автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Способы и средства повышения содержания метана в газе, каптируемом шахтными дегазационными установками

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ММСЕЕВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЩИИ НАУЧНО-ИССЛЕЩОВАТЕЛЫКИЙ ИНСТИТУТ ПО БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ В ГОРНОЙ ПРОШИЛЕННОСТИ МакНИИ

на правах рукописп

КАСЬЯНОВ ВЛАДИМИР ВАЛГСНТИНОВЙЧ

УДК, 622.817

Способы и средства повышения содержания метана в газе.каптируемом шахтными дегазационными установил}

Специальность 05.26.01 - "Охрана труда и

пожарная безопасность"

Автореферат диооертацяи на соискание ученой степей,, кандидата технических наун

Наужпй руководитель,' к.?.п.

О.И.Каслмоэ

Макоезка - Донбасс К91 г.

Работа выполнена в Государственном Макеевском научно-исслв

довательском институте по безопасности работ в горной промышленности.

Научный руководитель -

с.н.с., к.т.н. Касимов 0.И.

Официальные сппошли'ы:

проф. ,докт.техн. наук Болбат И.Е.

канд.техн.наук Клишкань А.Ф.

Ьвдущое предприятие - производственное объединение по добыче угля "ДонецкугольУ

Защита диссертации состоится " " РЫ^иА ¿^¡ллЯ 1991р. в " '< Э " час. на заседании специализированного совета

в Государственном Макеевском ордена Октябрьской Революции научно-исследовательском институте по безопасности работ в горной промышленности ( 339008, Макеевка Донецкой обл., ул.Лихачева, 60).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека института.

Автореферат разослан " ^ " С^.-ИЛЫ 19Э1 г<

Ученый секретарь специализированного оовета канд.техн.наук

В.М.Приходько

- 3 -

ORllAii XAP/üCTjíPí ;СТ1 DÍA РАБОТЫ

Актуальность работ». Дегазации угольных пластов скважинами позволяет повысить производительность шахт, обеспечить безопасность горнах работ :i иепольэозать добываемый газ в паролю:-1 хозяйстве. Несмотря ua^jiipoicos применение ( дегазируете.i 256 шахт), некоторый задачи в этой области не решены. Важнейшая из них - обеспечите высокого содердшшл метола б-добиваемом газе дла достижение требуемой эффективности и безопасности дегазационных работ.

Оснош-п! способом дегазации .-шляется отсасывание газа по скеозии&м,пробуренным из горных выработок до пересечения со сбли-гляш-г-и ¡шаст.а;лп,располи.";сшг1!Ми в кровле к почве, Дла ео осуществление на пахта:: Донбасса работа;:? 164 позершосткш; стационар«« Баку;,гг-насос1шх ст.иций. Ifo Hitx ICO отсасывают газ с содержанием гзтала нт'ЛУ 30/5, а 27 - транспортирует пзрызолпасн>?) с.г -:ь. Ннзяоо содержание метана в келтиро пенник го г о ¡;пллется опгорны:{ недостатке!-! п дегазации шахт. Оно не только енинает оф$ектшшость работы дега.->ац:юштх систем, а добиге которых от 70 до 9С;Й сьстаплм*т ноздре, но и создает опасность распространения плавни по трубопроводам, запаяиеннш иарашниюиой газовой смесью. Случай прохода пла;.'зки с поверхности с выработанное пространство дь. аэируемой лавы ]с;ел место на иахто им. "Ленинского 'Сспсомола" и ГЙ "Укрза-подуголь", Ш'оксо еодер'-.ание метана пропягстюуот его утилизации. Ь'легодпо в котельтж уставов:«« ií¿nracrc.t ¡.спои 2С$'похтн&го метана.

Наблядаьтсл тенде/щнн к сн;слспню содерланил метала в изьле-киемем газе. С 1955 года но 1990 год п средою« на иггстах Донецкого басссЛка оно снизилось с 4Iyí до '¿2$. При кооф^цленто рф$<зктив-иооти дегазацри 3-'$. В угледойдаш^к странах. Западной Еврспи эти показатели юте. 3 ФРГ, например, среднее содержание нот.'на п . швлекаекой сгеел 41{3, а коэффициент еф*егигоаости дегазш'дн 51%.

Сшшение содержания метана в дегазационных системах Донецкого бассейна произошло из-за перехода на бесцеликов^ю выемку углл и столб,вую систему разработки, несовершенства применяемых способов герметизации скважин и контроля их работы. Повышение содержание метана в каптированном газе в два раза (до уровнн,достигнутого за рубеаом) обеспечит требуемую эффективность дегазации большинства шахт Донбасса без реконструкции дегазационных систем, позволит компенсировать затраты на дегазацко за счет расширении утилизации добываемого метана.

Цель работы. Разработать аффективные способы и средства повыпенил сэдепканид метана"в газе,извлекаемом скважинами, пробуренными 'дль дегазации сближенных угольных пластов.

Идол работы. Заключается в увязке параметров скважин (углов бурении и глубина герметизации) с содержанием метана в отсасываемом газе и в применении средств,обеспечивающих возмошоеть изменять глубину герметизации.

Научные полокенип,разработанные лично диссертантом,

и новизна.

1. ¡¿отодика определения углов разгрузки пород над выработанным пространством лавы.учгтьшаюцал приток метано-воздушной с;.:ес1; по длине скважина,

2. Зависимость содержании метана в оквашшах от их пира-метров и метановиделешш из дегазируемых сблшенных пластов.

3. 'Зависимость сопротивления перемещению герметизатора по скважине от степени сжатия метериала мандаты (поролон).

4. -Закономерность распределении содержания мутона по

• длине сквакин.на основе которой разработай метод определения мест подсосов воздуха и оценки качества герметизации оатрубного пространства.

Обоснованность и достоверность научных результатов, выводов к.рекомендаций подтверждены использованием апробированиях закономерностей теории дегазации, пропертой расчетных данных лабораторными и гаахтними экспериментами,положительными результатами испытаний нового герметизатора скпт.ин и метода определения мест и притин подсосов воздуха в сквстгаы, применением методов статистической обработки данных и теории вероятности, внедрением разработанных методов и средств п практику ведения дегазационных работ.

Работы. По данным о притоке газа в скважины определены углы разгрузки пород кровли над выработанным про- . странством,которые в 1,5 - 2,0 раза больше рекомендуемых нормативными документами и принимаемы* при проектировании дегазации шахт, "етодом математического моделирования впервые установлена зависимость содержания метана в скватинах от параметров бурен: ч сква?.ин, их герметизации и газовзделенпя из дела->ируемых пластов;исследогана закономерность распределения содернання метана по длине скза.т.ин,-на основали:: которой разработан метод определения мест притона воздуха и оценки качества герметизации скважин;установлена зависимость сопротивления перемещению герметизатора по скваяино от степени снатия маржет, которая использована для разработки нового способа герметизации скважин.

ДГА'"'^8?^.^^6.1!'!0^^-?^0™ состоит в разработке метода расчета параметров бурения и герметизации скваташ,обеспечивавшего содержание метана в газопроводах более 25^,разработке технических требований и оригинальной конструвдни герметизатора де: азацнокных сквалип,позволяющего качествешго уплотнить затрубнос пространство и менять длину герметизации; разработке метода определения мест V причин притопа воздуха в скважины и оценки качества их герметизации.

_ Метод расчета параметров

бурения и герлетизации скважин ьключен в "Руководство по дегазации угольт : шахт" и использован в программе проектирования дегапации, разработанной ЫалНИИ для ПЭВМ УВйх1 . По техническим требованиям, разработанные при участии автора,создан герметизатор ГДЦУ-1 и освоено aro серийное производство.Эксплуатация герметизаторов ь течении 2-х лет на 35 ших.ах позволила повысить содержание метана в 1,5 - 2,0 раза, снизить затраты времени на герметизацию скважин с'24 часов до 20 минут. Метод оценки качества герметизации скважин прошел широкую апробация и включен в "Руководство по дегазации угольных шаят" в качество обязательного для всех шахт отрасли.

Дпжбащ'АМбр™. Основные результаты диссертации докладн-• вались и Ьбсуждались на НТС отдела дегазации МакШ1И (г.Макеевка, 1989г.), на горной секции (1990г.) н на ученом совете Мак1Ш (1989г.j на совместном заседании секции подземной разработки месторождений угля и сланца НТС Ыинуглепрома СССР и НТС Госгортехнадзора СССР (г.Кемерово,1988г.), на семинаре работников служб дегазации Донецкого бассейна (г.Макеевка,1990г.).

Публикаций. По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ,включая авторское свидетельство.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложена на IS7 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, И таблиц, список литературы из 22 наименований и 9 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРНАНИЕ РАБОТЫ

Дегазация сближенных угольных пластов получила широкое распространение во всех угольных бассейнах страны. Имеется большой спит ее проектирования и применения, основанный на трудах И.М.Пзчука, Г*Д.Лядина, Л.М.Морева, И.В.Соргеева, А.Т.Айрунп, 0. И.Касжлова, В.С.Ззбурдяева, В.А.Сздчикова, Е.И.Преображенской, А.С.Рябчечко, О.С.Гершуна и др. Однако некоторые задачи в зтой области до сих пор не решены. Основная-из них - получение требуемого содержания метана в добываемом газе для обеспечения безопасности ¡1 высокой эффективности дегазационных работ.

Анализ состояния дегагацй! шахт Донбасса показал, что из об'днх подсосов воздуха в дегазационную систему, 75% составляют подсосы в скважины. Основная причина повышенных подсосов в скважины: переход на бесцеликозую выемку угля и, как следствие, ухудшение охраны сква-жшы от разрушения, отсутствие эффективных способов герметизации устьев сквачин и контроля пх работы. ( . .

В работах О.И.Касимсна показано, что подсосы воздуха в сквагину уменьшаются с увеличением отношения расстояния г.шяду разрабатываемым пластом и концом ненарушенной части сква" ины (/7 ) к вынимаемой мощности пласта ( гп ). Увеличитьможно за счет увеличения угла наклона сква-шш или глубины её герметизации. Однако эта зависимость но учитывается при определении параметров ■бурения и герметизации сгааяин.

Углы наклона скважин япроделяют по данным о величине угла разгрузки пород над выработанным пространством, лтя углы рокс;лон-довал профессор И.М.^зчук для расчета параметров сква-чиш п условиях охраш выработок целиками, позаимствовав их из работ по изучению сдвигания пород. Но зто средний угол на расстояния от вы-

нимаемого пласта до поверхности. Фактический угол разгрузки в зоне расположения скьаюш может существенно отличаться от среднего. Громе того,охрана целпкаш практически на применяется. При охрана выработок бутовыми полосами и кострами над ними происходит сдвижение пород.Это не учитывается при определении параметров скважин.

Одним из основные ..оложеннй метода расчета угловых параметров скважин,используемого в настоящве время,является положение о 'необходимости пересечения сквадшюй линии пересечения плоскости разгрузки с подрабатываемым пластом. Однако в зарубежной литературе появились публикации о том, что соблюдение отого условия не является обязательным для получения высокого содержания и расхода метана.

На шахтах Минуглепрома СССР ос/новнш способом герметизации скважин,пробуренных на ебликеншо гласти, является цементация затруб-ного пространства.Способ трудоемкий, дорогостоящий и недостаточно еффектииный. Цзментное уплотненно при входе скважины в зону сдвижения пород разрушается. Сдвижение пород часто нирушает процесс отвердения цементного расвора. Герметизировать скважины цементный раствором на глубину более 6-8 метров практически невозможно. В то ке время опит показывает, во многих случаях для достижения высокой эффективности дегазации глубина]гьрметизации должна составлять 25-30 м.

' * •

Чтобы упростить процесс герметизации и увеличить глубину обсадки скважин в СССР и за рубежом применяются механические герметизаторы с манжетами из эластичных материалов, диаметр котор|.и больше диаметра скважин. Всем герметизаторам такого типа присущи Недостатки: досылка.вручную затруднена и осуществляется с П'чющью бурового станка, э результате манжеты часто разрушаются, что при-

- 9 -

ЕОДИТ к болышгм подсосом воэдуха_._

Пряны герметизаторы, которые легко, вручную досылается в сква-кины и при этом обеспечивают высокое качество герметизации. Для этого необходимо подобрать для манжет материал, который мскно было бы предварительно сжать, до размеров менее диаметра скважины, и, который после снятия сжимающей нагрузки достаточно плотно заполнял' загрубное пространство.

.Причин повышенных по$о'ШР,Ш31,о: некачественное выполнение гернетизациошгых работ, нарушение герметизации под влиянием горных работ,несоответствие глубины герметизации и угловых параметров скважин горнотехническим условиям. Чтобы обнаружить и устранить эти причины необходим специальный контроль,который позволил бы не -только оцепить качество герметпзацисшшх работ, но давал возможность определить причини попиленных подсосов воздуха в скваглны, выбрать необходимую глубину герметизации и параметры сквалпн.

На основании щтюазлогяенл-го задачами диссертации являются:

1. Исследовать зависимость содержания метана в скважинах, от параметров их бдения и герметизации.

2. Исследовать, приток метана по длине скваяиш и определить еслиншм углов разгрузки пород кровли, в которых бурт дегазационные сква^иш (как правило, до 30 мощностей вынимаемого пласта). •

3. Определить технические требования к конструкции средств

>

герметизации скважш.

4. Разработать метод контроля качества герметизации скееяш.

Фактические угли разгрузки пород ^ определялись на выемочных участках с охраной выработок и устьез сквалшн бутоЕими полосами.Методика исследований заключалась в следующем, На вкбран-*ном участке в действующей сквеяина определялось расстояние ■ Ь

от устья-сквакины до разгруженной зоны вмещающих пород. Для отого .издалось распределение притока метаносоздушной смеси по длине скважш.ы.Та точка, где фиксировалось резкое увеличение количества поступающей смеси,считалась границей разгруженной зоны.

После определения Ь , устанавливалась величина ее проекции на вертикальную плоскость, проходящую через линии падения пласта. Из геометрических построений

L1

С

где р - угол наклона скважины к горизонту,град;

¿L угол падения пласта ь вертикальной плоскости, " проходящей через ось скважины, град;

^ - угол разворота скважины, град.

Затем по данным о j3 и J^ определялся угол j3í наклона скважины к разрабатываемому пласту в вертикальной плоскости, проходящей через ось скваиины

• j3, = jZ-t-arclcj^l- eos if'Jj

где X - Угол падения пласта,град.

Далее устанавливалась величина угла наклона скважины

к плоскости разрабатываемого пласта в вертикальной плоскости,проходящей через линию падения пласта,

' 4 '

На линии,проведенной под углом (рис.1), откладывалась величина- L • затем линией соединялся конец бутовой полос!• (точка С) с концом линии ОК. Угол между линией СК и плоскостью раз-

рабатывг.емого пласта определяет фактическое значение угла разгрузки пород

Эксперимент по определению углов разгрузки пород проведены на 13 лиспошшх участках. Фактические углы разгрузки болшэ рекомендуем:« "Руководством по дегазации угольных шахт" в 1,5 - 2,0 раза. Поэтому скваг.ины, буримое в соответствии с рекомендациями руководства разрушаются.

.В них сасасшеется воздух и сшгкается содержание метана в каптированном газе.

Для проверки наличия концентрированных притоков метана в п мостах пересечения прдрабатпваешх угольнлх пластов ьсследог.олось распроделеяко притока метана по длине сквгешш с • использованием споцкалыюго зонда. По получегашч даншм строился гр-шп; зависимое?:! притока готика в скважину от расстояния до со устья. На ной отмечалось положяшо подрабстагашс сблжешглх' пластов. Делаюсь это слсдугцпм сбраясм. 11а графике,лшшя, проходяцая чзрзп ось сксгс-'.;'!:!!, располагалась под углом 0 к линии горизонта. От линии гсрпгоьта отхладнвялся угол

Л = arctci[tcj i • c°s 'fj

5дтем о? липки, проведегеюй под углем / к горизонту, восстанавливался перпендикулярна котором откладывалось расстояние метлу ралрпбат'-ГЕГ.с'-ам и сблгселнкн пластом.Из конца восстанавлеглдго

• пзрпонд:;куляра проводилась л ¡гния до пересечения с осьл сквагинп. Если к этой точке на с си скв&япш не был приурочен кенцентрировзи-ïwK приток метена, то сто свидетельствовало о том,что 'рзбогише бурить сквазицу в точку перзеечення пласта с липие»1, проведенной под углом разгрузки к плоскости разрабатнпасмого пласта, в данном

* случае по является обязательна*. .

Схеив и иотодикв определения углов разгрузки пород

I - облнцашшй илаот; 2, - разрабатываемой пласт; 3 - линия горизонт.

Рис «I.

-• 13 -

Исследования притока метана были проведены на 15 сиази-иах 13 выемочных участков. D большинства случаев места притока метана но совпадают с мистс . пересечения сквалиной сближенного пласта. Основное количество метана поступает в скважины из зоны, прю.мкаыцеЛ к концу обсадноЛ труби. На основании выполненных исследований можно сделать вывод о том, что основной принцип, на котором базируется действующая методика расчета уг-лоеых параметров скважин, не является определявши. Оптимальное положение скважины d пространстве долино опредетятьсл закономерностями притока в них метана и воздуха в эаьисимости от ео угла наклона, разрешения газа п сквояине, способа охраны выработки и герметизации устья.

При выводе формулы для расчета углов наклона сквслин использована известная зависимость концентрации мотана С от количества извлекаемого из сквалшны метана и подсосов воздуха 0„:

Р- Ъ-юо 1-0»

В ранее выполнен1!ых работах ЦакШШ тлеется зависимость для расчета . Для случая охраны сквашн бутовыми полосами

Qn= Яг85'"-Вп,7

где /71 - мощность разрабатываемого пласта;

В - разрежен. :о в скванине;

Л,, б/- зкпирические коэффициенты,

ь = JJsifeMl,

Пср cos f

- 14 -

где & - ширина бутовсй полосы.

Знак 'V прк'чкается гтри бурончи скражин в сторону пади ния, знак - при бурении и сторону восстания пласта.

Подстанни г, выражение для определения С значение Оп п выполнив преобразовг ¡пя, получил формулу для расчета угла наклона сквакин и плоскости разрабатываемого пласта

гдэ

где

$=j3±i.' = arcto

m-costf'. р йг В '

LM 2о/т

Пс^ с

1

количество метана,извлекаемого дегазационными сква-К]!ни.1и,пр0бурснзи"!'и на шо; 1оч1 юм участке;

Пск- количество сквсх.ин на участке. Для случая охрани ckbojkhh кострами

(V,- E/s¡n(j5±X'),

в.

глубина герметизации устья скеккинц

Па 1 С /

Анализ показал,иго среднее значение угла наклона сквакин к плоскости разрабатываемого пласта ь пахтах пяти производственных объединений Донбасса составляет 35,0°. Расчеты по полученным зависимостям показывают,что увеличение углоп наклона скваглн с 40° до 60° приводят к увеличении содержания нетана нз менее чем 1,5 - 2,0 раза. Полученный расчетом результат проверен окспоримен-тально т '..рех шахтах,

Методика зкепорименгальных работ заключалась в следующем.

На экспериментальном участке бурились серии скважин под ; лнимн углами к плоскости разрабатываемого пласта. Всо скважины имели одинаковый диаметр, дайну, герметизировались одним способом и имели одинаковую глубину герметизации. По пере отхода лавы от скважин в каздой из них измерялся расход и содержание нетанн в извлекаемой смеси. Чтобы избежать ошибки за счет колебания расхода газа и содержания метана, при анализе использовались средние значения величин , измеряемых б течение всего периода наблюдений за работой скважин. Эксперименты подтвердили результаты

п. Р

расчетов. Например,на участке веточной коренной лавы пласта

пахты "Залеровальная" увеличение угла наклона скиалпн с 18° до 45° позволило повысить содеря^чю метана с 165? до Установлено также,что оптимальные значения углов наклона екчалин находятся в диапазоне 40-60°.

Для снижения подсосов воздуха в скьаяины разработан ноеый способ их герметизации и конструкция герметизатора.

Идея ссмдчнаг нового способа герметизации основана на применении элаегнчшсс мшкет,чоторые предварительно перед досылкой и скважины смимаюи-.н гибкой лентой и приводятся в рабочее состояние после полной досылки герметизатора в енвааину.

При разработке конструкции герметизатора решен ряд задач: проверена возможность использования поролона для нзготоьленип манжет; определены: необходимый диаметр обсадной колонны, длина уплотнитольной мшиеш, диаметр манжеты в свободном и сжатом состоянии; шбран способ разрушения скимшощей ленты.

Используя известные уравненчя,описывающие дшгаение метана и воздуха к дегазационным скважинам, получена зависимость содержания С и количества метана ^ в извлекаемом газо от глубины герметизации (рис.2). Из графиков рисунка 2, пост-

роенных для условий конкретного впсмочшго-участка следует, что увеличение глубины герютизации с G до 20 м позволяет увеличить

проведены испытания герметизаторов на пяти пахтах. Применение новых reí :египатороы позволило на окспериментальннх участках по-вь.-ить количество и содержание метана в гаде в 1,5 - 2,0 раза.

Причинами погашенных подсосов годдуха в сквакпнн могут *ыть: некачественное выполнение герметиэацпонных работ, нарушение герметизации под влиянием горных работ, несоответствие глубины герметг. ;ацпи и угловых параметров сквггмш горнотехническими условия:.! . Все эти причины необходимо своевременно устанавливать и устранять, а для этого необходим специальный контроль.

При разработке методов контроля возникает вопрос, когда и ..ак их цугло осуществлять. Связано это препде всего с тем, что после герметизации сквакиш оказываются а зоне сдвижения герных пород, и качественно уплотненное пространство мсяду обсадной трубой и скважиной может ларуанться и стать проницаеким для воздуха. В ЧССР контролируют качество герметизацлоннш работ до сдачи скважины в оксплуатациэ путем создания в объеме скваташ избыточного давления и наблюдав за скоростью его падения после отключения компрессора. В EPF, наоборот, контролирует качество герметизации и проверяют правильность выбора параметров скважин путем их зондирования (определения мест притока метана, п воздуха по длине сквшлш) после подключения к дегазационной сети и начала IX работы. В наших шахтах вообще такой контроль но производится, ограалчиваотия только отключением малоэффективных скважин, отсасывающих незначительное количество смеси с низким содержанием метана.

Для проверки целесообразности инструментального контроля

и

проверки расчетных данных

Завиоииооть раохода и содержания иотамо а отсаанлаенон гезо от глубшш герметизации (¡¡¡вами

Рио.2.

- 18 -

качества герметизации екпалиш до ввода в работу ( по методу ЧССР) были проведет,! экспериментальные исследования, которые показали,что скважины, пыдержаьшие и иевыдеркагашо испытание, мало отличались по расходу и содержанию метана в извлекаемой из них смеси. Это кота") объяснить тем,что герметизация скважин при их эксплуатации разрушается. Кроме того, показатели качества герметизацлоншх работ для различных схсм дегазации различные, г.е. для осущоствлешш контроля по методу ЧССР нужно было бы для каждой из них определять показатели качгства и выполнять большой объем трудоемких экспериментальных работ.

Таким ооразом,было доказано,что инструментальный контроль

Kt-.юстьа герметизации сквгстш до та ввода в работу неэффективен,

не

Т.к. качество герметизация работающих скваяин определяется только качеством герметизациоиних работ, но и условия;'.и сдииксния пород, которое мояет вывести из строя хорошо. загерметизированную скважину.Качество герметизационных работ достаточно оценивать визуально,т.е. контролировать выполнение всех технологических операций по уплотнены. затрубпого пространства, а инструментальный контроль качества герметизации целесообразно ьыполнять методом зондировщшя после подюисчения скваг.нны к газопроводу и поступления в нее метана.

Для проведения экспериментальных работ по зондированию скваяин был разработан зонд, с помощью которого можно измерять содержание метана в любой точке скеелины, в объеме которой создано разрешение. •

' Изучение распределения содержания метана по длине сквалин показало,что путем его измерения можно определить песта и причины погашенных притоков воздуха в сквагину: если содержание метана не постоянно в тчале и конце обсадной трубы, то сто ука-

- 19 -

зыиае? на ее разрушение; низкое содержание метала в забм скважины свидетельствует о плохой связи с истошшкоы метана и неверно вибршшьл углшл,к Параметров скважин, бол; пая разшща содержания метана в конце обсадной труби и в начале скважины свидетельствуют о плохой герметизации затрубного пространства. Для количественной оценки подсосов воздуха по длине скважин по данным о распределении содержания мытына и разработки на атсй основе рекомендаций по повышении содержания метана и добываемом газа предложена зависимость

к.= (См-С^-С/ЮО |

Сч- С[«| [1- с, ]

где К, - доля прите чик воздуха на I -ом участке скьажшш; С( - содержание метана на выходе обсадной тр'бы; ОI - содциалие метана в ¿-той точке скважины. Полученная зависимость используется следующим образом. В скважине намечайтея лирактерные точки: С< ~ Б начале обсадной трубы, С2 - в конце обсадной трубы, 0 - в скракине на расстояши 0,5-1,0 м от конца обсадной грубы и - на удалении 30-40 м от устья скважины. Для отих точек но данным о содержании в них метана определяют коэ'{фчшснты К^, и К3. По их величине судят с местах и величине пидсосои воздуха, а такте шбирают меры по их устранению.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе содержится решение актуально!! научной задачи, заключающейся в разработке способов и средств снижения [юдсосов 1Ю"/ц'ха и дегазациогаше скважины, использование которнх позволило погнекть содержание метана в добываемом газе и объективность дегазационных работ.

Осноьше 1 ни оды и результаты сводятся к следующему.

1. Фактические углы разгрузки пРрод при охране выработок битовыми полосами и кострами в 1,5 - 2,0 раза превышает рекомендуемые в "Руководство по дегазации угольных иахт'^ Результаты исследования распределения мет&ногыделения по длине скваиин покрали, что в большинстве случаев в местах лересечешя скважин

с подрабатываемыми пластами повышенного притока метана не наблю-дается,т.е. способ расчета углоьих параметров сквакин, основанный н.1 определении мест пересечения плоскости разгрузки со сближенным пластом "уждается в уточнении. Расчет углов наклона скважин основывается на учете зависимо-тей притока метана и воздуха в скважину. Для этой цели предложена зависимость, которая позволяет определить требуемый угол наклона скважин по заданной величине содержания метана при известных: притоке метана из сближенного пласта, мощности fзарабатываемого пласта, способе охраны скватан, глубине их герметизации, количество скваянн, находящихся в работе,!! расстоянии между ними.

2, Из многих сквашш, которые не выдерживают испытания на герметичность, в процессе эксплуатации извлекается газ с высоким содериашем метана поскольку они хороло соединены с псточникса его выделения. Устанош1ено,что показатели качества герметизационных работ зависят от состояния пород вокруг сква-

- 21 -

кип,длины герметизации и ряда других факторов,!! поэтому для различных способов и схем дегазации нэ одинаковы,что затрудняет их использование в практике дегазационных работ.

3. Для определения причин подсосов воздуха в скважины необходимо контролировать подсосы воздуха по длине скважин в процессе кх эксплуатации.Достаточно надежно ото можно сделать,иная данные о распределении содержания метана. Результаты измерения содержания метана в скгалштх позволяют оценить эффективность применяемого способа герметизации и соответствие его условиям, определить требуемую глубину герметизации,проконтролировать правильность выбора наклона скваг.ин.

•i. Использованный а процессе и с пледов алий зонд дал отбора проб газа по длине екгачин прост,удобен г> работе и рекомендован для внедрение на шахтах. Разработана и передана угольным предприятиям техдокументация на его изготовление и применение,

5. lia ссисн-шши npene.uOHiùK исследований разрбогани методические ук-лзгшиг по оценки качества герметизации ска^нн.

о. Разработанный герметизатор сквоаии имеет ряд ваздлс преимдести: позволяет герметизировать сква^нш на любу» глубину, его ммкетн не разруиаятся в процессе эксплуатации н в момент досилкч в скважину, что обеспечивает высокое качества ГерМеТИЗа-

ЩШ,

7. Па основании ылтолнгннше исследования предъявлены требования к ксиструктпрш:м элсм-;нтим герметизатора,подготовлено технической задание на его разработку,организован серийный выпуск герметизаторов,которые внедрены на 35 шахтах Донецкого бассейна. Применение герметизаторов позволяет повысить эффективность дегазации не менее чем в 1,5 - 2,0 раза.

Ochophu'J положения диссертации опубликованы г. следующих работах:

1. Дееп Ю.В., Маркин В.А., Кесьянов В.В., Дегазация угольных пластов скважинами в глубока вахтах. Корнал "Уголь Украины". №7, IS84, C.3G-37.

2. Доев D.B.,tiapKHH В, А.,Касьянов В.В. Петаноннделение при бурении дегазационных скваиин.Способы и средства создания безопасных условий труда в аахтах.и1аксеысг..,1284, с.75-80.

3. Доов Ю.В.,Маркин В.Л.,Касьянов В.В. Предупреждение загазирования выработок при бур-.кии скважин.Создание безопасных уловий труда в угольных пахтах.Макеевка,IS03,с.3-7.

4. Деев Ю.В. ..Маркин В.Л.,Баев X.А. .Касьянов В.В. Влияние углов наклона скважин на содержание и расход метана в газе,извлекаемом из сблиг.снных угольных пластов.Создание безопасных условм*1 труда в угольных шахтах. Лаксеска,1967, с.131-137.

5. Маркиг В.Л., Деов Ю.В., Митии И.В. .Касьянов В.Б. Определение углов наклона дегазационны сквалнн при Суронии кз выработок .охраняемых бутовыми полосами.Создание безопасных условии труда в угольных иахтах. Макеевка,1906, с.128-133.

.6. Дееп Ю.В. .¡¿аркин В.А.,Касьянов В.В, Оптимальная длина дегазационных с;с£азши,лробугекких на сближенныо пласты.Способы и технические средстве, обеспечения безопасных и здоровых условий труда на угольных шахтах, ,&шеовка,12ЕО, с.53-57.

7.'Доев D.B..Ларкин В.А,,Касьянов В.В, Герметизатор дегазационных скважин.Способы и технические средства обеспечения без-опаскш: и пдоровкх условий труда на угольных шахтах,Макеевка, 1909, с. 104-108,

- 238. Касимов О.И.»Касьянов В.В. Эффективность дегазеции Еыеыочных участков. Журнал "Вазопасность труда в проыиаленнисти", 1989, М, с. 46-49.

9. Деев Ю.В.,Касьянов В.В.,Царкин В.А.,Ихно С.А. Обсадка >-колонна для дегазационных скважин,пробуренных на сблияешше пласты.Полояительное решение на заявку № 4732S0I от 29.01.й9г.

Сдано в производства 1.08.91, Формат 60x00/16

Офо.пэч. Тирад 120. Заказ 360. Уч.г-иэд.л. 1.0. Цэх оперативной полиграфии ЦБН1И Минуглопрома СССР, 340000. г.Донецк, ул.Артема, 60