Способ подготовки выбросоопасного пласта к отработке

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с внезапными выбросами угля и газа. Цель изобретения - сокращение объемов работ по предотвращению внезапных выбросов угля и газа. В процессе проведения по пласту оконтуривающих выемочный столб подготовительных выработок определяют выбросоопасные пачки (ВОП) и невыбросоопасные слои по мощности пласта по длине выработки. Затем бурят дегазационные скважины по пласту с разворотом на очистной забой до точек проявления в них признаков выбросоопасности. По указанным точкам в скважинах и по ВОП в подготовительных выработках устанавливают выбросоопасную зону в плоскости пласта. После этого в указанную зону попарно с разворотом на забой и с обхватом ВОП бурят разгрузочные скважины. Этими скважинами формируют каналы, вскрывающие ВОП. Для формирования каналов гидроимпульсное воздействие на пласт осуществляют через нижнюю скважину. Парные скважины в выбросоопасной зоне обычно располагают по невыбросоопасным слоям, на контактах пласта с породами почвы и кровли. Дегазационные скважины подключают к газопроводу, по которому отсасывают газ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4182352/23-03 (22) 15.01.87 (46) 23.05.89. Бюл ° ¹ 19 (71) Институт горного дела им. А.А.Скочинского (72) В.С,Забурдяев, И,В,Сергеев, Б.Е,Рудаков, Д,И.Бухны, А.В.Вильчицкий и Ю,M.Áèðþêoâ (53) 622.275 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1267007, кл. Е 21 F 7/00, 1985.

Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах; склонных к внезапным выбросам угля породы и газа. — М.: Недра, 1977, с.3-8, 48. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ВЫБРОСООПАСНОГО ПЛАСТА К ОТРАБОТКЕ (57) Изобретение относится к горной пром-сти и м.б, использовано для борьбы с внезапными выбросами угля и газа. Цель изобретения — сокраще- ние объемов работ по предотвращению внезапных выбросов угля и газа, В процессе проведения по пласту окон1

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для борьбы с внезапными выбросами угля и газа.

Цель изобретения — сокращение объемов работ по предотвращению внезапных выбросов угля и газа.

На фиг,1 приведена принципиальная схема выявления выбросоопасной зоны и дегазации пласта; на фиг.2— .,разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 - схе„.Я0„„14814О3 И (51) 4 Е 21 С 41/04, Е 21 F 5/00 туривающих выемочный столб подгото|вительных выработок определяют выбро- соопаные пачки (ВОП) и невыбросоопасные слои по мощности пласта по длине выработки ° Затем бурят дегазационные скважины по пласту с разворотом на очистной забой до точек проявления в них признаков выбросо.:опасности. По укаэанным точкам в скважинах и по ВОП в подготовительных выработках устанавливают выбросоопасную зону в плоскости пласта, После этого в указанную зону попарно с разворотом на забой и с охватом

ВОП бурят разгрузочные скважины, Этимi скважинами формируют каналы, вскрывающие ВОП. Для формирования каналов гидроимпульсное воздействие на пласт осуществляют через нижнюю скважину. Парные скважины в выбросо опасной зоне обычно располагают по невыбросоопасным слоям, на контактах пласта с породами почвы и кровли.

Дегазационные скважины подключают к газопроводу, по которому отсасывают гаэ. 3 з,п.ф-лы, 4 ил.

2 ма расположения дегазационных скважин в пласте, сосдержащем выбросоопасную почку угля; на фиг,4 — схема выявления выбросоопасной эоны и дегазации пласта по длине очистного забоя более 200 м.

Способ осуществляется следующим образом.

В процессе проведения по пласту

1 подготовительных выработок 2 и 3 (фиг. 1 и 4) выделяют выбросоопасные

1481403 участки, т ° е, участки по длине выработки, где отмечены признаки внезапного выброса или прогноз выбросоопасности показал "опасно". Признаки выбросоопасности отмечены круж5 ками с точкой внутри (фиг,1 и 4), Из подготовительных выработок проводят скважины 4 с разворотом в направлении будущего очистного забоя, 10 а на отрабатываемом участке — навстречу очистному забою, с опережением, обеспечивающим дегазацию пласта в течение 4-6 мес, Угол (p разворота скважин от оси выработки принимают

45-70, диаметр скважин 80-100 мм, Скважины проводят преимущественно восстающими. Длину скважин устанавливают по проявлению в них признаков выбросоопасности.

При ширине участка (длине лавы) менее 200 м скважины проводят из одной выработки (фиг. 1) . На участках пласта, содержащих нарушения, и на пластах с неустойчивой гипсомет-25 рией скважины могут быть проведены из двух выработок независимо от длины очистного забоя. На оконтуренном выработками участке пласта сква жины не добуривают до противоположной выработки на 10-15 м до точек проявления выбросоопасности.

При длине лавы более 200 м скважины 4 проводят из двух выработок.

В этом случае забои скважин предпочтительнее располагать на равных расстояниях друг от друга, или скважины проводить перекрестно в средней части лавы, Перекрестное расположение скважин создает более благоприятные условия для дегазации пласта в случае переваливания (закупорки) части длины скважин. За счет аэродинамической связи между перекрестными скважинами улучшается отвод метана, выделяющегося в скважины, в

45 дегаэационную систему.

В процессе проведения скважин обращают внимание на предупредительные признаки, характеризующие выбро-. соопасное состояние массива. Если проявляется зажатие бурового инструмента, наблюдается динамическое воздействие на буровое оборудование (буровой инструмент, штанги, станок) или отмечаются выбросы газа; штыба и промывочной жидкости, то бурение скважины прекращают, фиксируют местоположение опасного участка по длине скважины (например, по количеству и длине буровых штанг), буровой став извлекают, а скважину герметиэируют и соединяют с дегазационным трубопроводом 5 или 5 . Затем проводят сначала скважину 4, а потом скважину 4"

Выбросоопасные пачки пласта, зафиксированные при проходке выработок и в процессе проведения скважин, оконтуривают границей 6 и выделяют выбросоопасную зону 7 на отрабатываемом поле. При этом границей опасной зоны может быть линия, соединяющая участки выработок с признаками выбросоопасности, когда попарно проводимые скважины пересекают такую границу, а скважины за пределами опасной зоны проведения - без признаков выбросоопасности.

В опасной по выбросам зоне пласта дегазационные скважины проводят по неопасным слоям, охватывающим выбросоопасную пачку 8 угля слоями и попарно. Угол разворота, диаметр и длину скважин принимают аналогичными параметрам скважины, предусмотренным проектом. При этом скважины располагают обычно в неопасных пачках угля или пород, на контакте угольного пласта с породами кровли или почвы соответственно, В том случае, когда на тонких пластах угля выбросоопасную пачку ( выделить не удается, скважины 4 и

4" проводят в породах кровли и почвы на контакте с угольным пластом.

Если выбросоопасная пачка угля примыкает к породам кровли или почвы, то одну из скважин проводят в породах на контакте с выбросоопасной пачкой, а вторую — по неопасной пачке угля с противоположной стороны опасной пачки.

На участке выработки с признаками выбросоопасности скважины 4 и

4 проводят по неопасным угольным слоям, охватывающим опасную пачку (фиг.3), или в породах кровли и почвы на контакте с угольным пластом.

Скважины 4 на этом участке выработки не проводят.

Попарно проведенные скважины формируют разгруженную от горного давления зону, которая при определенных условиях (расстояние между скважинами, крепость угля, напряженное состояние массива) может охватывать выбросоопасную пачку угля, повышать

481403 мости от проницаемости пласта в массиве формируют сплошную или прерывистую полость (щель) чо длине скважин:

5 от их забоя до границы дренирующего влияния выработки, иэ которой проводят скважины, При этом с целью повышения эффективности гидрореэания инструмент для образования полости

1вводят в нижнюю скважину, т.е. в скважину 4<, чтобы исключить отрицательное влияние отработанной жидкости.

Сплошную полость (щель) создают на пластах с низкой газопроницаемостью,, а прерывистую — в остальных случаях. Расстояние между прорезями устанавливают в зависимости от проницаемости выбросоопасной пачки и продолжительности дегазации пласта.

Параметры полости или прорези устанавливают опытным или расчетным путем на основе показателей газоотдачи пласта (пачки пласта). Массив о 25 пласта (пачки), не охваченный прорезью, приводят в безопасное состояние за счет дренирующего влияния скважин и прорезей.

3а счет дополнительной площади обнажения пласта и содержащейся в нем выбросоопасной пачки газоотдачу ппаста. увеличивают в 5-7 pas, сроки дегазации сокращают в 3-4 раза; либо при отведенном для дегазации времени увеличивают зону дренирования в 1,51,8 раза.

Искусственные каналы между попар,но расположенными скважинами 4 и

4 можно создавать и с помощью гид(1 роимпульсной установки, предпочти-. тельно взрывогидронмпульсной, форми рующей мощный импульс. 3а счет высокого давления жидкости (40-100 МПа) в массиве, содержащем выбросоопасную

45 пачку, через восстающие или нисходящие скважины создают искусственные каналы (трещины, полости, щели), которые являются дополнительными поверхностями обнажения пласта (пачки пласта), пересекающими выбросо50 опасную пачку и способствуницими достаточно высокой (40-50X) степени

5 1 ее проницаемость и гаэоотдачу. Зона разгрузки вокруг скважины диаметром

d составляет в угольном пласте от

3 до 5d. От оси одной скважины в направлении выбросоопасной пачки фронт разгрузки массива достигает (1,5-2 5)d.

Пара скважин формирует разгруженную от горного давления зону пласта, размеры которой вкрест пласта достигают (6-10) d. При диаметре скважин от 80 до 100 мм зона, разгруженная от горного давления парой скважин, составляет от 0,48 до 1 м, а массив угля, заключенный между скважинами, разгружается в интервале 0,24-0,5 м по нормали пласта. Гозоотдача массива угля при его разгрузке скважина ми в плоскости, нормальной к пласту, возрастает в 2-3 раза, что способствует интенсификации процесса дегазации пласта.

Образованная скважинами ослабленная зона разгружает массив от горног давления, ускоряет процесс дегазации угля, в том числе и выбросоопасной пачки, Опытные данные свидетельствуют.о том, что подобная полость по сравнению с одиночной скважиной позволяет в 1,5-2 раза сократить период дренирования пласта до 25-40Х степени его дегазации или при .одном и том же сроке дегазации пласта увеличить зону дренирования в 1,2-1,5 раза.

В том случае, когда расстояние между парой скважин„ охватывакицих выбросоопасную пачку пласта, превы» шает 0,5 м, разгрузочного влияния скважин может быть недостаточно для изменения физико-механических свойств опасной по выбросам пачки угля и его ,дегаэации. Поэтому в подобных условиях дополнительно применяют искусственные способы увеличения радиуса благоприятного воздействия скважин, например, создают искусственные каналы, вскрывающие выбросоопасную пачку. Из числа известных способов расширения раэгружающего и дегазирующего влияния скважин следует использовать гидрорезание или импульсное нагнетание жидкости.

Гидрорезание массива производят вкрест простирания пласта через по-. парно расположенные восстающие скважины 4 и 4" с помощью известных в горной практике насадок. В зависидегазации массива, сокращению срока дегазации пласта.

Гидроимпульсное воздействие на ппаст с целью формирования искусственных каналов осуществляют через нижнюю скважину. В этом случае влияние жидкости на снижение фазовой

1481403 проницаемости пласта по газу незна чительное даже в начальный после воздействия период дегазации, 5

Формула изобретения

1:. Способ подготовки выбросоопасного пласта к отработке, включающий проведение выработок, оконтуривающих выемочный столб, определение выбросоопасной пачки и невыбросоопасных слоев по мощности пласта по длине выработки, бурение дегазационных.скважин по пласту, подключение скважин к газопроводу и отсос газа, о т л и— чающий с я тем, что, с целью сокращения объемов работ по предотвращению внезапных выбросов угля и газа, дегазационные скважины бурят 20 с разворотом на очистной забой до точек проявления в них признаков выбросоопасности, затем по указанным точкам в скважинах и по выбро1 2 7 соопасным пачкам в подготовительных выработках устанавливают выбросоопасную зону в плоскости пласта, после чего в указанную зону попарно с разворотом на забой и с охватом выбросоопасной пачки бурят разгрузочные скважины, при этом укаэанными попарно разбуренными скважинами формируют каналы, вскрывающие выбросоопасные пачки, 2. Способ по п.1, о тл и ч а ю— шийся тем, что парные: скважины в выбросоопасной зоне бурят по невыбросоопасным слоям.

3, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что парные скважины в выбросоопасной зоне бурят на контактах пласта с породами почвы и кровли.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю" щийся тем, что искусственные каналы формируют через нижние скважины попарно разбурениых скважин, 148!403

Составитель С.Ульянов

Техред Jl, Олийнык Корректор M.Иаксимнщинец

Редактор Л. Зайцева

Заказ 2651/32 Тиран 450 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по.изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, _#_-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101