Способ защиты горных выработок на больших глубинах от поступления метана Советский патент 1990 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации горных выработок на больших глубинах.

Цель изобретения - уменьшение поступления газа в выработку и снижение затрат на дегазационные работы за счет использования явления зональной дезинтеграции.

На чертеже показаны выработка и окружающий массив пород, поперечное сечение.

На чертеже обозначены выработка 1, пройденная на большой глубине, ближняя к выработке зона 2 дезинтеграции пород, которая используется как экран, препятствующий проникновению газа в выработку, дальняя от выработки зона 3 дезинтеграции пород, которая используется в качестве емкости для сбора и извлечения метана, скважнньг 4, пробуренные в массив, которые слузкат для заполнения зон дезинтеграции порол газонепроницаемым и газопроницае

мым составами, часть из них в дальнейшем используется для отсоса метана, газонепроницаемая смесь 5, зак4чи ваемая в первую зону дезинтеграции пород, газопроницаемый материал 6, который размещают в дальней от выра- I ботки зоне дезинтеграции пород. I Способ осуществляют следующим об- j разом.

Выработку 1 проводят на большой глубине (большой глубиной считают такую глубину, при которой напряжения в массиве пород в окрестности выработки равны или больше прочности породы на контуре выработки). При этом вокруг нее образуются зоны дезинтеграции пород в соответствии с явлением зональной дезинтеграции. Из выработки 1 в породный массив бурят смотровую скважину, с помощью которой определяют местоположение зон 2 и 3 дезинтеграции. Определение зон производят, например, путем просмотра скважи ны с помощью прибора PBII-451. После I этого бурят скважины 4 до пересечения их с дальней зоной 3 дезинтеграции. Затем скважишл 4 вьппе зоны 2 дезинтеграции закрывают пробкой и в зону 2 закачивают газонепроницаемую смесь 5, например битумную смолу. После закачивания ее в зону 2 пробку вьшимают, прочищают скважину и подсоединяют ее к вакуум-насосу, с помощью которог из зоны 3 извлекают мелкие фракхщи разрушенной породы. Извлечение мелких фракций можйо производить также путем вымьшания их струей воды, подаваемой в скважину, или продуваемой сжатым воздухом. После извлечения мелких фракций породы из зоны 3 в нее с по- мощью сжагого воздуха подают газопроницаемый материал, например гранулированный доменный шпак, которые не позволяет в дальнейшем смыкаться зоне 3 и является проницаемым для газа. После заполнения газопроницаемым материалом зоны 3 скважину 4 обсаживают устанавливают герметизаторы и фильтры присоединяют их к установке вакууми- рования и начинают отсос газа, который поступает из окружающего массива в зону 3 дезинтеграции. Таким образом газ в выработку 1 не попадает, а удаляется из массива через зону 3 дезинтеграции и скважины 4, которые задействованы на определенных участках выработки.

5

0

Q

,

0

0

5

Способ проверен в условиях откаточного магистрального штрека, пройденного на глубине 470 м. Прочность вмещающих пород в образце на сжатие составляет 15-20 МПа. Величина удельной газоотдачи вмещающих пород и угля составляет 0,01 м.

Сечение выработки 12,5 м, крепление - металлические арки через 0,5 м. В соответствии с предлагаемым способом в бока выработки перпендикулярно ее продольной оси пробурены смотровые скважины диаметром 42 мм. По скважинам с помощью прибора РВП- 454 определяют, что вокруг выработки образовались три зоны дезинтеграции, первая на расстоянии 1,76 м от стенки выработки, вторая 3,56 м и третья (дальняя) 5,28 м.

После этого в бока и кровлю выработки пробурены скважины 4 диаметром 105 мм до пересечения их с дальней зоной 3 дезинтеграции. Затем в скважину 4 выше зоны 2 дезинтеграции пород устанавливают деревянную пробку и во вторую зону 2 закачивают газонепроницаемую смесь 5, в качестве которой применяют битум. Газонепроницаемую смесь подают в зону 2 насосами типа НТР-50 с давлением закачки 0,5-1,5 МПа. После закачки смеси деревянную пробку извлекают из скважины, скважину очищают и затем извлекают мелкие фракции разрушенной породы из зоны 3 дезинтеграции. Извлечение мелких фракций осуществляют путем подачи в разрушенную зону сжатого воздуха под давлением 5 атм и продувки с его помощью участков между скважинами вдоль выработки. После извлечения мелких фракций породы из зоны 3 в нее с помощью сжатого воздуха подают гранулированньй доменный шлак с диаметром гранул 3-5 мм. Гранулы шлака заполняют свободное пространство в зоне 3 дезинтеграции и не позволяют в дальнейшем смыкаться этой зоне. После заполнения газопроницаемым материалом зоны 3 скважины загерметизированы с помощью механического герметизатора ГДСК-135 в них установлены фильтры, предотвращавшие вьшос шлака, и осуществлен отсос газа, который поступает из окружающего массива в зону дезинтеграции, заполненную газопроницаемым материалом.

Формула

изобретения

1. Способ защиты горных выработок на больших глубинах от поступления метана, включающий бурение дегазационных скважин из выработки, удаление буровой мелочи из скважин, присоединение их к системе вакуумирования и извлечение газа из скважин и сообщающихся с ними щелей в массиве, о т- личающийся тем, что, с целью уменьшения поступления газа в выработку и снижения затрат на дегазационные работы, предварительно определяют эоны дезинтеграции вмещающих

10

15

пород вблизи выработки, при этом нагнетают в ближнюю к вьфаботке зону дезинтеграции газонепроницаемый материал, а дальнюю от вьфаботки зону дезинтеграции очищают от мелких фракций разрушенных пород, заполняют освободившееся пространство газопроницаемым материалом и производят из нее извлечение газа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве газонепроницаемого материала используют мазут или битумную смолу, а в качест- ве газопроницаемого материала гранулированный доменньй шпак.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для снижения метанообильности горных выработок. Цель - уменьшение поступления газа в выработку и снижение затрат на дегазационные работы за счет использования явления зональной дезинтеграции. Из горной выработки бурят дегазационные скважины на вмещающие породы и угольные пласты. Исследуют скважины по длине и определяют зоны дезинтеграции /ЗД/ вмещающих пород вблизи выработки. В скважину вводят разделительную пробку и устанавливают ее непосредственно за первой, ближайшей к выработке ЗД. В скважину закачивают газонепроницаемый материал, например битум, и заполняют им пустоты в ЗД. После создания таким способом газонепроницаемого щита вокруг выработки из скважины извлекают разделительную пробку. После чего скважину и дальнюю от выработки ЗД очищают от штыба, например, струей сжатого воздуха. Образовавшиеся полости заполняют газопроницаемым материалом, например, гранулированным шлаком. Последний препятствует разрушению скважины и сообщающихся с ней полостей. Скважину подключают к дегазационной системе и извлекают метан. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.