включающий бурение с поверхности вертикальной скважины, проведение полевого штрека и выработки, соединяющей полевой штрек с вертикальной скважиной, бурение из полевого штрека подземных скважин, нагнетание рабочей жидкости через вертикальную скважину в режиме гидрорасчленения в подземные скважины с последующей дегазацией пласта через подземные скважины .

Недостатком известного способа является то, что при обработке через скважину нижележащих пластов при их горизонтальном залегании вокруг скважины необходимо сохранять целики для сохранения ее цельности. Кроме того, известный способ имеет ограниченный радиус действия из-за отсутствия возможности одновременного его исполь-. зования на нескольких пластах.

Целью изобретения является повышение эффективности дегазации свиты сближенных крутопадающих выбросоопас ных пластов.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу дегазации свиты сближенных крутопада {)щих выбросоопасных угольных пластов, включающем бурение с поверхности вертикальной скважины, проведение полевого штрека и выработки, соединяющей полевой штрек с вертикальной скважиной, бурение из полевого штрека подземных сквжин, нагнетание рабочей жидкости через вертикальную скважину в режиме гидрорасчленения в подземные скважин с последующей дегазацией пласта чере подземные скважины, вертикальную сквжину бурят до нижней технической гра

ницы шахтного поля со стороны лежащего бока крайнего в свите пласта, полевые штреки Проводят через горизонт отработки пластов, из которых подземные скважины бурят в восходящем и нисходящем направлениях до пересечения всей . свиты пластов, нагнетание рабочей жидкости осуществляют последовательно во все пласты свиты, начиная с наиболее удаленного от полевого штрека, а дегазацию через подземные скважины производят одновременно для всех пластов свиты, при этом подземные скважины бурят под углом 3 к горизонту, равным

(

1бЫу

на расстоянии L одна от другой, равном

где h - высота выемочного столба

угля/ с6 - угол залегания пластов в

свите;

- расстояние заложения полевого штрека от угольного пласта/

d - мощность свиты; а и Ь - радиусы эффективности гидрорасчленения в направлениях максимального и минимального раскрытия трещин соответственно. На фиг. 1 приведены свита угольных пластов, вертикальный разрез, и схема осуще ;твления способа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Обозначения на фиг. 1 - 3: 1 вертикальная скважина, 2 - свита пластов, 3 - подземные скважины, 4 - полевой штрек, 5 - сбойка и 6 - квершлаг.

Способ осуществляется следующим образом.

С поверхности бурят вертикальную скважину 1 до нижней технической границы шахты. При этом допускается недобуривание скважины на один, самый нижний горизонт. Место ее заложения выбирают таким образом, чтобы проведение горных работ на вьвиележащих горизонтах не нарушало ее целостности. Это требоеание обеспечивается путем расположения скважины 1 у границы обработки крайнего в свите 2 угольного пласта со стороны его лежачего бока. Закачку рабочей жидкости непосредственно в угольные пласты -осуществляют,через подземные скважины 3, пробуренные на свите угольных пластов, сразу на двух горизонтах в восходящем и нисходящем направлениях. При этом скважины 3 бурят из полевого штрека 4 ближнего к скважине 1 угольного пласта до пересечения с после хним в свите пластом. Связь между скважинами 1 и 3 обеспечивают по сбойке 5, квершлагу 6 и полевому штреку 4.

Подземные скважины 3 обсаживаются прочными обсадными трубами. При вскрытии скважины 1 выработкой 5 обсадная колонна скважины обрезается, обрезанная часть отворачивается, и на ее место монтируется скважинная .арматура, посредством которой через трубы скважины 1 и 3 соединяются между собой. Нижняя часть обсадной колонны скважины 1 закрывается пробкой.

После этого с помощью наземного оборудования осуществляют закачку под давлением рабочей жидк.ости последовательно в угольные пласты двух горизонтов, начиная с самого дальнего в свите. Раскрывая естественные трещины в пластах, рабочая жидкость распространяется по ним от подземной скважины по эллипсу (фиг. 3| в зависимости от направления раскрытия основной системы трещин, т.е. происходит гидрорасчленение. По. окончании этого процесса производится освоение скважин путем выпуска в штрек 4 свободной жидкости, находящейся в раскрытых трещинах, с дальнейшей откачкой газа, т.е. одновременно дегазацией всех угольных пластов свиты.

Порядок обработки свиты на следующих двух горизонтах - нисходящий, что обуславливается спецификой разработки крутопадаюп91х угольных пластов. Таким образом, по мере подго- ; товки каждого горизонта к отработке ведется его гидравлическая обработка1 и дегазация пластов. При этом следует отметить необходимость обработки каждого пласта на каждом горизонте, так как в этом случае помимо основного назначения гидрообработки решается задача по снижению пылеобразующей способности у выбросоопасиых угольных пластов.

Угол f , под которым бурят подземные скважины 3, определяют из следующих соображений. Для равномерности гидрообработки по всей высоте выемоч ного столба ii забой калсдой подземной скваикины необходимо располагать на его середине последнего в свите , пласта (фиг. 1), т.е.

ig-ib1АЬ

(}

{b-arctg

/ ad-hcos.i { asinotj

где В - расстояние заложения поле. вого штрека от крайнего в свите угольного пласта, 8 - мощность свиты, об угол залегания пластов в

свите.

При отработке одиночного угольного пласта (1) имеет вид

n - 8 7i:h- 9o v

.т.е. прилежащий к полевому штреку 4 угольный пласт должен обрабатываться через персональную подземную скважину, пробуренную на нем под углом Подземной скважиной можно обработать горный массив в радиусе 100 150 м. Поэтому для обработки свиты пластов на всем горизонте бурят из палевого штрека серию подземных скважин, расположенных друг от друга на расстоянии LI , определяемом величиной перекрытия радиусов действия соседни подземных скважин, которое должно быть таким, чтобы по всей высоте выемочного столба Ъ не оставалось необработанных участков (фиг. 3)

.

Преимущество предлагаемо О способа заключается в том, что он позволяет заблаговременно обрабатывать свиту угольных пластов вслед за подготовкой горизонта к отработке , повысить эффективность гйдро - расчленения угольных пластов путем использования комбинации скважин и одновременности выполнения процессов нагнетания жидкости и дегазации пластов на нескольких горизонтах, в результате чего снижается выбросоопасность пластов и их пылеобразую щая способность.

СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ СВИТЫ СБЛИЖЕННЫХ КРУТОПАДАЮЩИХ ВЫБРОСООПАСНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ, включакиций бурение с поверхности вертикальной скважины, проведение полевого штрека и выработки, соединяющей полевой штрек с вертикальной скважиной, бурение из полевого штрека подземных, скважин, нагнетание рабочей жидкости через вертикальную скважину в режиме гидрорасчленения в подземные сквсшины с последующей дегазацией пласта через подземные скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дегазации свиты сближенных крутопадающих выбросоопасных пластов, вертикальную скважину бурят до нижней технической гра ницы шахтного поля со стороны лежачего бока крайнего в свите пласта, полевые штреки проводят через.горизонт отработки пластов, из которых подземные скважины бурят в восходящем и нисходящем направлениях до пересечения всей свиты пластов, нагнетание рабочей жидкости осуществляют последовательно во все пласты свиты, начиная с наиболее удаленного от палевого штрека, а дегазацию производят одновременно для всех пластов свиты, при этом подземные скважины бурят под углом р к горизонту, равным л p -arct(2 ia-ьсобл ( (О 4 В fl-S nd I с на расстоянии одна от другой. равнсм . А. где п - высота выемочного столба угля, i oi угол залегания пластов в свите; F 6 - расстояние заложения поле; вого штрека от угольного пласта; О - мощность свиты, О и b - ро1диусы эффективности гидро00 CD расчленения в направлениях максимального и минимального раскрытия трещин {Соответственно.