Способ извлечения газа из угленосной толщи
Владельцы патента RU 2376475:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке угольных, соленосных, горючесланцевых и других месторождений, особенно при проведении подготовительных и очистных горных выработок на выбросоопасных и взрывоопасных объектах. Согласно способу извлечения газа из угленосной толщи проходят подводящую горную выработку к угленосной толще, параллельно подводящей горной выработке возле ее забоя с двух сторон в горизонтальной плоскости сооружают увеличенные по габаритам буровые камеры, из которых в вертикальной плоскости проходят от двух до трех скважин, направленных в сторону напластования вмещающих пород и угленосной толщи, оснащают устья этих скважин герметизирующими устройствами и подключают к дегазационной системе. Скважины, пробуренные из буровых камер, имеют большой диаметр, при этом из скважин большого диаметра бурят дегазационные скважины, которые направляют навстречу друг другу. Глубину дегазационных скважин и шаговое их расположение устанавливают в соответствии с газогидрогеологическими условиями разработки угленосной толщи и вмещающих пород и их физико-механических свойств. Кроме того, из буровых камер предварительно проходят эксплуатационно-разведочные и опережающие скважины, устья которых соединяют с дегазационной системой. Способ позволяет обеспечить более эффективное выполнение дегазации массива горных пород и повысить безопасность строительства подземных выработок в сложных горнотехнических и гидрогеологических условиях. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке угольных, соленосных, горючесланцевых и других месторождений, особенно при проведении подготовительных и очистных горных выработок на выбросоопасных и взрывоопасных объектах.
Известен способ дегазации надрабатываемых угольных пластов-спутников (RU №1481432, 23.05.1989), включающий бурение скважин в породы почвы до надрабатываемых пластов-спутников, обсадку, цементацию и герметизацию этих скважин, подключение их к дегазационному трубопроводу и отсос газа.
Недостатком способа является недостаточная его эффективность, следствием чего является негарантированная дегазация до концентрации ниже взрывоопасной величины.
Известен способ предотвращения газодинамического разрушения пород горной выработки (RU №2203423, 27.04.2003), согласно которому производят взрыхление породного массива, смещение и расслоение пород почвы выработки, создают машинный вруб и обеспечивают за счет смещения пород в машинный вруб пути выхода газа, при этом газ выходит в горную выработку.
Также известен способ дегазации угольных пластов (RU №2129660, 27.04.1999), включающий вскрытие дегазируемых участков скважинами, создание искусственной трещиноватости путем размыва угольного пласта, образование локальных полостей и обрушение части угольного массива в выработанное пространство.
Недостатками вышеуказанных способов являются ненадежность выполнения достаточной дегазации угольных пластов, а также низкий уровень соблюдения техники безопасности при ведении подземных работ.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей сущности является «Способ дегазации при проведении выработки» (SU 1657657, 23.06.1991), включающий проходку боковых камер в боках выработки со смещением их одна относительно другой, поочередное проведение дегазационных скважин из буровых камер, подключение скважин к газопроводу и отсос газа, при этом скважины бурят веером с охватом дегазируемого массива.
Недостатком данного способа является то, что указанными скважинами нельзя перекрыть весь массив дегазируемого пласта пород, т.е. не весь газ извлекается из угленосной толщи. Все устья скважин оборудуются герметизирующими устройствами и связаны трубопроводами, а они в свою очередь связаны с дегазационной системой. Кроме того, система управления давлением в дегазационных скважинах путем открытия или перекрытия устьевого оборудования на той или иной скважине приводит к усложнению управлением всей системы дегазируемого пласта пород. Все это усложняет и удорожает применение данного способа.
Задачей предлагаемого технического решения является создание способа извлечения газа из угленосной толщи, позволяющего довести до безопасного уровня концентрацию газа в угленосной толще (в угольном пласте и во вмещающих пародах), а также упростить и удешевить способ извлечения газа.
Задача решается за счет того, что предложен способ извлечения газа из угленосной толщи, согласно которому проходят подводящую горную выработку к угленосной толще, параллельно подводящей горной выработке возле ее забоя с двух сторон в горизонтальной плоскости сооружают увеличенные по габаритам буровые камеры, из которых в вертикальной плоскости проходят от двух до трех скважин, направленных в сторону напластования вмещающих пород и угленосной толщи, оснащают устья этих скважин герметизирующими устройствами и подключают к дегазационной системе. Скважины, пробуренные из буровых камер, имеют большой диаметр, при этом из скважин большого диаметра бурят дегазационные скважины, которые направляют навстречу друг другу, причем глубину дегазационных скважин и шаговое их расположение устанавливают в соответствии с газогидрогеологическими условиями разработки угленосной толщи и вмещающих пород и их физико-механических свойств. Кроме того, из буровых камер предварительно проходят эксплуатационно-разведочные и опережающие скважины, устья которых соединяют с дегазационной системой.
Отличительным признаком от наиболее близкого решения является то, что из скважин большого диаметра бурят дегазационные скважины, которые направляют навстречу друг другу, причем глубину дегазационных скважин и шаговое их расположение устанавливают в соответствии с газогидрогеологическими условиями разработки угленосной толщи и вмещающих пород и их физико-механических свойств. Тем самым решается поставленная задача - наиболее полно дегазировать угленосную толщу и довести до безопасного уровня концентрацию газа в ней.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, на которых изображено:
На фиг.1 показана подводящая горная выработка с увеличенными по габаритам буровыми камерами, из которых сооружены скважины большого диаметра, направленные в сторону угленосной толщи, из которых пробурены дегазационные скважины.
На фиг.2 - вид по А-А на фиг.1.
На фиг.3 - вид по Б-Б на фиг.2.
При выполнении способа извлечения газа из угленосной толщи вначале осуществляют проходку подводящей горной выработки 1. Параллельно выработке 1 возле ее забоя 2 с двух сторон сооружают увеличенные по габаритам буровые камеры 3 и 4, рассчитанные на двух-, трехэтажное размещение буровых станков 5. Из буровых камер 3 и 4 с помощью буровых станков 5 проходят скважины большого диаметра 6, 7, 8 и 9, направленные в сторону напластования вмещающих пород 10 и угленосной толщи 11, но в зоне проводимого контура горной выработки 1. Из скважин большого диаметра 6, 7, 8 и 9 с помощью мобильной буровой установки-полуавтомата 12 бурят дегазационные скважины 13, направленные навстречу друг другу, их глубины и шаговое расположение устанавливают в соответствии с газогидрогеологическими условиями разработки угленосной толщи 11 и вмещающих пород 10 и их физико-механическими свойствами. Буровая установка-полуавтомат 12 связана с буровым станком 5 с помощью каната 14 и шнекотранспортера (не показан). Устья скважин большого диаметра 6, 7, 8 и 9 оснащаются герметизирующим оборудованием, соединенным с дегазационной системой (герметизирующее оборудование и дегазационная система на фигурах не показаны).
В процессе использования данного способа сооружение скважин большого диаметра может производиться под разными углами к вмещающим породам 10 и угленосной толще 11 и количество их из одной камеры может быть различным: от одного до трех. Количество пробуренных дегазационных скважин 13 может быть разным. Все эти параметры: количество скважин большого диаметра и дегазационных скважин, а также направление их сооружения, определяются наиболее полным извлечением газа из вмещающих пород 10 и угленосной толщи 11 до безопасной концентрации газа, в соответствии с требованиями Госгортехнадзора.
Из буровых камер 3, 4 сносно с проводимой горной выработкой предварительно сооружают эксплуатационно-разведочные и опережающие скважины 15, устья которых соединены с дегазационной системой, эти скважины позволяют активизировать извлечение газа из угольной толщи и вмещающих пород.
После дегазации вмещающих пород 10 и угленосной толщи 11 продолжают проходку подводящей выработки 1 и начинают разработку угленосной толщи 11 как полезного ископаемого.
Таким образом, предлагаемый способ по извлечению газа из угленосной толщи позволяет: пронизывать скважинами большого диаметра, дегазационными скважинами вмещающие породы и угленосную толщу, извлекать из них газ, доводя его концентрацию в породах до безопасной. Предварительная проходка из буровых камер эксплуатационно-разведочных и опережающих скважин, устья которых соединяют с дегазационной системой, позволяет обеспечить более эффективное выполнение дегазации массива горных пород и повысить безопасность строительства подземных выработок в сложных горнотехнических и гидрогеологических условиях.
1. Способ извлечения газа из угленосной толщи, согласно которому проходят подводящую горную выработку к угленосной толще, параллельно подводящей горной выработке возле ее забоя с двух сторон в горизонтальной плоскости сооружают увеличенные по габаритам буровые камеры, из которых в вертикальной плоскости проходят от двух до трех скважин, направленных в сторону напластования вмещающих пород и угленосной толщи, оснащают устья этих скважин герметизирующими устройствами и подключают к дегазационной системе, отличающийся тем, что скважины, пробуренные из буровых камер, имеют большой диаметр, при этом из скважин большого диаметра бурят дегазационные скважины, которые направляют навстречу друг другу, причем глубину дегазационных скважин и шаговое их расположение устанавливают в соответствии с газогидрогеологическими условиями разработки угленосной толщи и вмещающих пород и их физико-механических свойств.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из буровых камер предварительно проходят эксплуатационно-разведочные и опережающие скважины, устья которых соединяют с дегазационной системой.
