Характеристика района и месторождения 11 (стр. 25 из 29)
По времени дегазационных работ процесс дегазации может быть заблаговременным и текущим. При заблаговременной дегазации угольной толщи каптаж метана производится из угольных пластов и вмещающих пород, не подверженных разгрузке от горного давления. Дегазация осуществляется скважинами, пробуренными как из выработок, так и с поверхности.
Под текущей дегазацией понимается извлечение метана при очистной выемке и при проведении подготовительных выработок. Сюда относятся дегазация разрабатываемого пласта в зоне влияния очистного забоя, дегазация сближенных угольных пластов и выработанного пространства.
Существуют три группы способов дегазации: физические, физико-химические и биохимические. В пределах каждой группы они отличаются по энергии воздействия на угольную толщу, содержащую метан.
К физическим относятся способы, характеризующиеся тем, что равновесие состояния угольной толщи, изменение физико-механических свойств угля и пород вызывается приложением механической или тепловой энергии. В результате такого воздействия повышается газопроницаемость угольной толщи и формируется направленное движение десорбированного метана в действующие выработки и газоулавливающие скважины. Энергия воздействия на угольную толщу может быть получена в результате подработки или надработки угольных пластов, искусственной разгрузки пород и пластов от горного давления с помощью нагнетания воды или других веществ в пласты, взрывания обычных ВВ и др.
Физико-химическое воздействие на угольный пласт имеет цель, с одной стороны, активизировать газовыделения из угольного массива с высокой проницаемостью, с другой – блокировать газо-проводящие каналы в пласте с повышением остаточной газоносности угля выдаваемого из выработок и шахты. К физико-химическим способам относят: увлажнение угольных пластов, обработка их водными растворами соляной кислоты, а также нагнетание в пласты различных полимерных материалов.
Биохимический способ дегазации угольных пластов может применяться как для заблаговременной дегазации шахтных полей, так и при текущей дегазации подготовленного угольного массива, а также для дегазации выработанного пространства.
18.2.2. Способы дегазации сближенных пластов
В зависимости от конкретных горно-геологических условий, системы разработки и порядка отработки выемочного участка применяются различные варианты схем дегазации сближенных пластов с использованием эффекта частичной разгрузки от горного давления.
При столбовой системе разработки дегазационные скважины бурятся из вентиляционных или реже из конвейерных выработок, параллельно линии очистного забоя или под некоторым углом к нему и горизонтальной плоскости. При подвигании очистного забоя верхняя часть скважины, пересекающая смежный угольный пласт, будет подработана раньше, чем ее загерметизированная часть, вследствие чего метан из смежного пласта успеет поступать в скважину до нарушения ее герметичности. Отсос метана можно проводить до тех пор, пока в результате сдвижения пород не нарушится герметизация скважин. Для увеличения срока действия скважин, попадающих в зону нарушения пород, их можно оставить в выработанном пространстве участка подсоединенными к участковому газопроводу.
При разработке пластов столбовыми системами с погашением выработок способ дегазации подрабатываемых пластов угля не всегда обеспечивает требуемую эффективность вследствие малого срока функционирования скважин. В таких условиях может быть применена дегазация с помощью газосборных выработок и скважин. Этот способ эффективен, если буровой служит выработка, пройденная для этих целей.
Снижение газовыделения из окружающего разрабатываемый пласт горного массива на шахтах Воркуты достигается дегазацией его восходящими и нисходящими скважинами, которые бурят:
- из выработок, параллельных разрезным, с охраной буровых ниш целиком угля (фланговые выработки);
- из вентиляционных штреков, впереди очистного забоя с подключением скважин к сети после прохода лавы;
- вентиляционных штреков позади очистного забоя (180-200 м).
В двух последних вариантах скважины располагаются в выработках, которые охраняются лишь многорядной органной крепью, обеспечивающей сохранность сечения выработки для повторного ее использования при отработке соседнего столба.
Эффективность дегазации зависит от места расположения скважин и времени их работы. При бурении скважин из поддерживаемых выработок она составляет 50-60 % , а из погашаемых 30-40%.
18.3. Выбор и обоснование способа дегазации пластов-спутников
18.3.1. Общие положения
Интенсивная газоотдача из сближенных пластов происходит в зоне разгрузки пород от горного давления при ведении очистных работ. По восстанию и падению эта зона ограничивается углами разгрузки Y, а в направлении подвигания очистного забоя она начинается позади лавы и продвигается вслед за ней. Во время этой интенсивной газоотдачи и следует производить отсос газа до тех пор, пока не нарушится герметизация скважин, подключенных к вакуумному газопроводу.
С учетом этого скважины, пробуренные из пластовых выработок, погашаемых позади очистного забоя, следует разворачивать по отношению к линии очистного забоя. Это, к сожалению, увеличивает объем буровых работ и снижает эффективность дегазации, т.к. сразу после прохода лавы приходится отключать скважины от газопровода.
Лучше всего, чтобы скважины были пробурены параллельно линии очистного забоя. Но при этом выработка, из которой пробурены скважины, должна сохраняться.
Если скважины бурят с разворотом к линии очистного забоя, то необходимо, чтобы они были пробурены заблаговременно. Решение об этом принимают на основании рекомендаций о проекции скважин a на горизонтальную проекцию оси выработки, из которой они пробурены:
ориентировочно
(18.1)где: L – расстояние от лавы до места установки бурового станка; t – время на монтаж станка, бурение, герметизацию и подключение скважины к газопроводу; v0 – скорость подвигания очистного забоя; H – расстояние по нормали до дегазируемого пласта; q - угол между осью выработки, из которой бурится скважина, и горизонтальной плоскостью.
Рассчитанное по формуле значение а является минимальным и в данном случае характеризует лимит времени на бурение и остановку скважины, если она не была пробурена своевременно.
Если скважины бурят заблаговременно, то при бурении скважин из выработок, поддерживаемых в течении всего периода отработки выемочного участка, принимают а = 0, при бурении скважин с разворотом к линии очистного забоя – а = 40÷50 м. [15]
18.3.2. Расчет основных параметров дегазации пластов спутников
Основными параметрами дегазации сближенных пластов являются: глубина скважин, угол их заложения и расстояние между скважинами, которое определяется с помощью ЭВМ по программе D09 «Параметры дегазации пластов спутников» разработанной кафедрами РМПС и ЭАиОТ.
Из проведенных предварительных расчетов видно, что возможны два варианта дегазации пластов спутников:
Первый вариант – буровые работы ведутся из одной подготовительной выработки сохраняемой после прохода лавы,
Второй вариант – буровые работы ведутся из обеих выработок.
Первый вариант
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ. КАФЕДРЫ РМПС, ЭАиОТ
ПАРАМЕТРЫ ДЕГАЗАЦИИ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ-СПУТНИКОВ. d09
ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАСТОВ-СПУТНИКОВ:
================================================================
!Н! ПЛАСТ- ! МОЩ- !РАССТО!МЕТАНО!ПРОЕКТ!ПРОЕКТ!ПРОЕКТ!ПРОЕКТ!
!О! СПУТНИК !НОСТЬ ! ЯНИЕ !ВЫДЕЛ.!КОЭФФ.!РАССТ.!ПРОЕК-!РАЗРЕ-!
!М! !ПЛАСТА! ДО ! ИЗ ! ЭФФ. ! МЕЖДУ! ЦИЯ !ЖЕНИЕ !
!Е! ! М !ПЛАСТА!ПЛАСТА!ДЕГАЗА!СКВАЖ.!СКВАЖ.!В СКВ.!
!Р! ! ! М ! М3/Т ! ЦИИ ! М ! М ! ПА !
================================================================
1 ВЫШЕЛЕЖАЩИЙ 2.70 20.00 19.20 .60 23.00 .00 10000.
2 ВЫШЕЛЕЖАЩИЙ .20 28.00 .77 .60 23.00 .00 10000.
3 ВЫШЕЛЕЖАЩИЙ .40 31.00 1.46 .60 23.00 .00 10000.
4 ВЫШЕЛЕЖАЩИЙ .50 36.00 1.80 .60 23.00 .00 10000.
5 ВЫШЕЛЕЖАЩИЙ .40 39.00 1.40 .60 23.00 .00 10000.
6 ВЫШЕЛЕЖАЩИЙ .20 50.00 .61 .60 23.00 .00 10000.
7 ВЫШЕЛЕЖАЩИЙ .20 53.00 .78 .60 23.00 .00 10000.
================================================================
БУРОВАЯ ВЫРАБОТКА - клнв бреммсберг
17.МОЩНОСТЬ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ПЛАСТА, М .................. 1.50
18.ПЛОТНОСТЬ УГЛЯ В МАССИВЕ, Т/М3 ....................... 1.33
19.УГОЛ ПАД.ПЛАСТА,ГРАД (ПРИ ДВИЖ. ЛАВЫ ПО ПАД.-ВОССТ.-0) .00
20.ДЛИНА ЛАВЫ, М ........................................ 200.00
21.СУТОЧНОЕ ПОДВИГАНИЕ ЛАВЫ, М .......................... 5.45
22.УГОЛ РАЗГРУЗКИ ПОДРАБАТЫВАЕМОЙ ТОЛЩИ ПОРОД, ГРАДУСЫ .. 64.00
23.СУММ. МЕТАНОВЫДЕЛ. ИЗ ВСЕХ ВЫШЕЛЕЖАЩИХ ПЛАСТОВ, М3/Т . 25.90
24.ПРЕДЕЛЬНАЯ ЗОНА ВЛИЯНИЯ ПОДРАБОТКИ, М ................ 180.00
25.СУММ. МЕТАНОВЫДЕЛ. ИЗ ВСЕХ НИЖЕЛЕЖАЩИХ ПЛАСТОВ, М3/Т . 6.20
27.БУРОВАЯ ВЫРАБОТКА: 1-ПЛАСТОВАЯ ПО ПРОСТ.,2-В КРОВЛЕ ПО
ПРОСТ., 3-В ПОЧВЕ ПО ПРОСТ., 4-ПЛАСТОВАЯ ПО ПАДЕНИЮ .. 4
28.НАПРАВЛ.БУРЕНИЯ ДЕГ.СКВ.:1-В НАПР.ПАД.,2-В НАПР.ВОССТ. 2
29.РАССТ.ОТ БУР.ВЫРАБОТКИ ДО НИЖН.ГРАН. ЗОНЫ РАЗГРУЗКИ, М 10.00
31.БУРОВАЯ ВЫРАБОТКА ПОГАШАЕТСЯ ПОЗАДИ ЛАВЫ? 1-НЕТ, 2-ДА 1
32.БУРОВОЙ СТАНОК: 1-СБГ1М, 2-ГП1 ....................... 1
33.ДИАМЕТР ДЕГАЗАЦИОННЫХ СКВАЖИН, ММ .................... 90.00
34.ЗАДАЧА:1-ОПРЕД.РАССТ.МЕЖДУ СКВ.,2-ОПРЕД.КОЭФФ.ЭФФ.ДЕГ. 2
ПАРАМЕТРЫ ДЕГАЗИРОВАННЫХ ПЛАСТОВ-СПУТНИКОВ:
================================================================
!Н!ПЛАСТ- !МЕТАН!РАССТ!КОЭФФ!РАЗРЕ!УГОЛ !УГОЛ !ДЛИНА!ЧИСЛО!УДЕЛЬ
!О!СПУТНИК!ОВЫДЕ!МЕЖДУ!ЭФФЕК!ЖЕНИЕ!НАКЛ.!РАЗВО!СКВА-!МАШИН!КОЭФФ
!М! !ЛЕНИЕ!СКВА-!ТИВН.!В СКВ!СКВА-!РОТА !ЖИН,М!СМЕН !ЭФФЕК
!Е! !ИЗ ПЛ!ЖИНАМ!ДЕГА-!АЖИН.!ЖИН, !СКВАЖ! !БУРЕН!ДЕГАЗ
!Р! !М3/Т ! М !ЗАЦИИ! ПА !ГРАД.!ГРАД ! !В СУТ!АЦИИ
================================================================
1 ВЫШЕЛЕЖ. 19.2 23.0 .82 10000. 45.4 .0 28.5 .60 .604
2 ВЫШЕЛЕЖ. .8 23.0 .00 10000. .0 .0 .0 .00 .000
3 ВЫШЕЛЕЖ. 1.5 23.0 .00 10000. .0 .0 .0 .00 .000