Спосіб запобігання газодинамічних явищ

Запропоноване технічне рішення належить до гірничої промисловості і може бути використане для запобігання газодинамічним явищам виду «раптовий викид вугілля та газу» і «раптове видавлювання вугілля». Якщо захисні пласти відсутні найрозповсюдженішим локальним способом запобігання газодинамічним явищам (ГДЯ) є гідророзпушування (див. Інструкцію з безпечного ведення гірничих робіт на пластах, небезпечних за раптовими викидами вугілля, породи та газу. - М., 1989.-1 с.91) Спосіб застосовують таким чином. З вибою виробки в напрямку її посування бурять свердловини діаметром 43-45мм і завдовжки 6-9м. На глибині 4-7м свердловини герметизують і у фільтруючу частину нагнітають воду під тиском не менше 0,75 × gH ( g - об'ємна вага порід, H - глибина залягання пласта). Після нагнітання здійснюють контроль його ефективності і при результаті «ефективно» проводять виробку. Цей спосіб має такі недоліки: по-перше, трудомісткість, яка знижує темпи проведення виробок; по-друге, незастосовність у складних гірничо-геологічних умовах через те, що деякі пласти не приймають воду; по-третє, імовірність прояву ГДЯ, особливо раптових видавлювань, як під час застосування цього способу, так і після його завершення. Відомий спосіб запобігання газодинамічним явищам, заснований на бурінні випереджальних свердловин діаметром 80-250мм. Радіус ефективного впливу свердловин визначають дослідним шляхом. Відразу після буріння свердловин і далі через кожні 4-5м проведення виробки здійснюють контроль ефективності. Виробки проводять на відстань, що дорівнює довжині свердловини мінус 5м (величина незнижуваного випередження), потім бурять нову серію свердловин (див. Інструкцію з безпечного ведення гірничих робіт на пластах, небезпечних за раптовими викидами вугілля, породи та газу. - М., 1989.- с.191) Недоліком цього способу є те, що регламентовану "Інструкцією..." мінімальну величину незнижуваного випередження, що дорівнює 5 м, не погоджено з параметрами напружено-деформованого стану крайової частини пласта. Унаслідок цього у випадках, коли відстань до максимуму опорного тиску перевищує 5м, буріння чергової серії свердловин здійснюється в зоні підвищеного напруженого стану, що сполучено з небезпекою виникнення ГДЯ при бурінні свердловин. На практиці ці випадки мали місце. Унаслідок зазначеного недоліку відомий спосіб, визначений як прототип, практично не застосовується. У основу винаходу поставлено завдання зі створення способа запобігання ГДЯ, у якому за рахунок використання параметрів, обумовлених залежно від напружено-деформованого стану пласта, підвищується безпека робіт при здійсненні способу та його ефективність, забезпечуються більш високі показники проведення виробок. Поставлене завдання розв'язується за рахунок того, що в способі запобігання газодинамічним явищам, який полягає в бурінні випереджальних свердловин і контролі їх ефективності, відповідно до винаходу, при бурінні свердловин визначають відстань lm до максимуму опорного тиску, незнижуване випередження приймають не менш (lm + D ), а довжину свердловин - не менше 2(lm + D ), де D - запас по глибині 2,0-3,0м. Величина незнижуваного випередження, що дорівнює (lm + D ), забезпечує безпечне буріння чергової серії свердловин, тому що при бурінні попередньої серії свердловин у зоні максимуму опорного тиску відбулися істотні зміни в діаграмі деформування (див. фігуру). Крива 1 зображує деформування крайової частини пласта при незнижуваному випередженні менше (lm + D ). У даному випадку навантаження пласта носить «м'який» характер: модуль спаду Мп навантажувальної системи, тобто бічних порід (крива 2), менше модуля спаду М1 вугільного пласта. При цьому утворюється надлишок енергії (заштрихована ділянка), що викликає ГДЯ (див. И.М. Петухов, А.М. Линьков. Механика горных ударов и выбросов. - М.: Недра, 1983. – c.280). При бурінні свердловин з незнижуваним випередженням не менше (lm + D ) (крива 3), модуль спаду Мп навантажувальної системи більше модуля спаду M2 вугільного пласта, тобто навантаження пласта «тверде», межа міцності пласта істотно знижена і немає небезпеки виникнення ГДЯ. Буріння свердловин, довжина яких значно перевищує відстань до максимуму опорного тиску - не менше 2(lm + D ), необхідне для того, щоб збільшити довжину ділянки свердловини, що зазнає деформування в зоні опорного тиску, тобто для істотного зниження межи міцності пласта і його модуля спаду. Крім того, при цьому збільшується тривалість робочих процесів безпосередньо з проведення виробок між періодами буріння свердловин, тобто поліпшуються техніко-економічні показники роботи дільниці за рахунок скорочення часу буріння свердловин. Обмежувальним фактором по довжині свердловини є технічні можливості бурової установки. Спосіб здійснюють так. З вибою проведеної виробки бурять випереджальні свердловини діаметром 80-250мм у напрямку руху вибою. При бурінні свердловин поінтервально вимірюють вихід бурового дрібняку і по найбільшій його кількості визначають відстань до максимуму опорного тиску в привибійній частині пласта (цю відстань можно визначати іншим способом, наприклад, акустичним). Свердловини бурять завдовжки не менше 2(lm + D ). Після закінчення буріння свердловин здійснюють контроль їх ефективності згідно з «Інструкцією...», тобто визначають зону розвантаження. При позитивному результаті контролю проводять виробки, повторюючи контроль ефективності через 4,0-5,0м просування. При проведенні виробок на відстань, що дорівнює довжині свердловини мінус незнижуване випередження (lm + D ), бурять нову серію свердловин. Перед застосуванням способу визначають радіус ефективного впливу випереджальних свердловин згідно з «Інструкцією...». Використання цього способу запобігання ГДЯ дозволить підвищити безпеку під час буріння випереджальних свердловин, ефективність їх використання і поліпшити техніко-економічні показники роботи дільниць.