Способ гидроразрыва угольных пластов

Способ гидроразрыва угольных пластов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для дегазации угольных пластов.

Известен способ дегазации угольного массива, включающий проведение дегазационных скважин из конвейерного штрека в область проведения вентиляционного штрека таким образом, чтобы скважины пересекали периметр будущей выработки. Для повышения эффективности дегазации угольного массива скважины бурят и подключают к дегазационной сети заблаговременно в 80÷90 м впереди забоя выработки (опыт применения дегазации разрабатываемых мощных пластов для снижения газообильности подготовительных выработок на шахте им. В.И.Ленина, Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности, №1, 2009, Кемерово, с.18-28).

Недостаток способа состоит в том, что через стенки скважин высвобождается газ из весьма незначительной зоны угольного пласта в окрестностях скважины. Поэтому эффективность газоотдачи угольными пластами таким способом недостаточна для обеспечения безопасного ведения работ в этих условиях.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ разупрочнения прочных углей по патенту РФ №2394991, Е21С 41/18, Е21В 43/26, опубл. 20.07.2010, включающий бурение шпуров в разупрочняемом массиве, нарезание на стенках указанных шпуров инициирующих щелей, их герметизацию и формирование трещин гидроразрыва угля нагнетанием в них жидкости. При этом шпуры бурят насквозь отрабатываемого подэтажа, а нарезание последующей инициирующей щели осуществляют одновременно с герметизацией предыдущей инициирующей щели и формированием в ней трещины гидроразрыва угля.

Недостатком этого способа является то, что расстояние между соседними инициирующими щелями определяется габаритами щелеобразователя и герметизатора, и угольный массив на этом участке скважины остается в неразрушенном состоянии. Следовательно, газоотдача массива угля в этом месте будет осуществляться только через стенки скважины, что снижает эффективность последующей дегазации пласта при использовании способа для этой цели.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение эффективности последующей дегазации угольных пластов за счет увеличения площади обнажения разрываемого угольного массива путем уменьшения расстояния между трещинами гидроразрыва соседних скважин.

Поставленная задача достигается тем, что в способе гидроразрыва угольных пластов, включающем бурение сквозных скважин в угольном массиве из оконтуривающих выработок параллельно очистному забою, нарезание на стенках указанных скважин инициирующих щелей, их герметизацию и формирование трещин гидроразрыва угля нагнетанием в них жидкости, причем нарезание последующей инициирующей щели осуществляют одновременно с герметизацией предыдущей инициирующей щели и формированием в ней трещины гидроразрыва угля, согласно техническому решению нарезание инициирующих щелей в каждой последующей скважине производят со сдвигом шага нарезания относительно инициирующих щелей каждой предыдущей скважины.

Указанная совокупность признаков позволяет значительно увеличить площадь обнажения разрываемого угольного массива за счет увеличения количества трещин гидроразрыва угольного массива на единицу длины соседних скважин и тем самым увеличить его газоотдачу, что повышает эффективность дегазации угольных пластов.

Целесообразно указанный сдвиг выбирать равным половине расстояния между инициирующими щелями, что обеспечит равномерное распределение трещин гидроразрыва в угольном массиве вдоль соседних скважин и поставит их в равные условия для процесса газоотачи, что способствует повышению эффективности дегазации угольных пластов.

Сущность технического решения поясняется примером реализации способа разработки угольных пластов и чертежами фиг.1-3, где

на фиг.1 изображена технологическая схема подготовки, отработки и гидроразрыва угольного пласта в плане;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.

Способ реализуют следующим образом.

Станком 1 (фиг.1) бурят сквозные скважины 2 в отрабатываемом угольном массиве 3 параллельно очистному забою 4 (фиг.2 и 3) из оконтуривающих выработок, например из конвейерного штрека 5 в вентиляционный штрек 6. Затем со стороны конвейерного штрека 5 производят монтаж в скважине 2 оборудования, включающего буровой став 7, щелеобразователь 8 с герметизирующим устройством 9. Через гибкий трубопровод 10 герметизирующее устройство 9 подсоединяют к насосной станции 11, расположенной в вентиляционном штреке 6. Далее со стороны конвейерного штрека 5 производят нарезание инициирующих щелей 12, выдерживая шаг L нарезания (фиг.1), равный сумме длин герметизирующего устройства 9 и щелеобразователя 8. Это дает возможность при нарезании каждой последующей инициирующей щели 12 герметизировать и разрывать каждую предыдущую инициирующую щель 12, что позволяет совмещать операции по нарезанию инициирующих щелей 12 и их гидроразрыву. Для разрыва нарезанных инициирующих щелей 12 от насосной станции 11 через гибкий трубопровод 10 в герметизирующее устройство 9 под давлением подают рабочую жидкость - происходит герметизация области скважины, в которой расположена инициирующая щель 12. При превышении уровня давления, на которое настроено герметизирующее устройство 9, происходит подача рабочей жидкости в инициирующую щель 12 и производят гидроразрыв и формирование трещины 13 гидроразрыва.

После окончания работ по гидроразрыву угольного массива 3 по всей длине первой скважины 2 переходят к аналогичным работам в соседней с ней последующей скважине 2, при этом нарезание инициирующих щелей 12 производят тем же способом и с таким же шагом L нарезания. Однако нарезание инициирующих щелей 12 в последующей скважине 2 производят со сдвигом шага нарезания относительно инициирующих щелей 12 предыдущей скважины 2 на величину, равную половине расстояния между инициирующими щелями 12. Таким образом расстояние между трещинами 13 гидроразрыва угольного массива соседних скважин уменьшается вдвое и становится равным L/2 (фиг.1), следовательно, площадь обнажения угольного массива будет вдвое больше, что повышает эффективность последующей дегазации угольного пласта.

Последующие скважины 2 обрабатывают в той же последовательности.

1. Способ гидроразрыва угольных пластов, включающий бурение сквозных скважин в угольном массиве из оконтуривающих выработок параллельно очистному забою, нарезание на стенках указанных скважин инициирующих щелей, их герметизацию и формирование трещин гидроразрыва угля нагнетанием в них жидкости, причем нарезание последующей инициирующей щели осуществляют одновременно с герметизацией предыдущей инициирующей щели и формированием в ней трещины гидроразрыва угля, отличающийся тем, что нарезание инициирующих щелей в каждой последующей скважине производят со сдвигом шага нарезания относительно инициирующих щелей каждой предыдущей скважины.

2. Способ гидроразрыва угольных пластов по п.1, отличающийся тем, что указанный сдвиг выбирают равным половине расстояния между инициирующими щелями.