Рекомендации при определении параметров дегазации угольных пластов подземными скважинами

92. Изложенные ниже методы определения параметров дегазации разрабатываемых угольных пластов рекомендуется использовать при разработке проектов дегазации строящихся (реконструируемых) шахт и при разработке разделов "Дегазация" в документации на ведение горных работ выемочных участков при отработке выемочных полей на действующих шахтах. Допускается на действующих шахтах принимать параметры дегазации в документации на ведение горных работ выемочных участков по аналогии с параметрами дегазации ранее отработанных выемочных участков на этом пласте согласно пункту 460 Инструкции по аэрологической безопасности угольных шахт.

Расчетные параметры дегазации разрабатываемых угольных пластов корректируются в процессе бурения скважин и проведения дегазации согласно пункту 459 Инструкции по аэрологической безопасности угольных шахт.

На оконтуренном выработками участке пологого или наклонного отрабатываемого на полную мощность пласта расстояние R_c, м, между параллельными очистному забою восстающими или горизонтальными скважинами определяется:

где:

- полезная длина скважины, м, рассчитывается по формуле:

(здесь l_c - длина скважины, м; l_г - глубина герметизации устья скважины, м);

m_д и m - дегазируемая скважинами и полная мощность угольных пачек пласта соответственно (при наличии породного прослоя), м;

g₀ - начальное удельное метановыделение в скважину, м³/(м²·сут);

a - коэффициент, характеризующий темп снижения во времени газовыделения из пласта в скважины, сут^-1;

- продолжительность дегазации пласта скважинами, сут; устанавливается с учетом показателей газоотдачи пласта;

l_оч - длина лавы (очистного забоя), м;

- объемная масса угля, т/м³;

- проектный коэффициент предварительной дегазации разрабатываемого пласта, доли единицы;

q_пл - метановыделение из пласта без его дегазации, м³/т, устанавливается прогнозом по геологоразведочным данным и уточняется для действующих шахт по данным газовых съемок в горных выработках шахты специализированными научными и научно-исследовательскими организациями.

Величина g₀ принимается по фактическим данным или рассчитывается по эмпирической формуле:

где:

X - природная метаноносность угольного пласта, м³/т с. б. м.;

- размерный эмпирический коэффициент, учитывающий мощность угольных пачек пласта и размерность g₀, находится из выражения:

Величина коэффициента a принимается по фактическим данным или определяется по формуле:

где:

b и c' - эмпирические коэффициенты, значения которых составляют при V^daf 25% 0,042 и 8,8 x 10^-4 соответственно, а при V^daf > 25% - 0,025 и 3,9 x 10^-4 соответственно;

V^daf - выход летучих веществ, %.

Показатели газоотдачи угольных пластов в скважины рекомендуется определять до начала дегазационных работ по материалам газовоздушных съемок, которые проводятся в тупиковых частях подготовительных выработок на подлежащем дегазации выемочном поле, участке.

Значения показателей газоотдачи пласта g₀ и a, рассчитанные по формулам (23) и (25), рекомендуется корректировать по мере накопления данных о метановыделении в скважины или группу скважин. Окончательную корректировку показателей газоотдачи пласта рекомендуется производить после завершения очистных работ на дегазируемом участке угольного пласта.

93. Расстояние R_К, м, между кустами восстающих или горизонтальных перекрещивающихся скважин (одна скважина пробурена параллельно очистному забою, вторая - ориентированно на забой лавы с углом встречи 30 - 35°), рассчитывается по формуле:

где k_и - коэффициент интенсификации выделения метана в перекрещивающиеся скважины, рассчитывается по формуле:

где f - коэффициент крепости угля по М.М. Протодьяконову.

Углы заложения скважин, ориентированных на очистной забой, определяются по формулам, приведенным в таблице N 5.

Углы заложения скважин рекомендуется корректировать в процессе бурения скважин.

Таблица N 5 - Углы заложения ориентированных на очистной забой скважин, пробуренных из участковой выработки

- угол между осью выработки и проекцией скважины на плоскость пласта, град (определяется графически с плана горных работ), - угол падения пласта, град.

94. При слоевой отработке мощных пологих угольных пластов работы по дегазации рекомендуется проводить в лавах верхнего слоя. При этом расстояние между ориентированными на забой лавы скважинами, пробуренными из выработки нижнего слоя или пробуренными на нижний слой из выработки верхнего слоя, рекомендуется принимать равным 2R_K.

С таким же интервалом рекомендуется бурить и ориентированные на очистной забой фланговые скважины.

Расстояние R_Н, м, между параллельно-одиночными пластовыми нисходящими скважинами рекомендуется определять:

с последующей корректировкой.

Расстояние L_Г, м, между скважинами гидроразрыва, буримыми из подземных выработок, определяется:

где R_г - радиус действия скважины гидроразрыва, м, рекомендуется определять опытным путем или по рекомендациям научно-исследовательского института (ориентировочно R_г 30 м).

95. Необходимый объем рабочей жидкости Q_Ж, м³, (воды или воды с добавками) для гидроразрыва пласта через скважины, пробуренные вкрест простирания пласта из полевых выработок, рекомендуется рассчитывать:

где:

m - полная мощность угольных пачек пласта, м;

k_з - коэффициент, учитывающий заполнение угольного массива жидкостью. Рекомендуется определять опытным путем или принимать по таблице N 6.

Таблица N 6 - Значения коэффициента k_з

При гидроразрыве угольного массива через скважину, пробуренную по разрабатываемому пласту, объем рабочей жидкости , м³, определяется по формуле:

где l'_г - полезная длина скважины гидроразрыва, м.

Минимальное давление жидкости P_г, МПа, при котором происходит гидроразрыв угольного пласта через подземные скважины (опыт, полученный при гидроразрыве угольных пластов в Карагандинском угольном бассейне), определяется:

где H - глубина горных работ (залегания угольного пласта) от земной поверхности, м.

Выбор оборудования для проведения гидроразрыва пласта рекомендуется производить исходя из величины P_г, определенной по формуле (32).

Расчетное время t_г, ч, работы насоса рассчитывается как отношение требуемого количества жидкости по формулам (30) и (31) к темпу ее закачки, принимаемому равным производительности насоса:

где q_н - темп нагнетания жидкости в пласт угля, м³/ч.

Расстояние между пластовыми скважинами при бурении в зонах подземного гидроразрыва, рассчитывается:

где - коэффициент интенсификации газовыделения в скважины предварительной дегазации, пробуренные в зонах гидроразрыва пласта, рекомендуется определять по таблице N 7.

96. Параметры скважин при дегазации крутых и крутонаклонных угольных пластов рекомендуется устанавливать с учетом геометрических размеров подготовленных (или подготавливаемых) к отработке выемочных столбов и указаний по расположению скважин.

Таблица N 7 - Значения коэффициента