Способ защиты от газодинамических явлений на больших глубинах

)5 Е 21 Р 5/О ЕТЕН овательский и маркшейС,Сидоров, М. Бирюков му ведению ных по внеы и газа, М.,ССР 6. ОДИНАМИШИХ ГЛУБИгорной про- спользовано ие относитсяи может бытье свит, содержопасные пласты орнои пропользовано их газоносна больших ОО С С) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научно-исслединститут горной геомеханикидерского дела(56) Инструкции по безопасногорных работ. на пластах, опасзапным выбросам угля, пород1989, с.54,Авторское свидетельство СЙг 1382980, кл, Е 21 Р 7IОО, 198(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ГАЗЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ НА БОЛЬНАХ(57) Изобретение относится кмышленности и может быть и Изобретен мышленности при разработк ные, выброса глубинах,Целью изо ние области пр ние его эффект сроков искусс полного извле Цель дост изводят на вс прессионные чтобы эффекти пространства порле восстан щающих лоро коэффициентбретения является расширеименения способа и повышеивности за счет оптимизации твенной дегазации и более чения метана.гается тем, что закладку прою мощность пласта, а ее комсвойства подбирают такими, вная мощность закладочного не превосходила мощности овления упругих свойств вмед, т,е. пуф = К Гпао, где К -омпрессии закладки; е - от 2 1800055 А при разработке на больших глубинах свит выбросоопасных и газоносных угольных пластов. Сущность изобретения; в способе предлагается совокупность работ по закладке выработанного пространства на защитном пласте и подегазации опасного защищаемого пласта при помощи скважин. При этом достигается активная дегазация при обеспечении длительной сохранности скважин при подработке выбросоопасных пластов, В закладочном массиве формируют полосы с повышенной прочностью путем дополнительной закачки связующих веществ, При подходе створа забоя защитного пласта к скважинам на расстоянии 100-120 м рекомендуется предварительно производить гидроразрыв на защищаемом пласте и на контактах породных слоев в междупластье. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. рабатываемая мощность пласта; во- критическая мощность пласта, а дегазационные скважины пробуривают на защищаемый пласт в.зону, определяемую граничными углами сдвижения, построенными от контура планируемой к отработке лавы на защитном пласте, и укрепляют новым известным способом, например обсадными перфорированными трубами, после чего дегазацию начинают, например, подключая скважины и откачивая газ через вакуумные газопроводы, при подходе створа забоя на защитном . пласте на удалении 100-120 м, продолжают дегазировать после прохода створа забоя пеРиоД Т - - + тупР+ Ькт,сдв, гДе .э - инст 1.зруктивный параметр эоны восстановления начальных гидростатических нагрузок, м; а-скорость движения лавы на защитном пласте, м/мес; 1 упр - период максимальногоуплотнения закладочного материала, мес;Ькт.сдв - период активных сдвижений, послечего отключают вакуум и извлекают обсадные трубы,Вторым отличительным признаком является то, что для активизации газоотдачи. закладку с различными компрессионнымисвойствами, достигаемыми например, засчет увеличения или уменьшения связующих, цемента и других составляющих закладочного материала, располагаютчередующимися полосами, при этом расстояние между полосами повышенной прочности принимают равным 1 = Ь стдф, где Ь -расстояние между защитным и защищаемым пластом; ф - угол полных сдвижений,а дегазационные скважины располагаютнад ними при подработке и под ними принадработке защитным пластом.Третьим отличительным признаком является то, что при подходе створа забоязащитного пласта на удаление 100-120 мвначале производят гидроразрыв на защищаемом пласте и контактах породных слоев, а затем дегазируют защищаемый пласти толщу вмещающих пород.Способ реализуется следующими операциями и поясняется фиг.1.и 2.Выбросоопасный пласт 1 подрабатывается защитным пластом 2, отрабатываемымс закладкой 3, ввиду необходимости охраныповерхности ее эффективная мощностьКакао. Из полевой выработки 4 или из любой удобной выработки или поверхности(как на фиг,2) пробуривают дегазационныескважины 5 и закрепляют перфорированными обсадными трубами 6 на всю длину.. Скважины подсоединяют к вакуумному трубопроводу 7 и начинают дегазировать приподходе створа забоя на 100 м (при наличиимощных экранирующих слоев) или при приближении на 120 м (при тонкослоистойструктуре междупластья). Затем после прохода створа забоя дегазируют защищаемыйпласт в периодОТ = - + Супр+ 1 акт.сдв,аДля определения периода дегазации Топределяют а - скорость движения лавы назащитном пласте, супр определяется исходяиз компрессионных кривых закладочногоматериала, обычно 3-5 мес, такт.сдв - периодмаксимальных деФормаций в массиве пород,По прошествии указэнного периодасрочно демонтируют обсадные колонны,иначе они будут зажаты в массиве. Для эктивизэции горизонтальных деформацийприбегают к "волновому" изгибанию пласта,для чего с удалением 1 = Ь стдф (см,фиг.2)в закладочный материал добавляют цемент5 (8-16 оь), что приводит к созданию более жестких опор в закладке. При этом опоры воздвигают под дегазационными скважинами5. Эффективная мощность меняется незначительно и не меньше а - во."0 В отдельных случаях при низкой гаэопроницаемости угля проводят предварительный гидроразрыв по пласту и вдольконтактов пород кровли и почвы защищаемого пласта, Гидрорээрыв производят при"5 подходе проекции забоя защитного пластана защищаемом пласте в месте гидроразрыва,Изобретение иллюстрируется примером из условий работы шахты им.50-летия20 Октябрьской Социалистической революцииПО "Карагандауголь", Пласт К 1 з, п 1 = 2 м,отрабатывают под городской застройкой,он является защитным для пласта К 12, располагающегося на удалении 120 м, на глубине 600 м, лавой 120 м. Закладка состоит изобломков вмещающих пород, скрепленныхцементом, добавляемым на 8 к общемуобъему К а = 0,3 х 2 = 0,6 мп 1 о = 0,4 м. В.условиях работы с закладкой, коэффициент30 компрессии которой 0,3, параметр защитного действия Я 1 = 40 м, а в месте залеганияпесчанистой линзы 51 = 30 м, Поэтому изполевой выработки пласта К 12 пробуреныдегазационные скважины на пласт К 12 по35 площади, ограниченной углами сдвижениямассива, возникшего после отработки лавына защитном пласте К 1 з. Оборудованиескважин обсадными перфорированнымитрубами, герметизацию устьев механиче 40 скими герметизаторэми МГи подключение к вакуумным газопроводам начинали за120 м до подхода створа защитного пластак очередной скважине, На участке выклинивания линз песчаника, превосходящем по45 мощности любой из слоев других пород в 7раз, подключение и оборудование начинализа 100 м, После прохода створа забоя задегаэационную скважину дегазировали Т =1-з 150 м50 - + тупр+ такт.сдв =50 м мес+5 мес+ +3мес = 11 мес, затем оперативно демонтировали обсадные колонны и герметизаторы, Всвязи с наличием участков пласта К 12 низкойгазоотдачи решили активизировать трещи 55 новатость, Для этого под участками земнойповерхности 11-111 категории образовывалиопоры, добавляя цемент в качестве связующего до 16, шириной 10 м между ними,закладку с обычными свойствами (цемент86). В местах залегания линзы песчаника для улучшения газоотдачи производили гидроразрыв при подходе створа на 120 м по пласту и по контактам с вмещающими породами.Реализация указанных мероприятий позволила снизить газоносность защищаемого пласта К 2 на 0,4-0,7 раза от начального уровня, что позволило обеспечить безопасность его подготовки и отработки без превышения затрат на дегазацию, т.е, обеспечило расширение области применения способа отработки защитных пластов и повысить его эффективность за счет рациональных графиков закладки.Фо р мул а и зоб рете н и я 1. Способ защиты от газодинамических явлений на больших глубинах, включающий отработку защитного пласта с закладкой и проведение дегазации, о т л ич а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области применения способа и повышения его эффективности за счет оптимизации сроков искусственной дегазации и более полного извлечения метана, закладку производят на всю мощность пласта, а ее компрессионные свойства подбирают таким образом, чтобы эффективная мощность закладочного пространства не превосходила мощности после восстановления упругих свойств вмещающих пород, то есть закладки еэф = К юй во, где К - коэффициент компрессии закладки, е - отрабатываемая мощность пласта, во - критическая мощность пласта, а дегазационные скважины бурят на защищаемый пласт в зону, определяемую граничными углами сдвижения, построенными от контура планируемой к отработке лавы на защитном пласте и укрепляют их, после чего дегазацию начинают, подключая скважины и откачивая газ через вакуумные газопроводы, при подходе створа забоя на защитном пласте на удалении 100-120 м и продолжают дегазировать, после прохода створа забоя в 5 течение времени, определяемого по формуле3Т = - + тупр+ 1 акт,сдвагде з - инструктивный параметр зоны вос 10 становления начальных гидростатическихнагрузок,м;а - скорость движения лавы на защитном пласте, мlмес;еудр период максимального уплотне 15 ния закладочного материала (3-5 мес);тракт.еда. - период активных сдвижений,после чего отключают вакуум и извлекаютобсадные трубы,20 2. Способ по п,1, отл и ч а ю щи йс ятем, что, с целью активизации газоотдачи,закладку с различными компрессионнымисвойствами, достигаемыми, например, засчет увеличения или уменьшения связую 25 щих, цемента и других составляющих закладочного материала, располагаютчередующимися полосами, при этом расстояние между полосами повышенной прочности принимают равным= и стяг, где Ь -30 расстояние между защитным и защищаемым пластом, м; ф - угол полных сдвижений; град; а дегазационные скважинырасполагают под ними,35 3, Способ по пп 1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при подходе створа забоя за-.щитного пласта на удаление 100-120 м, вначале производят гидроразрыв на защищаемом пласте и контактах породных слоев, а затем дегазируют защищаемый 40 пласт и толщувмещающих пород.1800055 Редактор о зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина аказ 1146 ВНИИП оставитель Н.Кротовехред М,Моргентал Коррект Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5