Спосіб дегазації викидонебезпечних вугільних пластів та прилеглих до них газонасичених порід

Реферат: Спосіб дегазації викидонебезпечних вугільних пластів та прилеглих до них газонасичених гірських порід включає буріння дегазаційних свердловин з вентиляційної виробки, обсадку їх трубами, герметизацію труб та з'єднання їх з шахтним газопроводом і вакуумним насосом. Свердловини бурять в пласт породи покрівлі на глибину, яка забезпечує прохід свердловини через всю товщину пласта газонасиченої породи покрівлі і вихід з нього на відстані від початку свердловини на меншій ніж половина довжини видобувного забою. Відведення газу з свердловини продовжують після того, як свердловини залишаться в зоні відпрацьованого простору та обвалу покрівлі. Вентиляційну виробку після видобутку вугілля ізолюють від відпрацьованого простору двома рядами органного кріплення. UA 118759 U (12) UA 118759 U UA 118759 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої промисловості, зокрема до заходів безпеки і може бути використана для запобігання раптових викидів вугілля та газу і зниження загазованості вуглепородного масиву. Як відомо заходами безпеки та запобігання викидів вугілля та газу є буріння свердловин з поверхні або дільничних виробок безпосередньо у вугільний пласт або через прилеглі до нього гірські породи [1-3] з наступною дією на стінки свердловин різними способами. Недоліком відомих способів дегазації вугільних пластів та порід, в яких вони знаходяться, є недостатня дегазація гірських порід, між якими знаходяться вугільні пласти та невеликі прошарки вугілля в пластах гірських порід, що виявляється через деякий час після видобутку основного пласта вугілля. Найбільш близьким аналогом способу, що заявляється [4], є спосіб дегазації відпрацьованого простору після видобутку вугільного пласта, що полягає в проведенні вентиляційної та конвеєрної виробки під кутом до горизонту не менше 3°, створенні монтажної камери у фланговій вскриваючій виробці на максимальній висотній геодезичній відмітці оконтуреного стовпа, що виймається, буріння з цієї камери щонайменше однієї дегазаційної свердловини в купол обвалу гірських порід, обсадку свердловини трубами, герметизацію затрубного простору, підключення свердловини до дегазаційного газопроводу та вакуумного насоса. Недоліком відомого способу [4] є обмеженість його використання та недостатня дегазація пластів гірських порід, прилеглих до вугільного пласта, що проявляється в подальшому після видобутку основного пласта вугілля в просіданні та обвалі покрівлі. Так проходка вентиляційної та конвеєрної виробок виконується відповідно до гірничо-геологічних умов залягання вугільного пласта вздовж нього з дотриманням розташування виробок відносно пласта відповідно проекту. Додаткові 3° до горизонту змінять розташування виробок відносно вугільного пласта та зроблять видобуток вугілля неможливим. Крім цього однієї чи навіть декількох свердловин з монтажної камери на початку відпрацьованого простору недостатньо для відведення газу з відпрацьованого простору, коли його довжина збільшується до декількох кілометрів. Просідання та обвал покрівлі призводить до розкриття тріщин та оголення поверхні шарів гірських порід, прилеглих до вугільного пласта, і супроводжується значним виділенням газу, який потрапляє у вентиляційну виробку, яка в сучасних технологіях видобутку вугілля залишається робочою до повного відпрацювання (видобутку) стовпа вугілля. Це стало причиною випадків вибухів газу у виробках шахт і аварій з загиблими шахтарями (шахти "Краснолиманська" 2004 р., "Красноармейская Западная" 2002 р., "Суходольськая Восточная" 2010 р. та інші). В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу дегазації викидонебезпечних вугільних пластів та прилеглих до них газонасичених гірських порід, в якому з вентиляційної виробки бурять дегазаційні свердловини в пласт породи покрівлі, що забезпечує видалення метану з вугільних пластів та прилеглих до них газонасичених гірських порід протягом всього часу видобутку стовпа пласта вугілля і забезпечує безпечний видобуток вугілля. Поставлена задача вирішується тим, що в способі дегазації викидонебезпечних вугільних пластів та прилеглих до них газонасичених гірських порід, що полягає в бурінні дегазаційних свердловин з вентиляційної виробки, обсадці їх трубами, герметизації труб та з'єднанні їх з шахтним газопроводом і вакуумним насосом, згідно з корисною моделлю, свердловини бурять в пласт породи покрівлі на глибину, яка забезпечує прохід свердловини через всю товщину пласта газонасиченої породи покрівлі і вихід з нього на відстані від початку свердловини на меншій ніж половина довжини видобувного забою, при цьому відведення газу з свердловини продовжується після того як свердловини залишаться в зоні відпрацьованого простору та обвалу покрівлі, а вентиляційну виробку після видобутку вугілля ізолюють від відпрацьованого простору двома рядами органного кріплення. По мірі просування видобувного забою відбувається просідання покрівлі та збільшення тріщин в пластах газоносних порід покрівлі, як в довжину так і в ширину. Вказане розташування дегазаційних свердловин (див. фігуру 1, 2) в газонасиченому пласті гірських порід над покрівлею пояснюється тим, що під час просідання покрівлі найбільші її деформації і тріщини відбуваються на половині довжини між опорами 6, тобто на половині довжини видобувного забою, де відбувається найбільше виділення метану, а також переміщення в цю зону метану з тріщин, що розповсюджуються від середини пласта до конвеєрної виробки. Дегазаційна свердловина, що обов'язково проходить через пласт на половині довжини видобувного забою створює менший тиск газу в цій зоні і сприяє виходу газу з тріщин саме в цьому напрямку, де він всмоктується в свердловину, і через шахтний газопровід відводиться на поверхню (див. фігуру 1, 2). 1 UA 118759 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Від початку просідання до моменту обвалу покрівлі проходить від декількох днів до декількох десятків днів в залежності від геологічних умов та швидкості просування забою. За цей час основна кількість метану в газонасичених пластах гірських порід буде видалена з шахти вакуумними насосами через шахтний газопровід 5. Остаточно весь газ з відпрацьованого об'єму видаляється після обвалу покрівлі системою газовідведення, яка продовжує працювати і після обвалу покрівлі (див. фігуру 1, 2). Максимальній кут ' ' ' ' між віссю свердловини та площиною вугільного пласта визначається як:  2H  ,   arct   L  де L - довжина видобувного забою, H - товщина пласта газонасиченої гірської породи. Кількість свердловин і інтервал між ними визначається за умови повного відведення газу, що виділяється, і залежить від газонасиченості і об'єму пласта, а також можливостей системи газовідводу (потужність вакуумних насосів, діаметр та довжина газопроводу і свердловин). Свердловини бурять під кутом 50-70° до осі виробки, що дозволяє одночасно працювати більшій кількості свердловин на одиницю довжини виробки. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фігурі 1 зображена схема буріння дегазаційних свердловин в плані ділянки видобутку вугілля. На фігурі 2 зображений переріз А-А плану ділянки видобутку вугілля. На фігурах наведені такі позначення. 1. вентиляційна виробка; 2. дегазаційні свердловини; 3. пласт газонасичених гірських порід; 4. видобувна виробка; 5. шахтний газопровід; 6. кріплення колоною з дерев'яних брусків; 7. органне кріплення. Спосіб дегазації здійснюють наступним чином: На прикладі ш. "Краснолиманська" ("Червонолиманська") свердловини 2 бурять в покрівлю 3 з вентиляційної виробки 1 кінцевим діаметром 114-132 мм довжиною 80 м під кутом до осі виробки 60 (див фігури 1,2) і інтервалом 15-20 м назустріч видобувній виробці 4, обсаджують трубами діаметром 108 мм, герметизують на глибину 6 м, з'єднують з шахтним газопроводом 5 і вакуумним насосом. Після видобутку вугільного пласта покрівлю підпирають колонами з дерев'яних брусків 6 та встановлюють два ряди органного кріплення 7. Система газовідведення працює з моменту і створення і після того як залишиться у зоні відпрацьованого простору з поступовим відключенням свердловин, що знаходились у зоні обвалу покрівлі тоді як з них припинилось виділення газу. Джерела інформації: 1. Способ дегазации выработанных пространств шахтных полей Патент РФ № 2097568, бюл. № 33 за 1997 г. 2. Способ дегазации выработанного пространства угольного пласта и купола обрушения образующегося по мере отработки угольного пласта. АС СРСР № 883514, бюл. № 43, 1981 г. 3.Способ дегазации выработанного пространства АС СРСР № 1559207, бюл.№ 15 за 1990 г. 4. Способ дегазации выработанного пространства Патент РФ № 2360128,С 1 опубл. 27.06. 2009. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Спосіб дегазації викидонебезпечних вугільних пластів та прилеглих до них газонасичених гірських порід, що включає буріння дегазаційних свердловин з вентиляційної виробки, обсадку їх трубами, герметизацію труб та з'єднання їх з шахтним газопроводом і вакуумним насосом, який відрізняється тим, що свердловини бурять в пласт породи покрівлі на глибину, яка забезпечує прохід свердловини через всю товщину пласта газонасиченої породи покрівлі і вихід з нього на відстані від початку свердловини на меншій ніж половина довжини видобувного забою, при цьому відведення газу з свердловини продовжують після того, як свердловини залишаться в зоні відпрацьованого простору та обвалу покрівлі, а вентиляційну виробку після видобутку вугілля ізолюють від відпрацьованого простору двома рядами органного кріплення. 2 UA 118759 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3