Способ дегазации угольного пласта при его отработке Советский патент 1988 года по МПК E21F7/00 

00 4;

Изобретение относится к горной промети. Цель изобретения - повышение эффективности дегазации путем предотвращения внезапных прорывов газа из надра- батываемой толщи в го рные выработки во время первой посадки кровли. Из выработок, оконтуривающи.х выемочный участок, проводят группы скважин (С), ориентированных под углом к забою. Герметизируют С, подключают их к газопроводу и отсасывают газ. Из фланговой выработки, расположенной за разрезной печью, дополнительно проводят труппу С. С обеих групп С проводят до пересечения пород почвы надра- батываемого пласта в зоне первичной разгрузки. Располагают С между собой перекрестно с возможностью образования аэродинамической связи между ними после посадки основной кровли. Для повышения эффективности дегазации путем повышения продуктивности С за счет удалейия жидкости из них на период удаления жидкости С, устья которых расположены выше, отключают от газопровода. На С, устья которых расположены ниже, увеличивают разрежение. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. С (Л

со

4

Изобретение относится к горной промыш- I ленности и может быть использовано для i предотвращения внезапных прорывов газа в 1 Орпые выработки и снижения газообиль- пости выемочных участков.

Целью изобретения является повышение эф()эективности дегазапии путем предотвра- тения внезапных прорывов газа из надра- батываемой толщи в горные выработки во время первой посадки кровли, а также путем повьинения продуктивпости скважин за счет удаления жидкости из них.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема расположепия скважип на выемочном участке при столбовой системе разработки; на фиг. 2 - разрез А -А на фиг. 1 в условиях отработки угольного пласта лавой по падению; на фиг. 3 - схема расположения скважин в разрезе пластов и удалепия жидкости в условиях пласта, отрабатываемого лавой по восстапию.

Способ осуществляют следующим образом.

На участке угольного 1ласта 1 (фиг. 1),

оконтурерпюм выработками 2, 3 и 4, на надрабатываемый пласт 5 (фиг. 2 и 3) в зону

его будущей разгрузки от первой посадки

основной кровли проводят скважины 6 из

выработки 2, скважины 7 из выработки 3

I и скважины 8 и 9 из фланговой выработj ки 4. Скважины 6 и 7 проводят с развороI том в паправлении будущего очистного загорногеологических и горнотехническ ловий: мондности между вынимаемы надрабатываемым 5 пластами, ра жения слоя крепких пород в почве батываемого пласта, шага посадки ной кровли (1„), углов разгрузки на тываемой толщи от неподвижных будущего выработанного пространства ницы вдоль выработки 2 для скважин работки 3 для скважин 7 и выработ

0 для скважин 8 и 9 на этапе предотв ния внезапных прорывов газа посл вой посадки основной кровли) и ег вижной границы, т. е. от линии очи забоя на этапе плановых посадок ос

15 кровли, следующих за первой. Для жин 6 и 7 дополнительным условием ется охват зоны, равной двум щагам ки основной КРОВЛИ.

Параметры заложения дегазаци скважин опредатяют следующим об Определяют расстояние и от проекц боя скважины на плоскость пласта д работки, из которой эта скважина бу

i Mctgr + O + 5,(1

М-мощность междупластья, м; 25 Ч - угол разгрузки, град;

С - ширина охранного целика или вой полосы, выложенной вдол работки, м.

Определяют угол разворота про скважин на плоскость пласта по отно

боя, для которого пройдена разрезная 0 Q выработки для скважин б и 7

I нечь К). Скважины 8 располагают пере- крестно скважинам 6, а скважины 9 - пе- I рекрестно скважи}1а.м 7 с возможностью последующей аэродина.мической связи между выделенными 1 руппами скважин после пер- вой посадки основной кровли. Скважины 6- 9 проводят до пересечения пород почвы над- рабатываемого пласта, щтыб из них уда- . путем тщательной промывки водой или продувки сжатым воздухом. Скважины 6 - 9 обсаживают трубами с цементньр: или иным запол ителем затрубного пространства и подсоединяют к дегазационным трубопроводам 11, 12 и 13. Устья скважин 6 и 7 в своих сериях размещают на расстоянии друг от друга, равном i;ary плановых посадок основной кровли, осуществляемых после первой,посадки. При этом узел обсадки этих скважин располагают так, чтобы перекрь ть основную систему кругп1ых трещин, которые образуются в почве пласта после очередных плановых посадок основной кровли (на фиг. 2 и 3 места крупных трещин показаны тонкими пунктирными линиями). Это позволяет предотвратить подсосы воздуха после того, как лава начнет работать и зона разгрузки будет скачкообразно перемещаться.

Параметры скважин устапавливают опытным путем или по формулам с учетом

35

У: arctg , град, (2)

где 1ц- шаг ктановых посадок осн кровли, м;

ifi 2,5 (рекомендуется нринимат

2,5); ,

д опр.еделяют из формулы 1 д ловий заложения скважин 6 Угол разворота проекций скважин 40 на плоскость пласта по отношению фланговой выработки принимают р 80-90° . Устья скважин 8 и 9 должн полагаться на расстоянии д., от око вающих выемочных столб выработок (см. фиг. 1).

Угол между скважиной и плоск пласта для скважин 6 и 7 равен

arcsin

45

50

V м2+л2 + д

для скважин 8 и 9

г arctg

М

55

1р -Mctg F + с -f- 10

где 1р - протяженность зоны разгру момент времени, предшеству первой посадке основной кров С - ширина целика для охраны фл вой выработки, м.

горногеологических и горнотехнических условий: мондности между вынимаемым 1 и надрабатываемым 5 пластами, расположения слоя крепких пород в почве разра- батываемого пласта, шага посадки основной кровли (1„), углов разгрузки надраба- тываемой толщи от неподвижных границ будущего выработанного пространства (границы вдоль выработки 2 для скважин 6, выработки 3 для скважин 7 и выработки 10

0 для скважин 8 и 9 на этапе предотвращения внезапных прорывов газа после первой посадки основной кровли) и его подвижной границы, т. е. от линии очистного забоя на этапе плановых посадок основной

5 кровли, следующих за первой. Для скважин 6 и 7 дополнительным условием является охват зоны, равной двум щагам посадки основной КРОВЛИ.

Параметры заложения дегазационных скважин опредатяют следующим образом. Определяют расстояние и от проекции забоя скважины на плоскость пласта до выработки, из которой эта скважина бурится:

i Mctgr + O + 5,(1)

М-мощность междупластья, м; 5 Ч - угол разгрузки, град;

С - ширина охранного целика или буртовой полосы, выложенной вдоль выработки, м.

Определяют угол разворота проекций скважин на плоскость пласта по отнощению

0 Q выработки для скважин б и 7

35

У: arctg , град, (2)

где 1ц- шаг ктановых посадок основной кровли, м;

ifi 2,5 (рекомендуется нринимать п

2,5); ,

д опр.еделяют из формулы 1 для условий заложения скважин 6 и 7, .м Угол разворота проекций скважин 8 и 9 40 на плоскость пласта по отношению к оси фланговой выработки принимают равны.м 80-90° . Устья скважин 8 и 9 должны располагаться на расстоянии д., от оконтури- вающих выемочных столб выработок 2 и 3 (см. фиг. 1).

Угол между скважиной и плоскостью пласта для скважин 6 и 7 равен

arcsin

45

50

V м2+л2 + д

для скважин 8 и 9

(3)

г arctg

М

(4)

5

1р -Mctg F + с -f- 10

где 1р - протяженность зоны разгрузки в момент времени, предшествующий первой посадке основной кровли, м; С - ширина целика для охраны фланговой выработки, м.

Длину скважин 8 и 9 принимают равной

1с /M2 + (lp-Mctgv+c+10)2(l+ctg22fa)(5) а длину скважин 6 и 7 принимают равной

ll l/M2-+u2(l-+Ctg2y ).(6)

Угол наклона скважин к горизонта.ть- ной плоскости принимают равным f а resin (sin р - cosoi,4:cos $ -cosy -sine;), (7) a угол между проекциями скважин на горизонтальную плоскость и перпендикуляром к оси выработки, из которой они пробурены, принимают равным

зоны разгрузки 1 и примыкающих к ней j. 90° -arcctg(ctgv-cosA±tg |,). (8) 15. участков надрабатываемого пласта. Продуктивным отсос газа скважинами 6-9 исключает накопление газа в полостях расслоения под слоем крепких пород (песчаников, известняков) и предотвращает внезапные прорывы газа в горные выработки по трещинам разлома в породах почвы.

В формулах (7) и (8) при расчете параметров скважин 6 и 7 у jTi; р р.| , а при расчете параметров скважин 8 и 9 У 3 г; Верхний знак в формулах (7) и (8) соответствует следующим случаям расчета: 1 - рассчитываются параметры скважин при отработке лав по падению; 2 - рассчитываются параметры скважин при отработке лав по простиранию и скважин, пробуренных из откаточной выработки или расположенных вблизи нее. Нижний знак в формулах (7) и (8) соответствует следующим случаям расчета: I - рассчитываются параметры скважин при

20

дуктивным отсос газа скважинами 6-9 исключает накопление газа в полостях расслоения под слоем крепких пород (песчаников, известняков) и предотвращает внезапные прорывы газа в горные выработки по трещинам разлома в породах почвы.

Перекрестное расположение скважин и аэродинамическая связь между ними упрощают процесс удаления жидкости из скважин на первом этапе их функционирова- 25 кия, когда дегазируют участок надрабаты- вае.мого пласта протяженностью 1 (фиг. 2 и 3). Разность в абсолютном уровне устьев скважин, пробуренных из выработок 2 и 3 и выработки 4, создают при аэродинамичесотработке лав по восстанию; 2 -- рассчи- зо ° связи между перекрестными скважинами благоприятные условия для удале;:ия из скважин жидкости, снижающей продуктивность газоотсоса. Достигают это за счет того, что временно отключают от дегазационной сети группу скважин, устья которых в

тываются параметры скважин при отработке лав по простиранию и скважин, пробуренных из вентиляционной выработки или расположенных вблизи нее.

Параметры скважин 6 и 7 на последуюми благоприятные условия для удале;:ия из скважин жидкости, снижающей продуктивность газоотсоса. Достигают это за счет того, что временно отключают от дегазационной сети группу скважин, устья которых в

40

положены выше, а на другой группе скважин, расположенных ниже и аэродинамически связанных с отключенными, повы- щают вакуум. За счет разности давлений в отключенных скважинах и скважинах, находящихся под глубоким вакуумом, жидкость перетекает из скважин в газопровод. На участках пласта, отрабатываемых лавами по падению (фиг. 2), от вакуумной сети отключают скважины 8 и 9, а вакуум

щих участках пласта, расположенных за 35 серии перекрестно пробуренных скважин рас- зоной первой посадки основной кровли, могут быть скорректированы с учетом дебитов метана из скважин.

Скважины 8 и 9, а также скважины 6 и 7, пробуренные в зоне первой посадки основной кровли, проводят до начала очистных работ, а к моменту первой посадки должны быть дополнительно подготовлены к работе не менее чем по одной скважине 6 и 7 (из выработок 2 и 3) для охвата зоны In (фиг. 2, 3), т. е. участка надрабатываемого 45 усиливают на скважинах 6 и 7. Жидкость пласта, разгружаемого первым за зонойиз скважин удаляют в трубопроводы 11 и

1, разгрузки надрабатываемого пласта пос-12. В лавах по восстанию (фиг. 3), напроле первой посадки основной кровли. Каж-тив, отключают скважины 6 и 7, усиливают вакуум на скважинах 8 и 9, а жидкость удаляют в трубопровод 13.

Перекрестно пробуренные в зоне первой На обводненных пластах для сокраще- посадки основной кровли скважины 6 и 8,ния времени удаления жидкости из сква7 и 9 за счет трещин техногенного происхождения, формируемых в надрабатываемом массиве после посадки основной кровли, создают аэродинамическую связь прежде всего .между перекрестными скважинами, а затем и между упомянутыми группами скважин. Повыщается продуктивность скважин

дую вновь пробуренную скважину подключают в газопроводу.

55

жин на отключенных от дегазационного трубопровода скважинах создают подсосы воздуха (фиг. 3). С помощью пропускаемого по скважинам воздуха жидкость выводят из скважин и связующих их трещин в дегазационный трубопровод, расположенный ниже. Рациональное использование принципа

0

и эффективность отсоса газа, что весьма важно на этапе бурного метановыделения из достаточно протяженного участка Ц над- рабатываемого пласта, разгружаемого с запозданием из-за слоя крепких пород в почве пласта в короткий промежуток времени. Участок надработанного пласта на границах его разлома вскрыт скважинами и перекрыт сетью трещин, связывающих перекрестно пробуренные скважины. Скважины включаются в работу сразу же после начала процесса разгрузки надрабатывае- мого пласта и функционируют в течение всего времени интенсивного газовыделения из

зоны разгрузки 1 и примыкающих к ней участков надрабатываемого пласта. Про

дуктивным отсос газа скважинами 6-9 исключает накопление газа в полостях расслоения под слоем крепких пород (песчаников, известняков) и предотвращает внезапные прорывы газа в горные выработки по трещинам разлома в породах почвы.

Перекрестное расположение скважин и аэродинамическая связь между ними упрощают процесс удаления жидкости из скважин на первом этапе их функционирова- кия, когда дегазируют участок надрабаты- вае.мого пласта протяженностью 1 (фиг. 2 и 3). Разность в абсолютном уровне устьев скважин, пробуренных из выработок 2 и 3 и выработки 4, создают при аэродинамичес ° связи между перекрестными скважинами благоприятные условия для удале;:ия из скважин жидкости, снижающей продуктивность газоотсоса. Достигают это за счет того, что временно отключают от дегазационной сети группу скважин, устья которых в

положены выше, а на другой группе скважин, расположенных ниже и аэродинамически связанных с отключенными, повы- щают вакуум. За счет разности давлений в отключенных скважинах и скважинах, находящихся под глубоким вакуумом, жидкость перетекает из скважин в газопровод. На участках пласта, отрабатываемых лавами по падению (фиг. 2), от вакуумной сети отключают скважины 8 и 9, а вакуум

серии перекрестно пробуренных скважин рас-

усиливают на скважинах 6 и 7. Жидкость из скважин удаляют в трубопроводы 11 и

жин на отключенных от дегазационного трубопровода скважинах создают подсосы воздуха (фиг. 3). С помощью пропускаемого по скважинам воздуха жидкость выводят из скважин и связующих их трещин в дегазационный трубопровод, расположенный ниже. Рациональное использование принципа

самоизлива жидкости (за счет разности уров- |ней), перекрестное расноложение скважин |с аэродинамической связью между ними и искусственное создание перепада давлений в скважинах и газопроводе позволяют эф- фективно и в короткий срок избавиться от отрицательного влияния жидкости на про- |дуктивность скважин, функционирующих в Iразгруженной зоне после первой посадки |основной кровли. Временем прекращения принудительного удаления жидкости из скважин служит момент окончания водопритока или начала снижения концентрации метана, Iобусловленного протеканием по скважине |рудничного воздуха. Отключенные сква1. Способ дегазации угольного пласта при его отработке, включающий проведе|жины вновь подключают к дегазационной 15 ние из выработок, оконтуривающих выемоч- |системе.ный участок, группы скважин, ориентирован- Сеть искусственно формируемых трещинных под углом к забою, их герметизацию, между перекрестными скважинами оказы-подключение к газопроводу и отсос газа, вает благоприятное влияние на удалениеотличающийся тем, что, с целью повышения жидкости из скважин в полости расслое-эффективности дегазации путем предотвра- ния, формируемые над и под надрабатывае-щения внезапных прорывов газа из надра- мым пластом.батываемой толщи в горные выработки во Сочетание перечисленных мероприятийвремя первой посадки кровли, дополнительно рациональной дегазации надрабатывае-но проводят группу скважин из фланговой |мой толщи скважинами позволяет исклю-выработки, расположенной за разрезной чить внезапные прорывы газа в горные вы- 25 печью, причем скважины обеих групп проработки по разломам в породах почвы от-водят до пересечения пород почвы надра: рабатываемого пласта, формируемым после наиболее опасной первой посадки основной кровли.

При последующих плановых посадках :основной кровли, ПРОИСХОДЯЩИХ С интерва- :лом Ij, (фиг. 2 и 3), внезапные прорывы га- : за предотвращают за счет включения в ра- I боту дополнительно пробуренных скважин :и функционирования ранее пробуренных, в

30

батываемого пласта в зоне первичной разгрузки и располагают их между собой перекрестно с возможностью образования аэродинамической связи между ними после первой посадки основной кровли.

тываемого пласта поступает в новые сква-которых расположены выще, отключают от

жины 6 и 7, а также в ранее образованныегазопровода, а в скважинах, устья котополости, из которых его удаляют другими,рых расположены ниже, увелич ивают разранее пробуренными скважинами.режение.

Высокая эффективность системы скважин, предусмотренных для дегазации над- рабатываемой толщи, обеспечивает безопасные условия отработки газоносного пласта как по фактору внезапных прорывов газа, так и по фактору газообильности в целом выемочного участка. Создаются благоприятные условия для высокопроизводительной и безопасной работы очистных забоев.

Формула изобретения

батываемого пласта в зоне первичной разгрузки и располагают их между собой перекрестно с возможностью образования аэродинамической связи между ними после первой посадки основной кровли.

//

s в

Фиг 2

Фиг.З