Способ защиты от газодинамических явлений на больших глубинах Советский патент 1993 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке свит, содержащих газоносные, выбросоопасные пласты на больших глубинах.

Целью изобретения является расширение области применения способа и повышение его эффективности за счет оптимизации сроков искусственной дегазации и более полного извлечения метана.

Цель достигается тем, что закладку производят на всю мощность пласта, а ее компрессионные свойства подбирают такими, чтобы эффективная мощность закладочного пространства не превосходила мощности порле восстановления упругих свойств вмещающих пород, т.е. гпэф К , где К - коэффициент компрессии закладки: m -отрабатываемая мощность пласта; то- критическая мощность пласта, а дегазационные скважины пробуривают на защищаемый пласт в .зону, определяемую граничными углами сдвижения, построенными от контура планируемой к отработке лавы на защитном пласте, и укрепляют новым известным способом, например обсадными перфориро ванными трубами, после чего дегазацию начинают, например, подключая скважины и откачивая газ через вакуумные газопроводы, при подходе створа забоя на защитном пласте на удалении 100-120 м, продолжают дегазировать после прохода створа забоя

La период Т - + tynp + 1акт.сдв, где U - и нет3

руктивный параметр зоны восстановления начальных гидростатических нагрузок, м; а

00

о о о ел ел

- скорость движения лавы на защитном пласте, м/мес; tynp - период максимального уплотнения закладочного материала, мес; 1акт.сдв - период активных сдвижений, после чего отключают вакуум и извлекают обсадные трубы.

Вторым отличительным признаком является то, что для активизации газоотдачи закладку с различными компрессионными свойствами, достигаемыми например, за счет увеличения или уменьшения связующих, цемента и других составляющих закла- дочного материала, располагают чередующимися полосами, при этом расстояние между полосами повышенной прочности принимают равным L h ctg, где h - расстояние между защитным и защищаемым пластом; чр - угол полных сдвижений, а дегазационные скважины располагают над ними при подработке и под ними при надработке защитным пластом.

Третьим отличительным признаком является то, что при подходе створа забоя защитного пласта на удаление 100-120 м вначале производят гидроразрыв на защищаемом пласте и контактах породных слоев, а затем дегазируют защищаемый пласт и толщу вмещающих пород.

Способ реализуется следующими операциями и поясняется фиг. 1 и 2.

Выбросоопасный пласт 1 подрабатывается защитным пластом 2, отрабатываемым с закладкой 3, ввиду необходимости охраны поверхности ее эффективная мощность KmSmo. Из полевой выработки 4 или из любой удобной выработки или поверхности (как на фиг.2) пробуривают дегазационные скважины 5 и закрепляют перфорированными обсадными трубами 6 на всю длину. Скважины подсоединяют к вакуумному трубопроводу 7 и начинают дегазировать при подходе створа забоя на 100 м (при наличии мощных экранирующих слоев) или при приближении на 120 м (при тонкослоистой структуре междупластья). Затем после прохода створа забоя дегазируют защищаемый пласт в период т U

Т - - + tynp + taicT.cAB.

. .3

Для определения периода дегазации Т определяют а - скорость движения лавы на защитном пласте, tynp определяется исходя из компрессионных кривых закладочного материала, обычно 3-5 мес, т.акт.сдв - период максимальных деформаций в массиве пород.

По прошествии указанного периода срочно демонтируют обсадные колонны, иначе они будут зажаты в массиве. Для активизации горизонтальных деформаций прибегают к волновому изгибанию пласта, для чего с удалением L h ctgi/f (см.фиг.2 ) в закладочный материал добавляют цемент

(8-16%), что приводит к созданию более жестких опор в закладке. При этом опоры воздвигают под дегазационными скважинами 5. Эффективная мощность меняется незначительно и не меньше m - mo.

В отдельных случаях при низкой газопроницаемости угля проводят предварительный гидроразрыв по пласту и вдоль контактов пород кровли и почвы защищаемого пласта. Гидроразрыв производят при

подходе проекции забоя защитного пласта на защищаемом пласте в месте гидроразрыва.

Изобретение иллюстрируется приме- ром из условий работы шахты им.50-летия

Октябрьской Социалистической революции ПО Карагандауголь. Пласт Ki3, m 2 м, отрабатывают под городской застройкой, он является защитным для пласта Ki2, располагающегося на удалении 120 м, на глубине 600 м, лавой 120 м. Закладка состоит из обломков вмещающих пород, скрепленных цементом, добавляемым на. 8% к общему объему К m 0,3 х 2 0,6 м то 0,4 м. В условиях работы с закладкой, коэффициент

компрессии которой 0,3, параметр защитного действия Si 40 м, а в месте залегания песчанистой линзы Si 30 м. Поэтому из полевой выработки пласта Ki2 пробурены дегазационные скважины на пласт Ki2 по

площади, ограниченной углами сдвижения массива, возникшего после отработки лавы на защитном пласте Ki3. Оборудование скважин обсадными перфорированными трубами, герметизацию устьев механическими герметизаторами МГ-2 и подключение к вакуумным газопроводам начинали за 120 м до подхода створа защитного пласта к очередной скважине. На участке выклинивания линз песчаника, превосходящем по

мощности любой из слоев других пород в 7 раз, подключение и оборудование начинали за 100 м. После прохода створа забоя за дегазационную скважину дегазировали Т

V tynp + 1акт.сдв. + 5 мес + +3

мес 11 мес, затем оперативно демонтировали обсадные колонны и герметизаторы. В связи с наличием участков пласта Ki2 низкой газоотдачи решили активизировать трещи- новатость. Для этого под участками земной поверхности II-III категории образовывали опоры, добавляя цемент в качестве связующего до 16%, шириной 10 м между ними, закладку с обычными свойствами (цемент

8%). В местах залегания линзы песчаника для улучшения газоотдачи производили гидроразрыв при подходе створа на 120 м по пласту и по контактам с вмещающими породами.

Реализация указанных мероприятий позволила снизить газоносность защищаемого пласта Ki2 на О.Ф-0,7 раза от начального уровня, что позволило обеспечить безопасность его подготовки и отработки без превышения затрат на дегазацию, т.е. обеспечило расширение области применения способа отработки защитных пластов и повысить его эффективность за счет рациональных графиков закладки. Формула изобретения 1. Способ защиты от газодинамических явлений на больших глубинах, включающий отработку защитного пласта с закладкой и проведение дегазации, о т а ю щ и и - с я тем, что, с целью расширения области применения способа и повышения его эффективности за счет оптимизации сроков искусственной дегазации и более полного извлечения метана, закладку производят на всю мощность пласта, а ее компрессионные свойства подбирают таким образом, чтобы эффективная мощность закладочного пространства не превосходила мощности после восстановления упругих свойств вмещающих пород, то есть закладки тЭф К яп5:то, где К - коэффициент компрессии закладки, m - отрабатываемая мощность пласта, то - критическая мощность пласта, а дегазационные скважины бурят на защищаемый пласт в зону, определяемую граничными углами сдвижения, построенными от контура планируемой к отработке лавы на защитном пласте и укрепляют их, после чего дегазацию начинают, подключая скважины

и откачивая газ через вакуумные газопроводы, при подходе створа забоя на защитном пласте на удалении 100-120 м и продолжают дегазировать, после прохода створа забоя в течение времени, определяемого по формуле

Т - + Тупр + 1акт.сдв,

а

где 1з - инструктивный параметр зоны восстановления начальных гидростатических нагрузок, м;

а - скорость движения лавы на защитном пласте, м/мес;

tynp - период максимального уплотнения закладочного материала (3-5 мес);

1акт.сдв. - период активных сдвижений, после чего отключают вакуум и извлекают обсадные трубы.

2. Способ по п,1,отличающийся тем, что, с целью активизации газоотдэчи, закладку с различными компрессионными свойствами, достигаемыми, например, за счет увеличения или уменьшения связующих, цемента и других составляющих закладочного материала, располагают чередующимися полосами, при этом расстояние между полосами повышенной прочности принимают равным L h ctg, где h - расстояние между защитным и защищаемым пластом, м; р - угол полных сдвижений, град; а дегазационные скважины располагают под ними.

3. Способ по пп.1-3, отличающий- с я тем, что при подходе створа забоя защитного пласта на удаление 100-120 м, вначале производят гидроразрыэ на защищаемом пласте и контактах породных слоев, а затем дегазируют защищаемый пласт и толщу вмещающих пород.

i kJgP . /

, т

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке на больших глубинах свит выбросоопасных и газоносных угольных пластов. Сущность изобретения; в способе предлагается совокупность работ по закладке выработанного пространства на защитном пласте и по дегазации опасного защищаемого пласта при помощи скважин. При этом достигается активная дегазация при обеспечении длительной сохранности скважин при подработке выбросоопасных пластов. В закладочном массиве формируют полосы с повышенной прочностью путем дополнительной закачки связующих веществ. При подходе створа забоя защитного пласта к скважинам на расстоянии 100-120 м рекомендуется предварительно производить гидроразрыв на защищаемом пласте и на контактах породных слоев в междупла- стье. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.