Обоснование параметров циклического гидродинамического воздействия при заблаговременной дегазации угольных пластов

• Автор: Серегин, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕМ НА УГОЛЬНЫХ
ШАХТАХ
1Л Анализ состояния метанобезопасности угольных шахт России.
1.2 Особенности взаимодействия системы «неразгруженный угольный пласт - метан»
1.3 Управление газовыделением высокопроизводительных шахт средствами вентиляции
1.4 Анализ существующих методов и средств дегазации угольных пластов
1.5 Оценка эффективности способов создания искусственной
трещиноватости в угольных пластах
ГЛАВА 2 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА
НЕРАЗГРУЖЕННЫЙ УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ
2.1 Принципиальная схема импульсного гидродинамического воздействия на угольный пласт
2.2 Механизм роста трещин в угольном пласте при гидродинамическом воздействии
2.3 Обеспечение режима гидрорасчленения при циклическом гидродинамическом воздействии на угольный пласт при
заблаговременной дегазации
ГЛАВА 3 ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ НАГРУЖЕНИЯ УГЛЕЙ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ
ГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
3.1 Методика исследования прочностных и деформационных свойств образцов угля пластов «Поленовский» и «Волковский»

3.2 Определение режимов нагружения угольного пласта при гидродинамическом воздействии в режиме гидравлического удара
3.3 Исследования циклического гидродинамического воздействия в режиме гидравлического удара на моделях из эквивалентных
материалов
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ И ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЦИКЛИЧЕСКОГО
ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕРАЗГРУЖЕННЫЕ УГОЛЬНЫЕ ПЛАСТЫ
4.1 Разработка основных технологических решений для условий шахты
им. С.М. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс»
4.2 Разработка рекомендаций по основным техническим решениям заблаговременной дегазации пласта Волковский на участке Шурапский Кедровско-Крохалевского каменноугольного месторождения
4.3 Оценка эффективности гидродинамического воздействия на
высокогазоносные угольные пласты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Заблаговременная дегазация угольных пластов является необходимым условием обеспечения метанобезопасности при интенсивной отработке угольных пластов на современных шахтах.
Увеличение глубины ведения горных работ на угольных шахтах приводит к росту газоносности разрабатываемых пластов. Метан, выделяющийся в горные выработки, является сдерживающим фактором интенсивной угледобычи и опасным производственным фактором. При современных нагрузках на очистные забои высокогазоносных шахт до 27 тыс. т/сут возможности средств вентиляции находятся на пределе. Применяемые методы предварительной и текущей дегазации, призванные снизить метаноносность, недостаточно эффективны по причине низкой проницаемости разрабатываемых пластов угля. В настоящее время вопрос метанобезопасности решается за счет предварительной дегазации, но из-за высоких темпов подвигания очистных забоев отсутствует достаточное количество времени на извлечение метана из разрабатываемого угольного пласта. Следствием этого являются частые вспышки и взрывы метана на угольных шахтах. Так, за последние 10 лет на предприятиях угольной промышленности России погибли 465 человек, из них 85% - от вспышек и взрывов метана.
В то же время заблаговременная дегазация угольных пластов не нашла широкого применения на шахтах России из-за длительных сроков извлечения метана и высокой стоимости работ по интенсификации метанопритоков в скважины. Исследованиями в области заблаговременной дегазации угольных пластов занимались ученые: А.Т. Айруни, Ш.У. Ахметбеков,
С.К. Баймухаметов, Ю.Ф. Васючков, Г.Г. Каркашадзе, К.С. Коликов,
Н.В. Ножкин, Г.М. Презент, Л.А. Пучков, С.В. Сластунов, Т.Н. Фейт, И.А. Швец, М.В. Шмидт, С.А. Ярунин и другие.

При проведении вертикальных выработок (стволов, шурфов, гезенков) дегазация угольных пластов и пород осуществляется скважинами, пробуренными с поверхности или из камер. Скважины располагаются параллельно выработке на расстоянии 2,5 - 3 м от ее стенок. Расстояние между забоями скважин составляет 4-5 м [62].
При проведении квершлагов дегазация газосодержащего пласта осуществляется скважинами, пробуренными из забоя или из камер (рисунок 1.12). Бурение скважин начинают до подхода забоя квершлага к угольному пласту или газосодержащему слою породы не ближе 5 м.
Направление бурения и количество скважин выбираются так, чтобы скважины пересекали газоносный слой пород или пласты угля по окружности, диаметр которой равен удвоенной ширине выработки.
При проведении полевых выработок вблизи газоносных угольных пластов скважины на них бурят с опережением забоя выработки. Бурение и оборудование скважин должно быть завершено до начала разгрузки сближенных пластов. Расстояние между скважинами, пробуренными на подрабатываемый пласт, составляет 20-25 м, на надрабатываемый - 10-15 м.
Предварительная дегазация угольного пласта проводится до начала проходческих работ по схеме, приведенной на рисунке 1.13. Срок каптажа газа устанавливается условием достижения проектного коэффициента дегазации с учетом показателей газоотдачи пласта в скважины: интенсивности начального удельного метановыделения (§0), темпа снижения во времени начального удельного метановыделения (а). На пластах с низкой газоотдачей срок каптажа газа принимается не менее 6 и 12 месяцев соответственно для восстающих (горизонтальных) и нисходящих скважин, буримых за контур будущих подготовительных выработок.