Способ дегазации угольных пластов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1723 Г 7 0 51)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ вскрытию 2 з.п. Ф-лы, 1 ил иэации работы ий во время вибагнетательные и гидропульсатор; управления группы источ ровоздейств откачные ск 13 - вакуум нСпособа для синхроников колебия; 10 и 12 вважины; 11ый насос,существляю едующим обраом щью датчиков давлен х в контрольную ск поле напряжений и го и минимальногогла угольном пласте, подл ия, уставажину, векторы вных на- ежащем ьно простиранию ном массиве 1 бурят т в них источники 6 к жин 300 - 500 мм, гл ольного важины ебаний, бина 5 -(56) Авторское свидетельство СССРВ 1298404, кл. Е 21 Р 7/00, 1983,Авторское свидетельство СССРМ 981622, кл. Е 21 Р 7/00, 1981,(54) СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХПЛАСТОВ(57) Изобретение относится к горному делуи может быть использовано для дегазации ипопутной добычи метана при различныхспособах обработки угольных месторождений подземным способом. Цель - повышение эффективности дегазации за счетувеличения проницаемости угля и трещиноватости угольного пласта, а также предупждение динамических проявлен Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для дегазации и попутной добычи метана при различных способах отработки угольных пластов подземным способом.Цель изобретения- повышение эффективности дегазации путем увеличения проницаемости угля и трещиноватости угольного пласта.На чертеже приведена схема осуществления способа,На схеме приняты следующие обозначения: 1 - горный массив; 2 - угольный пласт;.3 и 4 - горные выработки; 5 - скважины с размещенными в них невзрывными сейсмическими источниками 6, заполненными упруговязким телом 7; 8 - компрессор высокого давления; 9 - электронный пульт горного давления. Угольныи пласт подвергают вибровоздействиям с частотой 60 - 120 Гц в совокупности с .нагнетанием в пласт разупрочняющих растворов и последующим отсосом газов иэ пласта. В пласте осуществляют непрерывные замеры температуры во избежание самовозгорания, Осуществляют также вибровоздействие частотой, равной частоте собственных колебаний угольного пласта, в совокупности с нагнетанием в пласт сжиженного инертного газа под давлением с расклиниваюшими агентами, Производят гидроразрыв угольного пласта. Повышают его гидро- и аэродинамические связи. Осуществляют отсос газа с вакуумированием. По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет повысить эффективность дегазации и сократить затраты времени на подготовку пласта к С помонавливаемыопределяютмаксимальнопряжений вдегаэации,Параллелпласта 2 в гор5 и размещаюДиаметр сква40 45 50 55 8 м. Источники размещают в один ряд с шагом 15 - 30 м, причем направление воздействия совпадает с одним из главных напряжений в угольном пласте. Источники устанавливают в плоскости, проходящей через линию действия минимального главного напряжения,Максимальный диаметр и глубину скважин 5 для размещения источников 6 выбирают исходя из оптимальных условий возбуждения сейсмических колебаний на частотах 60 - 120 Гц, при которых имеет место максимальная закачка упругой энергии в тело угольного пласта 2, составляющая 3 - 9 О энергии, поступающей в источник от компрессора 8 высокого давления до 300 атм. Глубина скважины 5 зависит от величины давления на источник 6 упруго- вязкого тела 7, в качестве которого используют воду, мокрый штыб или мокрый кварцевый песок, которым заполняют скважину. Эти давления определены экспериментально и составляют для частот 60 - 120 Гц 5 - 8 атмосфер, Скважины бурят на расстоянии отугольного пласта, равном 3 - 5 длинам волн основной частоты, излучаемой в пласт, исходя из условий волнового подобия: при скорости волн в пласте 2400 м/с и частотах 60 - 120 Гц длины волн равны 20-40.м, что на удалении в 3 - 5 длин волн составляет 60 - 200 м. Это обусловлено тем, что на таких удалениях поле упругих напряжений от источника распределено равномерно, в то время, как на других удалениях оно неравномерно.Время воздействия - время синхронной работы группы источников до приведения угольного пласта в неударопасное состояние, регулируют посредством электронного пульта 9 управления, Время зависит от обводненности пласта и геомеханических условий его залегания.При синхронной работе группы источников амплитуду колебаний поднимают от минимального до максимального уровня, определяемого уровнем смены деформаций сжатия угольного пласта деформациями растяжения.Колебания вызывают в пласте относительную подвижку структурных отдельных элементов, перераспределение напряжений на пути распространения колебаний и уменьшение динамики проявления горного давления за счет истечения газов из пор и трещин в пласте при вибровоздействии, Эти явления имеют место как в случае работы одиночного источника, так и при работе группы источников,Работу группы источников контролируют методом разгрузки с использованием тензодатчиков,5 10 15 20 25 30 35 Воздействуя на угольный пласт вибрационными нагрузками, измеряют его напряженно-деформированное состояние и при достижении в нем смены деформации сжатия деформациями растяжения нагнетают в пласт воздух, При этом непрерывно измеряют температуру. Окисляют уголь и способствуют выделению метана из пласта в совокупности с вибровоздействиями и при повышении температуры в пласте до уровня ниже температуры самовозгорания угля нагнетают в пласт жидкости с щелочной реакцией,При залегании пласта на больших глубинах и значительной мощности пласта вначале производят гидроразрыв в угольном пласте по его простиранию одновременно в нескольких местах нагнетанием в скважины, пробуренные с верхнего горизонта, сниженного под давлением инертного газа с расклинивающими агентами, в качестве которых обычно используют сажу, кварц, графит. Гидроразрыв производят нагнетанием в скважины .газа при вибровоздействиях, что повышает параметры гидроразрыва и увеличивает его площадь при одновременном снижении напряжений в дегазируемом пласте, Для улучшения гидро- и аэродинамических связей в угольном пласте нагнетают в него горячие растворы гидроокиси натрия или гидроокиси натрия с метанолом при 60 - 90 С, Для повышения эффективности газоотдачи и увеличения зоны разгрузки в угольном пласте нагнетают в пласт тринатрийфосфат и щавелевую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.ф;Три натрийфосфат 0,9 - 6,7 Щавелевая кислота 1,5-3,0 Вода Остальное Для избежания динамических проявлений горного давления во время в и б ро воздействия контролируют напряженно-деформационное состояние угольного пласта геомеханическими и геофизическими методами.П р и м е р. Проводили.дегазацию угольного пласта с геостатическим давлением в пласте 600 кг/см .В пласт были пробурены скважины для извлечения газа и нагнетания раэупрочняющих растворов, В горный массив на расстоянии 100 м от пласта были пробурены 4 скважины для вибровоздействия. В скважинах были размещены виброисточники "Импульс" на глубине 5 м от устья. Частота виброисточника 100 Гц, давление в источнике 100 кг/см, Была определена амплитуда2давления в первой полуволне вибровоздействия 1,2 10 кг/см . Для развития знакопеременного давления в пласте,. равногогеостатическому, необходимо было совершить 600 кг/см /1,2 10 кг/см= 5 10 виброколебаний.Во время вибровоздействия на горный массив в нагнетательные скважины закачивали воду с добавками 2поверхностно-активных веществ (ПАВ). Время вибровоздействия и нагнетания раствора ПАВ 30 - 90 мин. После появления в пласте деформаций растяжения была установлена частота вибровоздействий 400 Гц, соответствующая частоте собственных колебаний пласта. В нагнетательные скважины подавали водный раствор карбоната натрия. После этого из дегазационных скважин извлекали метан до полной дегазации пласта в зоне активного вибровоздействия. формула изобретения 1, Способ дегазации угольных пластов, включающий бурение скважин в массив горных пород из выработок разных горизонтов, определение векторов максимального и минимального главных напряжений в породном массиве, размещение в скважинах источников вибровоздействия на горные породы в плоскости, параллельной линии действия минимального главного напряжения, вибровоздействие на горный массив, возбуждение колебаний в массиве горных пород и угольном плас 1 а и отсос газа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности дегазации за счет увеличения проницаемости угля и трещиноватости угольного пласта, скважины в породный массив бурят на расстоянии от угольного пласта, равном 3-5 длинам волн 5 вибровоздействия, размещают в них источники вибровозрейстеия и заполняют упруговязким веществом, осуществляют вибровоздействие на породный массив в диапазоне частот 60 - 120 Гц, при этом од новременно нагнетают через скважины другого горизонта в угольный пласт воду с добавками поверхностно-активного вещества и измеряют деформации и температуру в угольном пласте; а после изменения в пла сте деформаций сжатия на деформации растяжения осуществляют вибровоздействие на частоте собственных колебаний пласта.причем в угольный пласт дополнительно нагнетают воздух и прекращают его нагнета ние при приближении температуры в пластек температуре его самовозгорания, а затем в пласт нагнетают жидкости с щелочной реакцией.2. Способ по п.1, отл и ч а ю щ и й с я 25 тем, что в качестве жидкости с щелочнойреакцией используют растворы карбоната натрия или жидкого стекла.3. Способ попп,1 и 2,отлича ющийс я тем, что, с целью предупреждения дина мических проявлений горного давления, вовремя вибровоздействия осуществляют контроль напряженно-деформированного состояния угольного пласта,1723342Составитель И. Федяева едактор А. Огэр Техред М,Моргентэл Корректор Т, Малец аз 1053 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101