Повышение безопасности разработки угольных месторождений и комплексное освоение их ресурсов на основе заблаговременного извлечения метана

• Автор: Коликов, Константин Сергеевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 341 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Основные проблемы угольного метана

1.2. Анализ способов дегазации.

1.3. Опыт извлечения угольного метана из неразгруженных угольных пластов.

1.4. Анализ методов прогнозирования горногеологических условий

1.5. Опыт утилизации шахтного метана.

1.6. Цель, задачи и методы исследований

1.7. Выводы по главе.

2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОГИДРОДИНАМИКИ

УГОЛЬНОГО ПЛАСТА В ЗОНАХ АКТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ .
2.1. Аналитическая модель гидрорасчленения угольного пласта
2.2. Динамика газовыделения от времени в блочнотрещиноватой среде
2.3. Оценка объема аккумуляции и текущей газоносности в зонах заблаговременной дегазации.
2.4. Обоснование возможности эксплуатации скважин при избыточном давлении на устье
2.5. Выводы по главе.
3. ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА В ЗОНАХ ЗАБЛАГОВРЕМЕННОЙ ДЕГАЗАЦИИ
3.1. Газодинамическое состояние и фильтрационные свойства угольного пласта.
3.2. Динамика коллекторских свойств угольного пласта в процессе освоения скважин
3.3. Оценка размеров блоков но газовыделению в прогнозные шпуры
3.4. Оценка размеров блоков, на основании учета взаимного влияния трещин
3.5. Разработка комплексного метода диагностики скважин для определения параметров угольного пласта и выбора способа интенсификации газовыделения
3.6. Выводы по главе
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАБЛАГОВРЕМЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГОЛЬНОГО МЕТАНА.
4.1. Анализ условий образования гндросбоек
4.2. Оценка величины дополнительных напряжений на границе области гидрообработки угольного пласта.
4.3. Технология обработки скважин с уютом взаимного влияния
4.4. Разработка технологии воздействия вспенивающимися рабочими агентами
4.5. Отработка технологии активного воздействия в режиме кавитации
4.6. Регламент освоения скважин. Выбор глубиннонасосного оборудования и режима эксплуатации.
4.7. Обоснование критерия необходимости интенсификации
4.8. Технологические схемы заблаговременной дегазационной подготовки
4.9. Выводы по главе
5. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕГАЗАЦИИ ДЕЙСТВУЮЩИХ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ.
5.1. Характеристика объектов промышленного внедрения
5.2. Прогноз зон повышенного газовыделения
5 .3. Дегазация мощного газоносного пласта при его подработке.
5.4. Комплексная дегазация угольных пластов на глубоких горизонтах.
5.5. Методология оптимизации схем дегазации высокопроизводительных выемочных участков
5.6. Выводы по главе
6. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭФФЕКТИВНОЙ УТИЛИЗАЦИИ ШАХТНОГО МЕТАНА.
6.1. Анализ способов дегазации с точки зрения утилизации
6.2. Требования потребителей к используемому газу.
6.3. Способы подготовки шахтного метана к эффективному использованию.
6.4. Утилизация шахтного метана в Карагандинском бассейне.
6.5. Выводы по главе
7. РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ ЗАБЛАГОВРЕМЕННОЙ ДЕГАЗАЦИИ
НА ПОЛЕ ШАХТЫ ИМ. ЛЕНИНА.
7.1. Характеристика объекта внедрения заблаговременной дегазационной подготовки
7.2. Оценка эффективности заблаговременной дегазации при проведении подготовительных выработок.
7.3. Снижение газовыделения при ведении очистных работ
7.4. Оценка экономической эффективности заблаговременной дегазационной подготовки
7.5. Оценка экологической эффективности заблаговременной дегазации по снижению выбросов парниковых газов.
7.6. Перспективные направления развития способа заблаговременного извлечения метана.
7.7. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


За этот период было отработано более 3,3 млн. Однако с углублением горных работ данному способу, как и другим способам дегазации, присуще снижение эффективности. В зависимости от условий проведения гидрорасчленение использовалось по двум схемам комплексной и заблаговременной дегазации угольных пластов. Основная часть скважин использована на действующих горизонтах шахт по первой схеме комплексной дегазации. Гидродинамическое воздействие в этом случае применяется для повышения проницаемости пластов с последующим извлечением метана через скважины гидрорасчленения и пластовые скважины. Срок освоения и эксплуатации скважин расчленения по этой схеме не превышает 1,5 лет,
объем извлекаемого метана с учетом пластовых скважин достигает 8 м7т. В особое направление выделилось физикохимическое воздействие на газоносные угольные пласты для управления газовыделением угля, принципы которого разработаны проф. Ю.Ф. Васючковым. В практике широко применялась солянокислотная обработка массива . Для улучшения проникающей способности рабочей жидкости в мелкие поры и трещины эффективно применение поверхностноактивных веществ ПАВ типа ДБ, ДС. С точки зрения добычи угольного метана наибольший интерес представляет заблаговременная дегазационная подготовка, при которой срок эксплуатации скважин должен составлять не менее лет. Этому критерию в Карагандинском бассейне соответствуют всего четыре участка на двух шахтных полях на восточном крыле, югозападном крыле, глубоких горизонтах шахты Сокурская и на восточном крыле шахты им. Ленина, где было пробурено и обработано соответственно 3,3, и скважин. По горногеологическим и технологическим условиям среди этих объектов следует выделить три группы 1 ш. Ленина скв. Сокурская скв. К и II на восточном крыле скв. IЗ ш. Сокурская III на глубоких горизонтах ш. Сокурская . Для первой и второй 1руппы глубина залегания обрабатываемых пластов не превышает м. В первой группе обрабатывался один мощный пласт, во второй свита пластов. В третьей группе глубина залегания пластов более 0 м, достигает м. Обрабатывалась свита пластов. На объектах первой и второй группы глубина залегания до м были получены стабильные, положительные результаты. Так, на югозападном крыле шахты Сокурская объем извлечения метана через скважины гидрорасчленения 1 и 2 составил соответственно 1, и 1,
млн. Следует отметить, что изза преобладавшей в то время тенденции к комплексному способу дегазации, не обеспечивались максимальные сроки освоения скважин гидрорасчленения и в дальнейшем зоны некоторых из них были обурены пластовыми скважинами скв. С учетом извлечения пластовыми скважинами съем метана достигал м3т. На шахте им. Ленина через скважин скв. Максимальный объем извлечения из одной скважины составил 2,9 млн. На объектах третьей группы глубоких горизонтах шахты Сокурская получены низкие результаты. Так, дебит большинства скважин был в 4 6 раз ниже дебита скважин на шахте им. Ленина, соответственно снизился и суммарный объем извлечения. Еще более низкие показатели по съему метана с тонны запасов. На наш взгляд этот результат явился следствием того, что, вопервых, была использована технология гидрорасчленения без закрепления трещин, вовторых, нарушениями технологии обработки и освоения скважин. Максимально достигнутые дебиты составляют тыс. Средний дебит 0 м3сут. Срок службы скважин 7 лет. С увеличением глубины залегания пласта увеличивается смыкание трещин, устойчивость которых зависит также от вида рабочего агента жидкость или газ и его состава. Одной из актуальных задач, возникающих при освоении скважин гидрорасчленспия, является интенсификация газовыделения. Для этого в бассейне использовались следующие способы промывка скважин и прискважинной зоны пласта дополнительная перфорация обсадной колонны закачка водопесчаной смеси пневмооттеснение циклическая пневмообработка и ряд других. Эффективность применявшихся способов интенсификации изменялась в очень широких пределах. Это являлось следствием того, что отсутствовало выявление причин низкого газовыделения.