Способ обработки выбросоопасных угольных пластов

(19) ( 51)5 Е 21 Р 5/О ЕТЕНИЯ орыхления из)одвигания завозрастает, а держания влаачений перед ый забой протаннои водои ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт горного дела им. А,А.СкочинСКОГО72) А.Н.Антипов и А,А.Кузнецов(56) Авторское свидетельство СССР Г 1. 1467214, кл. Е 21 Р 7/00, 1985.Виколин В.И. и др. Борьба с выбросами угля и газа в шахтах, Недра, 1981, с.115. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВЫБРОСООПАСНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ157) Сущность изобретения: формируют опережающую скважину или щель многократИзобретение относится к горной проышленности и может быть использовано ри проведении выработок и выемке полезого ископаемого склонного к выбросам угля и газа.Известен гидравлический способ обработки угольного пласта. при котором механическое бурение. скважин производят участками, а закачку жидкости в пласт осуществляют после обуривания каждого участка на длину не меньшую двойной длине герметизатора, при этом производят гидравлическую обработку пласта. в радиусе, равном длине герметизатора. причем герметизатор подают на забой после обуривания каждого участка,Известный способ имеет низкую эффективность из-за многооперационности не взаимосвязанных между собой процессов: бурение: извлечение става, снятие коронки и установка герметизатора скважины. а затем подача его на ее забой для закачки по,ным взрыванием накладных зарядов взрывных патронов, При этом в зону взрыва подают инертный газ, а по мере углубления скважины в нее вводят патронопропод По нему подают на забой скважины после каждого очередного взрывания взрывные патроны. После каждого очередного взрывания производят замер начальной скорости газо- отдачи. При превышении критической величины скорости газоотдачи осуществляот герметизацию скважины и дегазацию массива до снижения уровня ее ниже критического, 4 ил. давлением воды в пласт, Причем все э процессы повторяются после бурения ка дога участка на длину не менее двойнои длины герметизатора и др.Следует иметь ввиду, что все эти процессы трудоемки и энергоемки, а радиус обрабатываемого массива от скважины незначителен при рекомендуемом давлении 20.0 МПа и при этом предусматривается обработка и тех участков, в которь 1 х, возможно, и нет необходимости, так как не ведется контроль эа состоянием массива и газовыри подготовке, и газоносного делением из скважины, как и так и в процессе обработк пласта.Вообще в практике гидр вестны случаи, когда по мере боя газовыделение из пласта величина зоны разгрузки и со ги в угле уменьшается до зн гидрорыхлением, хотя угольн должает находиться в обрабозоне, Это позволяет предполагать, чтб в угольном массиве происходят процессы, приводящие к восстановлению напряженно-деформированного состояния пласта, т.е. эффективность такого способа обработки его может быть очень низка.Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ импульсного динамического воздействия на угольный массив "с помощью торпедирования, сотрясательного или "камуфлетного" взрывания. Использование энергии взрыва ВВ для уменьшения напряженности и газоносности выбросоопасного пласта считается наиболее целесообразным методом, но в то ке время имеет также существенные недостатки;сотрясательное взрывание само по себе провоцирует выбросы угля и газа, необходимо бурение скважин в выбросоопасном пласте, э этот процесс иногда приводит к выбросам, поскольку при бурении возмокен выход в опасную зону скопления метана;большая трудоемкость монтэкэ заряда скважин "камуфлетного" взрывания и торпед, большие затраты, возможно выгорание или неполнота детонации, так кэк длина заряда ВВ сравнительно велика с возможным непремыканием одного заряда к другому,Целью изобретения является повышение безопасности и эффективности при обработке выбросоопасных угольных пластов.Поставленная цель достигается формированием опережающей щели или скважин ы путем многократного взрь 1 вания накладных зарядов взрывных патронов в зоне формирования скважины или щели с , подачей в зону взрыва инертного газа, а по мере углубления щели или скважины вводом патронопровода с доставкой по нему на забой щели или скважины взрывных патронов и после очередного взрывания или нескольких взрываний выполнением замера начальной скорости газоотдачи массива при дальнейшем осуществлении герметизации скважины и дегазации массива до уровня газоотдачи ниже критического с оставлением средств формирования скважины и повторением циклов взрывания зарядов взрывных патронов и дегэзации до формирования щели или скважины нэ проектную глубину.В настоящее время борьбу с внезапными выбросами ведут самыми различными способами и почти все они связаны с предварительными операциями механического бурения, при которых происходят выбрось угля и газа, да и последующие мероприятия5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 по обработке выбросоопасных угольных пластов не исключают выбросы угля и газа, а некоторые наоборот их провоцируют. Каждый выброс приводит к громаднейшим экономическим затратам при ликвидации их последствий, а зачастую еще и приводит к человеческим жертвам,Предлагаемый способ позволит за счет многократного динамического воздействия взрывов накладных ВП повысить сорбцию метана и тем самым снизить его давление в пласте, а также благодаря нарастающему развитию трещин при многократных незначительных динамических нагрузках (в сравнении с зарядом ВВ, размещенным по всей длине шпуры или скважинь 1 при существующих методах) возможно выполнять дегазацию выбросоопасного пласта на более значительном расстоянии от места скопления метана, т.е. это расстояние, надо полагать, будет таким, что накопленной энергии после ее снижения и дегазации в процессе многократного динамического воздействия и извлечения метана будет недостаточно, чтобы произошел выброс,Кроме того, опь 1 том разработки выбросоопасных пластов установлено, что опасность внезапного выброса тем выше, чем на большую глубину в массив угля внедряется выработка за один взрыв или один проход механического разрушающего органа, Это объясняется происходящим при этом перераспределением напряжений в массиве, которое тем интенсивнее, чем больше однократное подвигание выработки. В предлагаемом способе образования скважин, щелей и др. выработок подвигание забоя за один взрыв составляет 5-20 см, что на порядок ниже, чем при обычномшпуровом способе проходки, поэтому перераспределению напряжений в массиве будет происходит без катастрофических последствий.На фиг,1 изображено поперечное сечение штрека, из которого ведется обработка маломощного пласта с образованием в нем щели; нэ фиг.2 - образование скважины, формируемой в горной породе, прилегающей к выбросоопасному угольному пласту: на фиг.3 - обработка двух сближенных пластов с помощью проведения между ними щели или скважины; на фиг,4 - процесс и средства контроля состояния массива и способ со средствами извлечения метана из выбросоопасного угольного пласта.Согласно предполагаемому изобретению фиг.1 в маломощном выбросоопасном угольном пласте 1 за счет подачи ВП 2 по патронопроводу 3 и многократного воздействия взрывов с одновременным дополни1795118 гз тельным влиянием отраженных ударных волн от висячего бока породы 4 и лежачего бока 5 образуется щель б.На фиг.2 при многократном взрывании ВП 7 в горной породе 8, прилегающей к 5 выбросоопасному угольному пласту 9, формируется скважина 10 с образованием выходящих к пласту 9 (эа счет влияния отраженных ударных волн от взрйвов ВП 7) трещин 11, позволяющих произвести изме рения состояния массива выбросоопасного пласта 9 и измерения скорости газовыделения с установлением необходимости периодической откачки метана.На фиг.3 изображена схема обработки 15 сближенных выбросоопасных угольных пластов 12 и 13 путем проведения между ними с помощью контактного взрывания ВП 14 по пОроде 15 щели или скважины 1 б в зависимости от расстояния между пластами 12 и 20 13, веса заряда ВВ во ВП 14 и егоконструкции). Одновременно с подачей ВП 14 в зону Формула изобретения Способ обработки выбросоопасных угольных пластов, включающий формирование опережающей скважины или щели в обрабатываемом угольном или породном массиве, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения безопасности и эффек.- тивности обработки, формирование опережающей скважины или щели осуществляют путем многократного взрывания накладных зарядов взрывных патронов в зоне.формирования скважины или щели, при этом в зону взрыва подают инертный газ, а по мере углубления скважины в нее вводят патроих взрывания подается инертный газ, например, по высоконапорному шлангу 17 (возможна непосредственная подача ВП 14 инертным газом вместо сжатого воздуха), а также после взрыва или нескольких серий взрыванияс помощью микрофойа или специального сейсмйческого датчика 18 фиксируют, параметры состояния массива при этом нет необходймости извлекать из скважины 16 патронопровод 19, причем отдельные взрывания ВП 14 осуществляют при перекрытом участке скважины 16, герметизатором 20, Дегазацию производят благодаря переключению отвода высоконапорного шланга 17, например вакуум насосу.На фиг,4 извлечение из щели сква-жины 21 метана производят после перекрытия ее герметизатором 22 и переключением трубопровода 23 (используемого для подачи инертного газа от рессивера или баллона 24) к вакуум-насосу 25, а далее для откачки к месту накопления или использования. йопровод, по которому подают взрывные патроны на забой скважины, после каждого очередного взрывания или нескольких взрываний производят замер начальной скорости газоотдачи массива и при превышении критической величины скорости газоотдачи осуществляют герметизацию скважины и дегазацию массива до снижения уровня газоотдачи ниже критического уровня газоотдачи с оставлением средств формирования скважины. циклы взрывания зарядов взрывных патронов и дегазации повторяют до формирования скважины или щели на проектную глубину.1795118 оставитель А. Ант хред М,Моргентал ктор Н. Корол едактор венно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Произ Заказ 414 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5