RU2388911C2 - Complex method for development of beds that are dangerous by gas and dust, disposed to mountain bumps and spontaneous emissions - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: bed is opened and prepared by long columns with contouring extraction pillar by wells. Water is degassed and injected in bed for its unloading and processing by mechanised complexes. Extraction pillar is contoured on both sides by two parallel wells. The latter are crossed between each other in plane of extraction pillar by directed drilling by changing trajectory. To unload coal bed in points of well crossing, they are connected to each other by means of channels, which are produced by means of hydraulic rupture. On one side of coal bed preparatory excavation is carried out in wells that serve for their ventilation due to general shaft depression. On other side of extraction pillar, bed is degassed with application of arranged wells.

EFFECT: reduced volumes of drilling works, lower expenses for mines excavation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при разработке пластов опасных по газу и пыли, склонных к горным ударам.The invention relates to the coal industry and can be used in the development of seams hazardous for gas and dust, prone to rock blows.

Известен способ извлечения метана из угольного пласта [1], включающий бурение направленных скважин с поверхности, отбор свободного метана, нагнетание в пласт вещества с большей, чем у метана сорбционной емкостью с последующим извлечением из него метана, отличающийся тем, что создают замкнутую циркуляционную систему, образованную нагнетательной и добычной скважинами направленного бурения с перфорированным по длине горизонтальными стволами, фильтрационными каналами, образованными направленным радиальным гидроразрывом пласта, причем горизонтальный ствол нагнетательной скважины расположен выше горизонтального ствола добычной скважины, затем в пласт закачивают широкую фракцию легких углеводородов (соляровый дистиллят, керосин), отбор которой с сорбированным метаном осуществляют по добычной скважине, далее по наземному трубопроводу добычной скважины на станцию сепарации для отделения метана от широкой фракции легких углеводородов, которую направляют через нагнетательную скважину в угольный пласт.A known method of extracting methane from a coal seam [1], including drilling directed wells from the surface, taking free methane, injecting into the formation a substance with a sorption capacity greater than that of methane, followed by extraction of methane from it, characterized in that they create a closed circulation system, formed by injection and production wells of directional drilling with horizontal shafts perforated along the length, filtration channels formed by directional radial hydraulic fracturing, and the horizontal well of the injection well is located above the horizontal well of the production well, then a wide fraction of light hydrocarbons (solar distillate, kerosene) is pumped into the formation, the selection of which with sorbed methane is carried out through the production well, then through the surface pipeline of the production well to a separation station to separate methane from the wide fractions of light hydrocarbons, which are directed through an injection well into a coal seam.

Недостатком способа являются большие затраты при использовании легких фракций углеводородов.The disadvantage of this method is the high cost when using light fractions of hydrocarbons.

Известен способ управления работой в скважине и система бурения скважины [2], при которых осуществляется построение модели процесса бурения, представляющей взаимодействие условий в забое скважины с работой колонны бурильных труб; получения множества результатов скважинных измерений условий бурения в ходе работы в скважине; обновление модели процесса бурения на основе результатов скважинных измерений условий бурения; осуществляют определение оптимальных параметров бурения на основе обновленной модели процесса бурения; передачу в систему управления наземным оборудованием данных об оптимальных параметрах бурения; и многократное повторение операций получения, обновления, определения и передачи в ходе работы в скважине.A known method of controlling work in a well and a system for drilling a well [2], in which a model of the drilling process is constructed, which represents the interaction of conditions in the bottom hole with the work of the drill pipe string; obtaining many results of downhole measurements of drilling conditions during work in the well; updating the model of the drilling process based on the results of downhole measurements of drilling conditions; determine the optimal drilling parameters based on an updated model of the drilling process; transmission of data on optimal drilling parameters to the ground control system; and repeatedly repeating the operations of receiving, updating, determining and transmitting during work in the well.

Недостатком способа является малая вероятность сбойки, например, двух скважин в плоскости пласта при сложных его нарушениях.The disadvantage of this method is the low probability of failure, for example, of two wells in the plane of the reservoir with complex violations.

Известен способ дегазации высокогазоносных пластов при проходе горных выработок [3], включающий проведение передовых выработок, затем из них навстречу проводимым выработкам бурят барьерные и забойные скважины и подключают их к газоотсасывающей системе со стороны передовых выработок, причем барьерные скважины бурят до зоны дренирования массива угля, а забойные скважины бурят в забой проводимых выработок.There is a method of degassing high-gas seams during the passage of mine workings [3], which includes conducting advanced workings, then barrier and bottomhole wells are drilled towards them and connected to the gas extraction system from the side of the workings, moreover, barrier wells are drilled to the drainage zone of the coal mass, and bottom-hole wells are drilled into the bottom of ongoing workings.

Недостатком способа является необходимость проходки передовых выработок, что увеличивает стоимость затрат.The disadvantage of this method is the necessity of driving advanced workings, which increases the cost of expenses.

Известны способы дегазации угольных пластов, доразведки месторождений методом направленного бурения [4], проведение скважин с использованием систем направленного бурения, исключающие системы контроля отклонения скважин и разведочного керноотбора.Known methods of degassing coal seams, additional exploration of deposits by directional drilling [4], conducting wells using directional drilling systems, excluding control systems for deviation of wells and exploratory core sampling.

Известны способы и рекомендации по дегазации неразгруженных угольных пластов [5], включающих проведение прямых перекрещивающихся скважин в плоскости пласта по длине и ширине выемочного столба, проходимых под различными углами, и разных точек горных выработок.Known methods and recommendations for the degassing of unloaded coal seams [5], including conducting direct intersecting wells in the plane of the seam along the length and width of the excavation column, traversed at different angles, and different points of the mine workings.

Недостатком способов является большой объем буровых работ в подземных условиях.The disadvantage of this method is the large amount of drilling in underground conditions.

Известен способ подготовки газонасыщенного пласта забоя, принятый за прототип [6], отличающийся тем, что предварительную дегазацию осуществляют из выработки в направлении двух или более забоев, а затем проходят выработки комбайном.There is a method of preparing a gas-saturated face formation, adopted as a prototype [6], characterized in that the preliminary degassing is carried out from the mine in the direction of two or more faces, and then the mine goes through the harvester.

Недостатком способа является невозможность проветривания горных выработок за счет общешахтной депрессии.The disadvantage of this method is the inability to ventilate the mine due to mine depression.

Задачами предлагаемого изобретения являются снижение объемов буровых работ, затрат на проведение горных выработок при отработке угольных пластов длинными столбами и механизированными комплексами за счет совмещения процессов доразведки, дегазации, разгрузки пластов опасных по газу и пыли, склонных к горным ударам, и проветривания подготавливающих горных выработок за счет общешахтной депрессии.The objectives of the invention are to reduce the volume of drilling operations, the cost of mining during the mining of coal seams with long columns and mechanized complexes by combining the processes of additional exploration, degassing, unloading of seams hazardous in gas and dust, prone to mountain impacts, and airing the preparing mine workings for general mine depression.

Решение поставленных задач достигается тем, что выемочный столб оконтуривают с двух сторон двумя параллельными скважинами, которые направленным бурением путем изменения траектории перекрещивают между собой в плоскости выемочного столба, для разгрузки угольного пласта в точках перекрещивания скважины соединяют между собой каналами, которые образуют путем гидроразрыва, при этом с одной стороны угольного пласта проводят подготовительные выработки по скважинам, служащим для проветривания за счет общешахтной депрессии, а с другой стороны выемочного столба проводят дегазацию пласта с использованием проведенных скважин.The solution of the tasks is achieved by the fact that the extraction column is outlined on two sides by two parallel wells, which are crossed by directional drilling by changing the trajectory in the plane of the extraction column, to unload the coal seam at the intersection points, the wells are connected to each other by channels that form by hydraulic fracturing, this, on the one hand of the coal seam, preparatory workings are carried out on the wells, which are used for ventilation due to the mine depression, and on the other hand s extraction pillar carried degassing reservoir conducted using wells.

Комплексный способ разработки пластов опасных по газу и пыли, склонных к горным ударам и внезапным выбросам, поясняется чертежом.An integrated method for developing hazardous gas and dust formations prone to rock bursts and sudden emissions is illustrated in the drawing.

На чертеже представлена система разработки пласта длинными столбами механизированным способом.The drawing shows a system for developing a reservoir with long pillars in a mechanized way.

На чертеже приняты следующие обозначения:In the drawing, the following notation:

1, 2 - подготавливающие пласт выработки;1, 2 - preparing the reservoir workings;

3, 4 - оконтуривающие выемочный столб скважины;3, 4 - contouring the excavation column of the well;

L - длина выемочного столба;L is the length of the excavation column;

В - ширина выемочного столба;B is the width of the excavation column;

М, Н - точки перекрещивания скважин;M, N - intersection points of wells;

6, 7 - подготавливающие выемочный столб выработки;6, 7 - preparing a mining excavation column;

8 - монтажная камера.8 - mounting camera.

Реализация способа заключается в следующем.The implementation of the method is as follows.

Из подготавливающих пласт выработок 1, 2, на первом этапе, проходят параллельные скважины 3, 4, оконтуривающие выемочный столб 5 на всю его длину L и ширину В. На втором этапе у скважин 3, 4, направленным бурением, изменяют траекторию, таким образом, чтобы они перекрещивались в плоскости выемочного столба и оконтуривали его. Скважины 3, 4 подключают к дегазационной установке, обеспечивающей отсос газа из выемочного столба и вмещающих пород, что обеспечивает дегазацию пласта, после которой для разгрузки угольного пласта и формирования каналов в точках перекрещивания скважин в скважины 3 или 4 под давлением, обеспечивающим гидроразрыв пласта в точках перекрещивая скважин М и Н, подается вода, которая дополнительно вытесняет и растворяет метан в горном массиве и прорывает каналы в точках перекрещивания скважин М и Н. По скважинам проходят подготавливающие горные выработки с одной стороны выемочного столба 6 или 7, а с другой стороны производят дегазацию пласта, используя перекрещивающиеся скважины 4 или 3. Возможен вариант проведения по скважинам пилотных выработок малого сечения с последующим их расширением.At the first stage, parallel wells 3, 4 pass from the preparation workings 1, 2, contouring the excavation column 5 over its entire length L and width B. At the second stage, the trajectory is changed for wells 3, 4 directed by drilling, thus so that they cross in the plane of the excavation column and contour it. Wells 3, 4 are connected to a degassing installation that provides suction of gas from the extraction column and the host rocks, which ensures the degassing of the formation, after which, to unload the coal seam and form channels at the intersection points of the wells into wells 3 or 4 under pressure, providing hydraulic fracturing at the points crossing wells M and H, water is supplied, which additionally displaces and dissolves methane in the rock mass and breaks channels at the intersection points of wells M and N. Preparing horns pass through the wells generating the one hand extraction pillar 6 or 7, on the other hand degassed formation using intersecting borehole 4 or 3. The variant of the wells pilot openings of small cross section, followed by their extension.

Сокращение объемов буровых работ и затрат на проведение горных выработок достигается тем, что скважины проводят методом направленного бурения за один проход, которые обеспечивают совмещения процессов доразведки, дегазации, разгрузки пласта и служат для проветривания подготавливающих горных выработок при их проходке за счет общешахтной депрессии.A reduction in the volume of drilling operations and the cost of mining is achieved by the fact that the wells are drilled by the method of directional drilling in one pass, which provide for combining the processes of additional exploration, degassing, unloading the formation and serve to ventilate the preparing mine workings during their drilling due to general mine depression.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВLIST OF USED SOURCES

1. Патент РФ 2256079. Способ извлечения метана из угольного пласта. / Заявит. Санкт-Петербурский государственный горный институт (технический университет). Изобр. Н.И.Слюсарев, С.П.Мозер, В.В.Феллер. МПК Е21F 7/00, Е21В 43/00. Заявл. 2004.04.05. Опубл. 2005.07.10. Бюл. №19.1. RF patent 2256079. A method of extracting methane from a coal seam. / Declare. St. Petersburg State Mining Institute (Technical University). Fig. N.I. Slyusarev, S.P. Moser, V.V. Feller. IPC E21F 7/00, Е21В 43/00. Claim 2004.04.05. Publ. 2005.07.10. Bull. No. 19.

2. Заявка РФ №2003106283/03. Способ управления работой в скважине и система бурения. /Заявит. ШЛЮМБЕРГЕР ТЕКНОЛОДЖИ. Изобр. У.Д.Элдред, Р.Михан. МПК Е21В 44/00. Заявл. 2003.03.05. Опубл. 2004.09.10.2. Application of the Russian Federation No. 2003106283/03. A method of controlling work in a well and a drilling system. / Declare. SCHLUMBERGER TECHNOLOGY. Fig. W.D. Eldred, R. Mihan. IPC E21B 44/00. Claim 2003.03.05. Publ. 2004.09.10.

3. Патент РФ №2168638. Способ дегазации высокогазоносных пластов при проходке горных выработок. /Заявит. КуГТУ. Изобр. А.И.Дьячков, А.Ф.Галанин. МПК Е21F 7/00. Заявл. 1999.11.10. Опубл. 2001.06.10.3. RF patent №2168638. The method of degassing high-gas strata during the excavation of mine workings. / Declare. KSTU. Fig. A.I. Dyachkov, A.F. Galanin. IPC E21F 7/00. Claim 1999.11.10. Publ. 06.06.10.10.

4. Демченко А.Г. Дегазация угольных пластов и проведение доразведки угольных месторождений методом направленного бурения. - М.: Уголь, 2008, №3. - С.60-65.4. Demchenko A.G. Coal seam degassing and additional exploration of coal deposits using directional drilling. - M .: Coal, 2008, No. 3. - S.60-65.

5. Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт (РД-15-09-2006). Серия 05. Выпуск 14. / А.Д.Рубан, B.C.Забурдяев, В.Б.Артемьев, С.Н.Подображин. - М.: ОАО «Научно-технический центр по безопасности в промышленности», 2007. - 256 с. // Рекомендации по дегазации неразгруженных угольных пластов. - С.60-85.5. Guidelines on the degassing of coal mines (RD-15-09-2006). Series 05. Issue 14. / A.D. Ruban, B.C. Zaburdyaev, V.B. Artemiev, S.N. Podobrazin. - M .: OJSC "Scientific and Technical Center for Safety in Industry", 2007. - 256 p. // Recommendations for the degassing of unloaded coal seams. - S.60-85.

6. Патент РФ №2182970. Способ подготовки газонасыщенного пласта. /Заявит. ОАО «Сельвинг». Изобр. Ю.П.Бушуев, А.Н.Чистяков, В.В.Федорищев и др. МПК Е21С 41/16. Заявл. 2000.08.01. Опубл. 2002.05.25.6. RF patent No. 2182970. A method of preparing a gas saturated formation. / Declare. OJSC "Selving". Fig. Yu.P. Bushuev, A.N. Chistyakov, V.V. Fedorishchev and other IPC E21C 41/16. Claim 08/08/01. Publ. 2002.05.25.

Claims (1)

Комплексный способ разработки пластов опасных по газу и пыли, склонных к горным ударам и внезапным выбросам, включающий вскрытие и подготовку пласта длинными столбами с оконтуриванием выемочного столба скважинами, с последующей дегазацией и нагнетанием воды в пласт для его разгрузки и отработки механизированными комплексами, отличающийся тем, что выемочной столб оконтуривают с двух сторон двумя параллельными скважинами, которые направленным бурением путем изменения траектории перекрещивают между собой в плоскости выемочного столба, для разгрузки угольного пласта в точках перекрещивания скважины соединяют между собой каналами, которые образуют путем гидроразрыва, при этом с одной стороны угольного пласта проводят подготовительные выработки по скважинам, служащим для их проветривания за счет общешахтной депрессии, а с другой стороны выемочного столба проводят дегазацию пласта с использованием проведенных скважин. An integrated method for developing hazardous gas and dust formations prone to rock blows and sudden releases, including opening and preparing the formation with long columns with contouring of the extraction column with wells, followed by degassing and injection of water into the formation for its unloading and development by mechanized complexes, characterized in that the extraction column is outlined on both sides by two parallel wells, which are crossed by directional drilling by changing the trajectory in the plane of the extraction column, for unloading the coal seam at the intersection points, the wells are interconnected by channels that are formed by hydraulic fracturing, while on the one side of the coal seam, preparatory workings are carried out on the wells, which serve to ventilate them due to the mine depression, and on the other side of the extraction column, the seam is degassed with using conducted wells.

Images