Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для предварительной и текущей дегазации угольных пластов в шахтах III категории и сверхкатегорных по газу, а также опасных по внезапным выбросам угля и газа.

Известен способ предварительной дегазации угольного пласта, изложенный в «Методических рекомендациях о порядке дегазации угольных шахт» РД-15-09-2006, с.70-71, включающий бурение ориентированных на очистной забой сверхдлинных дегазационных скважин. Скважины бурят в плоскости угольного пласта параллельно друг другу из полевой выработки по нормали к очистному забою. Устья указанных скважин герметизируют на 6-10 м, а откачку скапливающегося в них газа осуществляют по магистральному газопроводу, проложенному по полевому штреку, посредством вакуум-насосов, создающих пониженное давление в устьях дегазационных скважин.

Бурение сверхдлинных дегазационных скважин по вышеизложенному способу ограничивается возможностями применяемой буровой техники для подземных условий. Из-за большой длины дегазационной скважины неизбежны трудности с удалением штыба при бурении, т.к. они пересекают выемочный столб по всей длине, для улавливания газа необходимы вакуум-насосные станции, что затратно. С началом ведения очистных работ дегазационные работы прекращают. Таким образом, применение этого способа не эффективно.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ дегазации угольного пласта (патент РФ №2472940, E21F 7/00, опубл. 20.01.2013 г., Бюл. №2), включающий бурение дегазационных скважин, проведение из них гидроразрывов угольного пласта и последующую откачку газа, при этом дегазационные скважины бурят в обрабатываемом массиве с нижнего штрека на верхний штрек, причем одну из скважин бурят перпендикулярно направлению движения очистного забоя, вторую - под углом к первой скважине, определяемым для каждого угольного пласта индивидуально, и навстречу очистному забою из нижней части нижнего штрека в верхнюю часть верхнего штрека, третью - под углом к первой скважине и в направлении движения очистного забоя из нижней части верхнего штрека в верхнюю часть нижнего штрека, а гидроразрывы проводят, перемещая буровой став в обратном направлении.

Недостатком этого способа дегазации угольного пласта является то, что при бурении из нижнего штрека весьма сложно на практике совместить в верхнем штреке три скважины, пройденные под разными углами друг к другу, в один общий узел. Кроме того, известно, что обычная вода, применяемая для гидроразрывов, обладая смачивающей способностью, консервирует газ в микро- и макропорах угольного массива, резко снижая газоотдачу во времени, поэтому для ускорения процесса дегазации необходимо применение вакуум-насосов, что снижает эффективность способа.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение эффективности дегазации угольного пласта за счет интенсификации его газоотдачи и снижения затрат путем проведения поинтервальных гидроразрывов угольного пласта несмачивающей жидкостью и улавливания газа, содержащего метан, в дегазационную сеть самотеком.

Поставленная задача достигается тем, что в способе дегазации угольного пласта, включающем бурение направленных на очистной забой дегазационных скважин, последующее проведение из них поинтервальных гидроразрывов угольного пласта и отведение высвободившегося газа, согласно техническому решению дегазационные скважины бурят в восходящем направлении из монтажной камеры и нарезанных поперек выемочного столба разрезных печей до выхода в борт соседней разрезной печи, а поинтервальные гидроразрывы проводят с использованием жидкости Novec 1230, после чего проводят герметизацию устьев дегазационных скважин, а отведение высвободившегося газа производят путем его свободного истечения из дегазационных скважин в дегазационную сеть.

Использование при гидроразрывах вместо воды (как в прототипе) жидкости Novec 1230, известной как «сухая вода» (CF3CF2C(O)CF(CF3)2 перфтор (этил-изопропилкетон), исключает закупоривание микропор в угольном массиве и способствует интенсификации газоотдачи угольного пласта, а восходящее направление дегазационных скважин при этом при герметизации их устьев позволяет улавливать газ в дегазационную сеть самотеком, снижая затраты на оборудование вакуум-насосами. Это повышает эффективность способа.

Сущность технического решения поясняется примером реализации способа дегазации угольного пласта и чертежом, иллюстрирующим схему дегазации.

Дегазационные скважины 1, например, при отработке угольных пластов длинными очистными забоями бурят параллельно друг другу под углом 5÷15° к вентиляционному штреку 2 из монтажной камеры 3 до выхода в борт разрезной печи 4, пройденной через 200÷250 м поперек выемочного столба 5. Таким образом, за счет угла падения пласта и заданного угла бурения дегазационные скважины 1 по предлагаемому способу приобретают восходящее направление, а благодаря их оптимальной длине, удаление штыба происходит без применения шнековых штанг. При помощи двухстороннего герметизатора затем проводят поинтервальные, через 10÷15 м, гидроразрывы 6 по всей длине восходящих дегазационных скважин 1, при этом вместо воды нагнетают жидкость Novec 1230, которая не смачивает газоотдающую поверхность трещины от гидроразрыва. Затем устья 7 пробуренных восходящих дегазационных скважин 1, имеющие более низкую высотную отметку, герметизируют на глубину 6÷10 м. Устья дегазационных скважин 1, выходящие в борт разрезной печи 4, подключают в общую дегазационную сеть 8 и отводят высвободившийся газ путем его свободного истечения из дегазационных скважин 1 в дегазационную сеть 8.

Предлагаемый способ дегазации угольного пласта позволяет повысить газоотдачу массива за счет проведения поинтервальных гидроразрывов угольного пласта с использованием несмачивающей жидкости из параллельных дегазационных скважин 1 при предварительной дегазации угольного пласта. При текущей дегазации угольного пласта за счет того, что устья параллельных дегазационных скважин 1 с началом ведения очистных работ оказываются в зоне опорного давления (30÷70 м нарезанного угольного столба от очистного забоя), характеризуемой наиболее интенсивным газовыделением, значительный объем газа выделяется в дегазационные скважины 1, а наличие восходящего направления дегазационных скважин 1 для его свободного истечения позволяет достичь существенного экономического эффекта за счет улавливания высвободившегося газа без использования вакуум-насосов, что снижает энергозатраты и, таким образом, стоимость дегазации.