Способ дегазации шахт

(54) Спо (57) Изо ЕГАЗАЦИИ ШАХ м д ции скважиизобретенти дегаза етано номерного жины. С д внои по юсти на исбурят вертижину обсажива етизируют, В оходящих чере ичину пото ника, геомет ские характе перфорационн альную ст трубами чески важину. Сква устье герм ных труб, прсне обс ой отс аза по чения равном длине скважиСпособ ос образом. 1щеспромышлзовано яется следующим ахт вер насти на источн бурят вертикальживают ее колонн неви по буреннь Цель фективнои метановьщелен ую ск обс ес ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт проблем комплексногоосвоения недр АН СССР(56) Г 1 гейавр Ргахпаде Напй Ьоо 1 гоггпе Соа 1 шдп 1 п 8 1 пдцзТгу. Чег 1 ад.С 1(1 с 1 ац 1 . Е з з еп, 1980, з, 132-133.Руководство по дегазации угольныхшахт. - М.: Недра, 1975, с. 106-109.етение относится к горномуиспользовано для дегазанами с поверхности. Цель я - повышение эффективносии за счет обеспечения р отсоса газа по длине скв точник метановьщелени Изобретение относится к г ости и может быть испол я дегазации газообильных икальными скважинами, пр пки с поверхности,изобретения - повышенти дегазации за счет источник метановыделения, выполняютперфорационные отверстия, Отверстиярасполагают кольцевыми рядами по высоте скважины. Диаметр отверстийуменьшается от забоя к устью скважины. Равномерное распределение вакуума вдоль всей перфорированной частиобеспечивают выбором диаметра отверстий, Суммарную плошадь ближайшего кзабою скважины ряда отверстий принимают равной площади сечения обсацнойтрубы, Площадь сечения каждого иэпоследующих рядов отверстий определяют из математического выражения.Расчетная зависимость включает полученные авторами эмпрические коэффициенты и геометрические параметрыперфорированных участков труб. Придегазации нескольких источников метановьщеления обсадные трубы перфорируют напротив каждого источника,Для равномерного распределения вакуума между несколькими источниками ения рекомендуется математическое выражение, включающее веаза из каждого источ- .е и аэродинамичетики обсадных труб и отверстий. 1 з.п.ф-лы.+ 2,38 Б ч оходящии еьР /с;ое сопротивок газа де Чп рез сечение Б аэродинамическ ление ближайше го к забо кважины ряда перфор кых отверстий,)5 ходящии чеперфорационм/с; поток газа, п рез первый ря ных отверстий обсадных труб, герметизируют устьескважины, перфорируют участки колонны обсадных труб в зонах, проходящих через источники метановыделения,которые подлежат дегазации. Перфорационные отверстия в обсадных трубахобразуют рядами, а вакуум, подводимый к перфорационным участкам колонны обсадных труб, подводят равномерно по длине участка, а при дегазации нескольких источников метановьщеления вертикальной скважиной вакуум распределяют между перфорированными участками колонны обсадных трубпропорционально потокам газа из каждого дегазируемого источника газовыделения, сообщающегося с перфорированным участком трубы. суммарная площадь каждого из последующих ипредьдущих рядов перфорационных отверстий, м,"коэффициент аэродинамического сопротивлениятрубы, кг с/м 4;расстояние между последующим и предыдущим рядами перфорационных отверстий, м; Часть колонны расположенных в рабочей камере скважины труб перфорируют, разделяют на ярусы произвольным количеством рядов перфорированных 5отверстий, при этом величину суммарной площади ближайшего к забою скважины ряда перфорационных отверстий принимают равной сечению обсадной трубы, а суммарную площадь каждого из последующих рядов перфорационных отверстий Б+ уменьшают на величину, при которой площадь ряда перфорационных отверстий Я, будет создавать аэродинамическое сопротивление потоку, увеличенное на величину аэродинамического сопротивления отрезка трубы, равного расстоянию между рядами перфорационных отверстий, 20 и определяют по формуле При дегазации нескольких источников газовьделения скважинами, оборудованными одной перфорированнойтрубой, суммарную площадь перфорационных отверстий Я, выполненных напротив источника газовьделения, в ,10 зависимости от потока из данного источника газовьделения определяют поФормуле- расстояние между определяе мым и предьдущим рядом отверстий, м;- суммарный поток газа, под1ходящий к сечению вычислямого ряда перфорационныхотверстий, м/с;38 - эмпирический коэффициент,м /кг 0,5(4) Кл+ = К+ АК,20 50 55 5 148Сущность способа дегазации шахт вертикальными скважинами с поверхности заключается в том, что при егоприменении устраняются застойные зоны газа, существующие при большоймощности источника газовьделения (например, при дегазации под- и надработанньж выработанных пространств),когда при неравномерном прикладывании вакуума вдоль перфорированнойчасти колонны труб влияние вакуумана транспортировку скопившегося внижней части скважины газа не распространяется, Для устранения этого недостатка вакуум, прикладываемый крабочей камере скважины, распределяют равномерно вдоль всей перфорированной части колонны труб При такомприложении вакуума отсос газа по длине рабочей камеры скважины происходит равномерно.В случае необходимости дегазациинескольких источников газовыделенияодной скважиной (например, дегазациинеразгруженной от горного давлениясвиты газоносных угольных пластов)для достижения равномерной дегазацииотдельных источников газовыделениявакуум, прикладываемый к перфорированному отрезку труб, расположенномунапротив каждого источника, подаютк отдельному источнику величиной,пропорциональной потоку из него.Сущность определения параметровперфорированных отверстий заключается в том, что перфорированную частьтрубы условно разбивают на произвольное количество ярусов (границей яруса служит ряд перфорационных отверстий, выполненных по периметру трубы), при этом по мере удаления рядовперфорационных отверстий от забояскважины их суммарная площадь отверстий уменьшается, аэродинамическоесопротивление растет. Зто обусловленотем, что для получения равномерногопотока вдоль всей перфорированнойчасти трубы и равномерного отсосагаза из источника газовьделения большой мощности распределение вакуумавдоль перфорированной части трубы необходимо иметь равномерное. Для этоговеличина суммарной площади ближайшего к забою скважины перфорационногоотверстия Я принимается равной сечению обсадной трубы, т,е,2Й й(3) 14336где Й - внутренний диаметр обсаднойтрубы,А величиная суммарной площади каждо 5го из последующих рядов перфорационных отверстий уменьшена с таким расчетом, чтобы аэродинамическое сопротивление каждого ряда отверстий в отличии от аэродинамического сопротив 1 О ления предыдущего ряда отверстий было увеличено на величину аэродинамического сопротивления отрезка трубы,расположенного между рядами отверстий, т.е.15 где К и Ко - соответственно аэродинамическое сопро- .тивление последующего н предьдущего ряда перфорационныхотверстий,дК - величина аэродинами ческого сопротивленияотрезка трубы междурядами перфорационныхотверстий.Аэродинамическое сопротивление д 0. ближайшего к забою скважины отвертияК, равно (с учетом того, что депрессия прямоугольника аэродинамическомусопротивлению и квадрату потока газа) 35 О 177 Б дК = -.р( -- 1) = О. (5)3, Б Аэродинамическое сопротивление отрезка труб между рядами перфорацион ных отверстий определяется по формуле (с учетом того, что депрессияпрямопропорциональна аэродинамическому сопротивлению и квадрату потокагаза45ЬК = 6,5 Ы 1/д, кг с/м, (6) где о( - коэффициент аэродинамического сопротивления трубы,кг с/м 4;1 - длина отрезка трубы междурядами перфорационных отвер"стий, м (при равномерной разбивке перфорированной частиколонны труб на яруса величина 1=сопят).Тогда, учитывая (5) и (6), аэродинамическое сопротивление следующе7 1481433 го (второго) ряда перфорационных отверстий К 2 вычисляется по (4) какдлина отрвторым ифорационн суммарна от забоя форационнда величина О Т 0) о общей форму числения провоядов перфорациСоответствующиедят для каждого из нных отверстиие источника газовыделения и вычисляеся по формуле 12) о+2,38 проходящий чеБп м/с ессии в сечении де 1, - поток газа реэ сеченипотеря деп Б опреде закона пар 1; ), а суммар авляет сумму пот чников газовыдел участков 1.;, Ьотбор газа Я соиз отдельных ис ый яемая, исходя из ллельного соедиляционных сетей,и ни ти.е рова к щадь перфор находящихся точников га напротив ка о с овыд ления, выполняетс потоку иэ данного пропорционально огда окончатель 4,38 где 1 ъ - длина отрезка трубы междупервым и вторым рядами перфорационных отверстий, м,Б - суммарная площадь второгоот забоя скважины ряда перфорационных отверстий.Преобразуя (7), получают формулу для определения величины Бъ, т.е. суммарной площади второго ряда перфо рационных отверстий В случае дегазации нескольких источников газовыделения скважинами, оборудованными одной перфорированной трубой, когда перфорация колднны труб производится напротив каждого источника газовыделения (т.е, суммарная длина перфорации Ь равна сум ме длин отдельных перфорированных Б С д -т+ Соответственно для следующтретьего) ряда перфорационнытий имеют езка трубы между третьим рядами пер х отверстий, м;площадь третьего скважины ряда перес отверстий, м. Б определяется ка+ 2,38 н числяе"онных где 1 - поток газа, проходящий через первый ряд перфорационных отверстий, м/с;1 - расстояние между вычисляе 5мым и предыдущим рядом перфорационных отверстий, м; и; - суммарный лоток газа подходящий к сечению, вычисляемого ряда перфорационных от"верстий, м /с;(1,п) . Формула изобретения 15Ф 1. Способ дегазации шахт, включающий бурение вертикальных скважин с поверхности на источник газовыделения, их обсадку трубами, перфорирова где Б, - сечение обсадной трубы, м суммарная площадь каждого 30 из последующих и предыдущих рядов перфорационных отверстий, мкоэффициент аэродинамического сопротивления трубы, кг с / мрасстояние между последующим и предыдущим рядами отверстий, м;внутренний диаметр обсад ной трубы, м; поток газа, проходящий через сечение Б, м/с, поток газа, проходящий через первый ряд перфорацио ных отверстий, м /с; суммарный поток газа, подходящий к сечению вь мого ряда перфораци отверстий, м /с;аэродинамическое сопротивние труб, герметизацию устья, создание вакуума в перфорированной обсадной трубе и каптаж газа, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности дегазации засчет обеспечения равномерного отсосагаза по длине скважины, вакуум распределяют равномерно вдоль всей перфорационной части труб, при этом перфорационные отверстия выполняют кольцевыми рядами по высоте скважин суменьшающимся диаметром от забоя кустью скважин, причем суммарную площадь ближайшего к забою скважины ряда перфорационных отверстий принимают равной сечению обсадной трубы, асуммарную площадь каждого из последующих рядов отверстий опреДеляют извыражения и 6,5 - эмпирические коэффициенты соответственно кг с /м, относит. ед.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что при дегазации нескольких источников газовьделения одной скважиной обсадную трубу дополкительно перфорируют напротив дегазируемых источников газовыделения, а вакуум распределяют пропорционально потоку из отдельных источников газовыделения, при этом суммарная площадь дополнительных перфорационных отверстий, выполненных напротив и-го источника газовыделения, определяют из выражения:о ление ближайшего к забою скважины ряда перфорационных отверстий,кг с 1; - расстояние между предыдущим и определяемым рядом отверстий, м;2,38 - эмпирический коэффициент, м/кго,э