Способ выбора эффективного режимагидрообработки угольных пластов дляпредупреждения динамическихи газодинамических явлений при разработкеместорождений полезных ископаемых

Способ выбора эффективного режимагидрообработки угольных пластов дляпредупреждения динамическихи газодинамических явлений при разработкеместорождений полезных ископаемых

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик нц800389

* с

« (6f ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл (22) Заявлено 03.04. 79(21) 2746053/22-03 с присоедмнемием заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 300181. Бюллетень " 4

Дата опубликования описания 30. 01. 81

Е 21 F 5/00

Государственный комитет

СССР о делам изобретений и открытий (53) УДК 622 807.4 (088.8) б бб, ° .,, ;ю (72) Авторы изобретения

Б.Т. Акиньшин,.И.М. Петухов и M.Ô. Малюга !

1

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт геомехани и маркшейдерского дела б б

,б.. б

/ (7! ) Заявитель (54 ) СПОСОБ ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНОГО РЕЖИМА ГИДРООБРАБОТКИ

УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ

И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ

ИЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выборе эффективного режима гидрообработки угольных плас5 тов для предупреждения динамических и газодинамических явлений.

Известен способ предупреждения динамических и газодинамических явлений в шахтах, включающий гидро10 обработку угольных пластов в режиме гидроотжима или низконапорного нагнетания (1) .

Недостатком этого способа является отсутствие рекомендаций к выбору режима гидрообработки для конкретных геологических и горнотехнических условий.

Известен способ выбора эффективного режима гидрообработки угольных пластов для предупреждения динами ческих и газодинамических явлений при разработке месторождений полезных ископаемых, включающий поинтервальное бурение шпуров на участке угольного пласта, поинтервальный отбор

1роб угля из шпуров и определение физических характеристик порового пространства проб угля (2 .

Недостатком этого способа является отсутствие единой методики выбора эффективного режима гидрообработки угольных пластов, склонных к динамическим и газодинамическим явлениям, и большая трудоемкость работ по определению физических характеристик угля.

Цель изобретения — увеличение вероятности выбора эффективного режима гидрообработки и снижение трудоемкости работ по определению физических характеристик порового пространства проб угля.

Поставленная цель достигается тем, что в краевой части угольного пласта определяют естественную Уа и максимальную гигроскопическую

W âëàæíîñòè угля, сравнивают их между собой и при условии:

max

We Г и

W ) 4,0-4,5% гидрообработку угольного пласта ведут в режиме увлажнения через длинные нагнетательные скважины;

W = W " и W " 1 5% гидрое г г

I обработку угольного пласта ведут в режиме гидрорыхления через нагнетательные скважины глубиной 6-13 м;

800389 точно широк. На большинстве же удароопасныхи выбросоопасных пластов разной степени метаморфиэма (кроме марок Б, ПА и А) величина сорбционного порового объема и не превышаС ет:З 4%.

Дри общей пористости no = 4% и

8„ = 0,6-1, nc = 4(0,6-1)= (2,4-4В), т.е. граничным йоказателем общей пористости равной 4В является величина максимальной гигроскопической влаж1" ности W а" - 4%.

Для большинства выбросоопасных пластов, разрабатываемых на шахтах

Донбасса, Кузбасса, Воркуты и на других месторождениях, величина Ы - ™

35 составляет 1,8-2,5%.

Для угольных пластов с плотным углем, подверженных проявлению горных ударов (например пласты Кизеловского месторождения), а также

Щ склонных к динамическим. явлениям различных типов (например, пласты типа 85 в Центральном районе Донбасса), величина Wn не превышает

1-1,4%. В этих условиях многолетний опыт показал, что наиболее эффективен гидроотжим или высоконапорное нагнетание в краевой части пласта через короткие скважины.

Вместе с тем исследованиями последних лет выявлено, что участки ударо- или выбросоопасных пластов представляют опасность, а следова» тельно, в этих условиях необходимо проведение мер борьбы при условии, что в краевой части пласта удовлетворяется условие:

„гпах с тах Я г

n0 где 2I — объемная плотность сухого,,угля.

Доля сорбционного порового объема в общей пористости угля Gmn " уменьшается от пластов, опасных по динамическим явлениям, к пластам, опасным по газодинамическим явлениям. 40

При этом на пластах, опасных по газодинамическим явлениям т.е. выбросоопасных; в зонах влияния геологических нарушений, в зонах повышенного горного давления, например, от целиков, оставленных на соседних пластах, участках, чаще всего представляющих реальную выбросоопасность, уголь имеет высокую общую пористость пр (по образцам). В напряженном массиве она существенно уменьшается, в первую очередь, за счет закрытия субмакро- и макропор. Можно принять, что в напряженном массиве пористость будет определяться сорбционным поровым объемом, определяемым как 55 мах

noG u

max

Тогда и = n Gmoxп — =- х Ч

Х W max с о и о п > Ос

Если отнести сорбционный поровый объем к 1 т угля, тогда np — Ы . ® гпах

На низкометаморфиэованйых угольных пластах, разрабатываемых на различных месторождениях, диапазон изменения общей пористости по и сорбционного порового объема п доста- 45 уй,.. W » и W,п„ а"<1,3-1,53 гидро-:: обработку угольного пласта ведут в режиме высоконапорного нагнетания через короткие нагнетательные сква.жины глубиной до 5-6 м;

Ы с Ир и ИгЪ 1,3-1,5В и при повышенной.склонйости угольного пласта к динамическим и газодинамическим явлениям гидрообрабвтку угольного пласта ведут в режиме гидроотжима через короткие нагнетательные скважины глубиной до 5-6 м.

При этом глубину длинных нагнетательных скважин в режиме увлажнейия принимают с учетом системы разработки месторождений полезных ископаемых.

Сущность способа заключается в том, что уголь типичных удароопасных пластов, т.е. пластов, опасных . по динамическим явлениям, имеет общую пористость и,, представленную на

70-90% сорбционнйм паровым объемом, определяемым как и noG> "

Параметр Gmo" является показате1 лем долевого участия в общей пористости сорбционного порового объема, включая переходные поры.

Величину Gm> " определяют как степень водонасыщения порового пространства влагой, соответствующей максимальной гигроскопической влажности (W ), так:

Способ осуществляют следующим образом.

Пробы угля на интересующем участке пласта отбирают в краевой части пласта, при бурении контрольных шпуров или скважин через интервалы

0,5 или 1 м.

Определяют естественную влажность угля, например, путем полного их высушивания, после чего пробы помещают в воздушную среду с относительной влажностью воздуха 95-98% и выдерживают до установления равновесного состояния. Определяют максимальную гигроскопическую влажность как

max

"Г = (Сопв1 о) по где m - - масса полностью высушенной пробы угля, г;

m „ - масса пробы при равновесном состоянии, r, Полученные значения естественной влажности Чз сравнивают со значениями максимальной гигроскопической влажности W+ах и если W а Wm ",то на основании чйсленных значений И™х

I для данного участка пласта выбирают

800389 наиболее эффективный для этих условий режим гидрообработки.

При Ы „" "> 4-4,5Ъ выбирают гидрообработку в режиме увлажнения пласта, цлина скважин при этом определяется принятой технологией и системой разработки; при Wz ф1,5% — гидрообраmax ботку в режиме гидрорыхления через скважины длиной 6-13 м, при W 1,3fYlg Х

1,5% — гидрообработку в режиме высоко напорного нагнетания воды в пласт через короткие скважины длиной до

5-6 м или в режиме гидроотжима пласта.

На 135 угрожаемых и опасных по динамическим и газодинамическим явлениям, а также неопасных, разрабатываемых в Донбассе, Кузбассе, Воркуте, Грузии, Урале, Кузбассе и в Приморье, проведены соответствующие исследования. B таблице приведены характерные результаты для ряда удароопасных и выбросоопасных пластов, приведены данные по общей пористости угля пр, величине 6„, естественной We пса х и максимальной гигроскопической М влажностям. В соответствии с рекомендациями способа выбраны эффективные режимы гидрообработки для конкретных случаев, которые сопоставлены с рекомендациями известного способа и принятыми на шахтах.

Из приведенной таблицы видно,что режимы гидрообработки, определяемые предлагаемым способом, совпадают с, известным способом для типичных удароопасных пластов. Для выбросоопасных пластов и пластов, угрожаемых и опасных как по горным ударам, так и по внезапным выбросам, методика не может дать достоверных рекомендаций к выбору режима гидрообработки.

Предлагаемый способ выбора эффективного режима гидрообработки угольных пластов, опасных по динами35 ческим и газодинамическим явлениям при разработке месторождений полезных ископаемых существенно упрощает необходимые экспериментальные работы, повышает надежность получаемой

;щ информации как для пластов, опасных по динамическим явлениям, так и для пластов склонных к проявлениям динамических и газодинамических явлений различных типов. ру Использование способа повышает безопасность ведения горных работ. на удароопасных и выбросоопасных пластах.! !!! а о о с

>Ъ х 5

Е з

/ з

Р) с !

Ч !

CO с

%-!

» 3 »!

Р1 с

%" »

Р ) с

1-4 !

Ch с

%-! с

СЧ !

РЪ с т1

% 1 ! л

О1

Ю л

РЧ с

Ю ! и1 м с

Ю бГ)

Ю с

C) !

CO с

Р ) с

Ю ! 3 с

Р ) %-1!

lA с

О1! с с

<Ч! (Ч

ГЧ с ! !

I о

l!!

4 о

Е с н и

50V389!

3 ий

oRo !!! (б !:!

4 Ц о х — 1 ц ноас

04н>, L 4Am ое5!! Ц !

ra > !!! X!!! )X 9 а3 х ° а хи3 х

»ах х

0m о

Г» Ф !х o r!! 3

V. V r!! н хох й) ga ко йоахим с х и а

<б Э !.

m !» 9

QФхО)

1Ох сХЦ о о х

ox)ex оооа

„и о.r= x а о

4Я Ю Ф М

223

r xmхаа оо оса мхих о цикаor» аохх!хх

800389

1 о

Ц .о !1

М гч

CO с-!

СО, CO

%-!

1 гч

%.Ч

Ю .Ч !

1О

О1

Ю

CO

М

Ю гч

Ю ! с3

Ю!

%-Ч г%

I и ) ! 1 1

И. п3

Э Э д ф йФ НД

ФОИХЦ

Х хп1ФО о о=-14 аэо 3,ОЭ Э

u Z u I

1ч «юдда

o— - х о о

Фда био с III х

-х х а Ф вЂ” ок д с э ц пой 1 (2 X

ov3 Я !

1! Ф Ф !

- "хц. о хо Р

Р1

1 (D

Х О о Ф х х

1 ц х х

Я rd х н х э

5 4

° д Ф х х х о о фв4 авэо дах хэй ойдо

III с ф дах хФо

zKX ххо ц ао

ЦИ 2 п5 д в х э х Е а -ц

Ф К Х1О

Х I х б О

МЭЕ х х 53

Ф Д Е х аох оооо

Ю О,O,õ ц ццх дххй

>.44Ц

ЭФФИ

ХККх хххх

Ф5 Ф5

О,О ад

Х дадо

800389

Формула изобретения

Составитель A. Дудченко

Техред М. Голинка Корректор Ю. Макаренко

Редактор П. Макаревич

Тираж 474 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 10355/35

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Способ выбора эффективного режима гидрообработки угольных пластов для

° предупреждения динамических и газодинамических явлений при разработке месторождений полезных ископаемых, включающий поинтервальное бурение шпуров на участке угольного пласта, поинтервальный отбор проб угля из шпуров и определение физических характеристик порового пространства проб угля, отличающийся тем, что, с целью увеличения вероятности выбора эффективного режима гидрообработки и снижения трудоемкости работ по определению физических характеристик порового пространства проб угля, в краевой части угольного пласта определяют естественную W и максимальную гигроскопическую W глав влажности угля, сравнивают их между 2О собой и при условии: гидрообработку угольного пласта ведут в режиме увлажнения через длинные нагнетательные скважины;

Ие а 4 " и W " ) 1,5Ъ гидрообработку угольного пласта ведут в режиме гидрорыхления через нагнетательные скважины глубиной 6-13 м;

Ие z WP и W„ " 1,3-1,5% гидрообработку угольйого пласта ведут в режиме высоконапорного нагнетания через короткие нагнетательные скважины глубиной до 5-6 м;

Ие И х и Ы " ° 1,3-1,5% и при повышенной склойности угольного пласта к динамическим и газодинамическим явлениям гидрообработку угольного пласта ведут в режиме гидроотжима через короткие нагнетательные скважины глубиной до 5-6 и.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что глубину длинных нагнетательных скважин принимают с учетом системы разработки месторождений полезных ископаемых.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа, M. "Недра", 1977, с. 67 — 77.

2. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах, М., "Недра", 1976, с. 166-167.