Интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом
Наведено результати випробувань гідродинамічної дії, щодо дегазації і зниження газодинамічної активності крутого вугільного пласта в нижній частині стелеуступної лави. Виконано оцінку ефективності застосування гідродинамічного способу дії за коефіцієнтом ефективності дегазації. За даними відносних...
Saved in:
| Date: | 2011 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2011
|
| Series: | Геотехническая механика |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33595 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом / В.В. Власенко, В.И. Гаврилов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-33595 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-335952012-05-29T13:03:52Z Интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом Власенко, В.В. Гаврилов, В.И. Наведено результати випробувань гідродинамічної дії, щодо дегазації і зниження газодинамічної активності крутого вугільного пласта в нижній частині стелеуступної лави. Виконано оцінку ефективності застосування гідродинамічного способу дії за коефіцієнтом ефективності дегазації. За даними відносних середньодобових концентрацій метану з очисного вибою визначено радіус зон дегазації навколо свердловини. Provided test data of hydrodynamic action to degassing and decrease gasdynamic activity of abrupt layer in underbody overhander long wall. The efficiency estimation is executed of hydrodynamic method by coefficient of degassing. Calculated radius of disintegrated coal zone around the hole, according to data of relative average daily methane concentrations in air stream coming out from the production unit. 2011 Article Интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом / В.В. Власенко, В.И. Гаврилов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33595 622.831.322:622.831.325 ru Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Наведено результати випробувань гідродинамічної дії, щодо дегазації і зниження газодинамічної активності крутого вугільного пласта в нижній частині стелеуступної лави. Виконано оцінку ефективності застосування гідродинамічного способу дії за коефіцієнтом
ефективності дегазації. За даними відносних середньодобових концентрацій метану з очисного вибою визначено радіус зон дегазації навколо свердловини. |
| format |
Article |
| author |
Власенко, В.В. Гаврилов, В.И. |
| spellingShingle |
Власенко, В.В. Гаврилов, В.И. Интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом Геотехническая механика |
| author_facet |
Власенко, В.В. Гаврилов, В.И. |
| author_sort |
Власенко, В.В. |
| title |
Интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом |
| title_short |
Интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом |
| title_full |
Интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом |
| title_fullStr |
Интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом |
| title_full_unstemmed |
Интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом |
| title_sort |
интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33595 |
| citation_txt |
Интенсификация процесса газовыделения из нижней части молотковой лавы гидродинамическим способом / В.В. Власенко, В.И. Гаврилов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 95. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT vlasenkovv intensifikaciâprocessagazovydeleniâiznižnejčastimolotkovojlavygidrodinamičeskimsposobom AT gavrilovvi intensifikaciâprocessagazovydeleniâiznižnejčastimolotkovojlavygidrodinamičeskimsposobom |
| first_indexed |
2025-07-03T14:16:55Z |
| last_indexed |
2025-07-03T14:16:55Z |
| _version_ |
1836635616189612032 |
| fulltext |
УДК 622.831.322:622.831.325
В.В. Власенко, инж. 2 кат.,
В.И. Гаврилов, к.т.н.
(ИГТМ)
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ
ИЗ НИЖНЕЙ ЧАСТИ МОЛОТКОВОЙ ЛАВЫ
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
Наведено результати випробувань гідродинамічної дії, щодо дегазації і зниження газо-
динамічної активності крутого вугільного пласта в нижній частині стелеуступної лави. Ви-
конано оцінку ефективності застосування гідродинамічного способу дії за коефіцієнтом
ефективності дегазації. За даними відносних середньодобових концентрацій метану з очи-
сного вибою визначено радіус зон дегазації навколо свердловини.
INTENSIFICATION OF DEGASSING UNDERBODY OVERHANDER
LONG WALL BY HYDRODYNAMIC METHOD
Provided test data of hydrodynamic action to degassing and decrease gasdynamic activity of
abrupt layer in underbody overhander long wall. The efficiency estimation is executed of hydro-
dynamic method by coefficient of degassing. Calculated radius of disintegrated coal zone around
the hole, according to data of relative average daily methane concentrations in air stream coming
out from the production unit.
В настоящее время в Центральном районе Донбасса разрабатываются кру-
тые угольные пласты в сложных горно-геологических условиях. Важнейшими
факторами, усложняющими ведение горных работ, являются высокое горное
давление и газоносность угольных пластов, склонность к газодинамическим
явлениям и низкая устойчивость боковых пород, повышенная температура
рудничной атмосферы и массива и др. [1].
При отработке угольных пластов, склонных к газодинамическим явлени-
ям, потолкоуступными забоями в ряде случаев в нижней части лав наблюда-
ются различные проявления газодинамической активности, существенно
снижающие нагрузку на очистной забой. Причины их могут быть различны:
отсутствие надработки (подработки) или неэффективная надработка (подра-
ботка) пласта, ведение горных работ в зоне ПГД или отсутствие дегазацион-
ных мероприятий.
В комплексе методов решения задач по снижению негативного влияния
таких факторов основное место занимают процессы воздействия на угольные
пласты, позволяющие изменить их состояние и за счѐт этого предотвратить
газодинамические явления при ведении горных работ [2].
Вместе с тем эффективность применяемых способов и средств воздейст-
вия на массив все ещѐ недостаточна, о чѐм говорят данные о техногенных
авариях. Одним из наиболее перспективных направлений по управлению со-
стоянием горного массива с целью его дегазации и снижения газодинамиче-
ской активности является гидродинамическое воздействие через скважины из
закрытого забоя. При таком способе воздействия в качестве активных сил бо-
лее полно используются силы горного и газового давления и активизируются
колебательные свойства системы «угольный пласт – вмещающие породы» [3,
4].
Цель данной работы состоит в оценке эффективности дегазации и сниже-
ния газодинамической активности угольного пласта в нижней части потолко-
уступной лавы гидродинамическим способом для обеспечения безопасного
ведения горных работ и увеличения нагрузки на очистной забой.
Для достижения поставленной цели были проведены горно-
экспериментальные работы в нижних частях потолкоуступных лав участков
№65 и №66 пласта l
в
7 – «Пугачевка-восток» и l
в
7 – «Пугачевка-запад» соот-
ветственно и №85 пласта l
1
2 – «Кирпичевка-восток» шахты им.
Ф.Є. Дзержинского ГП «Дзержинскуголь».
Горно-геологические условия залегания данных угольных пластов сходны
между собой: угол падения 58
0
÷60
0
; мощность 0,88÷1,1 м; крепость 1,0÷1,2;
природная газоносность 16÷18 м
3
/т с.б.м.; уголь марки Ж; непосредственная
кровля представлена глинистым сланцем, неустойчивым, трещиноватым,
крепостью, по шкале проф. М.М. Протодьяконова, 2,95÷3,3; основная кровля
сложена песчано-глинистым сланцем, неустойчивым, средней крепости; не-
посредственная почва – глинистым сланцем мощностью до одного метра, при
насыщении водой склонным к пучению; основная почва представлена песча-
ником мощностью свыше 10 м опасным по внезапным выбросам породы и га-
за.
Пласты являются опасными по газодинамическим проявлениям, по взрыв-
чатости угольной пыли, склонны к обрушению.
При проведении горно-экспериментальных работ оборудование в горной
выработке было расположено по схеме, приведенной на рисунке 1. В ней ис-
пользованы две высоконапорные насосные установки: №6 для создания дав-
ления в скважине и №7 для создания давления в гидроцилиндре 2 [5].
Контроль давления в скважине осуществлялся самопишущим манометром
типа МТС–712 и манометром на пульте управления.
Для проведения горно-экспериментальных работ в нижних частях потол-
коуступных лав из полевых откаточных штреков через породные пробки на
пласт бурили технологические скважины, по две на каждом пикете. Всего
было пробурено 8 пар скважин. Породная часть скважин длиной 6÷8 м разбу-
ривалась до диаметра 150 мм под обсадные трубы с внешним диаметром
114 мм. Герметизация производилась цементно-песчаным раствором (в соот-
ношении Ц:В:П = 1:1:2).
Монтаж оборудования для гидродинамического воздействия и его наладку
проводили в течение одной смены, у пульта управления и на исходящей струе
выработки для контроля содержания метана применялась аппаратура газового
контроля. Кроме того, производился непрерывный сейсмоакустический мо-
ниторинг состояния горного массива с помощью специальной звукоулавли-
вающей аппаратуры, отслеживающей процесс перераспределения напряже-
ний.
1 – задвижка; 2 – гидроцилиндр с пружинным механизмом; 3 – гидрораспределитель
(эра);
4 – вентили; 5 – манометры; 6, 7 – насосные установки; 8 – высоконапорные шланги
для воды; 9 – высоконапорные шланги для масла; 10 – обсадная труба;
11 – крестовина; 12 – дистанционный пульт управления
Рис. 1 – Схема расположения оборудования, приборов и высоконапорной арматуры
Гидродинамическое воздействие осуществляли последовательно в направ-
лении движения лавы с ближайшей к забою просека скважины.
Принципиальная схема расположения технологических скважин для гид-
родинамического воздействия в нижней части потолкоуступных лав показана
на примере участка №65 пласта l
в
7 – «Пугачевка-восток» на рисунке 2.
Работы по гидродинамическому воздействию на угольный пласт через
скважины осуществлялись в следующей последовательности: закрывалась за-
движка устройства гидродинамического воздействия и насосной установкой
создавалось давление в технологической скважине 2-7 МПа, затем произво-
дился сброс давления за 0,5-1 с и осуществлялся выпуск угля с водой и газом.
Во время гидродинамического воздействия проводились периодические за-
меры массы извлекаемого угля, расхода воды и контролировалось состояние
газовой обстановки в выработке.
Насосные установки включались с пульта дистанционного управления.
Давление воды в системе управления задвижкой и в системе нагнетания в
скважину контролировалось манометрами, установленными на пульте управ-
ления.
На участке № 65-1146 м, отрабатывающем пласт l
в
7 – «Пугачевка-восток»
гидродинамическое воздействие производили вначале через скважину №1
(см. рис. 2). Выход угля из скважины начался с 7 цикла и продолжался до
конца гидродинамического воздействия. За это время из скважины было из-
влечено 3 т угля. Объем извлеченного газа из скважины №1 за десять суток
составил 6435 м
3
.
Рис. 2 – Схема расположения технологических скважин
в нижней части пласта l
в
7 – «Пугачевка - восток»
Затем гидродинамическую обработку массива производили через скважи-
ну №2. Как и для скважины №1 выход угля начался с 7 цикла и продолжался
до конца гидродинамического воздействия. За это время из скважины было
извлечено 4 т угля. Объем извлеченного газа из скважины №2 за 14 суток со-
ставил 8045 м
3
.
Общий коэффициент дегазации за сентябрь месяц составил 0,57.
Изменение относительного среднесуточного газовыделения с добычного
участка до, во время и после гидродинамического воздействия приведено на
рисунке 3.
Совместный анализ графиков показывает незначительное колебание сред-
несуточного объема газовыделения относительно среднего значения равного
3,6 м
3
/т, что объясняется удаленностью очистного забоя от технологических
скважин.
В результате гидродинамического воздействия, проведенного в начале
сентября месяца, среднесуточный объем газовыделения с участка повысился
до уровня 5,34 м
3
/т, а затем произошел резкий всплеск газовыделения до
17,5 м
3
/т (см. рис. 3), продолжавший снижаться в течение последующих 27
суток до уровня 4 м
3
/т.
1 – до воздействия август месяц; 2 – во время воздействия сентябрь месяц;
3 – после воздействия октябрь месяц
Рис. 3. Графики распределения относительного среднесуточного газовыделения из
угольного массива и местоположения очистного забоя
Резкое повышение среднесуточного газовыделения началось с момента
входа забоя в обработанную зону.
Таким образом, по результатам фактических замеров изменения относи-
тельного среднесуточного газовыделения с добычного участка можно опре-
делить радиус обработанной зоны вокруг скважин. Эффективный радиус де-
газации угольного массива составил 29 м.
После снижения среднесуточного газовыделения на 28 сутки отмечен его
рост в течение 10 суток до 11 м
3
/т. Это объясняется самоорганизацией слож-
ной системы взаимодействия горного давления, природной газоносности и
горно-геологических факторов, которые изменяются в пространстве и во вре-
мени.
Очистные работы в пределах обработанной зоны проведены без признаков
газодинамических явлений. Контроль эффективности проведенных меро-
приятий осуществлялся нормативным методом по динамике начальной ско-
рости газовыделения.
На участке №66-1026 м, отрабатывающем пласт l
в
7 – «Пугачевка-запад» из
полевого откаточного штрека были пробурены шесть пар технологических
скважин на расстояниях 15, 27, 31, 41 и 53 м друг от друга для определения
радиуса дегазации вокруг скважин. Гидродинамическое воздействие на
угольный массив через скважины производилось в порядке аналогичном для
участка №65-1146 м. После обработки угольного массива по данным средне-
суточных концентраций метана были определены объемы газа по каждой па-
ре скважин и получен общий объем извлеченного газа в количестве
169 482 м
3
.
Общий объем газа в зоне воздействия составил:
Vобщ = S m γ χ,
где S – площадь зоны влияния скважин, м
2
; m – мощность пласта, м; γ –
плотность угля, т/м
3
; χ – природная газоносность, м
3
/т с.б.м.
Vобщ = 321776 (м
3
).
Коэффициент дегазации:
53,0
321776
169482
Дk
Аналогичные исследования были проведены на пласте l2
1
– «Кирпичевка-
восток». В результате гидродинамической обработки угольного массива через
две технологические скважины коэффициент дегазации составил 0,45, а ради-
ус зоны обработки вокруг скважин – 25 м.
Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы.
1. Гидродинамическое воздействие через подземные скважины на крутой
газонасыщенный угольный пласт в нижней части потолкоуступных лав явля-
ется эффективным способом дегазации и снижения газодинамической актив-
ности массива с коэффициентом дегазации обработанного участка 0,45÷0,57.
2. Радиус дегазированной зоны вокруг подземной скважины в зависимости
от расчетного количества извлеченного угля составляет 25÷29 м.
3. Гидродинамическое воздействие задает процессу самоорганизации мас-
сива малую скорость, попеременно инициируя перемещение зоны опорного
давления и последующий выход небольших объемов газа, при этом процесс
самоорганизации растягивается во времени, постепенно приводя к снижению
газодинамической активности массива.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Булат А.Ф. О фундаментальных проблемах разработки угольных месторождений Украины // Уголь
Украины. – 1997. - №1. – С. 14 – 17.
2.Софийский К.К., Калфакчиян А.П., Воробьев Е.А. Нетрадиционные способы предотвращения выбро-
сов и добычи угля. – Недра, 1994. – 192 с.
3.Жмыхов В.Н. Исследования факторов интенсификации процесса разрушения угольных пластов при
гидродинамической добыче угля // Известия Донецкого горного института. – Донецк: ДонУНПГО, 1999. -
№1. – С. 39 – 44.
4.Разгрузка выбросоопасных зон нетрадиционным гидродинамическим воздействием при разработке
угольных месторождений на больших глубинах /К.К. Софийский, Е.Г. Барадулин, Э.И. Мучник, В.Г. Алек-
сандров // Сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины «Геотехническая механика». –Днепропетровск: Полиграфист,
1998. - №5. – С.87 – 91.
5. Пат. 19956 України, МКП Е 21 С 45/00, Е 21 F 5/00. Пристрій для гідродинамічного впливу на вугільний
пласт / В.А. Амелін, Є.Г. Барадулін, І.П. Демідов та ін. (Україна). - №4445214/22-03; Заявл. 20.06.88;
Опубл. 25.12.97, Бюл. №6 (II ч.). – 3 с. іл.
|