CC BY
31
А. И. Б УХАНЦОВ В.М.КАРПОВ С. И. МИЗЕР КИН
Дегазация угленосной толщи скважинами, пробуренными с поверхности
В настоящее время на шахтах Донбасса извлечению метана из угленосной толщи скважинами, пробуренными с поверхности, уделяется повышенное внимание. Извлечение метана из угленосной толщи, в основном, направлено на снижение газо-выделения в горные выработки выемочных участков для обеспечения безопасности добычи угля в шахтах, кроме того, метан частично используется для нужд народного хозяйства. По оценкам специалистов его запасы в угольных отложениях Донецкого бассейна до глубины 1200 м составляют 3-3,2 • 104 млрд.м^, поэтому Донбасс следует рассматривать как угле-газовое месторождение, которое должно разрабатываться комплексно, т.е. необходима одновременная добыча угля и шахтного газа. До 80% метана выделяется из разрабатываемых угольных пластов, подрабатываемых и надрабатываемых нерабочих пластов и вмещающих боковых пород. Газоносность угольных пластов и пород зависит от степени метаморфизма, температуры, глубины залегания и величины газового давления.
В порах и трещинах угленосной толщи содержатся газы (метан, углекислый газ, водород и др.), образовавшиеся на всех этапах формирования и изменения пласта. Распределение метана в угленосной толще определяется закономерностями газовой статики, отражающими зависимость газоносности массива от его фильтрационных и коллекторских свойств, газового давления, температуры, влажности, стадии метаморфизма и др.факторов. Сложность извлечения метана из угольных пластов заключается в том, что около 90% его находится в сорбированном состоянии. Извлечь газ из угленосной толщи можно лишь нарушив сорбционное равновесие путем из-
менения давления, темпретуры газа, замещения метана в сорбционном объеме другими флюидами. Наиболее распространенным способом изменения сорбционного объема является снижение давления при надработке или подработке угленосной толщи. Поэтому в настоящее время интенсивность газовыделения в горные выработки при прочих равных условиях определяется давлением газа, газоносностью пластов и пород, их проницаемостью и темпами добычи угля. Применяемые способы каптажа шахтного метана направлены на снижение газовыделения в атмосферу горных выработок. Анализ газовыделения в шахатах Донбасса показывает, что при средней метанообильности дегазируемых шахт 25,5 м3/т общее газовыделение в горные выработки и дегазационные системы составляет более 3,5 млрд.м3 в год. Из них дегазационными системами извлекается на поверхность 0,5 млрд.м3 метана в год и утилизируется ОД млрд.м3 в год. В 1993 г. через скважины, пробуренные с поверхности, метан извлекался на 13-ти шахтах четырех производственных объединений. Средняя глубина скважин 487 м, максимальная — 1000 м. Поэтому анализ условий заложения и режимов работы таких скважин является актуальным. Исследования проведены на 3-х шахтах ПО «Донец-куголь», «Октябрьуголь» при скоростях подвигания очистных забоев 0,8-1,3 м/сут, глубинах горных работ от 394 до 720 м и газоносности разрабатываемых пластов от 20 до 25 м3/т.с.б.м. (табл.1). На всех шахтах добываются угли марки А., ПА и Т. Суммарная мощность подрабатываемых пластов находится в пределах 0,7-1,87 м (табл.2). Газообильность выемочных участков в значительной мере определяется наличием газоносных угольных пластов и
Таблица І
ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Шахта, лава Символ пласта Мощность пласта, м Угол залегания, град. Глубина залегания, м Объемный вес^ угля т/м Зольность, % Влажность, % Выход летучих, % Природная газонос- з ность.м / т.с.б.м. Глубина метановой зо- | ны, м
«Коммунист»
48-я бис ті"" 92 1.67 5 517 1,45 19 2,5 3.2 25 80
50-я . ГІ !; т * :: 1-24 477 1.45 2,6 25 л::-.. -«к1
54-я 1 "Tt 92 1,38 4 509 1,45 19 2,8 3,5 20 80
56-я • И 1.4 510 :■ 1.45 .ЭД:-. 20 60
«Зуевская»
9-я восточная кз . • 1,46 20 394 ■■ 1,35 ■■ 23 9,6 24,0 90
10-я восточная Ч 1,06 21 527 1,31 11.7 2,1 6,0 22,4 90
«Восточная»
2-я восточная h4 1,42 6 720 ,.40 32.6 20 11,8 22 . 110 _
песчаников, залегающих в кровле и почве разрабатываемого пласта (табл.2).
Таблица 2
ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ГАЗОНОСНЫХ ПЛАСТОВ И ПОРОД
Шахта, лава Сим- вол Г лу-бина залегания, м Расстояние от разрабатываемого пласта, м Мощ- ность, м Природная газо-носцрсть, м /т
1 гН; 2 3 5
«Комму- нист»
48-я бис, 50-я 343 ' ' 160’: о.з ■; 14,1
54-я и 56-я h-|Sh ^ 369 140 1,5 3,3
пласта 92 : : : 403 100 0,2 .14,5
93 S,h1 381 128 3.5 1.1
■ '93^ 417 86 0,2 . 17.3
93S93 422 87 14 0,22
92 S93 452 Т:: 57 . ■ 23,5 ■'::''.0;35
«Зуев- ская»
10-я восточная *,’В 364 155 0,55 ' 17.3
пласта К5 k72D 369 150 0,18 17,4
£7 377 142 0,44 1В.5
K7 SK8 446 73 6,5 2.2
460 59 0,4 19,4
Продолжение таблицы 2
' 1 2 3 4 5 6
к5 s*6 476 43 ;■ 2.5 ; 2,7
482 37 0,3 21,3
*5'SK5 503 16 2,2
9-я восточная K3’SK4' 362 32 6 1,4
.пласта V 378 0,4 23,6
«Восточ- ная»
2-я восточная 510 111 36,2 0,25
пласта Ь4 512 109 1,4 18,4
*\5Sh6 571 0,78
h5 589 32 0,44 20,8
h4sHs 603 64 .. 6,4 1,2
Для снижения газовыделения в горные выработки выемочных участков и попутной добычи метана применялись две технологические схемы извлечения газа из угольных пластов и вмещающих боковых пород скважинами, пробуренными с поверхности.
Первая схема предусматривает извлечение газа из подрабатываемых угольных пластов и пород. Для этого скважины бурят так, чтобы забой их находился на
расстоянии 10-15 мощностей разарабаты- ! ваемого пласта от его кровли. Нижнюю часть обсадной трубы перфорируют. После подработки скважины очистным забоем газ выходит по естественным давлением или скважину присоединяют к вакуум-насосу и производят откачку газа.
Вторая схема имеет целью предварительную дегазацию угленосной толщи, включая разрабатываемый пласт, и извлечение метана из подработанного массива в процессе очистных работ. Для этого скважинами перебуривают разрабатываемые пласты, обсаживают трубами на всю глубину, перфорируют в местах пересечения угольных пластов и пород, производят их пневм©гидродинамическую обработку. Затем производят откачку воды и газа.
Сравнение технологических схем производилось по дебиту скважин, обхему извлеченного метана и снижению газовыде-ления в горные выработки.
Для эффективной дегазации угольных пластов g2н, К5, К3, Ь4 и вмещающих боковых пород выемочных участков шахт «Коммунист», «Зуевская» и «Восточная» использовался способ пневмогидровоздействия, заключающийся в многократном повышении фазовой проницаемости пластов для газа, снижения сорбционной способности угля и для метана и дальнейшего извлечения газовой смеси из угленосной толщи на поверхность.
На шахтных полях пробурено 11 скважин, через которые произведено пневмо-и гидродинамическая обработка разрабатываемых, подрабатываемых пластов и песчаников (табл.3,4) и 7 скважин, через которые производилась дегазация угленосной толщи по первой технологической схеме.
По результатам режимов воздействия на угленосную толщу определено изменение приемистости и проницаемости пластов. Исследованиями установлено, что в результате пневмо- и гидродинамической обработке пластов газопроницаемость изменяется от 0,5 10'15 до 1000' 10"15 м2, а коэффициент приемистости от 0,14 * 10‘2 до
15,4 ■ 10'2 м3/с МПа.
Таблица 3
ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТЫ
Номер I скважины Индекс пласта Темп нагнетания рабочей жидкости в пласт, 10 м /с Давление нагнетаемой рабочей жидкости на входе в пласт, МПа Обьем закачанной рабочей жидкости в 2 пласт, м
макси- маль- ный рабо- чий мак- си- маль- ное ра- бо- чее
Шахта «Коммунист»
4361 П "" 92 30 14 17 12,9 62
. 4361 92 ^93 28,5 16.4 15.6 11,3 136
4369 Й 92 25 14,4 28 21,2 75
4369 Я2 593 14,2 16,7 12.4 106
4369 93^93’ 26.8 16,7 16,2 11,7 125
4505 92 21,4.. 10,2 '2-1,0 13,0 40 .
4505 93^93’ 14,6 7,5 14,8 10,5 48
4503 ” м Т И 12,4 8,0 20,8 14.0 30
4503 93590’ 12,5 6.4 15,6 10,2 42
Шахта «: Іуевская»
4457 *5 18,5 12.3 15,6 11,4 38
4457 20,4 12.8 14.9 10.2 65
4457 19,6 13.7 14,6 11,2 124
4461 К5 28,8 18;6 23,0 16,7 "••■'76: ;.'' ■
| 4461 .Ж н 25,6 17,8 15,3 10,8 55
1:24,7 18,5 15.8 11,6 108
243 к3 24,6 20 18.0 10.5 70
248 : *з' 25,1 24,3 ; 17-0 10,9 28
252 <3 23,8 18,0 14,9 11,3 75
252 22.5 15,0 13,8 10,6 44
Шахта «Восточная»
Г 265 ь4 : ; 13.5 11,2 15.0 0,0 9.0 .
265 Ь55Ьі6 14,7 12,3 10,2 7.0 18,0
273 *4 16.7 ; 11.6 16,2 9,8
273 15,8 14,2 10.5 7,3 22
273 *6 18 15,4 15,9 10,4 30
282 ^4^5 11,2 6,6 11.9 10,5 24
Экспериментально подтверждена возможность увеличения газопроницаемости на 1 -3 порядка в условиях залегания угольных пластов #2\ К5, К3, Н4 и, следовательно, изменение фильтрационных свойств и состояния углепородной толщи в
Таблица 4
ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ПНЕВМОВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТЫ
Номер скважины Индекс отрабатываемого пласта Номер цикла Темп нагнетания возд^а в пласт, м /с Давление нагнет; на входе в г максимальное земого воздуха ласт, МПа рабочее Обьем закачанного воздуха в пласт по циклам. тыс.м
■ з : . :4:;. ■ 5 ■ з. :■■■■• - Л?-:;
Шахта «Коммунист»
4361 ■;- I : ::::: У:;;./- 0,15 10,2 3;7ЯЗ::,-3' .--V- 56.1
II 0,15-0,3 9,3 8,7 66,8
У/ - 3^.-,и3 0,3 9,0 /Зз^ ;;3.;'.;: ЗГ;'ЖЗ...
20161
4369 К і 0,15 9,6 8.7 45,8
92 ЗЗ^иЗі:::-; у.з ЗЗіШЗМі 9'3 60.8
ш 0,3-0,45 10,2 9,5 92,6
V, ■:;■ .::г;.;^, . .:,;;.:у;199,2 ■ ■.'
4505 н 92 I 0,15 10,2 8,4 38,4
11 0,3 В5.8
104.2
4503 н 92 1 .30.2.33 ^■З 7.Я-і; 46.7
II 0,3 8,2 7,0 82,4
' ' ' 129,7 .
Шахта «Зуевская»
4457 ; к5 • "о: :КЗ:. 33'#33:; 9,8 ■ 6,4 52.6
м 0,3 6.7 5.9 78,9
3^:3^!і;3-ЗУЗ 33;'
4461 «5 і 0,15 10,2 7.8 49,5
.8,1 • 6,5 84.8
134,3
248 К3 0,15 нЗз;іо;2:з : : 9,0 66,8
II 0,15-0,3 10,3 9,6 158,1
III рШ,45І!:!:і:;::; 9.8 8.0 . 209,6
434,5
248 Кз 7,8 34,8
II 0,3 7,5 6,1 52,4
>Лі :::ї: 1..■;■ ::;■ ;■ Щ;:ї■ ■
252 к3 1 0,15 7,1 5,8 65,1
11 0,3 • 33£::№. їШ\ 7.0 166,9
III 0,45 8,4 8.1 130,5
33:333 ■ШЖ. 297,4
252 *3* 1 0,15 7,2 5,6 48,3
н • 3: 0,3 3 3?,0:' ■ 5,1 ...і... 59,5 .
107,8
Шахта «Восточная»
263... з з 0,15 9.о 8.5 81.1
II 0,3 9.2 7,8 109
190,1 '
273 Ч5Ч 0,15-0,3 6.7 4,2 163,5
83,6
II 0,3 8,2 6.5 110,2
\ з : : - . 193,8
Ь55Ь6 і 0,15-0,3 6,9 4,5 147,2
0,15 'У'У:'. 40,3
и 0,15-0,3 6,8 5,7 72,8
■:Ж■::: : :::^':У\■::!:;:-У -■л Уі ' 1131 ■
282 ^5^6 I 0,15-0,3 8.4 5,7 178
Таблица 5
РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ СКВАЖИН ПНЕВМОГИДРОВОЗДЕЙСТВИЯ
Номер скважины Время извлечения метана, сут. Расход гаэо-во^смеси, м /мин. Концентрация метана в газовой смеси,% Расход метана, м /мин. Объем откачанной газовой сме$и, тыс.м Объем откачанного метана, тыс.мЗ Обработанные запасы угля, тыс.т Объем извлеченного газа на 1 т обработанных эап^ов угля,м /т
Шахта «Коммунист»:
4361 165 0,59 58 0,34 140,2 81.3 37,9 2,15 I
4369 149 •. 0.54 З-ШУУУ: 0,29 ■ 89.4 61.7 30,9 2,0
4505 156 0,56 62 0,35 125,8 78,6 36,4 2,16
4503 0.58 0,38 у 143,7 94,1 35,5 2,65
Шахта «Зуевская»
4457 136 УУУУУМ:УиУу 70,5 32,4
4461 117 0,53 78 0,41 89.3 69,1 31,9 2,17
248 168 0,52 88 0,46 -Г 125.8 110,3 37,1 . .;/ З^іО
252 173 0,55 86 0,47 159,8 137,5 38,4 3,58
Шахта «Восточная»
265 49 0,29 81 0,23 20,5 16,6 49.4 0,34
гї.;}:В№ У'У: 1.54 61,1 42 1 ...... 49,4 0,85 режим взкуумиро-вания
273 125 0,47 83 0,39 84,6 70,2 .48.7 1,44
Сравнение технологических схем производилось по дебиту скважин, объему извлеченного метана и снижению газовыделен ия в горные выработки.
Для эффективной дегазации угольных пластов g3н, К3, К3, А, и вмещающих боковых пород выемочных участков шахт «Коммунист», «Зуевская» и «Восточная» использовался способ пневмогидровоздей-
ствия, заключающийся в многократном повышении фазовой проницаемости пластов для газа, снижения сорбционной способности угля для метана и дальнейшего извлечения газовой смеси из угленосной толщи на поверхность.
На шахтных полях пробурено 11 скважин, через которые произведено пневмо-
и гидродинамическая обработка разрабатываемых, подрабатываемых пластов и песчаников (табл.3,4) и 7 скважин, через которые производилась дегазация угленосной толщи по первой технологической схеме.
По результатам режимов воздействия на угленосную толщу определено изменение приемистости и проницаемости пластов. Исследованиями установлено, что в результате пневмо- и гидродинамической обработке пластов газопроницаемость изменяется от 0,5 10'15 до 1000 10'15 м2, а коэффициент приемистости от 0,14 • 10'2 до
15,4 ■ 10"2м3/сМПа.
Экспериментально подтверждена возможность увеличения газопроницаемости на 1 -3 порядка в условиях залегания угольных пластов #2М, К5, К3, Н4 и, следовательно, изменение фильтрационных свойств и состояния углепородной толщи в нужном направлении, что характеризует эффективность второй технологической схемы дегазации.
Оценка эффективности способа пневмогидровоздействия проводилась по результатам освоения скважин, расположенных на выемочных участках 48-бис, 54-й лав пласта #2Н, 10-й восточной лаве пласта К5, 9-ой восточной — пласта К3 и 2-ой восточной — пласта Ь.А шахт «Коммунист»,
«Зуевская» и «Восточная». Извлечение газовой смеси из скважин осуществлялось в режимах самоистечения и вакуумирования (табл.5) с подачей ее в шахтную газовую сеть для сжигания в котельных установках.
В режиме самоистечения расход метана, извлекаемого из скважин в среднем составляет 0,23-0,47 м3/мин. Объем извлеченного метана на одну тонну обработанных запасов составлял 0,85-3,58 м3/т.
После подработки скважин горными работами они использовались для дегазации разгруженного от горного давленя угленосного массива выемочных участков в режимах самоистечения и вакуумирования. На трех шахтах выполнены исследования по установлению влияния воздействия на расход метана из скважин (табл.6). При этом на шахтах в одинаковых горногеологических условиях дегазация осуществлялась скважинами одинаковой конструкции. Различие заключалось в том, что через одни скважины осуществляли пневмо- или гидродинамическую обработку пластов и пород (см.табл.3,4), другие только перфорировали и обеспечивали отвод газа в режиме самоистечения или вакуумирования. Это позволило сопоставить их работы и выявить влияние воздействия на эффективность работы дегазационных скважин (табл. 7).
Таблица 6
РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДЕГАЗАЦИОННЫХ СКВАЖИН
Шахта, лава Индекс разрабатываемого пласта Номер скважины Режим работы Расх^ц метана, м /мин. Содержание метана, % Продолжительность работ тыс.м сут. Объем извлеченного метана, ^1С. м Примеча- ние
макси- мальный средний макси- мальное среднее
8 штм^ г, -
Без лневмогидроеоздействия
: . «Коммунист» :■.
50-я д2н 3392 самоисте- чение 3.2 1,38 97 76 108 214,6 закрыта
48-я бис 4521 ; ■ 2,04 :: 1,34 .98 95 158 304,9
56-я 4514 -*■- 4.1 2,26 92 83 165 536,9 работает
4560 шшщш ••••. 1.28 ІШШШ 170 ' 313.3 'і-”“;''/:::
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
«Зуевская* - |
10-я восточная к5 4452 2,85 1,56 96 90 148 332,5
9-я восточная Кз 245 - вакууми-рование 3,44 3,05 : 40 35 ■ 124 544.6 закрыта
«Восточная» 242
2-й восточная 2Й2 . о.4б ; :;У; У'3;1': 242 160,3 ..V. работает
«Коммунист»
40-я бцс 4361 само истечений 2,44 : 96 ^ У; ;94:; 256 899,5 закрыта .
54-я 4505 2,95 98 96 197 836.9 работает
54-я н 92 .4503 самоисте-. чение 26 ;. ;-;;:: 100 ;:.ї;.::98 ; ;; 167 1024.4 работает
«Зуевская»
10-я восточная *5 4457 3,24 2,59 95 ’ У-- 90 . 196 731.0 .
4461 3,57 2,76 98 92 245 973,7
9-я восточная :'-''кз: 248 .бакууми-. ров 3,86 і 45 ■ 36 152 700,4 закрыта
252 3,98 3,03 50 38 147 641,4
«Восточйай» .
2-я восточная ЬА 265 4.06 2,4 78 52 250 865 закрыта
273 т-АШу. ' 62 45 334 1020,1
Таблица 7
ВЛИЯНИЕ ПНЕВМОГИДРОВОЗДЕЙСТВИЯ НА ДЕБИТ СКВАЖИН
Шахта Индекс разрабатываемого пласта Средняя продолжитель- I Средний ^сход метана, ность работы, сут. м /мин. Степень влияния Примечание
с воздействием без воздействия с воздействием без воздействия
«Коммунист» д2н У;": : 3,22 2,05 режим само-истеч.
«Зуевская» К5 220 148 2.68 1,56 1,72
_ 124 шш шш 1,2 режим вакуу-миров.
«Восточная» Ь)4 292 242 2,26 0.46 4.9 ,
Сравнивая результаты (см.табл.7) режима извлечения газа из разгруженной от горного давления угленосной толщи средний расход метана из скважин, подвергнутых гидравлической обработке в 1,2-4,9 раза превышает расход метана из таких же скважин без воздействия. При этом увеличивается продолжительность извлечения метана в 1,2-1,48 раза и соответственно объем каптируемого метана в 1,8-2,3 раза.
Полученные результаты говорят о том, что пневмо- или гидродинамическая отработка увеличивает проницаемость дегазируемого массива и способствует более полному извлечению метана. Это объясняется тем, что в процессе пневмно- или гидродинамической обработки увеличивается проницаемость угленосной толщи за счет раскрытия рабочей жидкости (воздух) естественных систем трещин и соединения их в единую гидравлическую систему,
ориентированную на скважину. Известно» что обрушение кровли в выработанном пространстве происходит по расслоению пород с образованием полостей. Вследствие того, что осадка кровли происходит послойно, то полости расслоения образуются как по мощности угленосной толщи, так и по ее простиранию и соединены со скважиной ранее раскрытими в процессе воздействия системами трещин. Поэтому в зоне разгрузки в следствие ведения очистных работ происходит повышенное трещинооб-разование, а обрушение пород кровли приводит к осушению массива, что сопровож-дается интенсивной газоотдачей угленосной толщи.
Оценка эффектинвости технологических схем дегазации выполнялась по результатам изменения газовыделения в гор-
ные выработки выемочных участков лав (табл.8) при проведении газовых съемок. Применение заблаговременной дегазации с последующим извлечением метана из раз-гурежнной от горного давления угленосной толщи позволило существенно улучшить газовую обстановку на выемочных участках лав пластов g2н, К5, К3, Ь4, увеличить нагрузку на очистные забои. Так среднесуточная добыча угля до подработки скважин (исходная зона) составляла 310-708 т/сут, а в зоне влияния скважин соответственно 385-960 т/сут. Увеличение добычи угля произошло за счет снижения газовыделения из пластов в среднем на 64 % и снижения газовыделения в горные выработки выемочных участков в среднем на 33-58%.
Таблица $
СВЕДЕНИЯ О МЕТАНОВЫДЕЛЕНИИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕГАЗАЦИИ ВЫЕМОЧНЫХ УЧАСТКОВ
Шахта, лава Метаноеыделение в горные выработки участка, м /мин Метаноеыделение из разрабатываемого пласта, м /мин Фактическая нагрузка на очистной забой, т/сут Эффективность дегазации участка, % Эффективность дегазации разрабатываемого пласта, %
исходная зона без воздей- ствия с воздействием исходная зона без воздей- ствия с воздействием исходная зона без воздей- ствия с воздействием без воздей- ствия с воздействием без воздей- ствия с воздействием
: ’ «Коммунист* :
48-я бис 15,1 9.5 6,85 4,4 4,35 1,26 708 775 960 37 55 — 71
50-я 6.8 '-■'■■■А Щ:. V.::— 3.3 3,4 ХЩХ У.:7ЩУ — л:;'; ХЩШ; сг — “ ■ ::
54-я 6,6 — 2,56 3,4 1,3 695 — 830 — 61 — 62
56-я 4,1 — 3,4. їшмш 565'' ШШШ ШШХ ■ ~
«Зуевская»
10-я восточная 12,4 8,5 : 5,а ./ 2.8 2.75 -ШШШ 349 ; 385: 32 53 —. 61
9-я восточная 30,1 24,6 12,2 5.2 5,1 1,9 335 434 496 18 61 — 63
; «Восточная» ::
2-я восточная 8,5 I 5,3 3.7 3,2 3,3 1.3 498 530 760 38 56 _ 59
Особенность работ по пневмогидравли-ческой обработке угленосной толщи на шахтах «Коммунист», «Зуевская» и «Восточная» определялась тем, что обработка пластов опережала горные работы не менее одного года. Высокая эффективность снижения метановыделения из разрабатываемых пластов достигалась не только путем извлечения метана на поверхность, сколь-
ко благодаря ряду других факторов, таких как увеличение в 1,3-1,8 раза остаточной газоносности угля в зонах воздействия (консервация метана в мельчайших порах и трещинах, в том числе за счет образования окислов и др.), частичного оттеснения свободного метана в поровом объеме угля (с 95-98%, в исходной зоне до 8-12% в зоне пневмогидрообработки).
Учитывая, что в режиме вакуумирова-ния одной скважиной в среднем извлекаются 640-1020 тыс.м3 метана, который использован для сжигания в шахтной котельной установке. Для этого на шахте «Восточная» скважины были подсоединены к общешахтной вакуум-насосной установке газопроводом, который на всем продолжении был изолирован. Поверхностные скважины были подсоединены к общему газопроводу 150 мм, соединенному с подземными дегазационными скважинами. На каждой поверхностной скважине имеется измерительная диафрагма и запорная задвижка для регулирования подачи газовой смеси в шахтную котельную для обеспечения работы отопительной системы и нужд бытового комплекса шахты.
За время использования извлеченного метана концентрация его в газовой смеси общешахтной сети в среднем составляла 35% при среднем расходе газовой смеси 20-25 мин. Однако при необходимости имеется возможность увеличения подачи газовой смеси за счет полного открытия запорных задвижек на поврехностных скважинах. Концентрация метана, извлекаемого из поверхностных скважин, изменялась в пределах до 45 до 78%. Общая теплотворная способность используемого газа с поверхностных скважин в среднем составляла 2,8 млрд.ккал.
На основании анализа результатов исследований дегазации угленосной толщи
выемочных участков с использованием двух технологических схем извлечения метана можно сделать выводы:
1. Сравнение двух технологических схем дегазации выемочных участков свидетельствует о более высокой эффективности заблаговременной дегазации неразгруженных от горного давления угольных пластов и пород с последующим извлечением метана из подработанного очистными работами углепородного массива.
2. Одной скважиной, пробуренной с поверхности, можно извлекать не менее 1,0 млн.м3 метана с содержанием его в газовой смеси 36-98%. Предварительная пневмо-гидродинамическая обработка угольных пластов и пород увеличивает объем извлекаемого метана в 2,3-2,6 раза при увеличении расхода его в 1,2-4,9 раза. Учитывая, что вторая схема обеспечивает снижение газовыделения из разрабатываемых пластов на 59-71% применение ее признано наиболее целесообразным в конкретных горногеологических условиях.
3. Эффективность второй технологической схемы дегазации по снижению газовыделения в горные выработки выемочных участков в 1,4-2,3 раза выше по сравнению с технологической схемой дегазации без воздействия на углепородный массив.
© А.И.Буханцов, В.М.Карпов, С.И.Мизеркин
А,
БИОГРАФИИ
ВЕЩЕЙ
Для изобретения термоса потребовались усилия трех человек на протяжении четверти века.
В 1987 году немецкий физик профессор А.Вайнхольд предложил использовать для сохранения жидких газов в физической лаборатории двустенный сосуд из тонкого стекла с вакуумом между стенками. Будучи опытным стеклодувом, профессор сам изготовил такой сосуд и применял его для опытов. В 1881 году он описал свою “бутылку Вайнхольда” в книге “ Демонстрационные опыты по физике”. В 1890 году английский химик Джеймс Дьюар усовершенствовал бутылку Вайнхольда, посеребрив ее стенки. Это ослабило утечку тепла через стекло. Появился сосуд Дьюара, или попросту дьюар.
Наконец, в 1904 году берлинский стеклодув Р.Бургер, часто делавший дьюары для научных лабораторий, вдруг понял, что этот прибор мог бы очень пригодиться в быту. Он добавил к сосуду Дьюара защитную оболочку и стал продавать его для сохранения горячего кофе или бульона. Так родился всем знакомый термос.
