Способ определения газоносностиугОльНОгО плАСТА Советский патент 1981 года по МПК E21F7/00 E21F5/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОНОСНОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

; 1

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для определения природной и остаточной газоносности угольных пластов.

Известен способ определения газоносности угольного пласта, основанный на измерениях газовыделения из проводимой подготовительной выработки, предварительно освобожденной от отбитого в забое угля 1.

К недостаткам этого способа относятся невысокая его точность, обусловленная тем, что количество выделившегося в выработку газа нельзя отнести к конкретному объему угля.

Известен способ определения газоносности пласта, основанный на измерении количества газа, содержащегося в отобранной в пласте пробе угля 2.

Недостатками этого способа являются низкая точность, обусловленная потерями газа при отборе угля, и отсутствие.данных о газоотдаче пласта.

Известен также способ определения газоносности угольного пласта, основанный на измерениях газовыделенйя из пласта и остаточной газоносности отбитого угля, включающий проходку полости с удалением отбитого угля на первом из поочередно проводимых ее участков и отбором пробы угля на остаточную газоносность на втором, замеры расхода и концентрации выделяющихся из полости газов до и после проходки второго участка (3J.

Данный способ является наиболее близким к описываемому, изобретению по технической сущности и по достигаемому результату.

Однако и этому известному способу присуща низкая точность, так как проходку полости на участках отбора проб угля и замеров газовыделення из скЕГажины ведут короткими интервалами бурения (по одному метру) и не учитывают снижение газовыделения на предыдущих интервалах бурения к моменту отбора проб и замера газовыделення на следующем интервале. Кроме того, ,это техническое решенне не позволяет получить, данные о газоотдаче пласта.

Цель изобретения - повышение точности определения газоносности и получение .данных о газоотдаче пласта. Указанная цель достигается тем, что проходку второго участка ведут до появления отбитого угля у устья полости, дополнительно замеряют расход и концентрацию выходящих из полости газов в моменты завершения проходки первого участка и завершения времени выдержки отбитого угля в полости перед отбором пробы угля, с учетом комплекса выполненных замеров сначала устанавливают показатели газоотдачи при проходке полости и с обнаженных поверхностей пласта, а затем используют их для определения газовыделения из отбитого на втором участке полости угля, а так же тем, что в процессе поочередного проведения участков полости первый участок выдерживают в течение трех-пятикратного, второй двух-трехкратного времени проходки соответственно каждого из них, а показатели газоотдачи пласта, характеризуемые величиной начального удельного газовыделения и темпом снижения газовыделения во времени, определяют по формуле: Ct - темп снижения газовыделения во времени, мин ; .- начальное удельное газовыделение, (м мин); е- основание натуральных логарифмов;jj. - время проведения участка полости, мин; - время выдержки участка полости, мин; Q- газовыделение из участка полости в момент завершения его проходки, м /мин; б -газовыделение из участка полости в MqMeHT завершения его выдержки, м /мин; длина участка, м; /л-мощность пласта, м. На фиг. I приведена схема проходки участков полости (скважины) по неразгруженному угольному пласту, на фиг. 2 график газовыделения из полости в процессе проходки и выдержки ее участков; на фиг. 3 - схема проходки участкой полости вкрест простирания крутого пласта; на фиг. 4 - график газовыделения из полости; на фиг. 5 - схема проходки участков полости в частично разгруженной и неразгруженной зонах пласта- на фиг. 6 - график газовыделения из полости. Способ определения газоносности угольного пласта осуществляют следующим образом. Из горной выработки по неразгруженному пласту проводят полость, например скважину (фиг. i), с удалением буровой мелочи на первом участке длиной Z . На этапе проходки предпочтительно сухое удаление штыба (продувка воздухом, очистка шпеком или под собственным весом). В тех случаях, когда невозможно сухое бурение скважины, ее проходят с промывкой жидкостью, обеспечивающей минимальное время ее удаления .из трещин и пор (аэрирование жидкости, химически аэрированные жидкости с добавками 0,1-2,0% поверхностноактивных веществ ДБ, Oil-7, ОГ1 -10, ДС и др., водные растворы поверхностно-неактивных веществ, например, раствор жидкого стекла, а также вода с добавками хлористого натрия или кальция). Для скважин, приводимых вкрест простирания негазоносных пород с выходом на угольный пласт (фиг. 3), буровую мелочь па подготовительном (породном) участке скважины можно удалять любым способом. После проведения первого участка полости (фиг. I, 3) измеряют расход (дрл,бит) и концентрацию выделяющихся из полости газов. Затем по ис- ечении времени , равного трех-пятикратному периоду проведения первого участка полости, замеры дебита и концентрации газов, вытекающих из полости, повторяют (фиг. 2, 4). Проходку второго участка Z полости (фиг. 1, 3, 5) осуществляют преимущественно без промывки, удаляя Отбитый уголь шнековыми штангами или сжатым воздухом, до появления отбитого угля на устье полости. Измерения дебита и концентрации газов производят в момент завершения проходки второго участка полости и по истечении бремени % выдержки отбитого угля в полости равного двух-трехкратному периоду 6 про ведения второго участка (фиг. 2, 4, 6). После измерения газовыделения и концентрации газов для определения остаточной газоносности отбирают пробу угля, отбитого при проходке полости. В том случае, когда полость (скважину) проводят сначала по газоносным породам или в частично разгруженной горной выработкой зоне пласта 2 (фиг. 5), а затем По неразгруженному пласту угля, дополнительно измеряют дебит и концентрацию газов, выходящих из полости на подготовительном участке J , в период времени, соответствующий выходу забоя скважины на угольный пласт при бурении вкрест простирания горных пород или выходу ее забоя за зону влияния горной выработки (фиг. 5, 6), при этом к моменту измерения расхода и концентрации газов на подготовительном участке скважину освобождают от отбятой породы или угля. Время выдержки подготовительного участка ЗС полости принимают равным трех-пятикратному времени его проведения (фиг. 6). В условиях сильно препарированных углей, обладающих высокой начальной скоростьн) )T;ui4ii, и Fiefio.nbiiiofi длины перFforo учнстка полости для исключения поie()b газа бурение второго участка осушестп.1як)1 чере.ч 1ч рмо1и;.11)ую1ций сальник, уста копленный на устье скважины, а отбитый уголь собирают в емкость.Газоносность и показатели газоотдачи нласта можно определять не только при бурении скважин, но и при комбайновой проходке пластовых подготовительных выра6(jTOK. В последнем случае проходку второго участка ведут в течение времени движения газовоздушного потока от забоя выработки до ее , оставляя отбитый уголь в выработке, на конвейере или в вагонетках. Показатели газоотдачи угольного пласта с его обнаженных скважиной или выработкой поверхностей определяютлю формулам: ,, .. 6-; г а m-0 где ct - темп снижения газовыделения из обнаженных поверхностей плас, та во времени, мин; йд- начальное удельное газовыделе ние из обнаженных поверхностей пласта, (м мин); - основание натуральных логарифмов;- время проведения первого участка полости в неразгруженном пласте, мин; L -время выдержки первого участка полости, мин; Gf-- газовыделение из первого участка полости в момент завершения его проходки, м /мин; G- - газовыделение из первого участка полости в момент завершения , его выдержки во времени, м /мин; 5Г- длина первого участка полости, /п- мощность пласта, м. Показатели газоотдачи пласта при проходке полости определяют по формулам: . --77- (Г 7 7Ж JT ( -f) (И - темп снижения газовыделення из обнаженных поверхностей пласта и отбитого в полости угля, Мин -; о - интенсивность начальног о газовы деления из пласта угляпри проходке в нем полости (начальное удельное газовыделение из обнаженных поверхностей и отбитого угля). (м мин); ; е- основание натуральных логарифмов; время проведения второго участка полости, мин; время выдержки отбитого угля в полости, мин; Сгд- газовыделение из второго участка полости с отбитым в ней углем в момент завершения ее про, ходки, м /мин; -газовыделение из второго участка полости в момент завершения выдержки в ней отбитого угля, м /мин; Z -длина второго участка полости, м; ./7 -мощно :ть пласта, м. Величины j и G- определяют на основании замеров общего газовыделения из полости после окончания проходки второго участка ( &о } выдержки во времени t (G-T}, расчета газовыделения из первого участка полости в указанные моменты времени по формулам: г г г Ir, Ir, Чв / V-,-6-; w ЧР ; Ha участках пласта с невысоким темпом снижения интенсивности газовыделения и небольших величинах времени проведения и выдержки второго участка полости значения GS и Cv можно, определять как разницу соответственно измеренных величин расхода (дебита) газа в моменты завершения проведения и выдержки второго участка полости и -его значения и на момент начала проведения второго участка. Ошибка определения конечных величин газоносности и показателей газоотдачи пласта в этих условиях незначительная. Установив показатели газоотдачи угольного пласта при проходке полости и с обнаженных повер|хностей (стенок полости), определяют газовыделение OCg () из отбитого угля за время его пробыва мня в полости по формуле ,, где (я. - газовыделение из пласта в полость (при ее проходке) за время , м; Q - газовыделение из обнаженных поверхностей пласта в полость за время , масса отбитого в полости угля на втором участке ее проведения, т. Величину А определяют либо непосредственным взвешиванием отбитого на втором участке полости угля, который после всех измереиий удаляют из полости, либо расчетным путем по длине второго участка полости, диаметру (сечению) полости и удельной массе угля. Возможно в отдельных случаях, в частности при небольших участках полости, сочетание этих двух методов.

величины GC и fl определяются по формулам:

е ..г;/;

Газоносность пласта х () на исследуемом участке (природная или остаточная после мероприятнй по снижению газоносности) определяется суммированием величины Х| и остаточной газоносности отбитого в полости угля , т. е. по формуле

дс - jrg + ,(6)

Предлагаемый способ позволяет с высокой точностью определить газоносность и получить сведения о газоотдаче пласта, что обеспечивает более точные расчеты газообильностн .и параметров дегазации угольных пластов.

Формула изобретения

I. Способ определения газоносности угольного пласта, основанный на измерениях газовыделеиия из пласта и остаточной газоносности отбитого угля, включающий проходку полости с удалением отбитого угля на первом из поочерёдно проводимых ее участков и отбором пробы угля на остаточную газоносность на втором, замеры расхода и концентрации выделяющихся из полости газов до и после проходки второго участка, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения газоносности и получения данных и газоотдаче пласта, проходку второго участка ведут до появления отбитого угля у устья полости, дополнительно замеряют расход и концентрацию выходящих из полости газов в моменты завершения проходки первого участка и завершения времени выдержки отбитого угля в полости перед О1;бором пробы угля, с учетом комплекса выполненных замеров сначала устанавливают показатели газоотдачи при проходке полости и с обнаженных поверхностей пласта, а затем используют их для

/////////////////////

L

/////////777. ///////////.

L

определения газовыделения из отбитого на втором участке полости угля.

5 в течение трех-пятикратного,второй двухтрехкратного времени проходки соответст-; венно каждого из них, а показатели газоотдачи пласта, характеризуемые, величиной начального удельного газовыделения и темгюм снижения газовыделения во времени, определяют по .формуле:в (

d

g. - , / Znv(-i)

где Ci - темп снижения газовь1деления во 5 времени, мин ,.

о- начальное удельное газовыделе н.ие, (м2 мин); . е- основание натуральных логарифмов; . - время проведения учас-тка полос ти, мин; ,

- время выдержки участка полости, мин; „

Gj,- газовыделение из участка полости в момент завершения его про5ходки, м /мин;

Qh. газовыделение из участка полости в момент завершения его выдержки, м /мин; ; 2 -длина участка полоети, м; т- мощность пласта, м. 0Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

//

(риг /