Управление газовыделением в подготовительные выработки путем снижения газопроницаемости массива твердеющими растворами

• Автор: Акимбеков, Азимбек Кыздарбекович
• Шифр специальности: 05.26.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Караганда
• Количество страниц: 224 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ.
1. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОВЬЩЕЛЕНИЕМ ИЗ УГОЛЬНОГО МАССИВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПЛАСТОВЫХ ВЫРАБОТОК.

1.1. Оценка газового состояния пластовых подготовитель

ных выработок и безопасности их проведения

1.2. Анализ применяемых способов дегазации при проведе

нии подготовительных выработок . II

1.3. Применение твердеющих растворов для управления газовыделением из угольного массива в горные выработки
1.4. Анализ схем, параметров и условий нагнетания раст воров в пористые и трещиноватые массивы .

1.5. Выводы. Цель и задачи исследований

2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ТВЕРДЕЮЩИХ РАСТВОРОВ И УСЛОВИЙ

ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С УГЛЕМ . з
2.1. Методика исследований и планирование эксперимента
2.2. Исследование физикохимических свойств водных растворов карбамидных смол
2.3. Эффективность обработки угля твердеющими растворами и вопросы оптимизации при выборе их основных компонентов
2.4. Кинетика отверждения и взаимодействие твердеющих растворов с карбонатами угольных пластов
2.5. Выводы .
3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ НАГНЕТАНИЯ ТВЕРДЕЮЩИХ РАСТВОРОВ В УГОЛЬНЫЕ ПЛАСТЫ
3.1. Математическая модель процесса нагнетания жидкости в пористый массив через скважину
3.2. Анализ результатов моделирования процесса нагнетания жидкости в массив на ЭВМ.
3.3. Выбор рациональных параметров нагнетания
3.4. Выводы II
4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТВЕРДЕЮЩИЙ РАСТВОРОВ
ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ В ВЫРАБОТКИ
4.1. Исследование эффективности обработки угольного пласта растворами карбамидных смол
4.2. Применение твердеющих растворов для борьбы
с газом при проведении выработок
4.2.1. Выбор параметров обработки угольного пласта твердеющими растворами .
4.2.2. Проведение выработки по газоносному пласту
с применением растворов смол
4.3. Расчет годового экономического эффекта от применения твердеющих растворов при проведении выработок
4.4. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В качестве примера можно привести опыт тампонажа горных пород раствором АМ-9, полученного на основе акриламида //, японским препаратом " Сумисойл" фирмы " Сумисомо" / / , эпоксидной смолой "Эпикоте-8" и др. Растворы, применяемые за рубежом, не получили в СССР широкого распространения из-за высокой их стоимости. В настоящее время при проведении тампонажных работ, упрочнении горных пород применяются растворы карбамидных смол марок КМ. МФФА, »-, м-, М, УКС,КФ-Ж,КФ-МТ. Отсутствие научно-обоснованных рекомендаций, однако,не позволяет эффективно использовать твердеющие растворы на основе карбамидных смол для снижения газовыделения в горные выработ -ки. В частности, нет рекомендаций по выбору составов твердею -щих растворов, обеспечивающих максимальное снижение газопроницаемости угля. Известно, что проницаемость любых сред, в том числе угля, зависит от пористости этих сред. Математическая модель , связывающая геометрические пара -метры пород с их структурой, была впервые выдвинута Ч. Слихте-ром. Впоследствии различными авторами были разработаны и предложены множество вариантов этой модели , а также сделаны попытки создать теорию фильтрации в зависимости от геометрии по-рового пространства. Анализ этих моделей и теорий содержится в работах А. Е.Шейдеггера //,и Л. С.Лейбензона //. Примени -тельно к угольным пластам некоторые из моделей были рассмотрены Б. Г.Тарасовым / /. Исходя из структурной интерпретации проницаемости, можно сделать вывод, что для достижения качественной изоляции выработки необходимо обеспечить максимальное заполнение трещинно -порового пространства угля продуктами отверждения нагнетаемо -го раствора. К основным физико-химическим свойствам раствора относятся плотность, вязкость и величина поверхностного натяквния. Факторами, определяющими процесс усадки раствора при отверждении,являются соотношение компонентов раствора, температура и время. Известные закономерности для расчета физико - химических свойств растворов невозможно перенести на водные растворы синтетических смоль Эмпирические зависимости,полученные в основ-нон для определенных парок смол,не учитывают свойства коыпо -нентов смеси. Температурный фактор влияет на свойства раствора при движении жидкости в структуре пористого массива и зависит от геотермического режима пород. Для условий Карагандинского бассейна геотермический градиент составляет 1,2-2,2 град/0 м. При этом температура угленосной толщи на глубине 0-0 м колеблется от 7 до °С. С / /. Б большинстве случаев процесс отверждения происходит в кислой среде, при pH растворов менее пяти . Катализатор должен обеспечивать твердение раствора в структуре обрабатываемого массива. При этом жизнеспособность раствора ( время с момента приготовления раствора до момента гелеобразования ) должна быть такой, чтобы процесс отверждения не происходил в нагнетательном оборудовании. В качестве катализаторов обычно используют кислотные отвер-дители, которые можно разделить на две группы: соединения , не изменяющие кислотности; соединения , увеличивающие кислотность. Первую группу отвердителей представляют свободные кислоты. Свободные кислоты в качестве отвердителей получили наиболее широкое распространение. К ним относятся соляная, серная,фосфорная, щавелевая и другие кислоты. Иногда в качестве отвердителей,вместо свободных кислот, используют так называемые латентные кислотные катализаторы - представители второй группы отвердителей. Это прежде всего аммониевые соли средних и сильных кислот, соли аминов, а также некоторые нейтральные соединения. Преимущество латентных катализаторов заключается в том, что кислотность раствора, при которой происходит отверждение, достигается постепенно, а не сразу, как например, при применении свободных кислот. При этом возрастает жизнеспособность смеси / /. Наиболее часто для отверждения растворов карбамидных смол применяют щавелевую, фосфорную, соляную кислоты, хлористый ам -ыоний. Исследования показали,что между жизнеспособностью и вали -чиной водородного показателя раствора имеется тесная связь//.