Способ обработки массива горных пород Советский патент 1992 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для обработки горных пород при подземной разработке полезных ископаемых.

Известен способ предварительной обработки угольных пластов, включающий нагнетание в пласт жидкости в напорном, а затем в импульсном режиме, автоматически чередуемых по мере изменения гидравлического сопротивления пласта.

Основной недостаток способа при автоматическом чередовании напорного и импульсного режимов нагнетания - возможное рассогласование физико-механических свойств угольного массива и значения давления нагнетаемой жидкости, в результате чего возможно локальное разрушение массива, что снижает эффективность обработки.

Также известен способ профилактической обработки горного массива, включающий нагнетание жидкости в массив, определение изменения в интервале времени акустической эмиссии обрабатываемой зоны массива в зависимости от давления жидкости при ступенчатом подъеме давления на каждом интервале, а при достижении текущим значением приращения акустической эмиссии пороговой величины давление снижают до предыдущей ступени и повторно осуществляют контроль, причем за пороговое значение принимают среднюю величину приращения акустической эмиссии.

Недостатком данного способа является то, что способ не позволяет определять конец процесса обработки массива, а время обработки на каждом интервале определяется производительностью насоса и не учитывает состояние массива, что негативно сказывается на эффективности обработки.

Наиболее близким по техническому решению является способ профилактической

VI

&

Ч v|

обработки горных пород при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, включающий нагнетание в массив суспензии микроорганизмов с питательной средой и ее выдержку, контроль за состо- янием массива, периодическую смену суспензии и при достижении массивом требуемых параметров прекращение обработки.

Недостатком способа является возмож- ное разрушение микроорганизмов в процессе нагнетания их в массив под действием избыточного давления нагнетания, как правило превышающего пластовое.

Цель изобретения - повышение эффек- тивности обработки за счет предотвращения разрушения микроорганизмов в процессе их нагнетания в массив.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что при способе обработки массива горных пород, включающем нагнетание в массив суспензии микроорганизмов с питательной средой и ее выдержку, контроль за состоянием массива и периодическое обновление реагента, перед нагнета- нием суспензии в массив микроорганизмы переводят в споровое состояние, а после нагнетания суспензии контролируют процесс перехода спор в вегетативное состояние, при этом контроль за состоянием массива начинают после окончания этого процесса.

Кроме того, контроль процесса перехода спор в вегетативное состояние осуществляют путем отбора проб суспензии из массива и определения в лабораторных условиях относительного содержания спор, а перевод микроорганизмов в споровое состояние осуществляется за счет снижения температуры суспензии микроорганизмов до температуры перехода данного штамма микроорганизмов из вегетативного состояния в споровое.

Температура перехода микроорганизмов в споровое состояние определяется предварительно в лабораторных условиях для каждого используемого штамма.

Использование для обработки массива горных пород биологической суспензии, содержащей споры микроорганизмов, позво- ляет снизить негативное воздействие избыточного давления, развиваемого техническими средствами подачи реагента в массив, на физиологическое состояние клеток микроорганизмов. Положительным фак- тором предлагаемого способа является также то, что споры, имея меньшие по сравнению с вегетативными клетками размеры (например, для силикатных бактерий Bacillus muciloginosus размер вегетативных микроорганизмов 22,8x13,4 мкм, а спор 6,0x1,4 мкм), могут проникать в более мелкие трещины и поры обрабатываемого горного массива, что способствует повышению эффективности обработки биологическим реагентом. Преимущество нагнетания в массив биологической суспензии спор микроорганизмов заключается еще и в том, что, попадая в массив в споровом состоянии, а затем прорастая в нем, микроорганизмы адаптируются к условиям горного массива более быстро, что также позволяет повысить эффективность обработки массива горных пород биологической суспензией микроорганизмов.

Способ осуществляют следующим образом.

Угольный пласт К с углом падения 72° подготовлен вентиляционными и откаточными штреками к выемке. С целью предварительного разупрочнения угольный пласт обрабатывают суспензией силикатных бактерий Bacillus muciloginosus, Предварительно в лабораторных условиях определяют температуру перехода Bacillus muciloginosus в споровое состояние. Для нагнетания суспензии в массив по восстанию пласта через каждые 6 м бурят нагнетательные скважины $ 70-100 мм, устья которых герметизируют. Перед нагнетанием суспензии в массив ее охлаждают до температуры перехода вегетативных клеток в споровое состояние (ниже +5°С). Периодически (1 раз в сутки) из нагнетательной скважины отбирается порция биологической суспензии и в лабораторных условиях определяется концентрация в ней спор и вегетативных клеток. При достижении концентрации вегетативных клеток в суспензии примерно 1 106 кл/мл процесс перехода спор в вегетативное состояние считается законченным, т.е. биологическая суспензия перешла в активное состояние. После этого начинается контроль за состоянием массива, для чего из обрабатываемого массива отбираются пробы угля и производится оценка снижения его прочностных характеристик. При снижении прочностных характеристик массива до заданной величины обработку прекращают. В случае, если достижение этого параметра по времени превышает срок эффективной работы суспензии по разрушению угля (для Bacillus mucitoglnosus примерно 7 сут), производится нагнетание в массив свежей питательной среды.

Предлагаемый способ обработки массива горных пород может быть реализован в любых горно-технических условиях. Использование способа наиболее эффективно

для плотных, крепких углей с низкой проницаемостью и трещиноватостью, при обработке которых жидкими реагентами требуется большое избыточное давление.

Использование предлагаемого способа обработки массива горных пород по сравнению с известными обеспечивает следующие преимущества: постоянный эффективный контроль за процессом обработки и состоянием массива; повышение эффективности обработки за счет предотвращения разрушения микроорганизмов в процессе их нагнетания в массив; лучшее проникновение спор (из-за меньших, по сравнению с вегетативными клетками, размеров) в поры и трещины массива; повышение эффективности обработки массива горных пород биологической суспензией микроорганизмов за счет более быстрой адаптации проросших спор к условиям массива.

Формула изобретения 1. Способ обработки массива горных пород, включающий нагнетание в массив суспензии микроорганизмов с питательной средой и ее выдержку, контроль за состоянием массива, периодическое обновление реагента и при достижении массивом требуемых параметров прекращение обработки,

отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки за счет предотвращения разрушения микроорганизмов в процессе их нагнетания, перед нагнетанием суспензии в массив микроорганизмы переводят в споровое состояние, а после нагнетания суспензии контролируют процесс перехода спор в вегетативное состояние, при этом контроль за состоянием массива начинают после окончания этого процесса.

2.Способ по п. 1. отличающийся тем, что контроль процесса перехода спор в вегетативное состояние осуществляют путем отбора проб суспензии из массива и определения в лабораторных условиях относительного содержания спор.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающий- с я тем, что перевод микроорганизмов в споровое состояние осуществляется за счет снижения температуры суспензии микроорганизмов до температуры перехода данного штамма микроорганизмов из вегетативного состояния в споровое.

4.Способ поо пп. 1-3, отличающий- с я тем, что температуру перехода микроорганизмов в споровое состояние определяют предварительно в лабораторных условиях для каждого используемого штамма.

Использование: при обработке плотных, крепких углей с низкой проницаемостью и трещиноватостью. Сущность изобретения: в массив нагнетают суспензию микроорганизмов с питательной средой. Перед нагнетанием суспензию охлаждают и переводят микроорганизмы в споровое состояние. После нагнетания суспензии осуществляют контроль за процессом перехода спор в вегетативное состояние, например путем отбора проб суспензии -из массива и определения в лаборааторных условиях относительного содержания спор. Контроль за состоянием массива осуществляют по окончании процесса перехода спор в вегетативное состояние. 3 з,п. ф-лы. (Л С