Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям

Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям

Наведено результати досліджень впливу гідродинамічної дії на зміну напружено-деформованого стану крутого викидонебезпечного вугільного пласта при проведенні підготовчої виробки....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2013
Автори: Софийский, К.К., Гаврилов, В.И., Пищев, А.В.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2013
Назва видання:Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57203
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям / К.К. Софийский, В.И. Гаврилов, А.В. Пищев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 57-65. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-57203
record_format dspace
spelling irk-123456789-572032014-03-06T03:01:18Z Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям Софийский, К.К. Гаврилов, В.И. Пищев, А.В. Наведено результати досліджень впливу гідродинамічної дії на зміну напружено-деформованого стану крутого викидонебезпечного вугільного пласта при проведенні підготовчої виробки. The results of the study of hydrodynamic impact on the changes in stress-deformation state of steep outburst-prone coal seam when driving development working are described. 2013 Article Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям / К.К. Софийский, В.И. Гаврилов, А.В. Пищев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 57-65. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57203 622.831.322: 622.831.325 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Наведено результати досліджень впливу гідродинамічної дії на зміну напружено-деформованого стану крутого викидонебезпечного вугільного пласта при проведенні підготовчої виробки.
format Article
author Софийский, К.К.
Гаврилов, В.И.
Пищев, А.В.
spellingShingle Софийский, К.К.
Гаврилов, В.И.
Пищев, А.В.
Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям
Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet Софийский, К.К.
Гаврилов, В.И.
Пищев, А.В.
author_sort Софийский, К.К.
title Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям
title_short Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям
title_full Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям
title_fullStr Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям
title_full_unstemmed Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям
title_sort дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям
publisher Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate 2013
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57203
citation_txt Дегазация угольных массивов гидродинамическим способом при проведении выработок по пластам, склонным к газодинамическим явлениям / К.К. Софийский, В.И. Гаврилов, А.В. Пищев // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 57-65. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv AT sofijskijkk degazaciâugolʹnyhmassivovgidrodinamičeskimsposobompriprovedeniivyrabotokpoplastamsklonnymkgazodinamičeskimâvleniâm
AT gavrilovvi degazaciâugolʹnyhmassivovgidrodinamičeskimsposobompriprovedeniivyrabotokpoplastamsklonnymkgazodinamičeskimâvleniâm
AT piŝevav degazaciâugolʹnyhmassivovgidrodinamičeskimsposobompriprovedeniivyrabotokpoplastamsklonnymkgazodinamičeskimâvleniâm
first_indexed 2025-07-05T08:27:08Z
last_indexed 2025-07-05T08:27:08Z
_version_ 1836794804041678848
fulltext Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 57 УДК 622.831.322: 622.831.325 ДЕГАЗАЦИЯ УГОЛЬНЫХ МАССИВОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВЫРАБОТОК ПО ПЛАСТАМ, СКЛОННЫМ К ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ЯВЛЕНИЯМ Софийский К. К., Гаврилов В. И. (ИГТМ НАНУ, г. Днепропетровск, Украина) Пищев А. В. (МакНИИ, г. Макеевка, Украина) Наведено результати досліджень впливу гідродинамічної дії на зміну напружено-деформованого стану крутого викидонебез- печного вугільного пласта при проведенні підготовчої виробки. The results of the study of hydrodynamic impact on the changes in stress-deformation state of steep outburst-prone coal seam when driving development working are described. Постоянно возрастающая глубина разработки является од- ним из доминирующих факторов, негативно влияющих на эконо- мические показатели работы шахт. Интенсификация работ и рост глубины шахт сопряжены с дальнейшим увеличением основных естественных опасностей – возрастает вероятность проявления внезапных выбросов угля и газа [1]. В 2011 г. на шахтах Донбасса произошло 29 ГДЯ, из них: внезапных обрушений – 1; выбросов угля и газа (при сотряса- тельном взрывании по углю) – 21; выбросов песчаника (при со- трясательном взрывании по породе) – 7 [2]. Проблема дегазации тонких угольных пластов, не разгру- женных от горного давления, до сих пор не решена, поэтому главным механизмом, регулирующим допустимую нагрузку по газу на всю технологию горного производства, остается разбав- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 58 ление метана воздухом, выделяющегося из разрабатываемого пласта и вмещающих его пород [3]. Применение существующих мероприятий приводит к значительному повышению себестоимо- сти добываемого угля и не всегда обеспечивает положительный эффект, что является причиной снижения скоростей проходки и увеличения долевого участия сплошной системы разработки. ИГТМ НАН Украины в соответствии с планами научно- исследовательских работ (научно-техническая проблема «Розро- бити технологічні схеми способу пошарового руйнування напру- жених газонасичених середовищ при нетрадиційній гідродинамі- чній дії» и программой Минуглепрома Украины «Розробити сис- теми контролю, способи та технології управління станом крайна- пружених і вибухонебезпечних гірничих порід та вугілля») раз- работан гидродинамический способ предотвращения внезапных выбросов угля и газа при проведении пластовых подготовитель- ных выработок [4]. Горно-экспериментальные работы по исследованию изме- нения напряженно-деформированного состояния угольных пла- стов, склонных к ГДЯ, проводили в ГП «Дзержинскуголь» в под- готовительных забоях откаточных штреков горизонта 1160 м по пластам k8 – «Каменка» – восток (участок № 95), k8 – «Каменка» – запад (участок № 96), l5 – «Соленый» – запад (участок № 72) шахты «Северная» и откаточного штрека горизонта 1026 м по пласту k8 – «Каменка» – восток (участок № 95) шахты им. Ф. Э. Дзержинского. Для выполнения гидродинамического воздействия на вы- бросоопасный угольный пласт по породам почвы (кровли) пласта из забоя проводимой выработки бурили технологическую сква- жину таким образом, чтобы длина породной части была не менее 8 м. Бурение осуществляли до полного перебуривания пласта или появления предупредительных признаков внезапного выброса. В породную часть скважины устанавливали обсадную трубу и гер- метизировали затрубное пространство цементно-песчаным рас- твором. На обсадную трубу монтировали устройство для гидро- динамического воздействия (УВГ) и подключали его к водо- и воздухоподающим шахтным магистралям. В скважину через об- садную трубу подавали воду. При достижении расчетного давле- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 59 ния осуществляли открытие задвижки УВГ, в результате чего происходил резкий сброс давления в угольной части скважины. Таким образом, в пласте создавали разность давлений, достаточ- ную для разрушения некоторой прискважинной области пласта. Часть разрушенного угля вместе с рабочей жидкостью из сква- жины выбрасывалась в проводимую выработку. Вместе с ними в выработку поступал и выделившийся при разрушении угля газ. Многократное повторение циклов «нагнетание-сброс жидкости» приводил к разрушению значительных объемов угольного пласта и существенному перераспределению сил горного и газового давлений, в результате чего обработанная часть пласта приходила в невыбросоопасное состояние. Гидродинамическое воздействие осуществляли до прекращения выхода из технологической сква- жины разрушенного угля. Подготовку участка осуществляли следующим образом. Из забоя проводимой горной выработки по наиболее выбросопасной (нарушенной) пачке угля мощностью не менее 0,2 м бурили два контрольных шпура диаметром 42 мм. Шпуры бурили по одному в верхней и нижней частях выработки и располагали их таким образом, чтобы устье каждого из шпуров находилось на расстоя- нии 0,5 м от контура выработки, а забой выходил за проектный контур на 4 м (рис. 1). Рис. 1. Расположение контрольных шпуров 4 м 4 м 6 - 8 м 6 – 8 м 42 мм 0, 5 м 0,5 м Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 60 При бурении производили измерения начальной скорости газовыделения на интервалах 1,5, 2,5 и 3,5 м. По завершении бу- рения в шпуры вводили медную трубку диаметром 6 мм на глу- бину 5-7 м. Шпуры герметизировали 9, после чего к трубкам подсоединяли манометры для определения пластового давления газа. В период набора тампонажным раствором паспортной прочности, производили замеры кажущегося электрометрическо- го сопротивления при помощи прибора ШИИС-3М и четы- рехэлектродного потенциометрического зонда 10. Вместе с этим проводили наблюдения за содержанием мета- на в забое выработки и на исходящей струе при помощи установ- ленных в соответствующих местах термокаталитических датчи- ков АГК. Во время воздействия производили мониторинг выхода угля из технологической скважины и наблюдение за изменением пла- стового давления газа по показаниям манометров, установленных в контрольных шпурах. После демонтажа оборудования осуществляли контроль эф- фективности гидродинамического воздействия нормативным ме- тодом по начальной скорости газовыделения из контрольных шпуров 11. По результатам поинтервальных измерений газовы- деления определяли величину разгруженной зоны пласта. Основные результаты горно-экспериментальных работ представлены в таблице 1. В результате воздействия во всех случаях было зафиксиро- вано снижение пластового давления до значений, не превышаю- щих 0,7 МПа (рис. 2). Объем выделившегося газа при производ- стве гидродинамического воздействия в выработках составлял от 5900 м3 до 7900 м3, а коэффициент дегазации обработанной зоны находился в диапазоне 0,58–0,88. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 61 Таблица 1 Результаты горно-экспериментальных работ по дегазации и снижению газодинамической активности угольных пластовгидродинамическим воздействием Дата проведения эксперимента Фев- раль 1993 г. Май 1994 г. Июль 1994 г. Декабрь 1995 г. Июнь 1996 г. Шахта «Северная» им. Ф.Э. Дзержин- ского Пласт l5 l5 l5 k8 k8 Пластовое давление га- за, МПа: до воздействия: - верхний шпур - нижний шпур после воздействия: - верхний шпур - нижний шпур 1,7 1,6 0,7 0,6 1,3 1,5 0,3 0,4 1,2 1,4 0,3 0,3 1,1 1,1 0,3 0,5 1,5 1,8 0,1 0,1 Размер разгруженной зо- ны по ходу движения выработки, м 12 40 37 30 28 Время воздействия, ч 6,5 7,5 6,5 3,3 7,0 Максимальное давле- ние в скважине, МПа 5 3 3 4,5 6 Количество циклов 90 165 86 33 46 Количество циклов на инициирование разру- шения 9 10 8 25 22 Количество извлечен- ного угля, т 9 13 9 2 7 Начальная скорость га- зовыделения в обрабо- танной зоне л/мин 0,3 0,3 0 0 0 Продолжительность цикла, мин 5-10 5-10 5-10 5-7 8-15 Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 62 Рис. 2. Изменение пластового давления газа в процессе гид- родинамического воздействия Изменение концентрации метана в забое выработки в про- цессе ГДВ представлено на рисунке 3. График построен по мак- симальным значениям концентраций после каждого цикла воз- действия. При подаче в забой воздуха в количестве более 150 м3/мин концентрация метана снижалась до фоновой за время, не превышающее продолжительности цикла воздействия. Рис. 3. Концентрация метана в забое выработки при гидро- динамическом воздействии Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 63 В процессе проведения выработки по разгруженной зоне были зафиксированы пониженные значения концентрации метана в забое и на исходящей струе по сравнению с концентрацией при применении увлажнения. Так, после БВР и проветривания забоя уровень концентрации метана при применении увлажнения со- ставлял 0,3-0,4 %, а при проведении выработки в дегазированной зоне в результате ГДВ концентрация метана в забое выработки не превышала 0,2 %. При выходе из разгруженной зоны концентра- ция увеличивалась до 0,4 % (рис. 4). Рис. 4. Концентрация метана в забое откаточного штрека гор. 1160 м пл. l5 – «Соленый» - запад Кроме того, анализ таблицы 1 показывает значительное уменьшение начальной скорости газовыделения из призабойной зоны угольных пластов. Для пласта l5 этот показатель в обрабо- танной зоне не превышал 0,3 л/мин, а при проведении выработок по пласту k8 выделение газа из шпуров происходило лишь на вы- ходе из разгруженной зоны. Гидродинамическое воздействие на угольные пласты из за- боев откаточных выработок приводит к изменению напряженно- деформированного состояния, как пласта, так и вмещающих его пород (рис. 5). Проведенные измерения электросопротивления ρk в почве пласта k8 – «Каменка-восток» при проведении откаточно- го штрека на горизонте 1026 м шахты им. Ф. Э. Дзержинского на глубину до 6 м после каждой заходки указывают на увеличение Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 64 сопротивления сланца в разгруженной зоне, что возможно при образовании дополнительной сети трещин и раскрытию суще- ствующих трещин и пор.  - rу; ------ - rп; ...... - место входа скважины в угольный пласт; ...... - место забоя скважины; - граница зоны эффек- тивности Рис. 5. Изменение кажущегося электрического сопротивле- ния угля rу и песчано-глинистого сланца rп при про- ведении подготовительной выработки в разгружен- ной зоне пласта В угольном пласте электрическое сопротивление в зоне раз- грузки уменьшилось, несмотря на увеличение его пористости и значительное дополнительное трещинообразование в результате извлечения из скважины 7 т угля. Уменьшение сопротивления указывает на то, что основным фактором, повлиявшим на изме- нение электрических характеристик пласта, является его увлаж- нение. Это подтверждается тем обстоятельством, что наимень- шие значения электрического сопротивления приходятся на при- скважинную зону угольного пласта, т.е. на наиболее нарушенную его часть. Но именно эта часть наиболее насыщена водой, и Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 65 влажность угля с удалением от скважины, естественно, уменьша- ется. Таким образом, увеличение электросопротивления пород свидетельствует о снижении сил горного давления и равномер- ном его рассосредоточении в зоне обработки, а уменьшение элек- тросопротивления угольного пласта указывает на существенное повышение его влажности. Эти факторы свидетельствует о раз- грузке пласта и его переводу в невыбросоопасное состояние. В результате применения гидродинамического воздействия на выбросоопасных угольных пластах l5 – «Соленый» и k8 – «Ка- менка» 5 опасных зон были дегазированы и переведены в разряд неопасных. Общая протяженность дегазированных и разгружен- ных от горного давления участков выбросоопасных зон угольных пластов составила 147 м. Темпы проведения выработок в обрабо- танных ГДВ зонах возросли, по сравнению с существующими, в 2,5 раза. Признаков газодинамических явлений не наблюдалось. Работы велись в режиме сотрясательного взрывания с примене- нием текущего прогноза выбросоопасности по начальной скоро- сти газовыделения из шпуров. СПИСОК ССЫЛОК 1. Волошин Н. Е. Газовыделение при выбросах / Н. Е. Волошин, А. Е. Ольховиченко. –– Донецк : Кассиопея, 2008. –– 54 с. 2. Об отработке угольных пластов Донбасса, склонных к газо- динамическим явлениям / И. А. Ященко, А. В. Никифоров, Т. Я. Мхатвари [и др.] // Уголь Украины. –– 2012. –– № 9. –– С. 15––20. 3. Малашкина В. А. Особенности проектирования систем дега- зации угольных шахт / В. А. Малашкина // Уголь. –– 2009. –– № 1. –– С. 31––34. 4. Правила ведення гірничих робіт на пластах, схильних до газо- динамічних явищ (СОУ 10.1.00174088.011-2005). –– Київ : Мінвуглепром України, 2005. –– 224 с.

Схожі ресурси