Способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 

-г

Ј

Изобретение обеспечивает повышение безопасности отработки выбросоопасного пласта путем ликвидации защемленной краевой его части. С этой целью размер защемленной части пласта L устанавливают по расстоянию от кромки забоя вглубь массива, на котором устойчивое падение среднего значения амплитуд акустических сигналов, регистрируемых при бурении перфорационных скважин, сменяется их ростом, а растворы нагнетают на L в скважины, пробуренные по контакту пласта с породами непосредственной кровли. В качестве растворов используют незатвердевающие вязкие смеси. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке угольных пластов, склонных к газодинамическим явлениям.

Цель изобретения - повышение безопасности отработки выбросоопасного пласта путем ликвидации защемлений краевой его части.

На чертеже приведена схема реализации способа, где 1 -скважина, пробуренная по контакту пласта с породами непосредственной кровли; 2 - скважина, пробуренная для перфорации угольного забоя; 3 - изменение среднего значения амплитуд акустических сигналов при бурении перфорационной скважины; L - размер защемленной части пласта, м.

Способ осуществляется следующим образом.

В среднюю часть угольного забоя в направлении его подвигания бурят скважину 2 диаметром до 80 мм. При бурении скважины по ее длине непрерывно с помощью аппаратуры ЗУА-6 регистрируют среднее значение амплитуд акустических сигналов. При устойчивом росте амплитуд акустических сигналов по длине скважины от кромки забоя в призабойной части пласта защемление отсутствует. Поэтому последующие операции способа не реализуют. При устойчивом понижении средних значений амплитуд акустических сигналов по длине скважины от кромки забоя бурение скважин продолжают до тех пор, пока не получат устойчивый рост средних значений амплитуд по длине скважин. По расстоянию от кромки забоя вглубь массива, на котором устойчивое падение средних значений амплитуд акустических сигналов (кривая 3 на фиг. 1) сменяется их

VI

а ел о о

ростом, устанавливают размер защемленной части пласта L

Затем по контакту пласта с непосредственной кровлей на размер защемленной части пласта бурят скважины диаметром не более 80 мм. В эти скважины нагнетают незатвердевающие вязкие растворы, например раствор жирной глины с водой. Контроль эффективности обработки призабойной части пласта ведут по средним значениям амплитуд акустических сигналов, регистрируемых при бурении перфорационных скважин. Защемление краевой части пласта считают ликвидированным, если по длине скважины, начиная от кромки забоя, регистрируют ус- тойчивый рост средних значений амплитуд- кустических сигналов. В противном случае в призабойной части пласта вновь предлагаемым способом устанавливают размер зоны защемления краевой части пласта и производят ее ликвидацию.

Перфорированные скважины бурят в среднюю часть пласта для того, чтобы наилучшим образом дегазировать пласт при формировании зоны разгрузки во время ликвидации защемления. Расстояние между скважинами принимают равным не более 10 м. Диаметр всех скважин принимают не более 80 мм для предотвращения опасности выбросов во время бурения. Скважины для нагнетания растворов бурят по контакту кровли и почвы затем, чтобы наиболее эффективно использовать пластические свойства применяемых вязких незатвердевающих растворов. На контакте пласта с непосредственной кровлей, во-первых, имеет место наибольшая проницаемость и, во-вторых, именно в изменении свойств контакта пласт-непосредственная кровля заключена причина защемления краевой части пласта. Частоту бурения скважин для нагнетания принимают в два раза больше, чем перфорированных скважин. При повторном бурении перфорированных скважин их размещают на равном удалении от предыдущих. Аналогично размещают и скважины для нагнетания вязких растворов.

Среднее значение амплитуд акустиче- ских сигналов больше, чем последующие значения амплитуд по длине скважины потому, что с защемлением пласта увеличивается плотность угля и его проводимость акустических колебаний. Смена устойчиво- го снижения средних значений амплитуд по длине скважины их ростом свидетельствует об окончании зоны замемления краевой части пласта, поэтому дальше этой зоны скважины для нагнетания растворов бурить не имеет смысла.

Пример реализации способа.

Способ апробирован при отработке пласта he шахты им. газеты Социалистический Донбасс. Через каждые 10 м очистного забоя пробурили по пласту скважины диаметром 60 мм. Во время бурения полуметровых интервалов скважины аппаратурой ЗУА-6 измеряли среднее значение амплитуд акустических колебаний и по ним определяли наличие защемления краевой части пласта. Так, после одного из очередных циклов подвигания забоя в 6-й, 7-й и 8-й перфорационных скважинах было зафиксировано устойчивое падение среднего значения амплитуд акустических сигналов при бурении скважин. Например, по длине 7-й скважины среднее значение амплитуд акустических сигналов было равно:

Так как устойчивое снижение значений амплитуд сменилось их ростом на втором метре от кромки забоя, то размер защемленной части пласта в районе 7-й скважины равен 2,0. Аналогичным образом определили размер защемленной части пласта 6-й и 8-й скважин. По длине очистного забоя начало защемления -5 м до 6-й скважины, а конец защемления +5 м после 8-й скважины. Поэтому на размер защемленной части пласта от начала зоны защемления до ее конца по контакту пласта с породами непосредственной кровли пробурили 60-миллиметровые скважины и в них закачали раствор жирной глины с водой. Эффективность мероприятий по ликвидации защемления краевой части пласта проконтролировали по средним значениям амплитуд акустических сигналов, регистрируемых вновь при бурении перфорационных скважин в районе защемления пласта. Скважины бурили между предыдущими перфорационными скважинами.

При бурении всех скважин средние значения амплитуд акустических сигналов неизменно увеличивались от кромки пласта вглубь массива, что свидетельствовало о ликвидации защемления краевой части пласта. Ликвидация защемления краевой части пласта сопровождалась увеличением размера зоны разгрузки. Последнее было определено по расстоянию от кромки забоя, на котором устойчивый рост средних значений амплитуд акустических сигналов сменился их падением.

Таким образом, за счет отличительных признаков предлагаемого способа были обеспечены обнаружение и ликвидация защемлений краевой части пласта, что по сравнению с прототипом повысило безопасность его отработки.

Формула изобретения 1. Способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа, включающий бурение на контакте пласта с вмещающими породами по направлению подвигания выработки скважин, установление по ним параметров состояния призабойной части пласта, на0

5

гнетание в скважины в соответствии с этими параметрами растворов и равномерную перфорацию призабойной части пласта, о т- личающийся тем, что, с целью повышения безопасности отработки выбросоопас- ного пласта путем устранения защемлений краевой его части, при бурении перфорационных скважин производят регистрацию акустических сигналов, причем размер защемленной части пласта устанавливают по расстоянию от кромки забоя вглубь массива, на котором устойчивое падение среднего значения амплитуд акустических сигналов сменяется их ростом, а нагнетание растворов производят на размер защемленной части пласта.

L, п