СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАНА ИЗ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА
EXTRACTION METHOD OF METHANE FROM COAL BED

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для извлечения метана из угольного пласта с целью интенсификации процесса дегазации и снижения газообильности горных выработок, борьбы с внезапными выбросами газа и угля, обеспечения безопасных условий труда шахтеров, уменьшения вероятности возникновения взрывов газа и угольной пыли.
Практика работы шахт свидетельствует, что при низкой степени дегазации пласта в процессе разработки опасных по газу и пыли угольных пластов случаются взрывы метанопылевоздушных смесей. Несмотря на то что число взрывов метана и пыли в последние годы снизилось, тяжесть их во много раз возросла. Взрывы метана и угольной пыли на шахтах «Ульяновская», «Юбилейная» и «Комсомольская» в России, им. А.Ф.Засядько, им. Н.П.Баракова и им. Карла Маркса на Украине, им. В.И.Ленина, «Шахтинская» и «Абайская» в Казахстане привели к огромному числу смертей шахтеров, большим разрушениям горных выработок и громадному экономическому ущербу.
Известен способ извлечения метана из угольного пласта с использованием метода направленного бурения подземных дегазационных скважин. При использовании современных технологий направленное бурение скважин в шахтах обеспечивает эффективное извлечение метана на очистных участках. Опыт работы зарубежных компаний подтверждает преимущество такой технологии бурения скважин для извлечения шахтного газа и последующего использования шахтного метана в коммерческих целях. Подземный способ добычи шахтного газа экономически наиболее целесообразен, так как практически уже во время бурения скважин газ отводится в дегазационную сеть и на поверхность. Но дегазация путем бурения скважин с поверхности на порядок дороже [1].
Этому способу присущи недостатки из-за относительно низкой его эффективности, что способствует взрывам метана и угольной пыли, большим человеческим жертвам и огромному экономическому ущербу.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату для целей интенсификации процесса дегазации, извлечения больших объемов метана и снижения газообильности горных выработок, обеспечения безопасных условий труда шахтеров по газовому фактору в процессе ведения горных работ, уменьшения вероятности возникновения взрывов газа и угольной пыли является способ извлечения метана из угольного пласта, включающий проведение горных выработок, бурение из камеры в пределах блока отрабатываемого пласта сверхдлинных подземных скважин в направлении сбоечной выработки, герметизацию их устьев, подключение к газопроводу и отсос метана [2].
Этому способу присущи те же недостатки, которые отмечены в аналоге. Кроме того, при бурении каждой скважины необходимо передвигать буровой станок.
Целью изобретения является повышение степени извлечения метана из угольного пласта в процессе ведения очистных работ, интенсификация процесса дегазации и снижение газообильности горных выработок, обеспечение безопасных условий труда шахтеров по газовому фактору, уменьшение вероятности возникновения взрывов метана и угольной пыли.
Согласно изобретению эта задача решается тем, что в способе извлечения метана из угольного пласта, включающем проведение горных выработок, бурение из камеры в пределах блока отрабатываемого пласта сверхдлинных подземных скважин в направлении сбоечной выработки, герметизацию их устьев, подключение к газопроводу и отсос метана, из камеры проводят сквозные скважины, кривизна которых от устья в направлении бурения уменьшается до нуля, при этом сквозные скважины герметизируют с обеих сторон, отсос метана на первом этапе осуществляют в двух направлениях, а на втором этапе в процессе ведения очистных работ метан отсасывают в направлении сбоечной выработки. Кроме того, при отработке пласта очистным забоем по восстанию скважины из камеры бурят по ходу движения очистного забоя. До подключения вновь пробуренной восстающей скважины к газопроводу, проложенному в сбоечной выработке, из скважины сливают воду через устье, расположенное в камере. Расстояние между камерами на выемочном участке составляет 500-1000 м в зависимости от возможностей буровой техники и календарного плана проведения подготовительных выработок на выемочном участке отрабатываемого пласта, при этом камеру располагают предпочтительно посередине выработки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена выкопировка из плана горных работ пласта «Болдыревский» с направлением отсоса метана в обе стороны (первый этап) и в процессе ведения очистных работ (показано пунктирными стрелками). Выемочные участки в сложных горногеологических условиях могут иметь разнонаправленное залегание. Так, например, на пласте «Болдыревский» они разделены на две части: по падению (блок А) и восстанию (блоки Б и В). Сбоечная выработка 4 является границей раздела двух частей; на фиг.2 - схема отсоса метана по скважинам в обе стороны (первый этап); на фиг.3 - схема отсоса метана в процессе ведения очистных работ.
Способ извлечения метана из угольного пласта осуществляют следующим образом. Проводят горные выработки 1-4, оконтуривающие выемочные блоки А, Б и В (фиг.1-3). Бурение скважин проводят из камеры 5, например, в пределах блока Б отрабатываемого пласта 7 сверхдлинных подземных скважин 8 в направлении сбоечной выработки 9, герметизацию их устьев, подключение к газопроводу 10 и отсос метана (показано пунктирными стрелками 11). Кривизна сквозных скважин от устья в направлении бурения уменьшается до нуля, при этом сквозные скважины герметизируют с обеих сторон, отсос метана на первом этапе (см. блок Б, фиг.1) осуществляют в двух направлениях, а на втором этапе в процессе ведения очистных работ (блок А, фиг.1) метан отсасывают в направлении сбоечной выработки 4. При отработке пласта 7 очистным забоем 6 по восстанию скважины 8 из камеры 5 бурят по ходу движения очистного забоя 6 (показано короткой сплошной стрелкой 12, фиг.2 и 3, падение пласта - длинной сплошной стрелкой 13, фиг.1-3). До подключения вновь пробуренной восстающей скважины 8 к газопроводу 10, проложенному в сбоечной выработке 4 (фиг.2), из скважины сливают воду через устье, расположенное в камере 5 (фиг.2). Расстояние между камерами 5 и 5' (фиг.1) на выемочном участке (блоке) составляет 500-1000 м в зависимости от возможностей буровой техники и календарного плана проведения подготовительных выработок на выемочном участке отрабатываемого пласта (на фигурах не показано). Камеры располагают предпочтительно посередине выработки 4 и других выработок аналогичного назначения.
Внедрение изобретения обеспечит извлечение метана в больших объемах из угольного пласта с отводом его от очистного забоя, снижение газообильности горных выработок, обеспечит безопасные условия труда шахтеров по газовому фактору в процессе ведения горных работ, уменьшит вероятность возникновения взрывов метана и угольной пыли, улучшит экономические показатели рудничной и воздушной атмосферы.
Источники информации
1. Демченко А.Г. Дегазация угольных пластов и проведения доразведки угольных месторождений методом направленного бурения. - «Уголь», 2008, №3. - С.60-65.
2. Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт (РД-15-09-2006). Серия 05. Выпуск 14 / Колл. авт. - М.: Открытое акционерное общество «Научно-технический центр по безопасности в промышленности», 2007. - 256 с. (рис.8, с.71, прототип).