способ разработки защитного пласта

Формула изобретения

Способ разработки защитного пласта, включающий опережающую отработку пласта методом подземной газификации путем бурения двух скважин, розжига пласта и отвода продуктов газификации, отличающийся тем, что газ метан подрабатываемого пласта направляют в зону горения или предварительного прогрева за счет создания неравенства давления газов, которое определяется соотношением

Р_н > Р_о > Р_р,

где Р_н - давление нагнетания, Па;

Р_о - барометрическое давление равное атмосферному, Па;

Р_р - давление разрежения, Па,

при этом, смещая границу Р_о в рамках зоны горения и предварительного прогрева, получают различный состав горючих компонентов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу.

Известен способ создания защитного эффекта путем подрезки угольного пласта канатной пилой. При этом способе механически разрушается часть угольного пласта при создании щели [1].

Однако этот способ характеризуется небольшим эффектом защитного действия и может применяться для защиты собственно подрезаемого пласта. Наиболее близким к предлагаемому варианту является способ по (авт. св. N 949201, Б.И. N 29 от 07.08.82 г.), основанный на принципе подземной газификации, включающий опережающую отработку защитного пласта, бурение скважин, розжиг пласта и отвод продуктов газификации.

Недостатками способа являются:

1) опасность ведения процесса подземной газификации из подземных горных выработок;

2) неуправляемость процесса подземной газификации приводит к получению в продуктах газификации высокого содержания CO₂, что делает их непригодными для дальнейшего использования.

Задачами предлагаемого способа являются: защита угольного пласта от гео- и газодинамических проявлений при его разработке традиционными способами и получение различного состава горючих газов.

Поставленные задачи решают за счет того, что проводят опережающую отработку пласта методом подземной газификации, путем бурения двух скважин, розжига пласта и отвода продуктов газификации, а газ метан подрабатываемого пласта направляют в зону горения или предварительного прогрева за счет неравенства давления газов, которое определяют соотношением:

P_H > P_o > P_p,

где P_H - давление нагнетания, Па;

P_o - барометрическое давление атмосферного воздуха, Па;

P_p - давление разрежения, Па,

при этом, смещая зону P_o в рамках области горения и предварительного прогрева, получают различный состав горючих компонентов.

На чертеже представлена технологическая схема способа разработки защитного пласта, где

1 - подрабатываемый угольный пласт;

2 - защитный угольный пласт;

3 - нагнетательная скважина;

4 - газоотводящая скважина;

5 - трещина гидроразрыва (канал газификации);

6 - зона горения угля;

7 - зона предварительного прогрева;

8 - компрессор для подачи воздуха;

9 - дымосос для отвода продуктов газификации.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Вскрытие пластов 1, 2 с поверхности производят вертикальными скважинами 3 и 4 (нагнетательная и отводящая соответственно). Далее осуществляют гидрогазодинамическую связь в пласте 2 между скважинами 3 и 4 за счет гидроразрыва, газодинамического воздействия или образования канала 5 за счет частичного сжигания угля. На забое нагнетательной скважины 3 создают розжиг пласта 2 и одновременно осуществляют подачу воздуха к очагу горения. По газоотводящей скважине 4 за счет разрежения отводят продукты газификации (горения) или горючих смесей CO + CH₄. После газификации определенной части угольного пласта (когда огневой забой пройдет зону устойчивого пролета) произойдет обрушение кровли с образованием секущих трещин и трещин расслоения. Зона влияния трещин достигает 100 m, где m - мощность защитного пласта (по данным ВНИМИ) под водными объектами.

Таким образом, подрабатываемый пласт попадает в зону трещинообразования, что вызовет перераспределение давления в нем и начнется его дегазация. Метан начнет по порам и трещинам поступать в зону нулевого давления P_o. Если нулевое давление поддерживать в зоне горения угля 6, то практически весь метан сгорает, тем самым увеличивает зону горения угля 6, что способствует увеличению концентрации CO в продуктивном газе.

Поскольку реакция газификации идет в две стадии, то необходимы высокая температура и больше поверхности раскаленного угля. Это достигается за счет сжигания CH₄.

C + O₂ = CO₂;

CO₂ + C = 2CO

Если зону нулевого давления сместить в зону предварительного прогрева 7 перед фронтом горения, то метан, минуя зону горения, попадет в продуктивный газ и повысит его калорийность (CO + CH₄).

В зависимости от интересов потребителя технологический процесс позволяет получать горючий газ на основе C_o и композиции CO + CH₄. Компрессор 8 служит для подачи воздуха, а дымосос 9 - для отвода продуктов горения.

Применение предлагаемого способа позволяет достичь следующих преимуществ:

1) обезопасить ведение работ в пласте, склонном к гео- и газодинамическим проявлениям;

2) повысить эффективность использования энергетического потенциала угольного пласта.

3) вовлечь в энергетический баланс некондиционные, высокозольные, высокосернистые, маломощные и угольные пласты;

4) обеспечить энерго-и теплоснабжение на период строительства шахты в районах, удаленных от централизованного энергообеспечения.

5) оставить на месте переработки золу, шлаки и захоронить отходы собственных и других производств.

6) Смесь CO + CO₄ меняет условия взрываемости по сравнению с чистым метаном, тем самым повышая безопасность ее использования.

Источники информации

1. Дорохов Д.В., Овчаров В.С. Изменение начальной скорости газовыделения и крепости угля в подрезной зоне выбросоопасного пласта. Уголь Украины, 1974 г. N 6.