Способ подготовки угольных пластов, склонных к газодинамическим явлениям Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промьшшвнности, преимущественно к угольной, и может -быть использовано при разработке выбросоопасных угольных пластов.

К-Ьвгстен способ предотвращения внезапных выбросов в зонах повышенного горного давления, согласно которому на выбросоопасном пласте устанавливают границы зон ПГД и вьщеляют системь техногенных трещин, образовавшихся под действием горного давления , причем определяют их азимут простирания, затем бурят дегазационные скважины перпендикулярно техногенньм трещинам.

Однако этот способ не обеспечивает безопасности, так как эффективность дегазации низка вследствие закрытия пор и дренирующих каналов в ЗПГД, характеризуется низкой эффективностью вследствие необходимости долгой дегазации, что снижает темпы проходки.

Известен также способ дегазации угольного пластаS согласно которому .J на выбросоопасньй пласт пробуривают скважины, через которые нагнетают ра бочую жидкость, затем проводят другую серию скважин, ориентированных нормально к азимуту простирания системы гмдропроводящих трещин, и дегазируют участок пласта. Однако такой способ не обеспечивает безопасности вследствие неравно мерного и неконтролируемого распространения жидкости, а также не обеспечивает высокие темпы проходки вcJ eдcтвиe большой трудоемкости. Известен способ подготовки пластов, склонных к газодинамическим явлениям ; включаювщй столбовую подготовку при которой проходка основных выработок (штреков при ориентировке столба по простиранию, бремсбергов или уклонов - при ориентировке столба по падению) осуществляется с применением текущего прогноза выбро- соопасности, а опасных-с применением локальных мероприятий: ri-здроотжим,гидрормхление, торпедирование и т.п. Однако такой способ не обеспечива ет безопасности подготовки запасов пласта, imeef низкую эффективность вследствие больших затрат на защитны мероприятия, которые проводятся в не благоприятньгх горно-геологических условгшх, вследствие чего их приходится дублировать, а также низкие темпы подготовки. Цель изобретения - повьшение безо пасностк и темпов проведения выработок при сокращении затрат на.защитные мероприятия. Указанная цель достигается тем.,, что согласно предлагаемог у способу определяют азимут дтростгфания преоб ладающей грещнноватости а основные оконт1,;ривающие столб выработки9 например штреки уклоны и т.п.;, прохо дят в соответств1гя с этим азимутом, не допуская отклонеш й от него пре вьшающик 5, причем при пересечении опасных зон основзсыни оконтури- вающими столб выраб.отками локальную гидрообработку угленосной т о лщг про водят в режиме пздроотжима, а при пересечении опасных зон вспомогатель ными выработками, например разрезными n,:4aMii, сбойками и т.п., ориентированными нормально к основным, осуществляют дегазацию у ьястка по трассе проходимой выработки через барьер ные скважины в сочетании с локальной 14 . гидрообработкой в режиме пщрорыхления. На фиг. 1 --3 приведена схема осуществления предлагаемого способа. Способ осу цествляется следующим образо У1. До начала нарезки столба 1 основными оконтуривающими вьфаботками 2 проводят исследование систем трещин, характерных для участка будущей трассы основных выработок,2 Выявляют , преобладающую систему треидан 3. Ориентировку добычного столба осуществляют таким образом, чтобы оконтуривающие транспортньпЧ 2 и вентиляцион шй штреки (уклоны) были ориентированы согласно преобладающей трещиноватости с отклонением от азимута, не превьшающим , Проходку выработки осуществляют с текущим прогнозом по известной методике. При значениях прогноза, характеризующих опасную ситуацию (зоны 4 и 5), локальные защитные мероприятия проводят следующим образом. Так, в опасных зонах 4, возникающих по трассе основных оконтуриваюгщх выработок, проводят через скважины 6 гиДроотжим.(фиг. 2а) При осуществлении проходки разрезных печей, сбоек, монтаж и 1х камер и других выработок, ориентированггых нормально к азимуту преобладающей трещиноватости (нормально к трассам основных выработок) безопасность проходки в зонах 5 обеспечивают бурением барьерных скважин 7 из специально оборудованных камер К и дегазацией пласта (фиг. 3). При невозможности обеспечить безопасность только дегазацией-(например, ввиду нехватки времени) осуществляют дополнительно гидрорыхление через скважины 8. Ориентация основных штреков соответственно направлению преобладающей трещ1гноватости позволяет улучшить условия истечения газа, без динам11ческого эффекта в- выработку, что позволяет снизить газовое давление в угольной толще перед вьфаботкой и З - еньшить вероятность выброса, а значит, частоту применения локальньп: защитных мероприятий. Это тем более эффективно, если учесть, что, кроме имеющейся трещиноватости, при проходке выработки образуется система тех-. ногенных трещин, параллельных забою вьфаботки. Сочетание этих трещин с нормально ориентированными к ним трещннами естественного геологического происхождения, имеющими выход в выработку, облегчает проведение гидроотжима, истечение газа и разгрузку массива в .зоне опорного давления. Азимут простирания трещин не обязательно совпадает с простиранием или падением пласта. В этом случае необходимо предусмотреть диагональную подготовку и отработку панели или крыла шахматного .поля. Направление выработки можно задать практически с точностью. Параметр irIS, т.е. 30 допустимого отклонения, обоснован тем, что при статистической обработке результатов измерения азимутов простирания трепщ случайные значатся группируются в сс ответстшад с нормальным .законом распределения при этом отклоненш-i от ве роятнейшего значения, произведенньгх измерений (5 обычно расположено в значениях 6 t15°. Кроме того, ориентировка образовавштпсся впереди забоя блоков с разворотом более 30 от оси проходки выработки создает большие трудности и требует больших энергозатрат для их ввдвкжения в выработку. Это следует из свойства си(нусоиды, по которой происходит разло жение вьщвигаюцей силы. До 30 отклоненяе от абсо.шотного значения F происходит медленно (cos ,86), а. после ЗО функция cos Зменьгааетс быстро, FCos (гдеОСтЗО) существен ;яо меньше, т.е. вероятность вьщвинут блоки, а значит, разгрузить массив перед забоем значительно меньше. Несмотря на то, что задание на- правления штреков и отработки лавы существенно уменьшает вероятность вы броса .в подготовительных вьфаботках и в лаве, однако возможность выброса Не исключена, поэтому необходимо кон ролировать опасность г:гзодинаш1ческих явлений проведением текущего про гноза -При его значениях, характеризующих опасность, рекомендовано пров дить гидроотжим. ИЗ всего комплекса защитных мероприятий в данных условияк наиболее целесообразно проведение именно гидроотжима,так как в этомслу:чае наиболее легко выдвинуть расслоенны ;трещинами блоки угля в выработку. При довороте выработки 2, например при проходке разрезной печи, ориентировка гфеобладак)щей трещиноватости меняется на нормальную по отношению к оси выработки. При этом условия миграции газа в выработку ухудшаются , что увеличивает опасность газодинамических проявлений. В этом случае проведение дополнительных защитных мероприятий необходимо. Наиболее зЛЛективны в зтом случае барьерные скважины, дегазация через которые проходит в благоприятных условиях вследствие пересечения скважинами макс1 мального числа газопровО.дных трещин. Дегазация через передовые и барьерные скважганы в sTiix условиях- в любоь случае более эЛЛектНоиа, уменьшает газовьщеление в проходимую выработку и повышает темпы ее проходки. Однако полностью исключить выбро соопасность не всегда возможно и п этих условиях. В таких случаях рекомендуется применять локальное иеро приятие - гидрорыхление. УСЛОВРШ для падрорыхления наиболее благоприятны, так как нагнетаемая вода растекается по преобладакячим системам трещин, разламьшает и рыхлит угленосную толщу с максимальным эЛЛектом. Воздействие иа массив будет наибсльш1Ш. П р и р. На выбросоопасном пласте Д нарезают добьит.п столб. Угол падения пласта 8 на глубине 500 м. По данным геологической съемки -в ранее пройденных выработках и лавах огфеделяли преобладающие системы трептин и строили диаграммы - розы трещиноватости. В условиях пласта азимут розы трещиноватости отличается от a3JtNr/Ta простирания пласта ira- . В соответствии с диаграммой было принято решение на проходку откаточного и вентиляционного штреков диагонально к простиранию пласта по азимуту преобладаюрдей системы трещин. Столб также нарезали диагонально. Проходку штреков осуществляли комбайном ПК-9 с текущим прогнозом. При протяженности штреков по 800 м каядьв текущий прогноз в 7 случаях регистрировал опасные значения. В этих зонах роводили гидроотжим по известной ехнологии. Глубина гергтетизации шпуов 3 MJ длина шпуров 3,5 м; несннжаеое опережение 0,7 MJ давление воды 100 кгс/см ; скорость нагнетанил 17 л/мин; время нагнетания 1 ч. Эффективность гидроотжима контроировали вьщвгшением забоя, она преышала во всех случаях 2 см. При обьршой ориентации итрекоп по простиранию плхтста на практике прихо дится постоянно прииенять загцттные мероприятия.При проходке монтажной печи 1три повороте на 90 от направления штреков на всю ее длину - 120 и пробуривали две барьерные скважины, устья которых герметизировали герметизаторамр и подключали к вакуумным газопроводам. Период дегазации - две недели. Газоносность по трассе печи снизилась на 20%. При проходке печи один раз текугц прогноз показал опасное значение, В этом случае применяли падрорыхление. Глубина скважины 10 и, глубина ге метизации 4 м, диаметр скважины 72 м расчетный удельньй расход воды ,20 л/т, давление воды 75 кгс/см . Время проходки штреков и монтажной печи сократилось на 30%, уменьшились трудозатраты на проведение защитных нероприлтш, а тагсже газообильность выраболки при проходке (циклшшские скачки газообнльности исключены). По сравненша с прототипом предлагаемьй способ позволяет повысить эффективность защитных мероприятий, т уменьшить вероятность выброса, а так же сократить трудоемкость проведения их. Формула изобретент1я 1.Способ подготовки угольных пластов, склонных к гaзoдинaмичecкliм явлениям, включаюттий столбовую подготовку с проведением текущего прогноза выбросоопасности и применением в опасных зонах способов предотвращения внезапных выбросов, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения безопасности и темпов проведения основных оконтуривающих столб выработок при сокращении затрат на заги1тные мероприятия, определяют азимут простирания преобладающей трег иноватости, при этом основные оконтуривающие столб выработки проходят в соответствии с указанным азимутом, не допуская отклонений от него, .превышающих ±15. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффект1:лности проведения защитных мероприятий при пересечении опасных зон основными оконтуривающими столб выработками, локальную гидрообработку угленосной толщи проводят в режиме гидроотжима. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и чающийся тем, что при пересечении опасных зон вспомогательными вьфаботками, ориентированньми нормально к основнь М, по трассе проходимой вспомогательной в.1работки бурят барь|ерные скважины, через которые ведут дегазацию участка в сочетании с локальной гидрообработкой в ретотме гидрорыхления .

О г

АIE

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить безопасность и темпы проведения основных оконтуривающих столб вьфаботок присокращении затрат на защитные мероприятия, а также повысить эффективность проведения защитных мероприятий при пересечении опасных зон выработок. Перед нарезкой столба выработок 2 выявляется направление преобладающей, системы Tpei'p-iH 3. Определяют азимут простирания преобладающей тре- щиноватости. Добычной столб ориентируют в соответствии с указанным ази- ' мутом. Проходят вьфаботки.с отклонениями от азимута, не превышающими i't5 ''. В опасных зонах 4-, возникающих на трассе выработок, проводят через одни скважины'гццроотжим. В зонах 5 при проведении выработок, расположенных нормально к трассам основных выработок, бурят барьерные С. Через них ведут дегазацию пласта. При невозможности обеспечить безопасность только дегазацией дополнительно ведут гидрорыхление через другие скважины. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Щ.Л