CC BY
30
- © И.А. Комиссаров, Р.Д. Магомет,
A.C. Серегин, 2015
УДК 622.324:547.211
И.А. Комиссаров, Р.Д. Магомет, А.С. Серегин
ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕТАНОБЕЗОПАСНОСТИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ ЗА СЧЕТ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Рассмотрен способ увеличения проницаемости угольного пласта импульсным гидродинамическим воздействием при пластовой дегазации угольного пласта, приведены результаты эксперимента. Ключевые слова: проницаемость, инерционный гидроразрыв, гидроудар, инерция, метан угольных пластов.
В современных условиях подземной разработки угольных месторождений газовый фактор становится одним из главных препятствий на пути увеличения нагрузки на очистной забой. Повышение темпов подвигания очистных забоев обостряет проблему управления газовыделением при проведении подготовительных выработок. В результате возрастания диспропорции между темпами подготовительных и очистных работ значительно ухудшаются технико-экономические показатели отработки.
В условиях высокопроизводительных лав при большой скорости подвигания очистных забоев значительно сокращается возможность применения обычных схем предварительной дегазации из-за уменьшения интервала между окончанием подготовки выемочного столба и началом очистных работ.
Для увеличения метаноотдачи угольного пласта через скважины пластовой дегазации был предложено гидродинамическое воздействие с целью увеличения газовой прони-цаемости.В процессе эксперимента предполагалось испытать возможность повышения газоотдачи дегазационных скважин пласта «Болдыревский», пробуренных параллельно очистному забою из участковых подготовительных выработок. Место эксперимента на плане горных работ отображено на рис. 1.
Рис. 1. Выкопировка из плана горных работ участка проведения эксперимента
Характеристики дегазационных скважин: длина -150 м; диаметр - 93 мм; угол разворота-600, 900; угол бурения в пласт 1-30; расстояние между кустами скважин -12 м; расстояние между скважинами в кусте — 0,3-0,8 м; Глубина точки эксперимента - 397,8 м.
Для обработки угольного пластатребуется заполнение дегазационной скважины водой из пожарного става (рис. 2).
Рис. 2. Схема гидровоздействия на угольный пласт: 1 - Шиберная задвижка с пневматическим приводом; 2 - пневмогидроаккумулятор; 3 - насос; 4 - манометр; 5 - соединительный рукав; 6 - перекрывной вентиль
Подача сжатого воздуха на клапан пневмоцилиндра задвижки приводит к резкому ее открытию, созданию перепада давления и формированию гидравлического удара, распространяющегося от устья скважины.Серия гидроударных импульсов повторяется до очистки существующих каналов, что подтверждается увеличением скорости падения давления в скважине и более быстрым падением давления после открытия задвижки.
Эксперимент проводился на двух горизонтальных скважинах кустов № 38 и 40. 28 июня обработке подвергалась скважина в кусте № 40, обсаженная буровыми штангами и герметизированная эпоксидной смолой на 10 м.
Характерные изменения в показателях содержания метана в дегазационных скважинах, пробуренных по углю, до и после гидроимпульсного воздействия, проиллюстрированы на графиках, полученных в процессе эксперимента и дальнейших ежесменных наблюдений совместно с сотрудниками отдела ВТБ шахты.
На рис. 2 представлен график изменения содержания метана в экспериментальной горизонтальной дегазационной скважине № 40 до и после гидроимпульсного воздействия. Замеры концентрации показали, что после гидроимпульсного воздействия содержание метана в исследуемой скважине снизилось до 0%. Однако, дальнейшее наблюдение в течение суток, показывает постепенный рост концентрации газа, с достижением исходного показателя 0,2% к третьей добычной смене (во второй смене 0,15%) и дальнейшее повышение в четвертой смене, до показателя 0,34%, что превышает исходный на 70%.
0.4
I-
г а' =Г
Г
о
¡4
II
III
Номер смены
С кв. N540 ь к сп.
— Фонов ое 5 нэн ени е
Изменение концентрации метана в горизонтальной дегазационной скважине № 40 после гидроимпульсного воздействия в течение суток
Т.о. можно заключить, что гидроимпульсное воздействие на дегазационную скважину способствует увеличению ее газоотдачи в течение первых суток на 70%.
Результаты наблюдений демонстрируют эффект повышения газоотдачи дегазационной пластовой скважины в результате гидроимпульсного воздействиякак устойчивый на протяжении 48 часов.
Измерения концентрации метана в скважине № 40 Как следует из мониторинговых показателей, по истечению 48 часов, концентрация газа в скважине сохраняется выше начальных, т.е. до гидроимпульсного воздействия за 48 часов ранее.
На графике явно выражен резкий подъем концентрации, соответствующей времени проведения гидроимпульсного воздействия на скважину № 38 и составивший в 5 раз.
Выводы
В результате проведения экспериментальных работ, согласно утвержденного технического паспорта, можно заключить следующее:
— в течение короткого времени после гидровоздействия на исследуемую скважину, в соседней с ней скважине резко повышается концентрация метана, причем повышение носит многократный характер, по сравнению с начальным, т.е. показателем концентрации метана в этой скважине до гидровоздействия.
Данное обстоятельство может рассматриваться как свидетельство раскрытия трещин в массиве угля и их совместном пересечении, что создает возможность перетекания газа по трещиноватому углю в соседние скважины от обрабатываемой (в обработанной скважине метан после гидровоздействия не регистрируется, в соседних — концентрация увеличивалась до 75-83%).
— ежесменный мониторинг концентрации метана в исследуемых скважинах показал, что в течение первых суток после прекращения гидровоздействия на скважину происходит постепенное снижение концентрации метана.
Анализ проведенных экспериментальных работ по повышению газоотдачи участковых кустовых скважин позволяет сделать следующие выводы:
— для обеспечения эффективности гидроимпульсного воздействия необходимо сохранение целостности и герметичности устья обрабатываемой скважины;
— для сохранения сечения скважины по всей длине и возможности ее заполнения жидкостью перед гидроимпульсным воздействием (т.е. осыпания растрескавшегося угля в скважине, смыкания скважины, заштыбовки) необходимо сократить до минимума время между окончанием буровых работ и проведением гидроимпульсного воздействия;
— учитывая довольно быстрое снижение концентрации метана в соседних с обрабатываемой скважинах (согласно показаниям суточного мониторинга концентрации метана в скважинах отделом ВТБ шахты), необходимо предусмотреть определенную периодичность гидроимпульсного воздействия на угольный пласт. М
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Магомет Ростислав Дмитриевич — кандидат технических наук, доцент, rmagomet@yandex.ru,
Серегин Александр Сергеевич — кандидат технических наук, ассистент, svirk@ya.ru,
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Комиссаров Игорь Анатольевич — заместитель главного инженера по технологии, ПЕ «Управление дегазации и утилизации метана», komissarovia@suek.ru, ОАО «СУЭК-Кузбасс».
UDC 622.324:547.211
ENSURING COAL-PIT METHANE SAFETY BY INCREASING THE EFFICIENCY OF DEGASIFICATION OF COAL SEAMS
MagometRostislavDmitrievich, PhD in engineering, associate Professor, E-mail: rmagomet@yandex.ru, National mineral resources university «University of Mines», Russia, Seregin Alexander Sergeevich, PhD in engineering, Assistant, E-mail: svirk@ya.ru, National mineral resources university «University of Mines», Russia,
Komissarov Igor Anatolevich, Vice chief engineer of degassing and methane recycling department, E-mail: komissarovia@suek.ru, Open Joint-stock Company «SUEK-KUZBASS», Russia.
We consider a method of increasing the permeability of a coal seam impulsive hydrody-namic effects at reservoir coal seam degasification, the results of the experiment. Key words: permeability, inertial fracturing, hammer, inertia, coal bed methane.
