Способ регионального увлажнения угольных пластов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 69153Ж 1)5 Е 21 Г 5/О Н К А Цель изобретенй ости Путем заме и трещинах угля кже увеличение свойств угольно На чертеже при способа. На чер тив рах эта ских ции ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Гребенщиков А.А, и др. Региональная гидрообработка ударо- и выбросоопасных пластов. - Уголь, 1988, В 1, с. 35-36.Авторское свидетельство СССР М 1599563, кл. Е 21 Г 5/00, 15.08.1988. (54) СПОСОБ РЕГИОНАЛЬНОГО УВЛАЖНЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ(57) Изобретение относится к горному делу и м,б. использовано для приведения угольных пластов в неудароопасное состояние под воздействием вибрационных мощных нагрузок в совокупности с нагнетанием различных технологических растворов. Цель изобретения - повышение эффективности путем замены газовой фазы в порах и трещинах угля и пород жидкой фазой. РасполаИзобретение относится к горному делу и может быть использовано для приведения угольных пластов в неудароопасное состояние под воздействием мощных вибрационных нагрузок в совокупности с нагнетанием различных технологических растворов. я - повышение эффекны газовой фазы в пои пород жидкой фазой, идро- и аэродинамичего пласта.ведена схема реализатеже приняты следуюгают невзрывные пневматические источники в скважинах (С), окаймляющих угольный пласт и отстающих на удалении 3 - 5 длин волн основной частоты, излучаемой в пласт, Определяют векторы максимального и минимального главных напряжений и ориентируют оси источников в направлении действия одного иэ главных напряжений. Заполняют с упруго-вязким телом, возбуждают колебания в угольном пласте в диапазоне частот 60 - 1500 Гц, Амплитуду колебаний регулируют от минимального уровня до уровня, при котором напряжения в угольном пласте достигают половины от разрушающих. Затем, поддерживая амплитуду колебаний на достигнутом уровне, нагнетают в С угольного пласта воду или технологический аство , и нагнетании в р ПРв воду добавляют 1 расклинивающих ентов с размерами частиц 0,05-0,1 мм. 1 п.ф-лы, 1 ил. щие обозначения; 1 - горный массив, 2 - горная выработка, 3 - угольный пласт, 4 - скважины, заполненные редкоземельным веществом 5 со вставленными в них электродами, 6 - источник импульсного возбуждения напряжения, 7 - блок согласования для синхронизации источника 6 с сеймостанцией, 8 - микропроцессорный блок, 9 - модуль памяти, 10 - пультовый терминал, 11 - цифропечатающее устройство, 12 - шпуры для нагнетания в них под давлением технологического раствора с ПАВ.Способ осуществляется следующим образом, 16915365 10 15 20 25 30 50 С помощью датчиков давления горных пород, устанавливаемых в кОнтрольную скважину, определяют поле напряжений и главные векторы максимального и минимального напряжения в угольном пласте.В штроке 2, находящемся на том горизонте, что и угольный пласт 3, бурят скважины 4 и заполняют их редкоземельным веществом 5, причем направление скважин согласуют с направлением действия одного из главных напряжений действующих в угольном пласте 3.Максимальный диаметр скважин выбирают исходя из оптимальных условий возбукдения сейсмических волн в выбранном диапазоне частот, а именно диаметр скважин Ф 44 - 66 и глубиной 3-5 м, причем скважины на 3/4 их объема заполняют р/з веществом, обладающим гигантской магнитострикцией, В качестве р/з веществ использованы интерметаллические соединения Р Ге 2, Ге 2, ТОГе 2, ДуГе 2, НеГе 2, которые смешивали с вяжущим - быстротвердеющий цемент в соотношении, ,ь - р/з вещества 90 оь + вяжущее 10 оь, которым заполняют скважины и вставляют в них электроды для подачи импульсного возбуждающего напряжения на них от источника 6. Необходимым условием возникновения гигантской магнитострикции в р/з веществе является большая концентрация ионов р/з веществ, Этим условиям даже при комнатной температуре соответствуют вышеперечисленные интерметаллические соединения. КПД такого источника, основанного на явлении гигантской магнитострикции, составляет при 90; концентрации р/з вещества примерно 50;ь, т.е. примерно половину возбуждающей энергии переходит в упругие колебания, частота и интенсивность ко горых управляют изменениями параметров возбуждающего импульсного напряжения от источника 6, причем при этом возникают не только упругие, но и электромагнитные колебания, которые также влияют на процесс миграции флюидов в порах и трещинах пород угля. Скважины 4 с размещенными в них р/з веществами располагают на одной прямой на удалении нескольких длин волн друг от друга с таким условием, чтобы поле напряжения, излучаемое ими, было распределено равномерно, что и достигается на удалении 3-5 длин волн основной частоты от места размещения самого источника. Синхронизацию источников осуществляют посредством сейсмодатчиков, которые располагают поблизости от каждого источника 5 и зарегистрированные сигналы подают на вход блока согласования 7, связанного с микроЭВМ 8 - 11, в котором заложена программа управления процессом вибровоздействия на пласт 3. Время воздействия синхронной работы группы источников 4 справа и слева от пласта 3 - на его торцах - регулируемое посредством блока согласования 7 с микроЭВМ 8 - 11 и связанного обратной связью с источником возбуждающего напряжения 6 и средствами контроля горного давления, которое в данном случае выполняет сейсмостанция с сетью датчиков упругих колебаний, зависит от обводненности пласта и геомеханических условий его залегания на данной глубине,При синхронной работе группы источников амплитуду колебаний поднимают от минимального до максимального уровня, определяемого уровнем достижения в пласте напряжений, не превышающих 0,5 от разрушающих или нормативных для данной марки угля с таким условием, чтобы не вызвать динамических проявлений горного давления. Колебания вызывают в пласте относительную подвижку структурных элементов горного массива и вмещающего пласта, изменение сид внутреннего трения и сцепления между отдельными пачками угля, перераспределение поля упругих напряжений на пути распространения колебаний, Эти явления имеют место как при работе одиночного источника колебаний, так и при работе группы источников,Вода или технологический раствор с добавками 2 - 3;ь ПАВ или других разупрочняющих веществ, вводимая в жидкость, нагнетаемую в пласт под давлением, перемещаясь по порам и трещинам пласта, проникает на расстояние до 100 длин основной частоты, генерируемой источниками.Вибровоздействия на пласт осуществляет поэтапно: вначале воздействуют частотами 60 - 1500 Гц, так как при скорости Р-волн в пласте 2400 м/с и соответствующим им длинам волн от 1,5 до 30 м упругие волны взаимодействуют практически со всеми имеющимися в пласте порами и трещинами естественного или искусственного происхождения и нагнетают в пласт воду с ПАВ. Го истечении необходимого времени, определяемого из условия достижения оптимального достижения проницаемости в пласте(при этом деформации сжатия сменяют в пласте деформации растяжения), переходят на частоту вибровоздействия, равную частоте собственных колебаний угольного пласта, лежащую в интервале 200-400 Гц и являющуюся обычно функцией глубины расположения пласта, чем глубже расположен пласт, тем меньше собственная частота колебаний пласта, и вибровоздействия производят встречными колебаниями источников, 1 б 91536расположенных на торцах пласта, Естественно, лучше всего производить встречные вибровоздействия источниками, расположенными параллельно линии забоя пласта, но такое расположение в массиве нереально и приходится осуществлять вибровоздействия колебаниями из источников на торцах образца, Для достижения положительного эффекта рассчитывают время миграции жидкостей-флюидов исходя иэ величины скорости в порах и трещинах (определяют экспериментально на тех породах и углях, которые взяты из места исследования) из соотношения1=УЧмиграцгде - размер пласта,Чмиграц. - скорость миграции флюидов, и попеременно оказывают вибровоздействия слева и справа от забоя пласта, При этом производят контроль изменения водо- насыщения пород и угля в массиве, изменения напряжения - деформированного состояния пород и пласта и по ним судят о достижении положительного эффекта.По истечении необходимого времени вибровоздействия прекращают, и источники размещают на иовом месте или оставляют на старом, если сохраняется возможность поворотного воздействия на пласт. При размещении р/з веществ в скважинах в них в вяжущее добавляют пластификатор, при истечении срока испытаний в данном месте нагревают содержимое скважины до 30 - 400, извлекают р/з вещества из скважины и размещают их на новом месте, в новой скважине, используя р/з вещества многократно. Формула изобретения1, Способ регионального увлажненияугольных пластов, включающий бурениескважин в горном массиве, определение5 предельных растлгивающих напряжений,напряжений разрушения и направлениядействия максимального главного напряжения, установление в скважинах источниковколебаний с ориентированием их по на 10 правлению максимального главного напряжения, идентичное по амплитудам и частотевоздействие на горный массив колебаниямив нескольких скважинах, нагнетание поддавлением в:кважины воды, а затем возду 15 ха перед воздействием на горный массивколебаниями вначале в диапазоне отвода1500 Гц, а затем на частоте собственныхколебаний массива до момента установления в массиве величины напряжений, рав 20 ной 0,7 предельных растягивающихнапряжений, отличающийся тем,что,с целью повышения эффективности путемзамены газовой фазы в порах и трещинахугля и пород жидкой фазой, изменяют амп 25 литуду колебаний от минимального уровнядо уровня достижения напряжений в угольном пласте, равных половине от разрушающих, и, поддерживая амплитуду колебанийна достигнутом уровне, дополнительно на 30 гнетают в пласт воду или технологическийраствор,2. Способпоп.1,отличающийсятем, что, с целью увеличения гидро- и аэродинамических свойств угольного пласта, в35 воду добавляют 1 О расклинивающих агентов с размерами частиц 0,05 - 0,1 мм.1691536 Составитель Г, ВасючковаТехред М,Моргентал Корректор М. Шароши едактор Н. Горв Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород; ул.Гагарина, 1 Заказ 3914 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская нэб 4/5