Способ дегазации угольного пласта Советский патент 1993 года по МПК E21F7/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке уголных, в том числе и вы- бросоопасных, пластов с целью их дегазации.

Целью, изобретения является повышение эффективности дегазации угольного пласта путем обеспечения перевода сорбированного углем газа в .свободное состояние.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе дегазации угольного пласта, включающем бурение пластовых скважин, установку в них электродов, заполнение скважин электролитом и подачу напряжения на электроды, скважины бурят за пределы максимума напряжения в зоне опорного давления, при этом электроды размещают по всей длине скважин, а напряжение к электродам подают в течение времени, которое определяют из математического выражения

1 рд(хпр XOCT) +K/2 (хпр2 -2хпрхост + +хост2) ymZ 106RI, где U - напряжение, В;

рд - количество теплоты, потребляемое при десорбции 1 см3 метана, кал/см3;

Хпр, XOCT - соответственно природная и остаточная газоносности угольного пласта, см3/г;

К - тангенс угла наклона прямой, характеризующей изменение дифференциальной теплоты сорбции с изменением сорбированного количества метана, кал.град/см ;

у - объемный вес угля, 1,3 г/см ;

т - мощность пласта, м;

Z - расстояние между соседними скважинами, м:

ел С

00

о о о о о

R - электрическое сопротивление блока угольного пласта, расположенного между соседними скважинами, Ом;

I - длина скважины, м.

На чертеже представлена общая технологическая схема осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

На участке угольного пласта, например, в лаве 1, из забоя вглубь массива на расстоянии 5-20 м друг от друга в наиболее мета- морфизированной пачке угля бурят скважины 2 диаметром 32...44 мм длиной 5...15 м, чтобы ими была пробурена зона концентрации напряжений (зона опорного давления). В эти скважины на всю длину вводят металлические неполяризующиеся электроды 3, концы которых пропущены через эластичные (резиновые) пробки 4, которыми герметизируют устья скважины 2. В качестве электрода 3 может служить стали- стый канатный прут диаметром 6...8 мм, покрытый гальваническим путем слоем меди, цинка или кадмия. При транспортировке электрод 3 необходимой длины сматывается в бухту, а в процессе досылки в скважину разматывается. Сквозь эластичные пробки

4 в скважины 2 пропускают металлические трубки 5 с вентилями б, через которые в скважины нагнетают электролит.

Вместо эластичных пробок 4 с трубками

5 можно использовать серийно изготовляемые на Луганском заводе Углеприбор механические газовые затворы ЗГ-1. В этом случае в скважину 2 на всю длину вводят электрод 3, в устью скважины на глубине 0,5-1,0 м устанавливают газозатвор ЗГ-1 и вращением рукоятки распирают резиновый манжет, который, увеличиваясь в диаметре, перекрывает сечение скважины, обтекает электрод 3 и плотно прижимает участок электрода 3 к стенке скважины 2. К выходному штуцеру затвора ЗГ-1 подключают шланг с вентилем, второй конец шланга подключают к сосуду с электролитом.

В качестве электролита может быть использован один из следующих растворов: NaCI, CaCl2, №2СОз, MgSCM, NaaSCM.

Электролит в скважину можно нагнетать, например, е помощью герметично закрывающегося сосуда 7,заполненного 10-ю и 20-ю литрами электролита и имеющего в нижней части два штуцера с клапанами. К штуцеру 8 с клапаном, запирающим вход в сосуд, подключают трубку 5, выходящую из скважины 2, а к штуцеру 9, снабженному клапаном, запирающим выход из сосуда, подключают ручной (например, автомобильный) насос 10. При нагнетании в емкость воздуха электролит перегоняется в скважину 2 и обильно смачивают оставшуюся в скважине буровую мелочь, создается надежный электрический контакт электрода 3 с угольным пластом. После заполнения

скважины 2 электролитом вентиль 6 перекрывается и емкость 7 от трубки 5 отключается. Аналогичным образом герметизируют и заполняют электролитом все остальные скважины, а затем измеряют сопротивление

электрическому току блоков пласта, заключенных между соседними скважинами. Затем к электродам 3 подключают электрические кабели 11 таким образом, чтобы на соседние скважины подавалось напряжение разной полярности. После подключения всех электродов .к источнику электроэнергии, например, к взрывобезо- пасному электротрансформатору, перекрывают решетчатой дверью вентиляционный

откаточный штреки и подают напряжение на трансформатор, а, следовательно, на установленные в скважинах электроды 3. На. электроды в зависимости от величины сопротивления блоков угольного пласта между соседними скважинами, можно подавать напряжение от 380 до 1000 в.

Затем, задавшись величиной подаваемого к электродам напряжения, зная величину активного электрического

сопротивления блока угольного пласта между соседними скважинами, длину скважин, мощность пласта, объемный вес угля, величину природной газоносности угольного пласта и задавшись величиной остаточной

газоносности пласта, определяют время подачи напряжения к электродам из математического выражения:

0

5

1

t 2 qg(Xnp - Хост) + К/2 (Хгф -2хпрхост + хост2) у mZ106R где U - напряжение, В;

qg - количество теплоты, потребляемое при десорбции 1 см3 метана, кал/см3;

Хпр, Хост соответственно природная и остаточная газоносности угольного пласта, см3/г;

К - тангенс угла наклона прямой. xapaj - теризующей изменение дифференциальной теплоты сорбции с изменением сорбированного количества метана, кал- град/см6;

у - объемный вес угля, 1,3 г/см ;

m - мощность пласта, м;

Z - расстояние между соседними сква- жинами, м;

R - электрическое сопротивление блока угольного пласта, расположенного между соседними скважинами, Ом;

I - длина скважины, м.

После отключения напряжения производится непрерывный контроль концентрации метана на исходящей струе газа с использованием системы АКМ и по достижении допустимых по ПБ значений в забой лавы допускаются рабочие, из скважин извлекают электроды и разрешается включение угледобывающих механизмов. Формула изобретения Способ дегазации угольного пласта, включающий бурение пластовых скважин, установку в них электродов, наполнение скважин электролитом и подачу напряжения на электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дегазации пласта путем обеспечения перевода сорбированного углем газа в свободное состояние, скважины бурят за пределы максимума напряжения в зоне опорного давления, при этом электроды размещают по всей длине скважин, а напряжение подают в течение времени, которое определяют из математического выражения

1

(хпр- Хост) + К/2 (хпр2 0

5

0

0,24К2хпрхост + хост2) у mZ106RI где U - напряжение. В;

qg - количество теплоты, потребляемое при десорбции 1 см метана, кал/см ;

Хпр, Хост - соответственно природная и остаточная газоносности угольного пласта, см3/г;

К - тангенс угла наклона прямой, характеризующей изменение дифференциальной теплоты сорбции с изменением сорбированного количества метана, кал-град/см;

у - объемный вес угля, 1,3 г/см3;

m - мощность пласта, м;

Z - расстояние между соседними скважинами, м;

R - электрическое сопротивление блока угольного пласта, расположенного между соседними скважинами, см;

I - длина скважины, м.

Использование: дегазация угольных пластов. Сущность изобретения: пластовые скважины бурят за пределы максимума напряжения в зоне опорного давления. По всей их длине размещают исполнительные органы, на которые подают электроэнергию. Время подачи электроэнергии к испол- нителным органам определяют из математического выражения. 1 ил.