Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние

Изложена физическая сущность гидродинамического метода воздействия на напряженный газонасыщенный углепородный массив через подземные скважины. Метод предполагает нарушение установившегося состояния в системе «скважина-угольный массив» путем осуществления циклического знакопеременного изменения нагру...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Гаврилов, В.И., Власенко, В.В., Московский, О.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2015
Schriftenreihe:	Геотехнічна механіка
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135955
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние / В.И. Гаврилов, В.В. Власенко, О.В. Московский // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 124. — С. 73-84. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-135955
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1359552025-02-09T14:47:18Z Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние Принципові технологичні схеми приведення верхньої частини вугільної смуги, що відпрацьовується щитовим агрегатом, у викидобезпечний стан The technological schemes of adapting of upper part of coal tape, which working off shields aggregates, to state of without outburst Гаврилов, В.И. Власенко, В.В. Московский, О.В. Изложена физическая сущность гидродинамического метода воздействия на напряженный газонасыщенный углепородный массив через подземные скважины. Метод предполагает нарушение установившегося состояния в системе «скважина-угольный массив» путем осуществления циклического знакопеременного изменения нагрузок с использованием совокупности природных факторов: давления вмещающих пород, структуры пласта и содержания газа в угле. На базе метода разработан способ дегазации и снижения газодинамической активности верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом. Для разных горно-геологических и горнотехнических условий отработки крутых газонасыщенных угольных пластов разработаны технологические схемы приведения угольных пластов в верхней части лав в выбрособезопасное состояние при применении гидродинамического воздействия на пласт через подземные технологические скважины. Для оценки эффективности применения гидродинамического способа воздействия на углепородный горный массив предложены два критерия: количество извлекаемого из скважины угля и коэффициент дегазации. Установлена область применения способа дегазации и снижения газодинамической активности для крутых выбросоопасных угольных пластов. Викладено фізичну сутність гідродинамічного методу впливу на напружений газонасичений вуглепородний масив через підземні свердловини. Метод передбачає порушення сталого стану в системі «свердловина-вугільний масив» шляхом здійснення циклічного знакозмінного навантаження з використанням сукупності природних факторів: тиску вміщуючих порід, структури пласта і місткості газу у вугіллі. На базі методу розроблено спосіб дегазації і зниження газодинамічної активності верхньої частини вугільної смуги, що відпрацьовується щитовим агрегатом. Для різних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов відпрацювання крутих газонасичених вугільних пластів розроблено технологічні схеми приведення вугільних пластів у верхній частині лав до викидобезпечного стану при застосуванні гідродинамічної дії на пласт через підземні технологічні свердловини. Для оцінки ефективності застосування гідродинамічного способу дії на вуглепородний гірський масив запропоновано два критерії: кількість вилученого з свердловини вугілля і коефіцієнт дегазації. Встановлено межу застосування способу дегазації і зниження газодинамічної активності для крутих викидонебезпечних вугільних пластів. Described the physical nature of the hydrodynamic method impact on stressful massif of gas-saturated coal through underground wells. Method assumes the violation of steady state in the "well-coal mass" through the implementation of the cyclic alternating loadings changes combined with natural factors: pressure of surrounding rocks, structure seam and fraction of gas of the coal. On the basis of the method is provided a process the degassing and reducing gas-dynamic activity of the upper part of the coal strip to work off shield unit. On the basis of the method is provided a process reducing the degassing and gas-dynamic activity of the upper part of the coal strip to work off shield unit. For different mining and geological and mining conditions of working off of gassy steep coal seams. Developed by technological schemes of bringing coal seams in the top of the lava in the application of state emissions safe hydrodynamic influence on a seam through technology underground wells. To assess the effectiveness of the method of hydrodynamic impact on coal massif proposed two criteria: the amount of coal extracted from the well and the coefficient of degassing. The region of application of the method of degassing and gas-dynamic activity to reduce the steep outburst coal seams. 2015 Article Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние / В.И. Гаврилов, В.В. Власенко, О.В. Московский // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 124. — С. 73-84. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135955 622.831.322:622.232.8:532.5.001.14 ru Геотехнічна механіка application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Изложена физическая сущность гидродинамического метода воздействия на напряженный газонасыщенный углепородный массив через подземные скважины. Метод предполагает нарушение установившегося состояния в системе «скважина-угольный массив» путем осуществления циклического знакопеременного изменения нагрузок с использованием совокупности природных факторов: давления вмещающих пород, структуры пласта и содержания газа в угле. На базе метода разработан способ дегазации и снижения газодинамической активности верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом. Для разных горно-геологических и горнотехнических условий отработки крутых газонасыщенных угольных пластов разработаны технологические схемы приведения угольных пластов в верхней части лав в выбрособезопасное состояние при применении гидродинамического воздействия на пласт через подземные технологические скважины. Для оценки эффективности применения гидродинамического способа воздействия на углепородный горный массив предложены два критерия: количество извлекаемого из скважины угля и коэффициент дегазации. Установлена область применения способа дегазации и снижения газодинамической активности для крутых выбросоопасных угольных пластов.
format	Article
author	Гаврилов, В.И. Власенко, В.В. Московский, О.В.
spellingShingle	Гаврилов, В.И. Власенко, В.В. Московский, О.В. Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние Геотехнічна механіка
author_facet	Гаврилов, В.И. Власенко, В.В. Московский, О.В.
author_sort	Гаврилов, В.И.
title	Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние
title_short	Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние
title_full	Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние
title_fullStr	Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние
title_full_unstemmed	Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние
title_sort	принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние
publisher	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
publishDate	2015
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135955
citation_txt	Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние / В.И. Гаврилов, В.В. Власенко, О.В. Московский // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 124. — С. 73-84. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Геотехнічна механіка
work_keys_str_mv	AT gavrilovvi principialʹnyetehnologičeskieshemyprivedeniâverhnejčastiugolʹnojpolosyotrabatyvaemojŝitovymagregatomvnevybrosoopasnoesostoânie AT vlasenkovv principialʹnyetehnologičeskieshemyprivedeniâverhnejčastiugolʹnojpolosyotrabatyvaemojŝitovymagregatomvnevybrosoopasnoesostoânie AT moskovskijov principialʹnyetehnologičeskieshemyprivedeniâverhnejčastiugolʹnojpolosyotrabatyvaemojŝitovymagregatomvnevybrosoopasnoesostoânie AT gavrilovvi principovítehnologičníshemiprivedennâverhnʹoíčastinivugílʹnoísmugiŝovídpracʹovuêtʹsâŝitovimagregatomuvikidobezpečnijstan AT vlasenkovv principovítehnologičníshemiprivedennâverhnʹoíčastinivugílʹnoísmugiŝovídpracʹovuêtʹsâŝitovimagregatomuvikidobezpečnijstan AT moskovskijov principovítehnologičníshemiprivedennâverhnʹoíčastinivugílʹnoísmugiŝovídpracʹovuêtʹsâŝitovimagregatomuvikidobezpečnijstan AT gavrilovvi thetechnologicalschemesofadaptingofupperpartofcoaltapewhichworkingoffshieldsaggregatestostateofwithoutoutburst AT vlasenkovv thetechnologicalschemesofadaptingofupperpartofcoaltapewhichworkingoffshieldsaggregatestostateofwithoutoutburst AT moskovskijov thetechnologicalschemesofadaptingofupperpartofcoaltapewhichworkingoffshieldsaggregatestostateofwithoutoutburst
first_indexed	2025-11-27T00:39:53Z
last_indexed	2025-11-27T00:39:53Z
_version_	1849901973918187520
fulltext	ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 73 УДК 622.831.322:622.232.8:532.5.001.14 Гаврилов В.И., канд. техн. наук, ст. научн. сотр., Власенко В.В., канд. техн. наук (ИГТМ НАН Украины), Московский О.В., аспирант (ОП «Шахта им. Ф.Э. Дзержинского) ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРИВЕДЕНИЯ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ УГОЛЬНОЙ ПОЛОСЫ, ОТРАБАТЫВАЕМОЙ ЩИТОВЫМ АГРЕГАТОМ, В НЕВЫБРОСООПАСНОЕ СОСТОЯНИЕ Гаврилов В.І., канд. техн. наук, ст. наук. співр., Власенко В.В., канд. техн. наук (ІГТМ НАН України), Московський О.В., аспірант (ВП «Шахта ім. Ф.Е. Дзержинського ПРИНЦИПОВІ ТЕХНОЛОГИЧНІ СХЕМИ ПРИВЕДЕННЯ ВЕРХНЬОЇ ЧАСТИНИ ВУГІЛЬНОЇ СМУГИ, ЩО ВІДПРАЦЬОВУЄТЬСЯ ЩИТОВИМ АГРЕГАТОМ, У ВИКИДОБЕЗПЕЧНИЙ СТАН Gavrilov V.I., Ph.D. (Tech.), Senior Researcher, Vlasenko V.V., Ph.D. (Tech.) (IGTM NAS of Ukraine), Moskovskiy O.V., Doctoral of Student (SE «Mine name by F.E. Dzerzhynskogo») THE TECHNOLOGICAL SCHEMES OF ADAPTING OF UPPER PART OF COAL TAPE, WHICH WORKING OFF SHIELDS AGGREGATES, TO STATE OF WITHOUT OUTBURST Аннотация. Изложена физическая сущность гидродинамического метода воздействия на напряженный газонасыщенный углепородный массив через подземные скважины. Метод предполагает нарушение установившегося состояния в системе «скважина-угольный массив» путем осуществления циклического знакопеременного изменения нагрузок с использованием совокупности природных факторов: давления вмещающих пород, структуры пласта и содер- жания газа в угле. На базе метода разработан способ дегазации и снижения газодинамиче- ской активности верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом. Для разных горно-геологических и горнотехнических условий отработки крутых газонасыщен- ных угольных пластов разработаны технологические схемы приведения угольных пластов в верхней части лав в выбрособезопасное состояние при применении гидродинамического воздействия на пласт через подземные технологические скважины. Для оценки эффективности применения гидродинамического способа воздействия на уг- лепородный горный массив предложены два критерия: количество извлекаемого из скважи- ны угля и коэффициент дегазации. Установлена область применения способа дегазации и снижения газодинамической ак- тивности для крутых выбросоопасных угольных пластов. ________________________________________________________________________________ © В.И. Гаврилов, В.В. Власенко, О.В. Московский, 2015 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 74 Ключевые слова: дегазация, давление, технологическая скважина, гидродинамическое воздействие, критерий эффективности. Введение. К важным проблемам угольной промышленности Украины отно- сятся, в частности, разработка крутых пластов в Центральном районе Донбасса (ЦРД), повышение эффективности и безопасности угледобычи, сокращение объемов ручного труда и увеличение нагрузки на очистные забои за счет меха- низации основных производственных процессов [1]. К середине 80-х годов прошлого века на шахтах ЦРД работали ежегодно по 75-80 щитовых агрегатов АЩ и АНЩ и не менее 10 механизированных ком- плексов КГУ. В этот период были достигнуты наивысшие показатели произво- дительности - суточная добыча из щитовых лав составляла 1000-1200 т [2]. В последующие годы масштабы применения механизированной техники и объемы добычи неуклонно снижались вследствие сдерживания подвигания за- боя по фактору выбросоопасности (не более одной полосы по 0,7 м через сме- ну) и ограничения применения электроэнергии на особо выбросоопасных пла- стах. Увеличение объемов и повышение рентабельности подземной добычи угля в шахтах при росте роли угля в общем потреблении теплоэнергоресурсов сдер- живают постоянно увеличивающиеся затраты на добычу угля, в которых одной из основных составляющих являются затраты на предотвращение и ликвида- цию последствий негативных проявлений метана в шахтах, и рост затрат на обеспечение безопасности подземных работ в условиях увеличения природного содержания метана в породных толщах. Извлечения метана из угольных пластов и вмещающих пород становится неотъемлемой частью технологического процесса добычи угля, особенно при высоких нагрузках на очистные забои. Дегазация горного массива позволяет не только уменьшить количество аварий и несчастных случаев на шахте и повы- сить производительность труда, но и способствовать увеличению доли метана среди основных источников энергии в Украине. Подсчитано, что только на шахтных полях Донбасса с природной газоносностью угля около 12 м 3 /т дега- зационные ресурсы сорбированного метана составляют 1,2 трлн м 3 , а скопле- ний свободного метана в углевмещающих песчаниках на перспективных пло- щадях составляют около 140 млрд м 3 [3]. Кроме того, утилизация метана уголь- ных месторождений способствует уменьшению глобального «парникового эф- фекта» и выполнению Украиной обязательств, предусмотренных Рамочной конвенцией ООН по изменению климата. С этой целью применяется дегазация горного массива поверхностными и подземными дегазационными скважинами. Однако, на газоносных пластах угля, применение традиционной дегазации как средства управления газовыделением недостаточно. Особенно это относится к пластам, залегающим на больших глубинах, то есть около 1000 м. Это связано с тем, что с увеличением глубины залегания уменьшается как абсолютная, так и эффективная пористость пласта и вмещающих пород, что приводит к ухудше- нию проницаемости и дегазации пласта. Так с увеличением глубины залегания ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 75 песчаника с 450 до 1450 м его абсолютная пористость снижается с 8 до 4,2 %, а эффективная с 7,4 до 4,3 % [4]. В зависимости от конкретных горно-геологических условий, систем разра- ботки и порядка отработки участков применяются различные варианты схем дегазации с использованием эффекта частичной разгрузки от горного давления. Для увеличения интенсивности выделения метана основным направлением является применение локальных методов воздействия через скважину. Для обеспечения эффективного извлечения шахтного метана из неразгруженной уг- леносной толщи необходимо создать в ней условия, способствующие его из- влечению, то есть раскрыть пути для его движения, повысить проницаемость массива [5]. Борьба с метановыделением в действующие горные выработки из угольного пласта является по существу проблемой управления сорбционными процессами в угольном массиве. Имеющийся экспериментальный материал по изучению сорб- ции - десорбции метана говорит об обратимости сорбционных процессов [6]. Одна из проблем взаимодействия метана с углем – накопление в трещинова- то-пористой структуре газа и отдачи его при воздействии на него активным ме- тодом. Потенциальная возможность увеличения скорости десорбции метана возможна в результате активного воздействия на газоугольный массив, при этом реализуется возможность разделения на две фазы (твердую и газообраз- ную). В этой связи заслуживает внимания метод гидродинамического воздействия на газонасыщенный напряженный угольный пласт. Метод предполагает нару- шение установившегося состояния в системе «скважина–угольный пласт» пу- тем осуществления циклического знакопеременного изменения нагрузок с ис- пользованием совокупности природных факторов: давления вмещающих пород, структуры пласта и содержания газа в угле [7]. Основной материал. Из подготовительной выработки на угольный пласт бурится через породы почвы (кровли) технологическая скважина, обсаживается металлическими трубами на длину не менее 8 м, герметизируется и в устье ус- танавливается быстродействующая задвижка. В угольный пласт подается в ре- жиме фильтрации рабочая жидкость. При достижении граничного давления режима фильтрации делается его сброс быстрым открыванием задвижки. Цик- лические динамические пригрузки угольного массива создают разность давле- ний, превышающую прочность угля на растяжение. В результате происходит объемное разрушение и отрыв угля на толщину проникновения жидкости. После отторжения части приконтурной разгруженной зоны пористого газо- насыщенного угольного массива и частичном выносе его из скважины проис- ходит замещение объема извлеченного угля разрушенным и дальнейшее раз- рушение свободной поверхности в глубину массива за счет реализации сил внутренней энергии и превышения скорости перемещения фронта образования вторичной пористости над скоростью процесса фильтрации газа. Осуществля- ется дегазация зоны разрушения за счет десорбции метана и его интенсивной фильтрации. При исчерпании сил горного давления и энергии сжатого газа эти ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 76 скорости снижаются до величин и соотношений, при которых выброс угля из скважины прекращается, но дезинтеграция угольного массива и фильтрация га- за продолжается до снижения давления газа с 1 МПа и ниже. После этого сква- жина подключается к шахтной дегазационной системе. На базе гидродинамического метода воздействия на породо-угольный мас- сив предложен способ дегазации и снижения газодинамической активности верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом. Область применения способа ограничивается пластами с углом падения не менее 40°, коэффициентом крепости по шкале М. Протодъяконова ƒ≤1,5 и газо- носностью не менее 8 м 3 /т с.б.м. Для приведения верхней части угольной полосы в невыбросоопасное со- стояние разработаны ряд схем с использованием гидродинамического способа. Схема 1. Технологическую скважину для гидродинамического воздействия на пласт бурят из вентиляционного промежуточного квершлага согласно схеме, представленной на рисунке 1, до пересечения пласта на полную мощность. Рисунок 1 - Схема размещения технологической скважины для дегазации верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом К параметрам способа относятся: диаметр и глубина герметизации техноло- гической скважины, ее угол наклона к горизонту, расстояние между скважина- ми, мощность породной толщи между полевой выработкой и пластом, темп и давление нагнетания, масса извлеченного угля и коэффициент дегазации. Диаметр скважины должен быть под обсадные трубы должен быть не менее 150 мм, глубина герметизации – 8-10 м. Герметичность и работоспособность оборудования проверяют предварительным созданием давления в скважине до 10 МПа. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 77 Угол наклона скважины к горизонту не более 10°, горизонтальный угол раз- ворота скважины на пласт с учетом глубины герметизации – 4-6 0 , мощность по- родной толщи – не менее 0,5 м, темп нагнетания воды в пласт 30-40 л/мин, дав- ление нагнетания 3-4 МПа. Продолжительность времени открывания скважины не должна превышать 1,0 с. Минимально необходимая масса угля Мизв, извле- каемого через скважину, определяется по формуле Мизв = π Rо 2 ·m·γ > 2·10 -3 Мз, (1) где Мз=π Rо 2 ·m·γ - масса угля в обрабатываемой зоне, т; Rо - радиус обработан- ной зоны, м; m - мощность угольного пласта, м; γ - объемная масса угля, т/м 3 . Коэффициент эффективности дегазации kд определяется по формуле kд = mS V з ф (2) где Sз – площадь зоны обработки пласта скважиной, м 2 ; χ – природная газонос- ность угольного пласта, м 3 /т с.б.м.; Vф – фактический объем газа, выделившего- ся в процессе обработки пласта скважиной, определяемый по концентрации ме- тана в исходящей струе воздуха из выработки с помощью датчиков ППИ служ- бы АГЗ шахты, м 3 . Гидродинамическое воздействие осуществляют водой из общешахтного во- доподающего трубопровода с помощью двух насосных установок и устройства гидродинамического воздействия, которое обеспечивает необходимые пара- метры процесса воздействия. Энергопитание пневмодвигателей насосных установок производится от ста- ва сжатого воздуха. Управление процессом гидродинамического воздействия выполняется с пульта дистанционного управления, который располагают на расстоянии не менее 30 м от нагнетательной скважины. Контроль над соблюдением параметров и технологии гидродинамического воздействия ведет горный мастер службы прогноза, который заносит фактиче- ские данные в журнал по форме согласно Р.19 [8]. Гидродинамическое воздействие считается эффективным, если фактическое количество извлеченного угля из скважин не менее расчетной величины Мmin, определяемое по формуле (1), а коэффициент дегазации kд≥0,45. Условия применения гидродинамического воздействия, параметры способа дегазации и снижения газодинамической активности угольного пласта, пере- чень оборудования для гидродинамического воздействия представлены в таб- лицах 1-3. График организации работ по гидродинамическому воздействию и ведению работ в очистном забое представлен на рис. 2. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 78 Таблица 1 - Условия применения гидродинамического воздействия Наименование Ед.измерения Количество Предел прочности угля на отрыв МПа не более 0,1 Пористость % 4-20 Коэффициент проницаемости угля м 2 не менее 10 -14 Устойчивость вмещающих пород нет ограничений Газоносность угля м 3 /т с.б.м не менее 8 Глубина разработки м нет ограничений Угол падения пласта градус более 40 Мощность угольного пласта м не менее 0,2 Таблица 2 - Параметры способа дегазации и снижения ГДЯ с применением ГДВ Наименование Ед.измерения Количество Диаметр технологической скважины мм не более 80 Диаметр участка скважины для герметиза- ции мм > 150 Длина технологической скважины м расчетная Глубина герметизации технологической скважины м 8-10 Давление подачи рабочей жидкости МПа < 4 Остаточное давление в скважине после сброса МПа 0-1,0 Разовый объем сброса воды м 3 0,1-0,3 Коэффициент дегазации ≥ 0,45 Коэффициент извлечения угля % не менее 0,2 Время сброса давления жидкости с 0,1-0,5 Таблица 3 - Перечень оборудования для гидродинамического воздействия Наименование Тип Количество Буровой станок НКР-100М НКР-100М 1 Насос СНТ-32 1 НВУ-30 1 Пульт дистанционного управления - 1 Манометр МТ 2 АПСС-1 - 1 Устройство для герметизации скважин ЗВД-200/4 1 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 79 Рисунок 2 - График организации работ по гидродинамическому воздействию Схема 2. Технологическая схема безопасной отработки угольных пластов, склонных к внезапным выдавливаниям, базируется на применении гидродина- мического способа воздействия через ряд подземных скважин по всей высоте полосы, отрабатываемой щитовыми агрегатами. Для реализации этой схемы в верхней части угольной полосы одновременно с началом работ в нижней и средней частях на расстоянии 15-20 м от подошвы вентиляционного промежуточного квершлага по падению пласта в кровле вен- тиляционного гезенка сооружается ниша размерами 3х3х4 м согласно рис. 3. Из этой ниши на расстоянии 0,5 м от пласта через породы кровли по простиранию пласта бурится технологическая скважина с параметрами, приведенными в таб- лице 4. Забой скважины должен пересекать угольный пласт на расстоянии 8- 10 м от ниши. Породная часть скважины обсаживается металлическими труба- ми и герметизируется. График организации работ приведен на рис.4. Гидродинамическое воздействие на пласт осуществляется после проверки соединительных швов обсадных труб на герметичность. В средней и нижней частях угольной полосы производство гидродинамиче- ского воздействия осуществляется вначале через скважину №1, а, затем, через скважину №2. Последовательность обработки угольного массива через скважи- ны №3 и №4 аналогична, что и для скважин №1 и №2. Гидродинамическое воздействие считается эффективным, если фактическое количество извлеченного угля из скважин не менее расчетной величины Мmin, определяемой по формуле (1), а коэффициент дегазации kд ≥ 0,45. Условия применения гидродинамического воздействия, параметры способа дегазации и снижения газодинамической активности угольного пласта, пере- чень оборудования для гидродинамического воздействия и технико- экономические показатели работы очистного забоя представлены в таблицах 4- 8. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 80 Рисунок 3 - Технологическая схема подготовки и отработки по падению угольных пластов щитовыми агрегатами Рисунок 4 - График организации работ по гидродинамическому воздействию по всей длине угольной полосы ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 81 Таблица 4 - Параметры заложения технологических скважин для гидродинамического воздействия Скважины 1 2 3 4 5 Угол установки бурового станка, град. горизонтальный 0 0 0 0 4 0 20 / -6 0 51 / вертикальный 115 90 115 90 +10 Длина, м 40 15 40 15 20 Таблица 5 - Условия применения гидродинамического воздействия Наименование Ед.измерения Количество Предел прочности угля на отрыв МПа не более 0,1 Пористость % 4-20 Коэффициент проницаемости угля м 2 не менее 10 -14 Устойчивость вмещающих пород нет ограничений Газоносность угля м 3 /т с.б.м не менее 8 Глубина разработки нет ограничений Угол падения пласта градус более 40 Мощность угольного пласта м не менее 0,2 Таблица 6 - Параметры гидродинамического воздействия Наименование Ед. изм. К-во Количество скважин шт. 3 Диаметр скважин м 0,112–0,115 Длина обсадки скважин металлическими трубами м 8-10 Диаметр скважин под обсадку м 0,150 Расход тампонажной смеси на 1 пм скважины м 3 0,03 Давление нагнетания жидкости МПа 3-5 Остаточное давление в скважине после сброса МПа 0-1,0 Расстояние между кустами скважин м 50-55 Коэффициент дегазации kд ≥ 0,45 Коэффициент извлечения угля kи % не менее 0,2 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 82 Таблица 7 - Перечень оборудования для гидродинамического воздействия Наименование Тип Количество Буровой станок НКР-100М НКР-100М 1 Насос СНТ-32 1 НВУ-30 1 Пульт дистанционного управления - 1 Манометр МТ 2 АПСС-1 - 2 Устройство для герметизации скважин ЗДВ-200/4 3 Таблица 8 - Технико-экономические показатели Технико – экономические показатели Кол-во Добыча угля из очистного забоя, т/сут. 230 Число смен по добыче 3 Скорость подвигания очистного забоя, м/сут 1,8 К-во выходов за сутки по очистному забою, чел. 30 Производительность труда рабочего на выход, т 6,67 Выводы. В результате внедрения разработанных технологических схем приведения в невыбросоопасное состояние угольных полос, отрабатываемых щитовыми агрегатами, установлено, что скорость газовыделения из угольного пласта и пород повышается более чем в 10 раз, радиус обработанной зоны со- ставляет 20-25 м, коэффициент дегазации породоугольного массива не менее 0,6-0,7. Гидродинамический способ воздействия на горный массив, положенный в основу разработанных технологических схем, не имеет ограничений в области применения, обладает высокой надежностью, не требует сложного или уни- кального оборудования, обладает низкой металло- и энергоемкостью. ––––––––––––––––––––––––––––––– СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Брюханов, А.М. Перспективы повышения эффективности угледобычи в щитовых лавах / А.М. Брюханов, Т.Я. Мхатвари, Э.И. Тимофеев / Уголь Украины. - 2011. - № 7. - С. 3-6. 2. Геомеханические процессы отработки крутых пластов: новые исследования и решения / Е.И. Питаленко [и др.]. - Донецьк: ДУНВГО, 2007. - 384 с. 3. Павлов, С.Д. Пути освоения природных газов угольных месторождений / С.Д. Павлов. – Х.: Колорит, 2005. – 336 с. 4. Николин, В.И. Борьба с выбросами угля и газа в шахтах / В.И. Николин, И.И. Балинченко, А.А. Симонов . - М. : Недра, 1981. - 300 с. 5. Анпилогов, Ю.Г. Закономерности изменения газодинамических характеристик выбросоопас- ных угольных пластов в зонах гидрорасчленения при заблаговременной подготовке газовыбросо- опасного массива/ Ю.Г. Анпилогов, В.Н. Королева // ГИАБ. – 1999. - №8. – С. 51 – 55. 6. Вилькер В.Г. О параметрах вибрационного воздействия на угольный массив для повышения метаноотдачи угля / В.Г. Вилькер, М.В. Павленко //Доклад на симпозиуме «Неделя горняка». - ГИАБ, ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 83 1999. - №1. - С.117-118. 7. Софийский, К.К. Способы дегазации и предотвращения газодинамических явлений породо- угольного массива с применением гидродинамического, пневмогидродинамического, пневмодинами- ческого, вибрационного и микробиологического воздействий / К.К. Софийский // Геотехническая ме- ханика: Межвед. сб. научн. тр. / ИГТМ им. Н.С. Полякова НАН Украины. - Днепропетровск, 2012 - Вып. 99. - С. 52-66. 8. Правила ведення гірничих робіт на пластах, схильних до газодинамічних явищ: СОУ 10.1.00174088.011. – [Дійсн. від 30.12.2005] / А.Ф. Булат, С.П. Мінеев [та ін.]. - – Офіц. вид. - Київ: Мінвуглепром України, 2005.- 225 с. – (Нормативний документ Мінвуглепрому України. Стандарт). REFERENCES 1. Bryukhanov, A.M, Mkhatvari, T.Ya. and Timofeev, E.E. (2011), “Prospects for increasing the efficiency of coal production in the shield lavas”, Coal of Ukraine, no. 7, pp. 3-6. 2. Pitalenko, E.I. and other (2007), Geomekhanicheskie protsesy otrabotki krutykh plastov: novye issledovaniy i resheniy [Geomechanical processes mining steep seams, new research and solutions], DUNVGO, Donetsk, Ukraine. 3. Pavlov, S.D. (2005), Puti osvoeniy prirodnykh gazov ugolnykh mestorozhdeniy [Ways of development of natural gas of coal deposits], Kolorit, Kharkov, Ukraine. 4. Nikolin, V.I., Balinchenko, I.I. and Simonov, A.A. (1981), Borba s vybrosami ugly i gaza v shakhtakh [The fight against emissions of coal and gas in mines], Nedra, Moscow, Russia. 5. Anpilogov, Yu.G. and Koroleva, V.N. (1999), “Laws of change of the gas-dynamic characteristics of the outburst coal seams in areas hydrofracturing Advance preparation gazovybrosoopasnogo array”, Gornyi informatsionno-analiticheskiy byulleten, no. 8, pp. 51 - 55. 6. Vilker, VG.. and Pavlenko, M.V. (1999), “On the parameters of vibration exposure to coal mass to increase coal metan return”, Gornyi informatsionno-analiticheskiy byulleten, no. 1, pp. 117 - 118. 7. Sofiyskiy, K.K. (2012), “Methods for decontamination and prevention of gas-dynamic phenomena rock and coal massif with hydrodynamic, pnevmogidrodinamic, pneumodynamic, vibration and microbiological effects», Geo-Technical Mechanics, no. 99, pp. 52 - 66. 8. Ukraine Ministry of Coal Industry (2005), 10.1.001740088-2005. Pravila vedeniya gornykh rabot na plastakh, sklonnykh k gazodinamicheskim yavleniyam: Normativnyu document Minugleproma Ukrainy. Standart [10.1.001740088-2005 Mining rule in seams prone to gas-dynamic phenomena: Regulatory Docu- ment Coal Industry of Ukraine. Standard], Ukraine Ministry of Coal Industry, Kiev, Ukraine. ––––––––––––––––––––––––––––––– Об авторах Гаврилов Вячеслав Иванович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, стар- ший научный сотрудник отдела проблем технологий подземной разработки угольных месторожде- ний, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, gawrilov.slawick@yandex.ru. Власенко Василий Викторович, кандидат технических наук, младший научный сотрудник отде- ла проблем технологий подземной разработки угольных месторождений, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина, basek722@yandex.ru. Московский Олег Викторович, магистр, аспирант, начальник добычного участка ОП «Шахта им. Ф.Э. Дзержинского» ГП «Дзержинскуголь», Дзержинск, Украинa, gpdu@inbox.ru. About the author Gavrilov Vyacheslav Yvanovich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D.), Senior Researcher, Senior Researcher of Department of Undegroud Cоal Mining Technology, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, gawrilov.slawick@yandex.ru. Vlasenko Vasil Viktorovich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D.), Junior Researcher of Department of Undegroud Coal Mining Technology, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the Na- tional Academy of Sciences of Ukraine (IGTM NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, basek722@yandex.ru. Moskovskiy Oleg Viktorovich, Doctoral of Student, head of the mine site SE «Mine name by F.E. Dzerzhinskiy» SE «Dzerzhynskvugillia», Dzherzhynsk, Ukraine, gpdu@inbox.ru. mailto:gawrilov.slawick@yandex.ru ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №124 84 ––––––––––––––––––––––––––––––– Анотація. Викладено фізичну сутність гідродинамічного методу впливу на напружений газонасичений вуглепородний масив через підземні свердловини. Метод передбачає пору- шення сталого стану в системі «свердловина-вугільний масив» шляхом здійснення циклічно- го знакозмінного навантаження з використанням сукупності природних факторів: тиску вмі- щуючих порід, структури пласта і місткості газу у вугіллі. На базі методу розроблено спосіб дегазації і зниження газодинамічної активності верхньої частини вугільної смуги, що відпра- цьовується щитовим агрегатом. Для різних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов від- працювання крутих газонасичених вугільних пластів розроблено технологічні схеми приве- дення вугільних пластів у верхній частині лав до викидобезпечного стану при застосуванні гідродинамічної дії на пласт через підземні технологічні свердловини. Для оцінки ефективності застосування гідродинамічного способу дії на вуглепородний гірський масив запропоновано два критерії: кількість вилученого з свердловини вугілля і ко- ефіцієнт дегазації. Встановлено межу застосування способу дегазації і зниження газодинамічної активності для крутих викидонебезпечних вугільних пластів. Ключові слова: дегазація, тиск, технологічна свердловина, гідродинамічна дія, критерій ефективності. Abstract. Described the physical nature of the hydrodynamic method impact on stressful mas- sif of gas-saturated coal through underground wells. Method assumes the violation of steady state in the "well-coal mass" through the implementation of the cyclic alternating loadings changes com- bined with natural factors: pressure of surrounding rocks, structure seam and fraction of gas of the coal. On the basis of the method is provided a process the degassing and reducing gas-dynamic ac- tivity of the upper part of the coal strip to work off shield unit. On the basis of the method is pro- vided a process reducing the degassing and gas-dynamic activity of the upper part of the coal strip to work off shield unit. For different mining and geological and mining conditions of working off of gassy steep coal seams. Developed by technological schemes of bringing coal seams in the top of the lava in the application of state emissions safe hydrodynamic influence on a seam through tech- nology underground wells. To assess the effectiveness of the method of hydrodynamic impact on coal massif proposed two criteria: the amount of coal extracted from the well and the coefficient of degassing. The region of application of the method of degassing and gas-dynamic activity to reduce the steep outburst coal seams. Keywords: degassing, pressure, technological well, the hydrodynamic impact, the efficiency criterion. Статья поступила в редакцию 02.11.2015. Рекомендовано к печати д-ром технических наук К.К. Софийским

Принципиальные технологические схемы приведения верхней части угольной полосы, отрабатываемой щитовым агрегатом, в невыбросоопасное состояние

Institution

Ähnliche Einträge