Способ дегазации участка пласта при его отработке Советский патент 1986 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для снижения газообнльности очистных участков и повышения безопасности горных работ по газовому фактору.

Целью изобретения является обеспечение эффективного отсоса газа из разгружаемого впереди лавы массива угля.

На чертеже приведена принципиальная схема дегазации участка разрабатываемого пласта скважинами.

Способ дегазации осуществляют следующим образом.

Из горной выработки 1 по пласту 2 проводят параллельные скважины 3, не добуриваемые до противоположной выработки 4 на 10-15 м, которые у устья обсаживают трубами (или герметизаторами) и. подсоединяют к дегазационному трубопроводу 5. Из выработки I проводят также сквозные скважины б, которые обсаживают трубами с двух сторон и герметизируют затрубное пространство. После завершения герметизации сквозных скважин их подсоединяют к газопроводу 5, предварительно заглушив трубу со стороны выработки 4. Скважины 3 и 6 используют для отсоса газа из пласта.

Параметры скважин 3 и б устанавливают по нормативным документам. Диаметр скважин 6 может быть принят в 1,5-3 раза больше диаметра скважин 3. Расстояние между сквозными скважинами 6 принимают кратным расстоянию между параллельными им пластовыми скважинами.

Перед началом работы лавы и в процессе подвигания очистного забоя впереди лавы до подхода зоны опорного давления из выработки 4 проводят встречные скважины 7 с разворотом в направлении забоя лавы, которые герметизируют у устья и подключают к газопроводу. Последний в свою очередь сообщают через сквозную скважину 6 с дегазационным трубопроводом 5.

Угол разворота скважин 7 от оси выработки 4 устанавливают исходя из ширины зоны техногенного трещинообразования, длины участка очистного забоя с интенсивным газовыделением в лаву таким образом, чтобы в зоне техногенного трещинообразования функционировало не менее двух скважин, пробуренных с разворотом на лаву. На основании этого угол ч разворота встречной скважины 7 от оси вентиляционной выработки находят по формуле

f

f arctg-, град(1)

где 1„- длина участка очистного забоя с интенсивным газовыделением в лаву, м;

Z - ширина зоны техногенного трещинообразования, м.

Величину 1уОтсчитывают от вентиляционной выработки в направлении, параллельном линии забоя лавы. В зависимости от

горнотехнических условий она составляет третью - четвертую часть длины лавы.

Ширину Z зоны техногенного трещинообразования определяют опытным путем на

основе данных по изменению газовыделения

из пробуренных навстречу лаве скважин,

функционировавших на соседнем выемочном

участке до и после посадки основной кровли.

Искомую величину находят по расстоянию

от забоя лавы до забоя наиболее удаленной

скважины, в которой отмечено увеличение

газовыделения.

Расстояние г, между скважинами, пробуренными под углом к очистному забою, рассчитывают по формуле

г« (fu--b)ctg4,r,, (2) где b - глубина зоны дренирования углового массива подготовительной выработкой, м.

Глубина зоны дренирования определяется по рекомендациям нормативных докумен0 тов или опытным путем по изменению газового давления (или газоносности) во времени.

Встречные скважины 7, пробуренные под углом к очистному забою, подсоединяют к сквозной скважине 6. Расстояние между сквозными скважинами принимают равным 50-100 м с учетом соотношения R r. п Г5-и, м,(3)

где г - расстояние между пластовыми скважинами предварительной дегаза0Ции, м;

п - количество скважин предварительной дегазации на участке пласта длиной R;

г - расстояние между встречными скважинами, пробуренными под углом к очистному забою, м;

k - количество встречных скважин на

участке пласта длиной R. Расстояние г между пластовыми скважинами определяют по опытным данным или указаниям нормативного документа. Рас0 четная величина г округляется до ближайшего целого числа. Расстояние г между встречными скважинами находят по формуле (2) с последующим округлением в меньшую сторону до величины, кратной принятому расстоянию между пластовыми скважинами предварительной дегазации. Таким образом на участке пласта длиной R укладывается определенное количество пластовых и встречных скважин.

0 На скважинах 7, забои которых расположены в зоне техногенного трещинообразования, сосредотачивают вакуум, чтобы обеспечить высокую их продуктивность. Моментом для активизации съема газа из такой скважины с помощью вакуума являет5 ся увеличение дебита метана, которое фиксируется по изменению процесса газовыделения из пласта в скважину (знак прироста газовыделения меняется с минуса на плюс). В то время, когда встречная скважина 7 сообщается по сети трещин с призабойным пространством лавы, вакуум на ней уменьшают и поддерживают концентрацию метана на устье скважины на выше допустимой для его использования нормы. Регулировать вакуум можно и на скважине 6. Величину вакуума на скважинах регулируют известными в горной практике методами. Основным из них является метод уменьшения (или увеличения) сечения канала в обсадной трубе скважины за счет изменения положения шибера. Возможны автоматические или ручные способы изменения положения шибера в обсадной трубе скважины или в трубе, отводящей газ из скважины в участковый (или магистральный) трубопровод. Для своевременного подключения скважин 7 к сбоечной скважине 6 используют 2-3 комплекта секций трубопровода 8. При этом по мере отключения скважин 7 от дегазационной сети участок газопровода сокращают и трубы используют для подсоединения вновь пробуренных скважин 7 к очередной сквозной скважине. С целью обеспечения устойчивости сквозных скважин 6, обеспечения высокого вакуума в них за счет предотвращения короткого замыкания с соседними скважинами 3, сквозную скважину 6 перед зоной опорного давления отключают от дегазационного трубопровода 5, подают в нее быстротвердеющий раствор в режиме низконапорного нагнетания до заполнения трещин в окрестности скважины, после выдержки раствора в течение периода его затвердевания в трещинах раствор из скважины сливают, а скважину сообщают с дегазационным трубопроводогл 5 и встречными скважинами 7 через участок дегазационных труб. Твердеющий раствор в сквозную скважину нагнетают насосом под давлением 1 - 2 МПа или под напором столба воды, находящейся в шахтном трубопроводе. Во втором случае перед подключением сквозной скважины к водонапорному ставу сквозную скважину заполняют твердеющим раствором, а затем создают в ней давление, рав-. ное давлению 1-2 МПа. В качестве твердеющего раствора могут быть применены водоцементные растворы с добавками для ускорения процесса схватывания или допущенные к использованию в шахтах скрепляющие составы на основе карбамидоформальдегидной смолы КФ-МТ с водным раствором кристаллического хлорного железа в качестве отвердителя, смола «Крепитель-М или смола «Крепитель-К с водным раствором щавелевой кислоты, а также другие вещества отечественного или зарубежного производства. Пример. Осуществление способа применительно к лаве по пласту К,. В лаве длиной 150 м для дегазации пласта применялись восходящие скважины длиной 135 м и скважины, пробуренные по пласту до приближения зоны опорного давления, длина которых составляла 70 м. Угол разворота последних скважин определялся по формуле у arctg- - arctgj 59 где длина участка очистного забоя с интенсивным газовыделением в лаву. По опытным данным она составила 50 м; Z - щирина зоны техногенного трещинообразования. Принята равной 30 м. Расстояние между скважинами, пробуренными параллельно очистному забою, определялось по нормативному руководству и составило 7 м. Расстояние fg между скважинами, пробуренными под углом к забою лавы, рассчитывалось по формуле rg (1 -b)ctgV(50-20)ctg59° 12M, где b - глубиной зоны дренирования угольного массива подготовительной выработкой, м. Расстояние R между сквозными скважинами принято исходя из условия, чтобы в промежутке между сквозными скважинами укладывалось целое число как скважин, параллельных очистному забою, так и скважин, пробуренных навстречу забою лавы, т. е. с учетом выражения R гп г.- k. где г - расстояние между скважинами, раллельными забою лавы, м; п - количество параллельных забою лавы скважин на участке пласта длиной R; k - количество скважин, пробуренных навстречу очистному забою, на участке пласта длиной R. При г 7 м, rg 12 м количество скважин п и k равно соответственно 12 и 7. Тогда расстояние между сквозными скважинами будет 84 м. К одной сквозной скважине подключается 7 скважин, пробуренных навстречу очистному забою, причем по мере приближения лавы к сквозной скважине количество встречных скважин, подключенных к сквозной, будет уменьшаться. В зоне техногенного трещинообразования протяженностью 30 м будут функционировать 3-4 встречные скважины. Формула изобретения 1. Способ дегазации участка пласта при его отработке, включающий проведение из выработки серий, параллельных забою, не добуриваемых до противоположной выработки и сквозных пластовых скважин, подсоединение их к вакуумному газопроводу и отсос газа, отличающийся тем, что, с целью

обеспечения эффективного отсоса газа из разгружаемого впереди лавы массива угля, впереди лавы до подхода зоны опорного давления из противоположной выработки проводят дополнительно серии скважин под углом к очистному забою, причем каждую серию дополнительных скважин подсоединяют к сквозной скважине, при этом в скважинах, забои которых расположены в зоне техногенного трещинообразования, образующейся в результате отработки лавы, повышают вакуум, а расстояние между сквозн ь1ми скважинами принимают кратным расстояниям между параллельными забою скважинами и скважинами, пробуренными подуглом к очистному забою.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения устойчивости сквозной скважины, последнюю в момент приближения к ней зоны опорного давления отключают от вакуумного газопровода, подают в нее быстротвердеющий раствор в режиме низконапорного нагнетания до заполнения трещин в окрестности скважины, после выдержки раствора в течение периода его затвердевания в трещинах раствор из скважины сливают, а скважину сообщают с дегазационным трубопроводом и скважинами, пробуренными под углом к очистному забою. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью уменьщения подсосов воздуха, вакуум на скважинах, имеющих аэродинамическую связь с призабойным пространством лавы, уменьшают до установления концентрации метана на устье скважины выше нормы, допустимой для его использования.