Способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа
СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА, включающий бурение скважины, ее герметизацию , установку в устье скважины генератора колебаний давления, заполнение ее жидкостью, нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении, создание в столбе жидкости колебаний давления. i«:iEi:oj03H ii «ATtJITHO. 13 TtXHflMeCKA iHMKOTEVA отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения внезапных выбросов путем создания вокруг скважины зоны равномерной трещиноватости и увеличения радиуса влияния скважины, во время бурения скважины определяют величину зоны пластических деформаций, герметизацию скважины производят в наиболее крепкой пачке угольного пласта, располагая фильтрующую часть скважины за зоной пластических деформаций в перемятой ослабленной пачке с пересечением ее на всю мощность, а нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении и создание в столбе жидкости колебаний давления производят одновременно , при этом амплитуда колебаний давления не превыщает величины горного давления на глубине разработки пласта, а i частота колебаний составляет 20 -1000 Гц (Л при статическом давлении нагнетания, не превыщающем давление газа в обрабатываемом жидкостью угольном пласте.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1081356
З(5р Е 21 F 5/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3555879/22-03 (22) 16.12.82 (46) 23.03.84. Бюл. № 11 (72) А . Н. Зорин, А. П. Клец, В. Г. Колесников, С. П. Минеев, И. А. Гайнутдинов и В. С. Лапко (7l) Институт геотехнической механики АН УССР (53) 622.832 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 317797, кл. Е 21 С 39/00, 1971.
2. Авторское свидетельство СССР № 834352, кл. Е 21 F 5/00; Е 21 F 7/00, 1976 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА, включающий бурение скважины, ее герметизацию, установку в устье скважины генератора колебаний давления, заполнение ее жидкостью, нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении, создание в столбе жидкости колебаний давления, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения внезапных выбросов путем создания вокруг скважины зоны равномерной трещиноватости и увеличения радиуса влияния скважины, во время бурения скважины определяют величину зоны пластических деформаций, герметизацию скважины производят в наиболее крепкой пачке угольного пласта, располагая фильтрующую часть скважины за зоной пластических деформаций в перемятой ослабленной пачке с пересечением ее на всю мощность, а нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении и создание в столбе жидкости колебаний давления производят одновременно, при этом амплитуда колебаний давления не превышает величины горного давления на глубине разработки пласта, а Я частота колебаний составляет 20 — 1000 Гц при статическом давлении нагнетания, не превышающем давление газа в обрабатываемом жидкостью угольном пласте.
1081356
20
З0
4О
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов сложного строения, склонных к внезапным выбросам угля и газа.
Известен способ предварительного ослабления массива горных пород, заключающийся в воздействии на массив горных пород направленными встречными импульсами механических колебаний (1).
Недостатком способа является неравномерность разгрузки горного массива на границах обрабатываемых участков, что приводит к повышению его выбросоопасности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ предотвращения газодинамических явлений, включающий бурение скважины, установку в устье скважины генератора колебаний давления, заполнение ее жидкостью, нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении, создание в столбе жидкости колебаний давления, при этом волны генерируют с длиной и амплитудой, обеспечивающей прямое и обратное прохождение в скважине каждой волны к моменту возбуждения новой волны до падения жидкости в скважине, после которой осуществляют подпитку ее жидкостью, параллельно с нагнетанием в соседних скважинах производят дегазацию пласта (2).
Недостатком способа является то, что при его использовании скважины для нагнетания жидкости в массиве располагают без учета изменения горно-геологических характеристик массива, а именно, его нарушенности и неоднородности, что снижает эффективность способа за счет уменьшения зоны разгрузки пласта. Кроме того, осуществление нагнетания жидкости последовательно в начале под статическим давлением, а затем с использованием динамического эффекта приводит к увеличению времени обработки пласта, так как колебание давления происходит в столбе жидкости, в котором созданное давление не поддерживается постоянным, в связи с чем после падения давления жидкости в скважине осуществляют подпитку ее жидкостью.
Целью изобретения является повышение эффективности предотвращения внезапных выбросов путем создания вокруг скважины зоны равномерной трещиноватости и увеличения радиуса влияния скважины.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение скважины, ее герметизацию, установку в устье скважины генератора колебаний давления, заполнение ее жидкостью, нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении, создание в столбе жидкости колебаний давления, во время бурения скважины определяют величину зоны пластических деформаций, производят герметизацию скважины в наиболее крепкой пачке угольного пласта, располагая фильтрующую часть скважины за зоной пластических деформаций в перемятой ослабленной пачке с пересечением ее на всю мощность, а нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении и создание в столбе жидкости колебаний давления производят одновременно, при этом амплитуда колебаний давления не превышает величины горного давления на глубине разработки пласта, а частота колебаний составляет 20 — 1000 Гц при статическом давлении нагнетания, не превышающем давление газа в обрабатываемом жидкостью угольном пласте.
Способ осуществляется следующим образом.
Из забоя очистной или подготовительной выработки в наиболее крепкой пачке угля бурят скважину, поинтервально через 0,5—
1,0 м, измеряя начальную скорость газовыделения. По результатам поинтервальных измерений газовыделения определяют величину зоны пластических деформаций. Скважину ориентируют таким образом, чтобы ее герметизируемая часть размещалась в наиболее крепкой пачке угля, а фильтрующая— за зоной пластических деформаций в выбросоопасной пачке угля, пересекая ее на всю мощность. Скважину герметизируют гидрозатвором, на выходе которого размещают генератор колебаний давления, и затем высоконапорной насосной установкой производят нагнетание жидкости под статическим давлением, не превышающим давление газа в конкретном угольном пласте. Одновременно производят виброобработку горного массива, совмещая статический и динамический режимы нагнетания путем наложения на нагнетаемую жидкость колебаний давления амплитудой, достигающей величины горного давления на данной глубине с частотой 20—
1000 Гu.. При подаче расчетного количества жидкости нагнетание прекращают, гидрозатвор извлекают из скважины и производятконтроль за эффективностью способа, например, по динамике газовыделения.
Пример. Предлагаемый способ выполняют в пластовой подготовительной выработке на глубине Н = 1000 м. Величина горного давления P = > Н = 25,0 МПа (Ъ = 2,5 X
Х 104 Н/мз — объемный вес вышележащих пород). В сечении выработки выбросоопасный угольный пласт сложного строения. Угол падения пласта 60, общая мощность пласта
1,2 м, давление газа в пласте 9,5 МПа, газообильность 25 мз/т. Из забоя выработки в наиболее крепкой пачке угля бурят скважину диаметром 45 мм. Скважину ориентируют таким образом, чтобы ее герметизируемая часть размещалась в наиболее крепкой пачке угля, а фильтрующая — за зоной пластических деформаций в выбросоопасной пачке угля, пересекая ее на всю мощность. Во время бурения скважины поин1081356
Составитель Г. Васк1чкова
Техред И. Верес Корректор И. Муска
Тираж 427 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и открытий
1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Редактор P. Циника
Заказ 1502 30 тервально через 0,5 — 1,0 м измеряют начальную скорость газовыделения. По результатам поинтервальных измерений газовыделения определяют величину зоны пластических деформаций. В приводимом примере величина зоны пластических деформаций составляет 4,0 м. Скважину бурят. длиной 6,0 м и герметизируют ее на глубину 4,0 м. Герметизацию осуществляют гидрозатвором
ГАС-45, на выходе которого размещен генератор колебаний давления жидкости с техническими параметрами: давление на входе генератора 11,5 МПа, статическая составляющая давления нагнетания 9,5 МПа, амплитуда колебаний давления нагнетания 25 МПа, частота колебаний 300 Гц.
Производят сборку и проверку высоконапорных трубопроводов и затем нагнетание высоконапорным насосом УГН под статическим давлением P, = 9,5 МПа для заполнения скважины жидкостью и при поддержании постоянного давления жидкости в скважине производят импульсное воздействие на столб жидкости.
Статическая составляющая давления нагнетаемой жидкости не превышает давления газа в конкретном угольном пласте для исключения закупоривания жидкостью газа в естественных пустотах угля, а также увеличение давления газа. Амплитуда колебаний давления жидкости достигает величины горного давления на данной глубине для эффективной виброобработки горного массива и не превышает ее для исключения гидроразрыва угольного пласта. Нижний предел частоты — 20 Гц — ограничен частотой собственных колебаний угольных пластов,.а верхний — 1000 Гц — уменьшением эффективности виброобработки горного массива выше этой частоты. При подаче расчетного количества жидкости нагнетание прекращают и производят контроль эффективности способа.
Применение предлагаемого способа позволит, во-первых, повысить эффективность противовыбросных мероприятий за счет равномерности разгрузки и дегазации обрабатываемого горного массива.
Во-вторых, улучшаются экономические показатели противовыбросных мероприятий за счет увеличения в несколько раз, по сравнению с применяемыми в настоящее время способами, объема гидрообработанного угольного массива через одну скважину и сокращение времени обработки массива.
