Способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК за) Е 21 Г 5/00 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт геотехнической механики АН УССР(54) (57) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА, включающий бурение скважины, ее герметизацию, установку в устье скважины генератора колебаний давления, заполнение ее жидкостью, нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении, создание в столбе жидкости колебаний давления,801081356 отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения внезапных выбросов путем создания вокруг скважины зоны равномерной.трещиноватости и увеличения радиуса влияния скважины, во время бурения скважины определяют величину зоны пластических деформаций, герметизацию скважины производят в наиболее крепкой пачке угольного пласта, располагая фильтрующую часть скважины за зоной пластических деформаций в перемятой ослабленной пачке с пересечением ее на всю мощность, а нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении и создание в столбе жидкости колебаний давления производят одновременно, при этом амплитуда колебаний давления не превышает величины горного давления на глубине разработки пласта, а Я частота колебаний составляет 20 - 1000 Гц при статическом давлении нагнетания, не превышающем давление газа в обрабаты. ваемом жидкостью угольном пласте.1 О 15 20 25 35 4 О 45 50 55 Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов сложного строения, склонных к внезапным выбросам угля и газа,Известен способ предварительного ослабления массива горных пород, заключающийся в воздействии на массив горных пород направленными встречными импульсами механических колебаний 1,Недостатком способа является неравномерность разгрузки горного массива на границах обрабатываемых участков, что приводит к повышению его выбросоопасности.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ предотвращения газодинамических явлений, включающий бурение скважины, установку в устье скважины генератора колебаний давления, заполнение ее жидкостью, нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении, создание в столбе жидкости колебаний давления, при этом волны генерируют с длиной и амплитудой, обеспечивающей прямое и обратное прохождение в скважине каждой волны к моменту возбуждения новой волны до падения жидкости в скважине, после которой осуществляют подпитку ее жидкостью, параллельно с нагнетанием в соседних скважинах производят дегазацию пласта 2,Недостатком способа является то, что при его использовании скважины для нагнетания жидкости в массиве располагают без учета изменения горно-геологических характеристик массива, а именно, его нарушен- ности и неоднородности, что снижает эффективность способа за счет уменьшения зоны разгрузки пласта. Кроме того, осуществление нагнетания жидкости последовательно в начале под статическим давлением, а затем с использованием динамического эффекта приводит к увеличению времени обработки пласта, так как колебание давления происходит в столбе жидкости, в котором созданное давление не поддерживается постоянным, в связи с чем после падения давления жидкости в скважине осуществляют подпитку ее жидкостью. Целью изобретения является повышение эффективности предотвращения внезапных выбросов путем создания вокруг скважины зоны равномерной трещиноватости и увеличения радиуса влияния скважины,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение скважины, ее герметизацию, установку в устье скважины генератора колебаний давления, заполнение ее жидкостью, нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении, создание в столбе жидкости колебаний давления, во время бурения скважины определяют величину зоны пластических деформаций, производят герметизацию скважины в наиболее крепкой пачке угольного пласта, располагая фильтрующую часть скважины за зоной пластических деформаций в перемятой ослабленной пачке с пересечением ее на всю мощность, а нагнетание в скважину жидкости при статическом давлении и создание в столбе жидкости колебаний дав. ления производят одновременно, при этом амплитуда колебаний давления не превышает величины горного давления на глубине разработки пласта, а частота колебаний составляет 20 в 10 Гц при статическом давлении нагнетания, не превышающем давление газа в обрабатываемом жидкостью угольном пласте. Способ осуществляется следующим образом. Из забоя очистной или подготовительной выработки в наиболее крепкой пачке угля бурят скважину, поинтервально через 0,5 - 1,0 м, измеряя начальную скорость газовыделения. По результатам поинтервальных измерений газовыделения определяют величину зоны пластических деформаций. Скважину ориентируют таким образом, чтобы ее герметизируемая часть размещалась в наиболее крепкой пачке угля, а фильтрующая - за зоной пластических деформаций в выбросоопасной пачке угля, пересекая ее на всю мощность. Скважину герметизируют гидро- затвором, на выходе которого размещают генератор колебаний давления, и затем высоконапорной насосной установкой производят нагнетание жидкости под статическим давлением, не превышающим давление газа в конкретном угольном пласте. Одновременно производят виброобработку горного массива, совмещая статический и динамический режимы нагнетания путем наложения на нагнетаемую жидкость колебаний давления амплитудой, достигающей величины горного давления на данной глубине с частотой 20 - 1000 Гц. При подаче расчетного количества жидкости нагнетание прекращают, гидрозатвор извлекают из скважины и производят- контроль за эффективностью способа, например, по динамике газовыделения.Пример. Предлагаемый способ выполняют в пластовой подготовительной выработке на глубине Н = 1000 м, Величина горного давления Р =Н = 25,0 МПа (Ъ = 2,5 Х Х 104 Н/мз - объемный вес вышележащих порол). В сечении выработки выбросоопасный угольный пласт сложного строения, Угол падения пласта 60, общая мощность пласта 1,2 м, давление газа в пласте 9,5 МПа, газообильность 25 мз/т. Из забоя выработки в наиболее крепкой пачке угля бурят скважину диаметром 45 мм. Скважину ориентируют таким образом, чтобы ее герметизируемая часть размещалась в наиболее крепкой пачке угля, а фильтрующая - за зоной пластических деформаций в выбросоопасной пачке угля, пересекая ее на всю мощность. Во время бурения скважины поин1081356 Составитель Г. Васк 1 чковаТехред И. Верес Корректор И. МускаТираж 427 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретении и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Р. ЦиникаЗаказ 1502/30 тервально через 0,5 - 1,0 м измеряют начальную скорость газовыделения. По результатам поинтервальных измерений газовыделения определяют величину зоны пластических деформаций. В приводимом примере величина зоны пластических деформаций составляет 4,0 м. Скважину бурят. длиной 6,0 м и герметизируют ее на глубину 4,0 м. Герметизацию осуществляют гидрозатвором ГАС, на выходе которого размещен генератор колебаний давления жидкости с техническими параметрами: давление на входе генератора 11,5 МПа, статическая составляющая давления нагнетания 9,5 МПа, амплитуда колебаний давления нагнетания 25 МПа, частота колебаний 300 Гц.Производят сборку и проверку высоко- напорных трубопроводов и затем нагнетание высоконапорным насосом УГН под статическим давлением Рст = 9,5 МПа для заполнения скважины жидкостью и при поддержании постоянного давления жидкости в скважине производят импульсное воздействие на столб жидкости.Статическая составляющая давления нагнетаемой жидкости не превышает давления газа в конкретном угольном пласте для исключения закупоривания жидкостью газа в естественных пустотах угля, а также увеличение давления газа. Амплитуда колебаний давления жидкости достигает величины горного давления на данной глубине для эффективной виброобработки горного массива и не превышает ее для исключения гидроразрыва угольного пласта. Нижний предел частоты - 20 Гц - ограничен частотой собственных колебаний угольных пластова верхний - 1000 Гц - уменьшением эффективности виброобработки горного массива выше этой частоты. При подаче расчетного количества жидкости нагнетание прекращают и производят контроль эффективности способа. Применение предлагаемого способа позволит, во-первых, повысить эффективность противовыбросных мероприятий за счет равномерности разгрузки и дегазации обрабатываемого горного массива.Во-вторых, улучшаются экономические показатели противовыбросных мероприятий за счет увеличения в несколько раз, по сравнению с применяемыми в настоящее время способами, объема гидрообработан ного угольного массива через одну скважину и сокращение времени обработки массива.