Способ дегазации пласта при отработке лавой по восстанию Советский патент 1988 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горной нромыш- ленности и может быть использовано для снижения газообильности горных выработок при разработке газоносных пластов лавами по восстанию.

Целью изобретения является повышение эффективности дегазации за счет увеличения продуктивности скважин путем улучшения условий их осушения и обеспечения вскрытия треш,ин.

На фиг. 1 приведена принципиальная 10 схема расположения полости и скважин на участке, вскрытом выработкой; на фиг. 2 - схема расположения скважин и полостей на оконтуренном выработками участке, когда скважины проводят из двух выработок; на фиг. 3 - схема удаления жидкости из скважин, пробуренных из одной выработки; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - схема удаления жидкости из скважин, пробуренных из двух выработок.

Способ дегазации пласта осуществляют 20 следующим образом.

Из выработки 1 (фиг. 1) вскрывшей участок пласта, проводят полость 2 до внешнего контура будущей выработки 3. Полость 2 проводят в нижней части выемочного участка в пределах угольного пласта с положи- 25 тельным углом возвышения. В качестве по- лости может быть скважина, если она раз- I гружает пласт от кровли до почвы (тонкие Гпласты), или щель, образованная, например, методом гидрорезания через скважину. По15

На участках пласта, оконтуренных двумя выработками, применяют две схемы расположения полостей и скважин, проведенных из обеих выработок (обычно при длине лавы более 150 м). Первая схема предусматривает бурение скважин до середины ширины (высоты) выемочного столба, вторая - пересечение скважин в забойной их части. Первую схему целесообразно применять на необводненных пластах с высокой проницаемостью (более 1- 10 мД), вторую - на обводненных пластах, на необводненных пластах с проницаемостью менее 1- 10 мД, на пластах, где требуется высокая степень дегазации разрабатываемого пласта (40-50%).

Первая схема представляет собой комбинацию из двух схем, представленных на фиг. 1, с проведением скважин до середины ширины столба лавы. Устья скважин в противоположной выработке целесообразно смещать относительно соответствующих им устьев скважин в основной выработке на величину, равную половине расстояния между скважинами. Соответственно смещаются и забои скважин.

Вторая схема расположения скважин на оконтуренном выработками участке представлена на фиг. 2. В этом случае на участке пласта проводят полости 2 и 2 При этом устья скважин 5 относительно устьев соответствующих скважин 5 смещают по линии падения пласта (выработки) на величину, равную половине расстояния между сква---,---,--- -, ,. - - J, -- J ЭЛ

лость 2 герметизируют у устья и подключают жинами. Соответственно и забои скважин к дегазационному трубопроводу 4.

смещены на ту же величину. Устья скважин 5 и 5 располагают в пласте у почвы, забои - у кровли пласта. Длину скважин устанавливают исходя из условия, чтобы каждая скважина в завершенной стадии бурения пересекала две встречные, т. е. перекрестные ей скважины. Под пересечением скважин в данном случае понимается расположение скважин 5 и 5 в зоне взаимного разгрузочного влияния на массив пласта, т. е. наличие аэродинамической связи между скважинами по сети трещин.

I Затем приступают к бурению нисходящих параллельно-одиночных скважин 5, развер- I нутых на очистной забой. Нисходящие сква- жины проводят: первые - до пересечения с полостью, последующие - до внешнего I контура будушей выработки 3 (фиг. 1), причем устья длинных скважин располагают в пласте у почвы, а забои - у кровли пласта. Это позволит уменьшить угол падения нис- ходяших скважин при заданном угле их раз- ..ворота на очистной забой, улучшить условия осушения скважин и пересечь слои пласта, вскрывая при этом трещины, сформированные на контакте угольных пачек пласта с имеющимися в нем прослойками.

Забой первой скважины, пробуренной до внешнего контура будушей выработки,, размеп 1,ают в зоне взаимного разгрузочного влияния полости и скважины (в условиях каменных углей 1-3 м). Промывочную жидкость и пластовую воду удаляют через полость. После слива воды скважину подключают к дегазационному трубопроводу.

Последуюшие скважины проводят также до внешнего контура будущей выработки, а жидкость из каждой вновь пробуренной скважины удаляют через предыдущую путем самоизлива и эрлифтом (фиг. 3). Затем подключают скважину к газопроводу.

На участках пласта, оконтуренных двумя выработками, применяют две схемы расположения полостей и скважин, проведенных из обеих выработок (обычно при длине лавы более 150 м). Первая схема предусматривает бурение скважин до середины ширины (высоты) выемочного столба, вторая - пересечение скважин в забойной их части. Первую схему целесообразно применять на необводненных пластах с высокой проницаемостью (более 1- 10 мД), вторую - на обводненных пластах, на необводненных пластах с проницаемостью менее 1- 10 мД, на пластах, где требуется высокая степень дегазации разрабатываемого пласта (40-50%).

Первая схема представляет собой комбинацию из двух схем, представленных на фиг. 1, с проведением скважин до середины ширины столба лавы. Устья скважин в противоположной выработке целесообразно смещать относительно соответствующих им устьев скважин в основной выработке на величину, равную половине расстояния между скважинами. Соответственно смещаются и забои скважин.

Вторая схема расположения скважин на оконтуренном выработками участке представлена на фиг. 2. В этом случае на участке пласта проводят полости 2 и 2 При этом устья скважин 5 относительно устьев соответствующих скважин 5 смещают по линии падения пласта (выработки) на величину, равную половине расстояния между сква

жинами. Соответственно и забои скважин

жинами. Соответственно и забои скважин

5

0

5

0

5

смещены на ту же величину. Устья скважин 5 и 5 располагают в пласте у почвы, забои - у кровли пласта. Длину скважин устанавливают исходя из условия, чтобы каждая скважина в завершенной стадии бурения пересекала две встречные, т. е. перекрестные ей скважины. Под пересечением скважин в данном случае понимается расположение скважин 5 и 5 в зоне взаимного разгрузочного влияния на массив пласта, т. е. наличие аэродинамической связи между скважинами по сети трещин.

Проведение пары ближайших скважин 5 и 5 (фиг. 2) со смешением их устьев (и забоев) относительно друг друга по линии горизонта (или падения пласта) и пересечением в двух местах обеспечивает хорошие условия для удаления воды и осушения скважин, позволяет больше разворачивать скважины на очистной забой. Жидкость из вновь пробуренной скважины удаляют через ближайшую к ней встречную скважину путем самоизлива и эрлифтом (фиг. 5). После удаления воды из новой пробуренной скважины ее подключают к газопроводу.

В том случае, когда дегазируют пласты с низкой проницаемостью и скважины 5 пробурены из одной выработки (фиг. 1), целесообразно создавать в пласте, преимущественно в забойной части скважин, искусственные трещины, улучшающие гидродинамическую связь между скважинами (фиг. 3). Трещины создают методом гидродинамического воздействия на пласт, предпочтительнее гидроимпульсным (взрывогидроимпульсным), или взрыванием зарядов ВВ или другим известным в горной практике методом. По сети искусственных трещин воду, находящуюся во вновь пробуренной скважине, удаляют через ранее пробуренную скважину в дегазационный трубопровод.

Искусственную сеть трещин можно создавать не только на пластах с низкой проницаемостью, но и на других пластах, когда требуется интенсифицировать процесс дегазации.

Схема удаления жидкости из пробуренной скважины и осущения массива, прилегающего к ней, приведена на фиг. 3 и 5. В первом случае ближайщей к пробуренной К-ой скважине является скважина К-1, пробуренная из той же выработки 1, а во втором - скважина К-1, пробуренная из выработки 1 перекрестно скважине К. Причем предыдущая скважина К-1 к моменту за- верщения бурения скважины К должна быть подключена к газопроводу. За счет разности давлений на устье только что пробуренной К-ой скважины, где давление равно давлению в горной выработке, и в ранее пробуренной и подключенной к газопроводу скважине К-1 (давление ниже за счет разрежения в газопроводе) жидкость из скважины поступает в скважину К-1 и далее в дегазационный трубопровод. Перетоку воды способствует и перепад давления за счет разности уровней воды в К-ой скважине, ее забое и скважине К-1 (фиг. 3-5). Остатки воды, не удаленной через скважину К-1, отводят вместе с газом в виде паров через ниже расположенную скважину (скважины).

Кратковременный пропуск рудничного воздуха через скважины К и К-1 способствует сокращению сроков осущения скважин. Период продувки скважин и трещин определяют опытным путем по прекращению водоперетока или изменению концентрации метана в каптируемой из скважины К-1 га- зовоздущной смеси, т. е. по снижению концентрации метана до допустимой ПБ величины, после чего К-ю скважину подключают к газопроводу.

В том случае, когда межскважинную сеть трещин создают взрывогидроимпульсным методом, жидкость из К-ой скважины удаляют в процессе воздействия газообразными продуктами химической реакции заряда гид- роке (аэрдокс). Период удаления жидкости в этом случае определяют временем воздействия на массив с целью трещинообра- зования и снижения давления газообразных продуктов в скважине до атмосферного. Этот метод весьма перспективен, поскольку одновременно рещаются две задачи: создают в массиве трещины и удаляют жидкость.

Дегазацию пласта осуществляют в соответствии с известной методикой. Когда сква0

5

0

5

0

жины начинают функционировать в зоне техногенного трещинообразования, вакуум на них повыщают в 1,5-2 раза за счет умень- щения вакуума на других скважинах, прежде всего на скважинах в зоне природной проницаемости и скважинах, имеющих аэродинамическую связь с призабойным пространством лавы. Причем скважины, пересеченные лавой, оставляют подключенными к дегазационному трубопроводу до начала подсосов воздуха через подготовительную выработку, из которой пробурена скважина. Параметры дегазационных скважин устанавливают по формулам: угол между проекциями оси выработки и скважины на горизонтальную плоскость (j, град):

+ .- (1)

todl

о

угол возвыщения скважины (р, град):

sinp sin6cosa-cosScosysina; (2) длина-скважины (, м):

у- Йi)

зипусову

в формулах (1-3) приняты следующие обозначения: h - ширина (высота) обури- ваемой части выемочного столба, м; R - расстояние между устьями скважин, м; а - угол падения пласта, град: т - мощность пласта, м: rf - угол между скважиной и плоскостью пласта, град;

ги

Ч(+.-.г)

(4)

5

0

5

5

0

Условия применения способа и эффективные параметры скважины при отработке пластов лавами по восстанию приведены в табл. 1-8. Промежуточные значения параметров скважин устанавливают методом линейной интерполяции.

В табл. 1-4 приведены параметры скважин при щирине обуриваемой части столба, равной 100 мм, и расстоянии между скважинами 20 м, а в табл. 5-8 - при той же щирине и расстоянии между скважинами, равном 10 м.

Применение предлагаемого способа дегазации позволит повысить продуктивность скважин в 2-3 раза, увеличить нагрузку на очистной забой по газовому фактору.

Формула изобретения

1. Способ дегазации пласта при отработке лавой по восстанию, включающий поочередное проведение развернутых на очистной забой нисходящих скважин из выработки и создание полостей, расположенных перекрестно скважинам, удаление жидкости из скважин, подключение скважин к газопроводу и отсос газа, отличающийся тем, что.

1402677,

эо

с целью повышения эффективности дегаза-на пластах с низкой проницаемостью, вбли- ции за счет увеличения продуктивностизи забойной части скважин создают искус- скважин путем улучшения условий их осу-ственные треш,ины.

шения и обеспечения вскрытия трещин,3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, сформированных на контакте угольных пачекг что первые скважины проводят до перепласта с имеющимися в нем прослойками,сечения с полостью, а последующие - до пе- полости проводят в нижней части выемоч-ресечения с контуром будущей выработки, ного участка перед проведением скважин,4. Способ по п. 1, отличающийся тем, при этом устья скважин располагают у поч-что, с целью интенсификации процесса осу- вы а забои - у кровли пласта. шения скважин, перед подключением сква- 2. Способ по п. 1, отличающийся тем,Ю жин к газопроводу через них пропускают что, с целью сообщения скважин с полостьювоздух.

Таблица 1

Значение угла у ,град

eoi

70L Wl 501 90 L LOl lU 921

01 fOl 701 701

goi

LOl

ou ezi

eoL wi

01.

goi

901 601 031

eoL eoL

70l 701 SOI ZOL 7U

eoi eoi 1701

70l 901 lU

01 OL VOL SOL 60L

VL

Zl

OL

8

9

Изобретение относится к горной пром- ти и м. б. использовано для снижения газообильности горных выработок при разработке газоносных пластов лавами. Цель изобретения - повышение эффективности дегазации за счет увеличения продуктивности скважин (С) путем улучшения условий их осушения и обепечения вскрытия трещин, сформированных на контакте угольных пачек пласта с имеющимися в нем прослойками. Перед проведением С в нижней части выемочного участка проводят полости. Затем перекрестно последним поочередно бурят развернутые на очистной забой нисходящие С из выработки. Устья С располагают у почвы, а забои - у кровли пласта. Первые С проводят до пересечения с полостью, а последующие - до пересечения с контурами будущей выработки. Для интенсификации процесса осушения С перед подключением С к газопроводу через них пропускают воздух. Удаляют жидкость из С, подключают их к газопроводу и отсасывают газ. Для сообщения С с полостью на пластах с низкой проницаемостью вблизи забойной части С создают искусственные трещины. 3 з. п. ф-лы 5 ил-., 8 табл. (Л

S Z I г 8П 9 L I 7 L Г 2 L I L I 80

- ..,.......«.llll-M. - - -

j, BiOHuu 4J,ooHtaow

w i ганижвямэ вни1г /

17ВйИ1Г9ВХ

№dj вгглЛ эинэьвн

евПии-дв

/Z920tl

3 BiOBirU

кинэИ

-BU irOJj

O L 80 90 0 Z Q

80 90 0

г о

BirjA эинэьвн

i BxaBirn члэонйюи

tl Hdj BLfjA ЭИНЭЬВН

двйиггднх

tl edj BLTJA ЭИНЭЬВН

gHtiHirgBj 01

9 09 0

7 0 7 017 0 7 0

г о г о г о г о

ZL

01

8

9

7

г

I -ВЦ IfOJ

JZZQSOt l

Длина скважины 1,м

ТаблицаВ

фи.г.1

фаг2

фагЗ

уровень горизонта.

фаг.Н