Спосіб дегазації вугільного пласта

Спосіб дегазації вугільного пласта, який включає буріння паралельно-одиночних свердловин із виїмкової виробки паралельно лінії очисного вибою по вугільному пласту, що складається з на 3 очисних робіт. Крім того, свердловини буряться паралельними нашаруванню, тому відсутня можливість розкрити ними всі пачки вугільного пласта і всі площини їх контакту, по яких в зоні розвантаження найбільш інтенсивно розповсюджуватимуться тріщини і відбуватиметься фільтрація газу. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу дегазації вугільного пласта, шляхом зміни схеми розташування дегазаційних свердловин, який дозволить спростити спосіб і обслуговування свердловин дегазації і підвищити інтенсивність видобування метану з вугільного пласта. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі дегазації вугільного пласта, який включає буріння паралельно - одиночних свердловин із виїмкової виробки паралельно лінії очисного вибою по вугільному пласту, що складається з нашарування, в зоні розвантаження пласта від гірського тиску, герметизацію свердловин і підключення їх до дегазаційного трубопроводу, відведення газу з вугільного пласта. Згідно із винаходом, визначають зону розвантаження пласта від гірського тиску попереду зони тимчасового опорного тиску, яка виникає в процесі ведення очисних робіт, бурять свердловини в пласт під кутом а до напластування, який визначають із співвідношення: m   arctg , 0,5lл де:  - кут нахилу свердловини щодо нашарування, град; lл - довжина очисного вибою, м m - потужність пласта, м при цьому устя свердловин розташовують по черзі у покрівлі і у підошві. Причинно-наслідковий зв'язок між ознаками винаходу і технічним результатом, що досягається, встановлюється таким чином. Суттєва ознака, яка пов'язана з визначенням зони природного розвантаження вугільного пласта попереду зони тимчасового опорного тиску направлена на спрощення способу дегазації вугільного пласта. В запропонованому рішенні, на відміну від прототипу, відпадає необхідність, проводити буріння спеціальних свердловин і торпедування порід покрівлі, що в значній мірі ускладнює спосіб дегазації. В запропонованому технічному рішенні використовується зона природного розвантаження вугільного пласта, яка виникає в процесі ведення очисних робіт. Так, у пласті, що розробляється, з покрівлею що важко обрушується в процесі виїмки породні пласти зависають над виробленим простором, згинаються в глибині масиву, розвантажуючи вугільний пласт в зоні, розташованій попереду зони тимчасового опорного тиску. При цьому вертикальні напруження у вугільному пласті в зоні вигину (підняття) порідних шарів змінюються від Н до 0 (де  - об'ємна вага вище розміщених порідних шарів, т/м3; Η - глибина ведення робіт, м). Це призводить до утворення численних тріщин, розташованих паралельно нашаруванню. В розвантаженій зоні відбувається інтенсивна десорбція 94174 4 метану, причому не тільки в межах області впливу дегазаційної свердловини, як це було б при дегазації не розвантаженого пласта, а і в межах всієї зони. Переважаючий напрям фільтрації метану при даному виді напружено-деформованого стану пласта - по тріщинах, паралельних нашаруванню. Отже, щоб дати можливість газу безперешкодно потрапляти в дегазаційний став, свердловини повинні перетинати весь вугільний пласт від покрівлі до підошви. В результаті проведених досліджень та аналізу, автори прийшли до висновку, що якщо свердловини бурити не паралельно нашаруванню, а під кутом , то інтенсивність дегазації вугільних пластів збільшується. Так само було визначено оптимальне значення величини кута, під яким необхідно розташовувати свердловини до площини нашарування. Цей кут визначають з наступного співвідношення: m   arctg , 0,5lл Свердловини, пробурені під кутом , в значній мірі підвищують ефективність дегазації вугільних пластів і рівень безпеки ведення гірничих робіт. Доцільно розташовувати устя свердловин по черзі у покрівлі і у підошві, що дозволяє більш рівномірно дегазувати вугільний пласт і, тим самим, підвищити інтенсивність видобутку метану з вугільного пласта. Запропонований спосіб пояснюється за допомогою ілюстрацій наведених на фіг. 1 і фіг. 2. На фіг. 1 показано розташування дегазаційних свердловин. На фіг. 2 представлений розріз по А - А на фіг. 1. На схемах: 1 - зона тимчасового опорного тиску; 2 - зона розвантаження; 3 - очисний вибій; 4 виїмкові виробки; 5 - вугільний пласт; 6 - паралельно-одиночні свердловини; 7 - дегазаційний трубопровід. Спосіб реалізується на виїмкових ділянках, оконтурених з двох сторін виїмковими виробками, і за наявності у пласті, що розробляється, покрівлі, що важко обрушується. Спочатку встановлюють протяжність зони тимчасового опорного тиску 1 і зони розвантаження 2, що виникає попереду зони тимчасового опорного тиску при русі очисного вибою 3. Потім із виїмкових виробок 4 по вугільному пласту 5 паралельно очисному вибою 3 бурять паралельноодиночні підняттєвні та низхідні свердловини 6, завдовжки 0,5 Іл (де Іл - довжина очисного вибою, м) на відстані одна від одної, яка визначена згідно Керівництву по дегазації вугільних шахт (див. Керівництво по дегазації вугільних шахт. - М.: Надра, 1975. - 189 с.). Свердловини бурять під кутом, який m   arctg , 0,5lл (де визначають із співвідношення:  - кут нахилу свердловини щодо нашарування, град; m - потужність пласта, м) до нашарування, розташовують устя свердловин по черзі у покрівлі і у підошві пласта, потім їх герметизують і підключають до дегазаційного трубопроводу 7. Видобу 5 94174 вання газу з пласта починають після попадання свердловини в розвантажену зону і припиняють після попадання в зону тимчасового опорного тиску. Приклад виконання способу для умов шахти «Краноармійська-Західна №1». В покрівлі вугільного пласта d4, який розробляється шахтою, залягає пласт пісковику потужністю від 12 до 32 м і міцністю на одновісне стиснення 90-105 МПа. Даний тип покрівлі по класифікації ДонВУГІ відноситься до категорії тих, що надто важко обрушується. Середня швидкість посування очисних вибоїв складає 175 м/міс. Метаноносність пласта d4 складає 20 м3/т. Під час ведення очисних робіт встановлена наявність розвантаженої від гірського тиску зони вугільного пласта, розташованої попереду зони тимчасового тиску по методиці, що описана в статті (див. Кольчик Є.І., Ревва В.М., Кольчик І.Є., Софійській К.К., Кольчик А.Є. Вплив підземної розробки вугільних пластів на зсув земної поверхні. - Геотехнічна механіка. - Дніпропетровськ, 2008. - Вип. 74. - С. 118-130). Для даного випадку, при довжині очисного вибою в 220 м і Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 потужності пласта 2 м, кут під якими необхідно бурити свердловини складає   artcg m 2  artcg 1 0,5lл 0,5  220 . При існуючих на шахті швидкостях посування очисних вибоїв час дегазації вугільного пласта кожною свердловиною окремо, відповідний часу знаходження свердловини в розвантаженій зоні складе в середньому один місяць. При цьому метаноносність пласта d4 буде понижена до 12 м3/т. Дане значення на 25 % менше, ніж значення метаноносності отримане після дегазації не розвантаженого від гірського тиску вугільного пласта протягом 8-10 місяців. Спосіб, який заявляється, дозволяє підвищити інтенсивність видобування газу за рахунок буріння свердловин в розвантаженій від гірського тиску зоні під кутом, який забезпечує розкриття всіх пачок вугільного пласта і спростити обслуговування дегазаційних свердловин за рахунок скорочення часу їх існування і кількості, які знаходяться в одночасній роботі. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601