Способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа Советский патент 1984 года по МПК E21F5/00 E21C39/00 

00

СлЭ ел

О5 Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов сложного строения, склонных к внезапным выбросам угля и газа. Известен способ предварительного ослабления массива горных пород, заключаюш,ийся в воздействии на массив горных пород направленными встречными импульсами механических колебаний 1. Недостатком способа является неравномерность разгрузки горного массива на границах обрабатываемых участков, что приводит к повышению его выбросоопасности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ предотвраш,ения газодинамических явлений, включающий бурение скважины, установку в устье скважины генератора колебаний давления, заполнение ее жидкостью, нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении, создание в столбе жидкости колебаний давления, при этом волны генерируют с длиной и амплитудой, обеспечивающей прямое и обратное прохождение в скважине каждой волны к моменту возбуждения новой волны до падения жидкости в скважине, после которой осуществляют подпитку ее жидкостью, параллельно с нагнетанием в соседних скважинах производят дегазацию пласта 2. Недостатком способа является то, что при его использовании скважины для нагнетания жидкости в массиве располагают; без учета изменения горно-геологических характеристик массива, а именно, его нарушенности и неоднородности, что снижает эффективность способа за счет уменьшения зоны разгрузки пласта. Кроме того, осуществление нагнетания жидкости последовательно в начале под статическим давлением, а затем с использованием динамического эффекта приводит к увеличению времени обработки пласта, так как колебание давления происходит в столбе жидкости, в котором созданное давление не поддерживается постоянным, в связи с чем после падения давления жидкости в скважине осуществляют подпитку ее жидкостью. Целью изобретения является повыщение эффективности предотвращения внезапных выбросов путем создания вокруг скважины зоны равномерной трещиноватости и увеличения -радиуса влияния скважины. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение скважины, ее герметизацию, установку в устье скважины генератора колебаний давления, заполнение ее жидкостью, нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении, создание в столбе жидкости колебаний давления, во время бу рения скважины определяют величину зоны пластических деформаций, производят герметизацию скважины в наиболее крепкой пачке угольного пласта, располагая фильтрующую часть скважины за зоной пластических деформаций в перемятой ослабленной пачке с пересечением ее на всю мощность, а нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении и создание в столбе жидкости колебаний давления производят одновременно, при этом амплитуда колебаний давления не превышает величины горного давления на глубине разработки пласта, а частота колебаний составляет 20-1000 Гц при статическом давлении нагнетания, не превышающем давление газа в обрабатываемом жидкостью угольном пласте. Способ осуществляется следую1цим образом. Из забоя очистной или подготовительной выработки в наиболее крепкой пачке угля бурят скважину, поинтервально через 0,5- 1,0 м, измеряя начальную скорость газовыделения. По результатам поинтервальных измерений газовыделения определяют величину зоны пластических деформаций. Скважину ориентируют таким образом, чтобы ее герметизируемая часть размещалась в наиболее крепкой пачке угля, а фильтрующая - за зоной пластических деформаций в выбросоопасной пачке угля, пересекая ее на всю мощность. Скважину герметизируют гидрозатвором, на выходе которого размещают генератор колебаний давления, и затем высоконапорной насосной установкой производят нагнетание жидкости под статическим давлением, не превышающим давление газа в конкретном угольном пласте. Одновременно производят виброобработку горного массива, совмещая статический и динамический режимы нагнетания путем наложения на нагнетаемую жидкость колебаний давления амплитудой, достигающей величины горного давления на данной глубине с частотой 20- 1000 Га. При подаче расчетного количества жидкости нагнетание прекращают, гидрозатвор извлекают из скважины и производятконтроль за эффективностью способа, например, по динамике газовыделения. Пример. Предлагаемый способ выполняют в пластовой подготовительной выработке на глубине Н 1000 м. Величина горного давления Р Н 25,0 МПа (К 2,5 X X 10 Н/м - объемный вес вышележащих пород). В сечении выработки выбросоопасный угольный пласт сложного строения. Угол падения пласта 60°, общая мощность пласта 1,2 м, давление газа в пласте 9,5 МПа, газообильность 25 . Из забоя выработки в наиболее крепкой пачке угля бурят скважину диаметром 45 мм. Скважину ориентируют таким образом, чтобы ее герметизируемая часть размещалась в наиболее крепкой пачке угля, а фильтрующая - за зоной пластических деформаций в выбросоопасной пачке угля, пересекая ее на всю мощность. Во время бурения скважины поинтервально через 0,5-1,0 м измеряют началь ную скорость газовыделения. По результатам поинтервальных измерений газовыделения определяют величину зоны пластических деформаций. В приводимом примере величина зоны пластических деформаций составляет 4,0 м. Скважину бурят длиной 6,0 м и герметизируют ее на глубину 4,0 м. Герметизацию осуществляют гидрозатвором ГАС-45, на выходе которого размещен генератор колебаний давления жидкости с техническими параметрами: давление на входе генератора 11,5 МПа, статическая составляющая давления нагнетания 9,5 МПа, амплитуда колебаний давления нагнетания 25 МПа, частота колебаний 300 Гц. Производят сборку и проверку высоконапорных трубопроводов и затем нагнетание высоконапорным насосом УГН под статическим давлением РСТ 9,5 МПа для заполнения скважины жидкостью и при поддержании постоянного давления жидкости в скважине производят импульсное воздействие на столб жидкости. Статическая составляющая давления нагнетаемой жидкости не превышает давления газа в конкретном угольном пласте для исключения закупоривания жидкостью газа в естественных пустотах угля, а также увеличение давления газа. Амплитуда колебаний давления жидкости достигает величины горного давления на данной глубине для эффективной виброобработки горного массива и не превышает ее для исключения гидроразрыва угольного пласта. Нижний предел частоты 20 Гц - ограничен частотой собственных колебаний угольных пластов,.а верх- НИИ - 1000 Гц - уменьшением эффективности виброобработки горного массива выше этой частоты. При подаче расчетного количества жидкости нагнетание прекращают и производят контроль эффективности способа. Применение предлагаемого способа позволит, во-первых, повысить эффективность противовыбросных мероприятий за счет равномерности разгрузки и дегазйции обрабатываемого горного массива. , Во-вторых, улучшаются экономические показатели противовыбросных мероприятий за счет увеличения в несколько раз, по сравнению с применяемыми в настоящее время способами, объема гидрообработанного угольного массива через одну скважину и сокращение времени обработки массива.

СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА, включающий бурение скважины, ее герметизацию, установку в устье скважины генератора колебаний давления, заполнение ее жидкостью, нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении, создание в столбе жидкости колебаний давления. i«:iEi:oj03H ii «ATtJITHO. 13 TtXHflMeCKA iHMKOTEVA отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения внезапных выбросов путем создания вокруг скважины зоны равномерной трещиноватости и увеличения радиуса влияния скважины, во время бурения скважины определяют величину зоны пластических деформаций, герметизацию скважины производят в наиболее крепкой пачке угольного пласта, располагая фильтрующую часть скважины за зоной пластических деформаций в перемятой ослабленной пачке с пересечением ее на всю мощность, а нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении и создание в столбе жидкости колебаний давления производят одновременно, при этом амплитуда колебаний давления не превыщает величины горного давления на глубине разработки пласта, а i частота колебаний составляет 20 -1000 Гц (Л при статическом давлении нагнетания, не превыщающем давление газа в обрабатываемом жидкостью угольном пласте.