Способ обработки выбросоопасных угольных пластов Советский патент 1993 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проведении выработок и выемке полезного ископаемого склонного к выбросам угля и газа.

Известен гидравлический способ обработки угольного пласта, при котором механическое бурение скважин производят участками, а закачку жидкости в пласт осуществляют после обуривания каждого участка на длину не меньшую двойной длине герметизатора, при этом производят гидравлическую обработку пласта в радиусе, равном длине герметизатора, причем герметизатор подают на забой после обуривания каждого участка.

Известный способ имеет низкую эффективность из-за многооперационности не взаимосвязанных между собой процессов: бурение: извлечение става, снятие коронки и установка герметизатора скважины, а затем подача его на ее забой для закачки по,

давлением воды в пласт. Причем все эти процессы повторяются после бурения каждого участка на длину не менее двойной длины герметизатора и др.

Следует иметь ввиду, что все эти процессы трудоемки и энергоемки, а радиус обрабатываемого массива от скважины незначителен при рекомендуемом давлении 20,0 МПа и при этом предусматривается обработка и тех участков, в которых, возможно, и не.т необходимости, так как не ведется контроль за состоянием массива и газовыделением из скважины, как при подготовке, так и в процессе обработки газоносного пласта.

Вообще в практике гидрорыхления известны случаи, когда по мере подвигания забоя газовыделение из пласта возрастает, а величина зоны разгрузки и содержания влаги в угле уменьшается до значений перед гидрорыхлением, хотя угольный забой продолжает находиться в обработанной водой

(Л

С

ел

««

зоне. .Это позволяет предполагать, что в угольном массиве происходят процессы, приводящие к восстановлению напряженно-деформированного состояния пласта, т.е. эффективность такого способа обработки его может быть очень низка.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и дости- гаемому ре-З уллэтату является способ импульсного динамического воздействия на угольный массив с помощью торпедирова- . кия, сотря сательного или камуфлетного взрывания. Использование энергии взрыва ВВ для уменьшения напряженности и газоносности выбросоопасного пласта считается наиболее целесообразным методом, но в то же время имеет также существенные недостатки:

сотрясательное взрывание само по себе провоцирует выбросы угля и газа, необходимо бурение скважин в выбросоопасном пласте, а этот процесс иногда приводит к выбросам, поскольку при бурении возможен выход в опасную зону скопления метана:

большая трудоемкость монтажа заряда скважин камуфлетного взрывания и торпед, большие затраты, возможно выгорание или неполнота детонации, так как длина заряда ВВ сравнительно велика с возможным неПремыканием одного заряда к другому.

Целью изобретения является повышение безопасности и эффективности при обработке выбросоопасных угольных пластов.

Поставленная цель достигается формированием опережающей щели или скважи- ны путем многократного взрывания накладных зарядов взрывных патронов в зоне формирования скважины или щели с . подачей в зону взрыва инертного газа, а по мере углубления щели или скважины вводом патронопровода с доставкой по нему на забой щели или скважины взрывных патронов и после очередного взрывания или нескольких взрываний выполнением замера начальной скорости газоотдачи массива при дальнейшем осуществлении герметизации сква,жины и дегазации массива до уровня газоотдачи ниже критического с оставлением средств формирования скважины и повторением циклов взрывания зарядов взрывных патронов и дегазации до формирования щели или скважины на проектную глубину.

В настоящее время борьбу с внезапными выбросами ведут самыми различными Способами и почти все они связаны с предварительными операциями механического бурения, при которых происходят выброси угля и газа, да и последующие мероприятия

по обработке выбросоопасных угольных пластов не исключают выбросы угля и газа, а некоторые наоборот их провоцируют. Каждый выброс приводит к громаднейшим экономическим затратам при ликвидации их последствий, а зачастую еще и приводит к человеческим жертвам.

Предлагаемый способ позволит за счет многократного динамического воздействия

взрывов накладных ВП повысить сорбцию метана и тем самым снизить его давление в пласте, а также благодаря нарастающему развитию трещин при многократных незначительных динамических нагрузках (в срав5 нении с зарядом ВВ, размещенным по всей длине шпуры или скважины при существующих методах) возможно выполнять дегазацию выбросоопасного пласта на более значительном расстоянии от места скопле0 ния метана, . это расстояние, надо полагать, будет таким, что накопленной энергии после ее снижения и дегазации в процессе многократного динамического воздействия и извлечения метана будет недостаточно,

5 чтобы произошел выброс.

Кроме того, опытом разработки выбросоопасных пластов установлено, что опасность внезапного выброса тем выше, чем на большую глубину в массив угля внедряется

0 выработка за один взрыв или один проход механического разрушающего органа. Это объясняется происходящим при этом перераспределением напряжений в массиве, которое тем интенсивнее, чем больше

5 однократное подвигание выработки. В предлагаемом способе образования скважин, щелей и др. выработок подвигание забоя за один взрыв составляет 5-20 см, что на порядок ниже, чем при обычном шпуро0 вом способе проходки, поэтому перераспределению напряжений в массиве будет происходит без катастрофических последствий.. На фиг.1 изображено поперечное сече5 ние штрека, из которого ведется обработка маломощного пласта с образованием в нем щели; на фиг.2 - образование скважины, формируемой в горной породе, прилегающей к выбросоопасному угольному пласту;

0 на фиг.З - обработка двух сближенных пластов с помощью проведения между ними щели или скважины; на фиг.4 - процесс и средства контроля состояния массива и способ со средствами извлечения метана из

5 выбросоопасного угольного пласта.

Согласно предполагаемому изобретению фиг.1 в маломощном выбросоопасном угольном пласте 1 за счет подачи ВП 2 по патронопроводу 3 и многократного воздействия взрывов с одновременным дополнительным влиянием отраженных ударных волн от висячего бока породы 4 и лежачего бока 5 образуется щель 6.

На фиг.2 при многократном взрывании ВП 7 в горной породе 8, прилегающей к выбросоопасному угольному пласту 9, формируется скважина 10 с образованием выходящих к пласту 9 (за счет влияния отраженных ударных волн от взрывов ВП 7) трещин 11, позволяющих произвести изме- рения состояния массива выбросоопасного пласта. 9 и измерения скорости газовыделения с установлением необходимости периодической откачки метана.

На фиг.З изображена схема обработки сближенных выбросоопасныхугольных пластов 12 и 13 путем проведения между ними с Помощью контактного взрывания ВП 14 по породе 15 щели или скважины 16 (в зависи- от расстояния между пластами 12 и 13, веса заряда В В во ВП 14 и его конструкции). Одновременное подачей ВП 14 в зону

их взрывания подается инертный газ, например, по высоконапорному шлангу 17 (возможна непосредственная подача ВП 14 инертным газом вместо сжатого воздуха), а также после взрыва или нескольких серий взрывания с помощью микрофона или специального сейсмического датчика 18 фиксируют, параметры состояния массива при этом нет необходимости извлекать из скважины 16 патрбнопровод 19, причем отдельные взрывания ВП 14 осуществляют при перекрытом участке скважины 16, герметизатором 20. Дегазацию производят благодаря переключению отвода высоконапорного шланга 17. например вакуум насосу.

На фиг.4 извлечение из щели сква- - жины 21 метана производят после перекрытия ее герметизатором 22 и переключением трубопровода 23 (используемого для подачи инертного газа от рессивера или баллона 24) к вакуум-насосу 25, а далее для откачки к месту накопления или использования.

Сущность изобретения: формируют опережающую скважину или щель многократным взрыванием накладных зарядов взрывных патронов. При этом в зону взрыва подают инертный газ, а по мере углубления скважины в нее вводят патронопровод- По нему подают на забой скважины после каждого очередного взрывания взрывные патроны. После каждого очередного взрывания производят замер начальной скорости газоотдачи. При превышении критической величины скорости газоотдачи осуществляют герметизацию скважины и дегазацию массива до снижения уровня ее ниже критического. 4 ил.

Ф о р м у л а и з о б р ет е и и я , Способ обработки выбросоопасных угольных пластов, включающий формирова- н|ле опережающей скважины или щели в обрабатываемом угольном или породном массиве, о т л и ч а ющийся тем, что. с целью повышения безопасности и эффект тивности обработки, формирование опережающей скважины или щели осуществляют путем многократного взрывания накладных зарядов взрывных патронов в зоне формирования скважины или щели, при этом в зону взрыва подают инертный газ, а номере углубления скважины в нее вводят патронопровод, по которому подают взрывные патроны на забой скважины, после каждого очередного взрывания или нескольких взрываний производят замер начальной скорости газоотдачи массива и при превышении критической величины скорости газоотдачи осуществляют герметизацию скважины и дегазацию массива до снижения уровня газоотдачи ниже критического уровня газоотдачи с оставлением средств формирования скважины, циклы взрывания зарядов взрывных патронов и дегазации повторяют до формирования скважины или щели на проектную глубину.

фиг&