Способ предотвращения горных ударов, внезапных выбросов и подавления угольной пыли Советский патент 1993 года по МПК E21F5/00 

l/l3o6peTeHi/se относится к горной промышленности 14 может быть использовано для борьбы с динамическими, газодинамическими явлениями и пылью в угольных шахтах.

Цель изобретения - повышение эффективности предотвращения и внезапных выбросов в сложных горно-технмческих условиях путем учета состояния угольных пластоЕ и совершенствования технологии ведения увлажнения.

На фиг. t- показана принцигшальная схема расположения нагнетательных скважин; на фиг. 2 - картина расчетных параметров гидрообработки в осложненных горно-технических условиях, когда обрабатываемый выбросоопасный пласт подвержен влиянию горных работ на смежных пластах СВИТУ.

На фигурах приняты следующие обозначения: выработка 1, пласт 2, скважины 3, фильтрующая часть 4 скважины, выработка 5 по угольному пласту; герметизирующее устройстзо 6, прочный слой породы ; над- рабатываемый пласт 8, целик 9,- эпюра 10. напряжения; зоны 11-13 с разными условиями нагружения.Способ реализуется следующим образом. . . , ,Из существуюи мх или специально прой- дйнныу. збл / зи обраёптываемого участка выработок 1 про(3ури8а 0т перпендикулярно иди наклонно к обро батмвземому пласту 2 скважины 3 и перебуривают пласт с таким расчетом, чтобы их фильтрующая часть 4 была расположена на расстоянии а S: 0,3 . где I - зона опорного давления от ближайшей обнаженной кромки пласта на сопряжении с действующей выработкой 5 или выработанным пространством. Через .пробуренную скважину выполняют оценку напряженного состояния массива любым из существующих методов. Наиболее рацио- нальны геофизические методы, например сейсмический.

8 условиях спокойного залегания и отсутствия горных работ на смежных пластах свиты оценку напряженного состояния выполняют по двум-трем скважинам w при хо- рошей сходимости распространяют результаты на весь участок или значительную его площадь. 8 случае изменчивости горно-технической обстановки оценку вы- полняют в каждой скважине и расчеты параметров нагнетания ведут конкретно по результатам, полученным в этих скважинах. Возможно также применение расчетных ме-, тодов оценки напряженности массива в условиях, когда доверительность применения расчетных методов достаточно высока.

В процессе перебуривания скважиной угольного пласта отбирают пробы угля и до начала гидроЪбработки по ним определяют полную влагоемкость Wn и естественную

влажность угл We.

После выполнения работ по экспериментальной оценке напряженности массива и физических свойств угля скважины оборудуют нагнетательным ставом труб, этом

герметиризуют скважины с таким расчетом, чтобы герметизирующее устройство 6 охватывало наиболее прочный слой породы 7, Скважинь) пробуривают с расстоянием между ними, определенным из следующего подхода.

Устанавливают номинальный радиус увлажнения LO применительно к геостатическим условиям нзгружения массива {о у ун). Для различных бассейнов и разновидностей угля это расстояние может быть различно и определяется экспериментальным путем или из выражения

R о

V

Q

л; m N

где Q - темп (расход) нагнетания воды,

т - время нагнетдния, ч; m мощность пласта,7л.

Фактмчесв ий радиус действия скважины принимают с учетом коэффициента концентрации напряжений из выражения

35

R Roe

,(.-0

где а - эмпирический коэффициент, равный 0,25-0,5;

К коэффициент концентрации напряжений,

Коэффициент концентрации напряжений К определяют по ранее пробуренной ближайшей соседней скважине, в которой уже выполнена оценке напряженног о состояния. Расстояние между скважинами определяют согласно условию L 1,5 R с тем, чтобы Области действия смежных скважин перекрывались и обеспечивали равномерное увлажнение массива по площади.

Давление воды в ставе при нагнетании устанав ;1ивают пропорционально действующим напряжениям из выражения ,74КуН,

Норму увлажнения угля определяют

как разность лолной влагоемкости и естественной влажности угля из выражения

N a{Wn-Wa),

где Wn - полная влагоемкость углп, %;

We - естественная влажность угля. %;

а-коэффициент, учитывающий ropflO- геологическое состояние пласта, который экспериментально принят равным Ш.5

После производства нагнетания производят оценку эффективности увлажнения, для чего в равноудаленную между нагнетательными скважинами точку пробуривают контрольную скважину и производят отбор 10 проб угля на влажность.

8 качестве критерия эффективности вводится условие Wy S 0.85 Wn.

В случае, если влажность пробы оказывается ниже критической, через эту скважи- 15 иу выполняют дополнительное нагнетание воды, при этом производится последующий контроль эффективности в середине сокра- щенного вдвое за счет догюлнительиой скважины интервала между смежными 20 скважинами.;

На фит. 2 при1зедейаситуация, а которой вЫбросоопасный пласт 2, тюдлёжащий гйд рообработке.надрабаты&аётся пластом 8 при помощи междуплйстья 24 м. На надра- 25 батывающем пласте оставлен Ц5еййк 9 шириной 50 м. Выше Делика плаот полностью отработан. Определение к0аф;фин 1ента концентрации напряжений дли заданных условий выполняется piscMeTHbiW методом, 30 Результаты показаны-в вйде эпюры tO на фиг.2. из которой , что жонцентра 4ия иапряжеиий под целикбм достигает Н. под вь работанным Пространством еышеяе- жащето этажа достигает , а под дей- 35 ствйём лавой-0,3 у Н. На основе т«й% оценки аыделенм зоны с различными словиями нагружения; зона ti под целиом с определенным значением b 1,5; зона 12 - k 0,45 и зона 13 - fc 0.3.40

Исходные данные для расчета параметров Гидрообработки пласта сле ущие: глубина разработки пласта , обьемйый вес вышележащих пород у- 2,5 т/м j мощность 45 пласта m 2 м; естественная влажность We « 3,3%; полная влагоемкость Wn 5,8%.

Нагнета«ие воды производится установкой НВУ-30 с номинальной ггроизеодй- ельностью 30 л/мин и-фактической 50 /мин или 0.9г1.2 м /ч. Технологйчесшё ус- овия Подготовки участка требуют Сверить нагнетание за 1 месяч, йрй атом

чистое время работы нагнетательного оборудования не превышает 160-180 ч. Следуя исходным данным, норма увлажнения составляет 25 л/м. Радиус влияния нагнетательной скважины в одиночном пласте при К 1,30 м. Радиус влияния с учетом коэффициента концентрации напряжений для зон 11-13 при а «ОД; RII « 23.3 м. Ri2 39,4 м, Ri3 42.5 м. Расстояние между скважинами по простиранию пласта для зон 11, составляет Li г 35м.

По падению пласта скважины располагают две под целиком при расстоянии между их фильтрующими частями 35 м и по одной8 верхнюю и нижнюю зоны разгрузки. При этом расположение скважины в верхней зоне разгрузки проверяется по условию а 2:0,31 16.5 м, 1 55 м, так как вблизи имеется выработка 5.8 примере оно выдержи вается Li2 :2 28.5 м 16.5 м.

Для обеспечения взаимодействия скважин, расположенных в разных зонах, расстояний между ними принимают равным полусумме расчетных

1 11-12

35-fS9

4Тм.

L ft-ifs

3S+64

49м

Нормативный объем закачки воды в кажду о из (Я{«аж 1н определяют исходя из нормы у8лвжн€1Н14я. Мощности пйаста и расстояния между скважинами. Для зоны 11: VH - М {й1Ш 4Ч).5(им|з 415 для зоны 12: VH S60 м . для зоны 13: Ун 692 м. Давломиа нагнетания составляет для зоны влияния целика Pntt 68 кге/см : дяязон 12,13

Prt}2 5tKfc/CM,

Рк,.

(56) ftJSTeHT Фракции № 1400838. сл. Е 21R Ш4.

Единые технические положения по раз работке угольных пластов. Опасных по внезапным выбросай угля и газа. М., 1974. с. 241-314,

ФорMy л а и 3 обретени я

СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГОРНЫХ УДАРОВ. ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ И ПОДАВЛЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ, включающий бурение скважин из ранее пройденных выработок, их герметизацию, определение напряженного состояния пласта, естественной влажности угля, нагнетание, воды в пласт, определение после нагнетания полной влажности угля и оцен- |(у эффективности нагнетания, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения горных ударов и внеэапных выбросов в сложных горно-техничейких условиях путем учета состояния угольных пластов и совершенствования технологии ведения увлажнения, и ранее пройденных выработок скважины

бурят вкрест напластования по пустым породам, определение напряженного состояния пласта производят в оЕшасти пересечения пласта скважинами, а герме- 5 тизац ию скважин осуществляют в наиболее прочных слоях перебуриваемой толщи пород, при этом расстояние между скважинами принимают обратно пропорциональным действующим на обрабатываемом

0участ1 напряже 1иям, а скважинами пересекают пласт на расстоянии от пройден ных на нем выработок не менее 0,31, где I - зона опорного давления, и норму увлажнения устанавливают по формуле

5 N-a(Wn- We), где Wn-полная влагоемкость угля, %; Wg - естественная влажность угля, %; а - коэффициент учитывающий горногеологическое состояние пласта.

0

ие.1

d.

iSff

Редактор С.Лисина

Составитель ГВасючкова

Техред М.МоргенталКорректор С.Шекмар

Заказ 3241

ТиражПодписное

НПО Поиск Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

uff.2:

.