Совершенствование технологии дегазации угольных шахт на основе заблаговременной поэтапной скважинной подготовки шахтных полей

• Автор: Мазаник, Евгений Васильевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 232 с. : ил.

Введение

1.1 Суть и состояние основных проблем угольного метана

1.2 Предварительная пластовая дегазация из подземных выработок

1.3 Заблаговременное извлечение угольного метана из неразгруженных от горного давления угольных пластов через скважины, пробуренные с дневной поверхности

1.3.1 Карагандинский угольный бассейн.

1.3.2 Донецкий угольный бассейн.

1.4 Состояние нетрадиционной технологии извлечения добычи метана в угольных бассейнах в США .

1.5 Структура угольного пласта и особенности извлечения угольного метана

1.6 Требования к методам извлечения метана и эффективные технологические схемы

Выводы по главе 1.

2 Оценка эффективности применяемых на шахтах ОАО СУЭККузбасс способов борьбы с газом и программы развития горных работ для обоснования выбора объектов заблаговременной дегазационной подготовки.
2.1 Оценка газовой обстановки на шахтах ОАО СУЭККузбасс для выбора первоочередных объектов.
2.2 Анализ основных горнотехнических и горногеологических условий шахты Котинская.
2.3 Оценка эффективности применяемых на шахтах ОАО СУЭККузбасс способов борьбы с газом
2.3.1 Дегазация выработанною пространства.
2.3.1.1 Выбор способа борьбы с местными скоплениями метана
2.3.1.2 Дегазация выработанного пространства вертикальными скважинами с дневной поверхности.
2.3.2 Предварительная пластовая дегазация скважинами, пробуренными из подземных выработок.
2.4 Оценка эффективности и перспек тивы применения пластовой дегазации
2.4.1 Шахтный эксперимент по изучению динамики и потенциальной возможности извлечения метана из подземных пластовых скважин на шахте Котинская.
2.4.2 Обсуждение результатов и разработка рекомендаций по совершенствованию
пластовой дегазации.
Выводы по главе 2.
3 Оценка потенциального уровня извлекаемости метана из угольных пластов для обоснования эффективных параметров технологии снижения газовыдсления при заблаговременной предварительной гидрообработкс угольных пластов
3.1 Разработка методических подходов и рабочих методик определения уровня извлекаемости угольного метана из неразгруженных угольных пластов.
3.1.1 Исследование динамики газонритока угольного метана в скважину, вскрывающую угольный пласт
3.1.2 Исследование дебита метана из угленосного массива в трещину в угольном пласте
3.2 Методические подходы к предварительной оценке дебитов скважин с поверхности на угленосную толщу по фактическим данным газообильности горных выработок
3.2.1 Методика предварительной оценки дебитов скважин с поверхности на угленосную толщу по фактическим данным газообильности подготовительных выработок.
3.2.2 Расчет предварительной оценки дебитов скважин с поверхности на угленосную толщу по данным газообильности подготовительных выработок шахты Котинская 8 Выводы по главе
4 Разработка основных технологических решений на заблаговременную дегазационную подготовку угольных пластов для условий шахты Котинская.
4.1 Выбор основных технологических решений по управлению газовыдсленисм путем заблаговременной дегазационной подготовки угольного пласта для условий первоочередных объектов ОАО СУЭККузбасс
4.2 Обоснование методических рекомендаций но выбору рациональных технологических схем пластовой дегазации угольных пластов.
4.3 Параметры активного воздействия при дегазации неразгруженных угольных пластов через скважины, пробуренные с поверхности.
4.4 Технологическая часть проекта заблаговременно дегазационной подготовки пласта на поле лавы шахты Котинская ОАО СУЭККузбасс
4.4.1 Горногеологическая характеристика объекта
4.4.2 Заложение и конструкция скважин. Геофизические работы.
4.4.3 Технологическая схема воздействия на угольный пласт
4.4.3.1 Оборудование устья скважины и ес промывка.
4.4.3.2 Перфорация пласта .
4.4.3.3 Гидрорасчленение пласта
4.4.3.4 Освоение скважин
4.4.4 Водоснабжение
4.4.5 Электроснабжение.
4.4.6 Организация работ
4.4.7 Гидротация пласта
4.4.8 Гидровоздсйствие на пласт .
4.4.9 Мероприятия по безопасному ведению работ.
4.5 Программа и методика шахтных испытаний технологии заблаговременной
дегазационной подготовки пласта лавы на поле шахты Котинская ОАО СУЭККузбасс к безопасной и эффективной разработке путем активных воздействий через
скважины с поверхности.
Выводы по главе 4.
5 Разработка методических подходов к бизнес планированию инвестиционных работ по дегазации угольных пластов и подготовке шахтных полей выемочных участков к безопасной и эффективной отработке.
5.1 Методический подход к оценке экономической эффективности извлечения метана из угленосной толщи.
5.2 Укрупненная оценка затрат и эффективности заблаговременной дегазационной подготовки.
5.3 Анализ экономических показателей технологического варианта с заблаговременной дегазаций угольного пласта на участках и .
5.4 Расчет ожидаемого экономического эффекта.
Выводы по главе
Заключение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Общее снижение газовыделения в горные выработки может быть снижено на м3т с учетом специальных дополнительных воздействий например, гидровоздсйствие в режиме фильтрации на последней стадии работ, обеспечивающих повышение остаточной газоносности угля за счет блокирования метана в мельчайших порах и трещинах пласта. Проблема обеспечения безопасности при работе угольных шахт связана с постоянным выделением метана в процессе ведения горных работ и с газодинамическими явлениями, сопровождающимися залповым повышенным газовыделением. Рассмотрим развитие дегазации угольных шахт, так как это инженерное мероприятие обеспечения безопасности труда шахтеров и повышения эффективности горного производства, направлено на ликвидацию самого объекта повышенной опасности на извлечение и удаление метана. Увеличение глубины ведения горных работ сопровождалось ростом газоносности и выбросоопасности разрабатываемых угольных пластов. Относительная газообильность угольных шахт уже с глубины метров превысила м3 метана на тонну добываемого угля . В отдельные очистные забои подавалось до м3 воздуха в минуту, а в некоторые подготовительные выработки до м3 в минуту, но даже при этом не всегда обеспечивалась требуемая нормативами рудничная атмосфера . Исследованиями в Кузнецком угольном бассейне установлено, что рост газоносности вызывал снижение нагрузки на очистные забои по наиболее газовой группе шахт г. Кемерово в 2,6 раза а по шахтам КиселевскоПрокопьевского промышленного района в 1,Й ,7 раза. Скочинского, В. В.Ходота, Г. Д.Лидина, С. Э.Петросяна, И. В. Сергеева, В. С.Забурдяева, Н. И.Устииова, А. И.Мурашова, Н. В.Ножкина, Ю. Ф.Васючкова, С. В.Сластунова, Ю. Г.Анпилогова, В. Н.Королевой, К. И.А. Швеца, Е. И.Преображенской, Г. М.Презента, С. Ш.У. Ахметбекова, Н. Х.Шарипова, М. В. митда, В. А., Усенбекова М. С., Садчикова, В. А.Громова, А. И.Буханцова и многих других. Разработке и совершенствованию подземной пластовой дегазации посвящены работы Е. И. Преображенской, В. А. Садчикова, И. В. Сергеева, В. С.Забурдяева, Н. И.Устинова и других , , , , в которых доказана перспективность этого способа дегазации угольных пластов. Следует отметить, что достигнутые в Карагандинском бассейне удовлетворительные показатели эффективности пластовой дегазации относятся к глубинам ведения горных работ до м. С увеличением глубины разработки эффективность пластовой дегазации снизилась, и, в частности для пласта Д6 на поле шахты им. В.И. Ленина. В настоящее время съем метана пластовой дегазацией не превышает 1,,5 м3т даже при сроке дегазации более года. В б. СССР был впервые внедрен способ заблаговременной предварительной дегазации угольных пластов через скважины с поверхности. На два десятилетия позднее способ дегазации угольных пластов через скважины с поверхности был освоен в широких промышленных масштабах в Соединенных Штатах Америки и сейчас используется целым рядом горнодобывающих стран . Основным отличием этого способа является извлечение метана непосредственно из угольных пластов и угольных месторождений до начала производства подземных горных работ. Поэтому заблаговременная дегазация тесно связана с добычей угля, поскольку обеспечивает существенное сокращение метановыделения в горные выработки с экономикой с возможностью промышленного использования извлекаемого высококонцентрированного метана , а так же со снижением эмиссии метана в атмосферу в процессе разработки газоносных угольных пластов. В настоящее время в мировой практике наиболее эффективно этот способ используется в Карагандинском угольном бассейне Казахстан, где он испытан, апробирован и доведен до уровня практической реализации с концентрацией работ по гидрорасчленению в специализированном управлении Спецшахтомонтаждегазация 3,4, и др. Блек Вэриор США, штат Алабама ,. Применяемая техника и современная технология добычи угля позволяют обеспечить нагрузку на лаву на уровне и более тсут, однако с учетом возможностей вентиляции такая производительность достижима только при газоносности угольных пластов не более м3т. Для повышения уровня использования шахтного оборудования осуществляют дегазацию угленосной толщи.