CC BY
43
_____________________________ © С.К. Баймухаметов, А.И. Полчин,
Д.Л. Бокарев, К.С. Коликов,
2009
УДК 622.831.325
С.К. Баймухаметов, А.И. Полчин, Д.Л. Бокарев,
К.С. Коликов
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕГАЗАЦИИ ГАЗОДРЕНАЖНЫМИ СКВАЖИНАМИ ПРИ ПОЛЕВОЙ ПОДГОТОВКЕ ВЫБРОСООПАСНОГО ПЛАСТА
Одной из основных проблем эффективной отработки выбросоопасных пластов является обеспечение высоких темпов проведения подготовительных выработок. В условиях отсутствия защитных пластов это возможно при заблаговременной дегазации угольных пластов или при полевой подготовке. В данной статье рассмотрены результаты применения второго варианта с применением газодренажных скважин, пробуренных из полевых выработок. Ключевые слова: угольный пласт, выбросы угля и газа, шахта, газовыделения.
Я а полях шахт им. В.И. Ленина и «Казахстанская» Карагандинского бассейна угольный пласт d6 «Кассинский» с глубины 250 м от поверхности отнесен к опасным по газодинамическим явлениям, а с глубины 320 м - к особо выбросоопасным. Защитных пластов этот пласт не имеет.
Природная газоносность пласта d6 изменяется в пределах 1423 м3/т. В настоящее время угольный пласт d6 «Кассинский» является в Карагандинском бассейне наиболее опасным по газодинамическим явлениям.
Всего на шахтах Карагандинского бассейна зарегистрировано 52 внезапных выброса угля и газа и 22 внезапных прорыва газа с динамическим разломом почвы выработки. Если проанализировать динамику газодинамических явлений за последние 20 лет, то из 9 зарегистрированных внезапных выбросов угля и газа 5 произошло на пласте d 6 на шахтах им. Ленина и «Казахстанская». Подавляющее большинство внезапных прорывов газа с динамическим разломом почвы выработки также произошло при ведении подготовительных горных работ по пласту d 6 на шахте им. Ленина (21 внезапный прорыв газа). В этих условиях обеспечение безопасности подготовительных
Рис. 1. Динамика съема метана (1), и его дебита (2) при пластовой дегазации блока пласта д6 длиной 100 м (10 скважин при их длине 130 м, запасы угля в блоке -100000 т)
работ возможно либо при использовании заблаговременной дегазации, либо полевой подготовки с применением газодренажных скважин.
Оценка эффективности повышения газовыделения при полевой подготовке для условий шахты им. В.И. Ленина выполнена на основе сопоставления газовыделения пластовых скважин, пробуренных из конвейерного бремсберга 304-Д6-1В, и газодренажных скважин, пробуренных на пласт d 6 из породного бремсберга 306-Д6-1В.
Результаты наблюдений газодинамики пластовых скважин при подготовке лав 304-Д6-1В и 305-Д6-1В показали, что начальное удельное газовыделение метана в скважины было 0,82-0,98 м3/п.м. в сутки, а по истечению четырех месяцев оно снизилось до 0,24 м3/ п.м. в сутки.
На рис. 1 приведена динамика извлечения, дебита и съема метана пластовой дегазацией на шахте им. В. И. Ленина (пласт d6) из подготавливаемого выемочного столба для участка длиной 100 м при длине лавы 150 м.
Исследования эффективности извлечения метана из угольного массива, разгруженного породной выработкой, осуществлялись путем анализа газовыделения в скважины, пробуренные на пласт d6
из породного вентиляционного бремсберга 306-Д6-1В в зону проходки пластового бремсберга.
Q, м3/мин
0,8
0,6
0,4
0,2
1 ш 1 Бл ок №2
у фение скважин в блоке
■ 1 г 1 -Б
г ! 14 Б лок №1 ♦
1
Бло к №3У — - ''Г.'- *■*«1 * 1 ■ ■
0
50
100
150
200
250 Т, сут
Рис. 2. Динамика извлечения метана газадренажньми скважинами во времени (пласт d6)
Для исследования динамики газовыделения газодренажные скважины подключались к дегазационному трубопроводу поблочно. Длина блоков принята равной 40м.
При бурении газодренажных скважин по 4-5 штук в кусте через 4 м, количество скважин в каждом блоке составляло от 41 до 50. Приняв величину законтурной обработки, равной 6 м, ориентировочные запасы угля в блоке оценены в 4860 т.
При этом было выделено 3 участка:
- на горизонте выше +/-0 м, при глубине залегания пласта 400450 м (блоки 1-3);
- в зоне влияния заблаговременной дегазации скважиной ГРП №15 (блоки 4-10);
- на горизонте выше -120 м, при глубине залегания пласта 450-600 м (блоки 11-17).
Динамика изменения газовыделения из газодренажных скважин в блоках 1-3 представлена на рис. 2.
Газовыделение в блоках 1-3 выбрано нами для анализа на том основании, что рассмотренное выше газовыделение в обычные Динамика метановыделения в пластовые и газодренажные скважины
Срок дега- Пластовые скважины Газодренажные скважины Интенсификация газовыделения
за- Дебит, Дебит с 1м Дебит, Дебит с 1 м
ции, м3/мин скважины, м3/мин скважины,
мес. м3/сут м3/сут
1 0,81 0,89 0,50 3,60 4,05
2 0,58 0,64 0,45 3,24 5,06
3 0,38 0,42 0,30 2,16 5,14
4 0,35 0,39 0,25 1,80 4,61
5 0,32 0,35 0,20 1,44 4,11
6 - - 0,15 1,08
7 - - 0,12 0,86
8 - - 0,10 0,72
9 - - 0,09 0,65
Среднее значение 4,6
пластовые скважины было исследовано на той же глубине залегания пласта d6.
Для сравнительного анализа дебит приведен к 1 м скважины (таблица).
Таким образом, удельное газовыделение газодренажных скважин, пробуренных из полевых выработок в 4,1-5,06 (в среднем в 4,6 раза) выше по сравнению с удельным газовыделением пластовых скважин. Это достаточно хорошо согласуется с результатами аналитических расчетов [2], по результатам которых для рассматриваемых условий газовыделение должно увеличиться в 5,4 раза.
Эмпирическая зависимость дебита скважин во времени может быть представлена в виде
^2сКВ(г) = Ае Ы, (1)
где А и Ь - эмпирические коэффициенты.
На рис.3 приведены значения логарифмов дебита метана во времени для газодренажных и пластовых скважин.
Приведенные данные свидетельствуют, что дебит метана во времени из газодренажных скважин может быть описан уравнени-
ем (1). Для пластовых скважин эта зависимость характерна для первых 4 месяцев эксплуатации.
Рис. 3. Значения логарифмов дебита метана с 1 м скважины во времени соответственно для газодренажных (1) и пластовых (2) скважин
В последующий период зависимость дебит метана из пластовых скважин существенно отличается от экспоненциальной.
На горизонте выше +/-0 м, при глубине залегания пласта 400450 м (блоки 1-3); снижение газоносности угольного пласта газодренажными скважинами в среднем оценивается в 20 м3/т.
На участке в зоне влияния заблаговременной дегазации скважиной ГРП №15 (блоки 4-9) снижение газоносности пласта газодренажными скважинами составляло 11-12 м3/т. При среднем съеме метана заблаговременной дегазацией в 9 м3/т, общий съем газа составил около 20 м3/т.
Динамика газовыделения в газодренажные скважины на этом участке показывает, что чем выше начальная проницаемость пласта, тем менее существенно повышается проницаемость в результате разгрузки от горного давления.
На горизонте выше -120 м, при глубине залегания пласта 450600 м (блоки 11-17), где естественная проницаемость пласта
меньше, снижение газоносности пласта газодренажными скважинами составило 9-15 м /т.
------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Преображенская Е.И. и др. Управление газовыделением на угольных шахтах. -М., Недра, 1980, -220 с.
2. Каркашадзе Г.Г., Коликов К.С., Бокарев Л.Р. Оценка влияния разгрузки полевыми выработками на проницаемость угольного пласта. - М.: изд-во «Мир горной книги», ГИАБ, Сб. науч. трудов “Метан”, 2008, С. 108-113. Н5ГД=1
Bajmuhametov S.K., Polchin A.I., Bokarev D.L., Kolikov K.S.
ESTIMATION OF GAS & DRAIN HOLES DECONTAMINATION EFFICIENCY DURING EJECTION-RISKY LAYER FIELD PREPARATION
To ensure high-rate of preparatory workings operation is the key to efficient mining of outburst hazard seams. In absence of protective seams it is possible only if advanced degassing is carried out or in case offield preparation. The given article considers the results of the latter case which uses gassdraihage wells driven from filed workings. Gas bearing content is over 10 m3/t.
Key words: coal seam, coal and gas emissions, mine, gas emission.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------
Баймухаметов С.К., Полчин А.И., Бокарев Д.Л. - УД АО «АрселорМиттал Темиртау»,
Коликов К.С. - Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, [email protected]
