Способ оценки степени увлажнения угольного массива Советский патент 1989 года по МПК E21F5/00 

4

сд

00

Изобретение относится к горной промышленности. Цель - повышение достоверности и оперативности оценки степени увлажнения угольного массива в процессе нагнетания в него воды. Вначале увлажняют угольный массив, подавая жидкость через нагнетательные скважины. После окончания увлажнения массива его замораживают, например, путем впрыскивания в скважину жидкого азота. Затем в замороженный участок массива, имеющего температуру ниже интервала (-0,5) - (-8)°С бурят контрольную скважину. При этом степень увлажнения массива угля определяют по величине прочности замороженного угля в соответствии с математическим выражением. Прочность замороженного угля определяют, например, путем вдавливания инденторов в стенку скважины прибором МГД по известной методике. 1 ил. S (Л

4;;

САЭ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оценки степени увлажнения угольного пласта

Целью изобретения является повышение достоверности и оперативности оценки степени увлажнения угольного массива в процессе нагнетания в него воды.

На чертеже приведена схема осуществления способа.

Определение степени увлажнения маего количества воды насосную установку отключают, гидрозатвор извлекают н через эту же скважину производят заморажива- ине массива угля путем впрыскивания в нее жидкого азота. Через 30-40 мни вокруг 5 скважины образуется замороженная зона. Диаметр этой зоны составляет диаметров скважины, а температура замороженного угля (-12) -(-15)°С.

Такая температура массива вокруг сквасива предлагаемым способом осуществляет- ю жины сохраняется в течение 3-4 ч. В ,„ f,-,,n.-,-r-,,w «л w-ni vj-ttiri Л ггчгт ж . r VIlQJ

ся следующим образом.

Сразу после окончания увлажнения массива 1 вокруг нагнетательной скважины 2 проводят замораживание массива, например, путем впрыскивания в скважину жидкого азота, затем в замороженный участок мае- - сива 3 бурят контрольную скважину 4, в которой контрольно по длине скважины проводят определение прочности замороженного массива, например, с помощью прибора МГД, путем вдавливания инденторов в 2Q стенки скважины. Затем на основании полученной ранее в лабораторных условиях зависимостью между прочностью на сжатие замороженного угля и его влажностью определяют степень увлажнения массива (в % от максимальной гигроскопической 25 влажности) по формуле

мороженный массив бурят контрольную скважину, в которой поинтервально по ее длине определяют прочность замороженного угля. На расстоянии 2,5 м от груди забоя она составляет 5,6 МПа, а на расстоянии 4м - 5,2 МПа. На основании лабораторных исследований установлено, что максимальная гигроскопическая влажность плас та составляет 3%, прочность незамороженного угля при этой влажности - 5,1 МПа. Подставим в формулу значения прочности замороженного угля, полученные в скважине на расстояниях 2,5 и 4 м от груди забоя:

.5

0,04 . 5,1

100 „.,„ ---- 83%

100

0,04- V

где Rf, - прочность на сжатие замороженного угля, МПа;

{ - прочность на сжатие незамороженного угля при максимальной гигроскопической влажности, МПа; W«aKc - максимальная гигроскопическая

влажность, %;

Vt/ - степень увлажнения массива от значения максимальной гигроскопической влажности, %. Исследования показывают, что при замораживании прочность увлажненного угля меняется в зависимости от влажности угля, кроме того, изменение прочности (при одной и той же влажности) в зависимости от температуры прослеживается только в диапазоне от (-0,5) до (-6) -(-8)°С, а при

о , 04

. 5,1

1|2 16%

30

Таким образом, определяют, что на расстоянии 2,5 м влажность массива составляет 83% от максимальной гигроскопической влажности, а на расстоянии 4м - 16%.

Следовательно, массив угля не увлажнился до максимальной гигроскопической 5 влажности, что требуется для перехода участка пласта в неудароопасное состояние, и поэтому необходимо продолжить закачивание воды в массив.

Предлагаемый способ позволяет получить достоверные сведения о степени увлажнения массива, так как при его применении точно известно местоположение участка массива, в котором производится определение влажности. Способ сравнительно прост и позволяет использовать скважины, пробу40

.г ренные для нагнетания воды для замораболее низкои температуре прочность практи- 45 ;;,ивания массива и обеспечить тем самым

чески не меняется и зависит только от влажности угля.

Прочность замороженного угля определяют, например, путем вдавливания инденторов в стенку скважины прибором МГД по известной методике.

Пример. Для нагнетания воды со стороны очистного забоя в пласт мощностью 4 м, бурят скважины длиной до 10 м, диаметром 55 мм ручным электросверлом. Затем в них вставляют гибкий гидрозатвор на глубину 8 м и производят высоконапорное нагнетание воды установкой УНВ-2. После закачивания, в скважину расчетновозможность бурения контрольных скважин на требуемую глубину. Кроме того, способ обеспечивает возможность оперативной, непосредственно в забое, оценки степени увлаж- 50 нения массива и при недостаточном увлажнении своевременно принять необходимые меры по дополнительному нагнетанию воды в пласт.

Формула изобретения

Способ оценки степени увлажнения угольного массива, включающий подачу жидкости через нагнетательные скважины, бурение

го количества воды насосную установку отключают, гидрозатвор извлекают н через эту же скважину производят заморажива- ине массива угля путем впрыскивания в нее жидкого азота. Через 30-40 мни вокруг скважины образуется замороженная зона. Диаметр этой зоны составляет диаметров скважины, а температура замороженного угля (-12) -(-15)°С.

Такая температура массива вокруг скважины сохраняется в течение 3-4 ч. В зажины сохраняется в течение 3-4 ч. В за„ f,-,,n.-,-r-,,w «л w-ni vj-ttiri Л ггчгт ж . r VIlQJ

мороженный массив бурят контрольную скважину, в которой поинтервально по ее длине определяют прочность замороженного угля. На расстоянии 2,5 м от груди забоя она составляет 5,6 МПа, а на расстоянии 4м - 5,2 МПа. На основании лабораторных исследований установлено, что максимальная гигроскопическая влажность пласта составляет 3%, прочность незамороженного угля при этой влажности - 5,1 МПа. Подставим в формулу значения прочности замороженного угля, полученные в скважине на расстояниях 2,5 и 4 м от груди забоя:

100 „.,„ ---- 83%

1|2 16%

30

Таким образом, определяют, что на расстоянии 2,5 м влажность массива составляет 83% от максимальной гигроскопической влажности, а на расстоянии 4м - 16%.

Следовательно, массив угля не увлажнился до максимальной гигроскопической 5 влажности, что требуется для перехода участка пласта в неудароопасное состояние, и поэтому необходимо продолжить закачивание воды в массив.

Предлагаемый способ позволяет получить достоверные сведения о степени увлажнения массива, так как при его применении точно известно местоположение участка массива, в котором производится определение влажности. Способ сравнительно прост и позволяет использовать скважины, пробу40

возможность бурения контрольных скважин на требуемую глубину. Кроме того, способ обеспечивает возможность оперативной, непосредственно в забое, оценки степени увлаж- 0 нения массива и при недостаточном увлажнении своевременно принять необходимые меры по дополнительному нагнетанию воды в пласт.

Формула изобретения

Способ оценки степени увлажнения угольного массива, включающий подачу жидкости через нагнетательные скважины, бурение

контрольных скважин и поинтервальное определение по длине контрольных скважин влажности угля, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и оперативности оценки степени увлажнения угольного массива в процессе нагнетания в него воды, после окончания нагнетания производят замораживание массива вокруг нагнетательной скважины, а контрольную скважину бурят в замороженный участок массива, имеющий температуру ниже интервала от (-0,5) до (-8)°С, при этом определение степени увлажнения массива угля производят по величине прочности замороженного угля из математического выражения.

J0p 0,04.; WH, /О

0

где - R -

мгхс

W прочность на сжатие замороженного угля, МПа;

прочность на сжатие незамороженного угля при максимальной гигроскопической влажности, .МПа;

максимальная гигроскопическая влажность, %;

степень увлажнения массива от значения максимальной гигроскопической влажности, %.