Спосіб запобігання раптових викидів вугілля та газу

Изобретение относится к горной промышленности им б. использовано для предотвращения внезапных выбросов углн щ газа. Цель - повышение эффективности предотвращения внезапных выбросов за счет увеличения зоны активной поверхности газовыделения У контурэ выработки бурят две контрольные скважины. Затем бурят технологическую скважину по породе на расстоянии от пласта не менее 0 1 м. При этом при пологом падении пласта скважину бурят в его кровле, а при крутом падении в почве пласта Параллельно технологической скважине по породе бурят технологическую скважину по пласту с расположением обеих скважин на одной оси перпендикулярной плоскости пласта Скважины герметизируют и осуществляют через них гидродинамическое воздействие путем нагнетания жидкости под давлением с последующим его сбросом Гидродинамическое воздействие сначала производят через технологическую скважину по пороце. созцавзя импульсное воздействие на угопьный пласт При этом ведут контроль давления газа в контрольных сквгжинак и в технологической скважине по углю После того, как давление газа в ска&жмне по углю становится постоянным, производят периодически выпуск газа из скважины по углю допустимых концентраций. Затем осуществляют гидродинамическое увлажнение пласта через скважины по углю до появления жидкости из технологической сква-° жины по породе 3 ил. ON 00 00 Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения внезапных выбросов угля и газа путем гидродинамического воздействия на угольный пласт Известен способ предотвращения внезапных выбросов угля и гзза, который включает бурение скважины, ее герметизацию, установку в устье скважины генератора колебаний давления, заполнение ее жидко39-91 стью при статическом давлении, создание в столбе жидкости колебаний давления с помощью генератора, установленного на выходе гидрораствора [1]. Недостатком способа является его низкая эффективность, так кэк она сводится лишь к интенсификации процессов фильтрации, исключает возможность развития трещинообразования в пласте радиус зоны 1686898 импульсной обработки ограничен однимдвумя метрами. Наиболее близким к предлагзеглому по технической сущности и достигаемому результату является способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа, включающий бурение скважин, их герметизацию, нагнетание жидкости а пласт, причем жидкость нагнетают со скоростью 30-40 л/мин под давлением, превышающим пластовое давление газа, но не более 0,75 JH, поддерживают это давление до момента проникновения жидкости в пласт на глубину не менее 1/3 диаметра скважины, затем производят сброс давления в течение времени, превышающего время обратной фильтрации жидкости из насыщенного ею слоя угля, при этом циклы повторяют до установления безопасного пластового давления газа, т.е. производят гидродинамическое воздействие путем нагнетания жидкости под давлением через скважины с его последующим сбросом [2]. Недостатком этого способа является низкая его эффективность, так как невозможно создать достаточно большую зону активной поверхности газовыделения, необходимую для эффективной разгрузки пласта. Целью изобретения является повышение его эффективности за счет увеличения зоны активной поверхности газовыделения Достигается это тем, что в известном способе предотвращения внезапных выбросов угля и газа, включающем бурение скважин, их герметизацию и гидродинамическое воздействие путем нагнетания жидкости под давлением через скважины с его последующим сбросом, вначале бурят две контрольные скважины у контура выработки и оборудуют их манометрами, затем бурят технологическую скважину по породе на расстоянии, не менее 0,1 мої пласта, причем в зависимости от угла падения пласта скважину бурят в кровле при пологом падении, или в почве - при крутом падении, после этого параллельно скважине по породе бурят технологическую скважину по пласту таким образом, чтобы обе скважины находились на одной оси, перпендикулярной плоскости пласта, затем производят гидродинамическое воздействие через технологическую скважину по породе, создавая импульсное воздействие на угольный пласт, при этом ведут контроль давления газа в контрольных скважинах и в технологической скважине по углю, и после того, как давление газа в технологической скважине по углю становится постоянным, производят периодически выпуск газа из скважины по углю до допустимых концентраций, а затем осуществляют гидродинамическое увлажнение пласта через скважины по углю до появления жидкости из технологической 5 скважины по породе. На фиг.1 представлена горная выработка, продольный разрез; на фиг.2 - то же, угольный пласт пол о го залегающий и расположен в нижней ее части; на фиг.З - то же, 10 угольный пласт крутопадающего залегания и располагается в нижней ее части. В горной выработке 1 пробурено две технологические скважины 4 и 5. Скважина 4 пробурена на расстоянии 0,1 м, т е на 15 минимальном, технологически допустимом расстоянии от угольного пласта по породе диаметром 150 мм, а скважина 5 - по угольному пласту 2 диаметром 76 мм. Когда угольный пласт 2 пологозалегающий и 20 располагается в нижней части горной выработки, то технологическая скважина 4 располагается в кровле пласта, а технологическая скважина 5 - у почвы пласта, а у контура горной выработки в уголь25 ный пласт пробурено две контрольные скважины 3. Когда угольный пласт 2 крутопадающего залегания и располагается в верхней части горной выработки, то технологическая скважина 4 располагается в по30 чве пласта, а технологическая скважина 5 у кровли пласта, а у контура выработки в угольный пласт пробурено две контрольных скважины 3. Способ предотвращения внезапных вы35 бросов угля и газа осуществляют следующим образом. Из горной выработки 1 на расстоянии не менее 0,1 м от угольного пласта по породе бурят скважину 4 под углом не менее 10° в вертикальной плоскости ди40 аметром 150 мм и на протяжении не менее 3 м от устья герметизируют В угольный пласт 2 у контура выработки бурят две контрольные скважины 3 и устанавливают на них манометры Технологическую скважину 45 5 по угольному пласту бурят диаметром 76 мм параллельно технической скважине 4 (по породе) и на оси, перпендикулярной плоскости угольного пласта, герметизируют ее на расстоянии не менее трех метров от устья и 50 устанавливают манометр В зависимости от угла падения угольного пласта и его расположения в сечении выработки технологическую скважину 4 располагают в кроьле пласта при пологопадаю55 щем пласте и его расположении в нижней части выработки или в почве пласта при крутопадающем пласте и его расположении в верхней части выработки, а технологическую скважину 5 по углю соответственно или у почвы пласта или v кровли пласта. 1686898 Гидродинамическое воздействие на выбросоопасный угольный пласт 2 осуществляют через технологическую скважину 4 по породе, создавая импульсы на угольный массив, в результате чего в угольном пласте появля- 5 етсн сеть трещин, по которым газ поступает в технологическую скважину 5, и его давление в скважине растет. После прекращения роста давления газа в скважине 5 гидродинамическое воздействие через скважину 4 10 прекращают и газ из скважины 5 периодически выпускают или в атмосферу выработки до допустимых концентраций, или в дегазационный став Если давление газа в контрольных скважинах 3 снижается до до- 15 пустимых величин, гидродинамическую обработку угольного пласта прекращают, а если нет, то воздействие на угольный пласт повторяют до снижения давления газа в контрольных скважинах до допустимых зе- 20 личин. После этого гидродинамическую систему подключают к скважине 5 и производят гидродинамическое увлажнение угольного пласта путем создания давления жидкости с последующим его сбросом 25 до появления жидкости из технологической скважины 4. П р и м е р. В условиях шахты им. А.А.Скочинского проводят горно-экспериментальные работы по проверке предлагав- 30 мого способа при проходке штрека по пласту h ?- "Смоляниновский" Этот пласт для поля шахты является особо опасным по внезапным выбросам уг- 35 ля и газа Сечение выработки а проходке составляет 11,2 м Работы по гидродинамическому воздействию на пласт через породную пробку производят при давлении воды в ск&а&иче до 7 МПа. После выполнения 10-ти циклов подачи-сброса рабочей жидкости давление газа в скважине, пробуренной по углю, возрастает до 2 МПа, а при выполнении 40 циклов воздействия давление газа в скважине вырастает до 3 МПа и в дальнейшем не возрастает на последующих 15-ти циклах воздействия Давление же газа в контрольных скважинах снижается до 3,5 МПа После этого из скважины, пробуренной по углю, газ выпускается в дегазационную систему шахты в течение 0,5 ч. Давление газа на контрольных манометрах снижается после этого до 2 МПа Так как давление газа в пласте не снижено до безопасной величины (Рб = 1,0 МПа), проводят повторное гидро• динамическое воздействие на угольный пласт 25-тью циклами Давление в технологической скважине в угольном пласте составляет 1,5 МПа, а в контрольных скважинах - 1,7 МПа После выпуска газа из угольной технологической скважины давление газа на контрольных манометрах составляет в среднем 0,5 МПа После этого в скважину, пробуренную по углю, подэют воду под давление до 5 МПа и производят ее сброс. Периодичность циклов подача-сброс воды значительно отличается от аналогичного процесса, проведенного в технологической скважине по породе. Цикл подачи воды в угопьную скважину с нарастанием давления до 5 МПа составляет в среднем 35 мин, в то время как в породной скважине он составляет максимум 1 мин. Для замера давления газа в угольном массиве пробуривают два шпура диаметром 40 Это характеризует активное проникновение воды а угольный пласт. После выполнения 42-43 мм, устанавливают два манометра 24-х циклов подачи-сброса воды в угольную для замера пластового давления газа. Устаскважину рабочее давление снижается до новившееся давление газа в пласте состав 0,5 МПа и в скважине в породе появляется ляет в среднем 4,0 МПа Затем буровым станком НКР-100М бурят скважину диамет- 45 вода. ром 150 мм по породе в кровле пласта в 0,1 м от него и длиной 20 м Скважину обсажиЭкспериментальные исследования вают стальными трубами диаметром 4" и предлагаемого способа предотвращения тампонируют песчано-цементным раствовнезапных выбросов угля и газа показываром на длину 5 м После этого по угольному 50 ют, что по сравнению с известным способом пласту бурят скважину диаметром 76 мм аналогичного назначения предлагаемый параллельно скважине пробуренной по поспособ обеспечивает большую эффективроде и в плоскости,вертикальной плоскости ность за счет увеличения зоны активной попласта на длину 20 м Скважину обсаживают верхности газовыделения, так как стальными трубами диаметром 2" и тампо- 55 скважина, через которую происходит деганируют песчано-цементным раствором на зация, располагается полностью по утю, а длину 5 м. Технологические скважины снабтакже за счет того, что газ не закупориваетжают задвижками и подключают к гидродися жидкостью и газовыделение в скважину намической системе, обеспечивающей непрерывно. Кроме того, можно исключить создание в прискважинных областях знакопоступление газа в атмосферу выработки и переменных нагрузок утилизировать его. 1686898 Формула изобретения роде бурят технологическую скважину по Способ предотвращения внезапных выпласту с расположением обеих скважин на бросов углр и газа, включающий бурение одной оси, перпендикулярной плоскости скважин в окрестностях выработки, их герпласта, гидродинамическое воздействие метизацию и гидродинамическое воздейст- 5 сначала производят через технологическую вие путем нагнетания жидкости под скважину по породе, создавая импульсное давлением через скважины с последующим воздействие на угольный пласт, при этом его сбросом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, ведут контроль давления газа в контрольс целью повышения эффективности предотных скважинах и в технологической скваживращения внезапных выбросов за счет уве- 10 не по углю, и после того как давление газа личения зоны активной поверхности в технологической скважине по углю станогазовыделения, вначале бурят две контвится постоянным, производят периодичерольные скважины у контура выработки, заски выпуск газа из скважины по углю до тем бурят технологическую скважину по допустимых концентраций, а затем осущепороде на расстоянии не менее 0,1 м от 15 ствлпют гидродинамическое увлажнение пласта, при этом при пологом падении плапласта через скважины по углю до появлеста скважину бурят в его кровле, з при круний жидкости из технологической скважины том падении - в почве пласта, параллельно по породе указанной технологической скважине по по ю Фиг.1 Фиг.I 1686898 Фи г. 3 Редактор Е.Полионова Составитель Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая Заказ 3950/ДСП Тираж : Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101