автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Управление газодинамическим состоянием углепородного массива через скважины сложного профиля на глубоких шахтах

р

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

-Московский государственный горный университет_

2 О ИЮН Шн

На правах рукописи

ЛУКАШ Александр Семенович

УДК 622.8311,322.942: 325.3 :213.24(013.3)

УПРАВЛЕНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ УГЛЕП0Р0ДН0Г0 МАССИВА ЧЕРЕЗ СКВАЖИНЫ СЛОЖНОГО ПРОФИЛЯ НА ГЛУБОКИХ ШАХТАХ

Специальности: 05.15.02 — «Подземная разработка

месторождений полезных ископаемых»; 05.26.01 — «Охрана труда и пожарная безопасность»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1994

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный консультант, докт. техн. наук, 'проф. ЯРУНИН С. А. Официальные оппоненты:

/

докт. техн. наук ОЛАСТУ'НОВ С. В., . докт. техн. наук, проф. КЛЕБАНОВ Ф. С., докт. техн. наук, проф. ПЕТРОВ А. И.

Ведущее предприятие — Институт проблем комплексного ■ освоения недр.

В . . . и . ни п*1 ^ 1Ч»ии10 совета

Д-053Л2.02 в Московском государственном торном университете по адресу: '117935, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Ученый секретарь специализированного' совета

1994 г.

Автореферат разослан

1994 г.

докт. техн. наук, проф. КУЗНЕЦОВ Ю. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Переход горных работ на угольных шахтах па большие .глубины приводит к росту негативных последствии горного давления, усложнению форм 'газодинамических явлений, увеличению в газовом балансе выемочных участков доли газовыделення из мощных слоев песчаника.

Особенно остро снижение технико-экономических показателей работы шахт с глубиной проявляется в Донепко-Маке-евском горнопромышленном районе Донбасса.

Недостаточная эффективность и технологичность традиционных способов подземной дегазации и способов предотвращения внезапных выбросов угля, породы и газа приводят к возрастанию разрыва между потенциальными возможностями прогрессивной технологии, механизации и организации подземных горных работ и фактическими 'показателями.

Эффективность использования вертикальных скважин, пробуренных с поверхности для дегазации подрабатываемого массива, резко снижается с глубиной.

Для предотвращения внезапных выбросов угля и газа при отсутствии защиты проводились промышленные испытания гндрорасчленения, показавшие его перспективность, но недостаточная управляемость процессом ограничивает область применения метода в традиционном варианте и позволяет добиться только снижения, а не ликвидации выбросоопасиости.

: В то же время несомненные преимущества профилактической подготовки газовыбросоопасного углепородпого массива к эффективной и безопасной отработке через наземные скважины требуют дальнейшего научного и инженерного поиска совершенствования способов дегазации и предотвращения выбросов угля, породы и газа.

Большинство вышеуказанных недостатков этих способов могут быть устранены при усложнении профиля скважины с 'переходом на воздействие па углепородный массив через наклонные скважины или скважины с горизонтальным окончанием ствола.

Имеющийся в отечественной и зарубежной нефтегазовой промышленности опыт проведения скважин сложного профиля не может быть перенесен :в условия угольных месторож-

дений без соответствующих корректив н разработки ряда новых технологических решений по целому комплексу причин.

В этой связи повышение эффективности управления состоянием газо'выбросоопасного углепородного массива на глубоких шахтах через скважины сложного 'профиля, 'пробуренные с поверхности, вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в угольной промышленности.

Тема диссертации, в которой изложены научно обоснованные технологические решения по управлению состоянием вы-брссоопасного углепородного массива; может быть признана актуальной и имеющей важное народнохозяйственное значение.

Цель работы — разработка новых технологических схем управления свойствами и состоянием газовыбросоопасисто углепородного массива через наземные наклонные и условно-горизонтальные скважины для увеличения коэффициента дегазации выемочных участков глубоких шахт и снижения выбро-соопасности угольных 'пластов и газоносных песчаников, обеспечивающих повышение эффективности' ведения горных ра^ бот.

Идея работы заключается в том, что управление газодинамическим состоянием углепородного массива осуществляется через наземные скважины сложного профиля, фильтрующая част!., которых имеет значительно больший контакт с продуктивными пластами, чем вертикальные скважины, за счет придания ей наклонного или горизонтального положения.

Методы исследований. В- работе попользованы:-комплексный метод исследования, включающий анализ литературных и фондовых источников; методы теории функции комплексного переменного и математической статистики с использованием ЭВМ; фотометрическое моделирование; лабораторные и шахтные эксперименты.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Анализ планов горных работ за период до 70 леТ' показал, что переход пластов в категорию' выбросоопасных, значительное увеличение газовыделения'из пород и другие негативные последствия перехода горных работ на большие глубины приводит' к снижению технико-экономических 'показателей работы шахт, не компенсируемых достижениями научно* технического прогресса в технологии, механизации и организации подземных горных работ.

2. Повышение эффективности управления газодинамическим состоянием подрабатываемого углепородного массива на больших глубинах достигается 'применением наклонных'1 скважин, пробуренных с поверхности* при условии размещения рабочей части скважины параллельно границе зоны полного сдвижения пород.

3. Управляемость процесса' гидродинамического воздействия-на в'ыбр'осоопёсный' углепороднШ "массив и равномерность его обработки достигается при воздействии на массив через скважину с горизонтальным окончанием'ствола, разделенным на последовательные интервалы', и'зЬлйри'руемые друг от друга на момент обработки. "

4. На приток газа к скважине радиусом <<г>>, находящейся от газового коллектора на расстоянии «а», помимо проницаемости'и дайл'ения газа влияёт'геометрйчёскйи фактор, 'определяемый отношением «а»/«/-». Для увеличения глубины дегазации наклонный участок наземной' дегазационной скважины должен располагаться на минимально" допустимом технически расстоянии от ближайшего к разрабатываемому пласту газового коллектора.

5. Предельная длина горизонтального ствола скважины определяется по критериям осевой нагрузки, передаваемой на долото, и нагрузки на крюк при подъеме инструмента. Для условий угольных шахт при ведении горных работ на глубинах 900—1200 м и углах падения пластов 0—20° указанная длина составляет 350—4665 м с ее увеличением при снижении условно-горизонтального участка.

6. Контроль эффективности снижения пыбросоопасности песчаника в зонах гидродинамического воздействия должен осуществляться только по делению кернов на диски, так как другие методы оценки не учйтывают специфических особенностей изменения состояния и свойств песчаника в результате данного воздействия.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются:

положительным опытом строительства и эксплуатации скважин сложного профиля на глубоких шахтах Донбасса, доказавшим техническую возможность проводки таких скважин в условиях угольных месторождений и их эффективность;

удовлетворительной сходимостью результатов аналитических и лабораторных исследований с величинами фактических дебитов наклонных дегазационных скважин '(расхождение до 15%) н стабильной работой их в течение длительного времени.

Научная новизна-работы заключается в следующем:

установлены Тенденции изменения нагрузки на лаву с глубиной отработки с учетом перехода .пластов'в категорию вы-бросоонасных и изменением газового баланса'выемочных участков;

установлены закономерности перераспределения напряжений вокруг' наклонного ствола дегазационной скважины вне зоны влияния очистных работ и при ее подработке;

получено аналитическое решение задачи о ¡притоке газа к скважине с учетом влияния расстояния от забоя скважины до газового коллектора;

обоснованы параметры технологии дегазации подрабатываемого углепородного массива наклонными скважинами;

установлены закономерности изменения дебитов наклонных дегазационных скважин на разных этапах их функционирования;

определена структура процесса гидродинамического воздействия на выбросоопасный углепородный массив через скважину с горизонтальным окончанием ствола и обоснованы требования к способам и техническим средствам крепления, вскрытия интервалов н их разобщения;

установлены закономерности изменения предельно возможной длины горизонтальной части ствола от глубины ведения горных работ и технических характеристик бурового стайка в условиях угольных месторождений;

обоснован выбор наиболее представительных методов контроля эффективности гидродинамического воздействия на вы-брссоонасный песчаник;

установлены закономерности изменения концентрации углеводородов в десорбирующейся из угля газовой смеси и:) мере входа горных работ в зону гидродинамического воздействия.

Научное значение работы состоит в том, что установленные закономерности управления газодинамическим состоянием газсвыбросоопасиого углепородного массива через скважины сложного 'профиля на глубоких шахтах являются основой эффективного использования предложенных способов в различных горно-геологических условиях.

Практическое значение работы заключается в: доказательстве возможности сооружения скважин сложного профиля в условиях угольных месторождений;

разработке технологической схемы дегазации подрабатываемого углепородного массива наклонными скважинами, обеспечивающей сохранность скважины и ее стабильную работу в течение длительного времени, повышение дебнтов скважин в 4—5 раз и возможность использования их как метано-добывающих;

разработке технологической схемы поинтервального гидродинамического воздействия на выбросоопасный углепородный массив через скважины с горизонтальным окончанием ствола, вскрытия и разобщения интервалов, позволивших ■провести гидродинамическое воздействие па углепородный массив с показателями, близкими к проектным;

составлении базы данных, позволяющих выполнить оценку эффективности гидродинамического воздействия на выбросоопасный углепородный массив.

, Реализация работы. Результаты исследований и разработки новых технологии управления газодинамическим состоянием углепородпого массива включены в: Программу и методику. по разработке метода силового воздействия через скважину с горизонтальным окончанием ствола с целью предотвращения выбросоопасности незащищенных пластов и песчаников, утвержденную Минуглепромом СССР; Проект на проведение гидродинамического воздействия через скважину с горизонтальным окончанием ствола на поле шахты им. Л. А. Скочппского ПО «Донецкутоль», утвержденный ПО «Донецк-уголь»; Проект на дегазацию углепородпого массива через наклонные скважины, пробуренные с поверхности на поле шахты «Южно-Донбасская» № 12, утвержденный ПО «До-нецкуголь».

Внедрение трех дегазационных наклонных скважин при отработке пласта т3 на поле шахты им. А. Ф. Засядько ПО «Донецкутоль» позволило увеличить нагрузку па очистной забои на 12%, за счет чего 'получен экономический эффект в сумме 638,9 тыс. руб. (в ценах 1991 г.).

Варианты способов крепления горизонтального ствола скважины, вскрытия и разобщения интервалов гидродинамического воздействия реализованы па скважине «Допбасс-1», пробуренной на шахте им. А. Л. С КОЧШ1СКС го ПО «Донецк-уголь». Там же реализован способ освоения скважины с горизонтальным окончанием ствола через вспомогательную вертикальную скважину. Применение этих способов при сооружении, проведении поннтервалыгого гидродинамического воздействия и освоении скважины «Допбасс-1» позволило получить экономический эффект в сумме 1579,82 тыс. руб. (в цепах 1981 г.).

Результаты исследований используются в учебном процессе в МГГУ при чтении дисциплины «Управление состоянием массива горных пород».

Апробация работы. Основные результаты работы, отдельные положения и разделы диссертации докладывались на: ученых советах МакНИИ и научно-технических советах ПО «Донецкуголь» н ПО «Укрутлегеология» в составе научных отчетов (Макеевка, Донецк, 1983—1992 гг.); симпозиуме стран — членов СЭВ «Новые технологии подземной добычи угля и перспективы их развития до 2000 г. и на более длительный период» (Караганда, 1983); Всесоюзной научно-практической конференции «Проблемы охраны труда в условиях ускоренного научно-технического прогресса» (Москва, 1988); Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений» (Москва, 1989); секции Центральной комиссии по борьбе с внезапными выбросами угля, породы и газа по Донецкому бассейну (Донецк, 1983—1989 гг.).

Публикация. Основное содержание диссертации опубликовано в 45 научных работах, включая 26 авторских свидетельств на изобретение.

Структура и объем работы,. Диссертация состоит из введения, восьми разделов, заключения 'и приложения, изложенных на 376 страницах машинописного текста, содержит 77 рисунков, 55 таблиц, список литературы из ;128 наименований.

'Автор .выражает глубокую благодарность .коллективу кафедры ТПУ ЛИТ У, ведущим специалистам ПО «Донецк-уголь», «Укруглегеология» и МакНИИ за практическую помощь в проведении исследований. ,

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Мировой опыт отработки таких бассейнов, как Донецкий, Рурский, Кампинский и др. свидетельствует о. том, что с глубиной существенно ухудшаются горно-геологические условия ведения работ на угольных шахтах. В Донецком угольном бассейне одним из наиболее сложных по условиям эксплуатации является Донецко-Макеевский район, где из 296 действующих очистных забоев только 94 забоя расположены на глубине менее 600 м. Увеличение глубины разработки.сопровождается снижением устойчивости вмещающих пород и приводит к росту негативных проявлений горного давления, газоносности пластов и вмещающих пород, а следовательно, и_та-зообильнссти выработок,'интенсивности и количества внезапных 'выбросов угля и газа, а с глубины 600. м — породы, и газа, температуры и др.

'Вопросу сложности горноггеологических условий, влияющих на эффективность технологии добычи угля, .посвящены исследования Н. В. Мельникова, А. С. Бурчакова, Ю. К. Бат-манова, И. Л. Черняка, Л. А. Кафорина, С. С. Квона, А. С. Сагипова и др. Однако в этих исследованиях, недостаточно четко прослеживается изменение ряда технико-экономических показателей (ТЭП), в частности, объема добычи с ростом глубины ведения горных работ. Для установления степени влияния на ТЭП изменения роста, глубины разработки и 'возникающих, при этом последствиях нами 'был выполнен анализ изменения ТЭП па примере длительной отработки ряда самых производительных 'пластов Донецко-Макеевского промышленного района — he '{h7), hs и /lio- На планах горных, работ по этим пластам анализу подвергались участки со сравнительно выдержанной мощностью (±0,3 м). За критерий был принят средний показатель площади (Sor, м2) продуктивной отработки пласта одной лавой за год.

Для условий пласта he'(h7) проанализированы ТЭП очистных забоев но шахтам Кировская (б. 17-17 бис), им. Петровского'(б. 4-21) и им. А. А. Скочинского за, период 1931—

Рис. I.

Динамика изменения среднегодовой площади' и глубины отработки гтластоа очистными забоями

8) _ пласт прямой ход; б) - пласт Ь|,„- прямой ход; в) пласт Ь„ - прямой ход;

г) - пласт оПттнкй хоп.

1ЙЙ1 гг. Анализ по пласту проводился по данным работы шахты № 7/8 и им. М. И. Калинина за 'период с 1952 по 1990 г., а по пласту кю — шахт № 5/6 и им. М. И. Калинина (1923—1991 гг.)'. Анализ показал, что увеличение глубины работ свыше 600—800 м приводит к снижению величины отрабатываемых площадей за год (рис. 1). Негативные последствия углубления горных работ не компенсируются научно-техническим прогрессом в создании горных машин и механизмов и организации труда. Весьма существенное отрицательное явление на показатели работы выемочных участков оказывает перёйод угольных пла етов в категорию выбросоопасных и возрастающая с глубин 700 м роль газоносных 'песчаников в фор-миров'аййигазоиыделёни'я участка,

Нестабильность работы участков характерна как для прямого, так и обратного порядка отработки выемочных участков'.' Еслйдлй лав прямого хода с глубиной явно происходит спад добычи, то при обратном ходе общий уровень добычи угля Из лав даже при увеличении глубины разработки возрастает. Однако следует иметь в виду, что обратный порядок отработки на рассматриваемых пластах на глубинах свыше 700 м' Применялся исключительно только в рамках комбинированной системы разработки «парные штреки», т. е. когда столб отрабатывался в условиях низкой газообильности и'без протйвов'ЫбрОсных мероприятий.

Выполненный анализ убедительно показывает, что без дальнейшего совершенствования технологии горных работ, средств и спбсобов дегазации и предотвращения выбросов отработка глубоких горизонтов не может эффективно осуществляться.

Выделение метана в горные выработки при 'подземной разработке угля является одним из основных сдерживающих факторов интенсификации горных работ, лимитирующих применение высокопроизводительной техники. Опыт разработки высокогазоносных угольных пластов на больших глубинах показывает, что без применения дегазации углепородного массива темпа проведения выработок и нагрузки на очистной забой настолько малы, что не обеспечивают рентабельного применения новой техники и технологии.

ДЛЯ выбора Эффективного способа снижения газообильно-стн горных выработок необходимо учитывать в каждом конкретном случае условия формирования структуры газового баланса и величину газоносности всех коллекторов, участвующих в газовыделении. Однако до сих пор дегазация большинства глубоких шахт Донецко-Макёевского района направлена на извлечение газа через подземные скважины, пробуренные на пласты— спутники, игнорируя' повышение газоносности песчаников, в связи с' чём эффективность дегазации на шахтах часто йе достигает желаемого результата.

При дегазации скважинами, пробуренными на сближенные пласты, газ поступает из последних 'после подработки в течение весьма ограниченного срока. Увеличить длительность дегазации можно, если располагать скважины в поддерживаемых вентиляционных штреках или специально проведенных выработках, охрана и поддержание которых на больших глубинах весьма дороги. С ростом глубины разработки эффективность дегазации сближенных пластов через наземные скважины не превышает 50% и имеет тенденцию к дальнейшему снижению.

В настоящее время все большее применение начал получать способ дегазации углепородного массива через скважины, пробуренные с поверхности (пассивные и активные формы), так как подземная дегазация не полностью обеспечивает требуемый съем газа, является весьма трудоемкой и зачастую препятствует выполнению основных технологических операций по добыче угля.

При этом дегазация неразгруженных пластов с использованием 'метода гидрорасчленения, а затем физико-химического, пневмо-теплового и других воздействий проводилась исключительно через обсаженные до зумпфа вертикальные скважины (Н. В. Ножкин, С. А. Ярунин, 10. Ф. Васючков, С. В. Сластуиов и др.). С 70-х годов для дегазации подработанного углепородного массива стали широко использоваться вертикальные наземные скважины (Е. И. Преображенская, И. В. Сергеев, С. И. Касимов, В. С, Забурдяев и др.). В последнем случае нерешенным остался вопрос о сохранении ствола скважины в деформируемом и разрушающемся массиве, что привело к рекомендации о недобуривании скважины до рабочего пласта на 40 его мощностей.

Приток газа к скважине рассчитывался исходя из незначительной протяженности контакта скважины с коллектором газа, при этом в расчетах не учитывалось в должной мерз влияние расстояния от забоя скважины до рабочего пласта (Г. Д. Лидии, Н. В. Ножкин, А. Т. Айрунн и др.). Значительные затраты на сооружение таких скважин требуют существенного увеличения длительности их эксплуатации, что обуславливает необходимость проведения специальных исследований по повышению устойчивости скважин при подработке.

Рост глубины приводит, как правило, к увеличению выбро-соопасности, связанной с повышением давления газа, величины действующих напряжений, нарушенное™ угольных пластов.

.В настоящее время для безопасной и эффективной разработки угольных месторождений на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа, предусматривается ряд мероприятий: опережающая -разработка защитных пластов; прогноз выбросоопасности массива; применение технологиче-

ских схем подготовительных и очистных работ, снижающих опасность возникновения внезапных выбросов на незащищенных пластах; качественное выполнение мероприятий, позволяющих резко снизить вероятность возникновения внезапных выбросов, и контроль их эффективности; оперативная разработка и выполнение мероприятий по обеспечению жизнедеятельности рабочих в случае возникновения выброса.

На пологом падении работы по пластам, которые могли бы являться защитными, как правило, значительно отстают, что не позволяет без снижения нагрузки на шахту использовать все преимущества защитной выемки. В этой связи па шахтах, отрабатывающих зыбросооласнне 'пласты, с защитой работают только 30% участков и возможности увеличения защитной отработки весьма огр а ничен ы.

Поэтому большинство участков на опасных пластах отрабатывается с прогнозом, а в опасных зонах — с локальными способами предотвращения выбросов или в режиме сотрясательного взрывания. Необходимость создания новых региональных методов предотвращения выбросов признана всеми ведущими специалистами.

Региональны]"! способ изменения состояния углепородного массива через скважины, пробуренные с поверхности, путем гидрорасчлепения несмотря на относительно большие затраты и сложности с отводом земли, является весьма прогрессивным. Наиболее существенными недостатками этого способа являются высокие затраты на проведение мероприятий -при сравнительно небольших площадях воздействия и недостаточной равномерности обработки. Поэтому дальнейшее его усовершенствование заключается в поиске путей расширения размеров зоны воздействия, углубления, равномерности и качества обработки массива. Это может быть достигнуто, во-первых, усовершенствованием конструкции, профиля проводки, изменением местоположения рабочей части скважины, во-вторых, установлением оптимальных параметров воздействия и, в-третьих, рациональным подбором рабочего агента. Часть указанных выше недостатков традиционного варианта гидрорасчленения может быть устранена при использовании скважин с горизонтальным окончанием ствола. Отсутствие опыта сооружения таких скважин и параметров поинтерваль-ного гидродинамического воздействия на углепородную толщу требует разработки новых элементов технологий при проведении процесса.

Анализ состояния вопроса показал, что для достижения цели и реализации идеи диссертации необходимо решить следующие задачи:

выбрать и обосновать объекты исследования, типичные для глубоких шахт, отрабатывающих пологие пласты;

. ..установить закономерности газопритока в наземные скважины. при увеличении, длины .фильтрующей .части; -

разработать технологию дегазации подработанного массива наклонными скважинами;

исследовать эффективность дегазации выемочных участков наклонными скважинами;

разработать технологию поинтервального гидродинамического воздействия через наземные скважины с горизонтальным окончанием ствола;

исследовать пространственное расположение выбросоопас-ных зон в песчанике и оценить эффективность гидродинамического воздействия на выбросоопасность массива; ' разработать перспективные технологические схемы дегазации и 'предотвращения выбросов угля, породы и' газа через скважины с поверхности.

Данные анализа работы шахт .ПО «Донецкуголь» и ПО «Макеевуголь» свидетельствуют о том, что из всех работающих в настоящее время очистных забоев более половины (61,3%) осуществляют выемку угля на угрожаемых ;(25,6%) и опасных (35,7%) пластах. Использование защитных пластов на шахтах района составляет всего 30,1 % от общего количества участков, где отрабатываются выбросоопасные пласты. Обычно очистные работы в лавах осуществляются с прогнозом— текущим, по скорости газовыделения из шпуров (73,7%)и,сейсмическим '(26,7%). В качестве локальных мероприятий по предотвращению внезапных выбросов угля и газа применяется гидрорыхление (33,9% —от о'бщего количества разрабатывающих опасных, участков), торпедирование (3,9%) . бурение опережающих скважин (2,9%) без прогноза и применения: каких-либо мероприятий (11,7%), а в остальных случаях используются трехчасовые перерывы, безлюдная выемка, ограничение скорости подвигания забоя.

Доля подготовительных забоев, проводимых в выбросоопа-сных зонах, составляет 37,9% от общего их количества. Основным 'мероприятием для создания безопасных условий труда, горнорабочего является сотрясательное взрывание (39,6%), а-также-применяется гидрорыхление (18,2%), защитная выемка составляет только. 9,1 %.

Наибольшее количество выбросов породы и газа также приурочено к Донецко-Макеевскомурайону. . .Вышеизложенное послужило определяющим фактором при выборе объектов исследований, которые, в частности, должны отвечать следующим требованиям:

значительные промышленные запасы и производственная мощность шахты, глубина ведения горных работ не менее 800 м; ' '

невозможность ведения.горных, работ без дегазации и способов предотвращения внезапных выбросов угля, породы и газа; ••"'' " ' : "

• объективная возможность достижения высоких нагрузок на высокомеханизированные очистные забои при эффективных способах дегазации и предотвращения выбросов угля, породы и газа;

возможность выделения земельного участка для бурения скважин с поверхности;

типичность шахт по условиям ведения горных работ на глубоких горизонтах.

Этим условиям в значительной степени отвечают шахта им. А. Ф. Засядько, как объект исследования способов дегазации, и шахта им. А. А. Скочниского, как объект для разработки способов предотвращения внезапных выбросов угля, породы и газа.

Шахта им. А. Ф. Засядько расположена в центральной части Донецко-Макеевского горнопромышленного района, территориально находится в г. Донецке. Шахта сдана в эксплуатацию в 1959 г. и реконструирована в 1975 г. Промышленные запасы — 98,9 млн. т. Производственная н проектная мощность— 1,8 млн. т в год.

Шахтой разрабатываются пласты пц, 1\, ка и /в, первые три из которых склонны к газодинамическим явлениям. Она является сверхвысококатегорийной по газу и опасной по взрывчатости пыли.

Шахта им. А. А. Скочимского расположена в г. Донецке в западной части Донецко-Макеевского района. В эксплуатацию она сдана в 1975 г. с проектной '.мощностью 1,8 млн. т в год, производственной — 0,9 млн. т в год.

Максимальная глубина ведения горных работ в уклонном ноле центральной панели (район сооружения скважины с горизонтальным окончанием ствола «Донбасс-1») составляет 1290 м.

Шахта разрабатывает только одни пласт к0', особо опасный 'по внезапным выбросам угля и газа. Все пластовые и полевые выработки, сооружаемые по выбр осоопасным песчаникам, проводятся в режиме сотрясательного взрывания. .

Основным способом дегазации на шахте им. А. Ф. Засядько является съем газа из сближенных пластов и пропластков, через скважины пробуренные из подземных горных выработок. Как правило, дегазационные скважины при дегазации участков, отрабатывающих'пласт т3, бурятся из вентиляционных штреков на сближенный угольный пласт т4 и песчаник т^Этц' с интервалом через 25 м и в сторону выработанного пространства вышележащего отработанного столба через 50.м. В погашенной вслед за лавой части вептиляцноннго штрека оставляется дегазационный газопровод с присоединенными к нему скважинами. Эффективность дегазации находится в пределах 0,4—0,5, чего недостаточно в момент резкого возрастания газовыделения для обеспечения плановой нагрузки на ла-

ву. Концентрация метана в тазовой смеси составляет 28— 30%, что вызывает трудности с его утилизацией.

В 19,88—1989 гг. шахтой было 'пробурено с поверхности пять вертикальных скважин для дегазации подработанного массива. Одна из скважин № 209 бурилась на песчаник тъ8ть, остальные (№ 210, 211, 213, 219)—на песчаник т/Зт.}.

Из пяти скважин четыре оказались срезанными при подработке и газ через них не поступал совсем. Скважина № 213 работала в течение 562 суток после ее подработки, через нее было извлечено только 511 тыс.. м3 газовой 'смеси с концентрацией метана 96%. Стало очевидно, что при традиционной технологии сооружения наземных дегазационных скважин в условиях больших глубии их эффективность весьма низка.

На шахте им. А. А. Скочинского подготовительные выработки в основном проводятся в режиме сотрясательного взрывания. Переход на полевую подготовку осложняется наличием выбросоопасного песчаника /г55/г6' в почве пласта к/ мощностью до 60 м. При проведении панельных наклонных выработок в уклонной части шахтного поля и полевых главных штреков обеспечивается защита выработок локальной надработкой за счет передовой отработки разгрузочных лав по пласту ке'.

При ведении очистных работ ниши сооружаются буровзрывным способом в режиме сотрясательного взрывания, в остальной части лавы выполняется гидрорыхление. Применяется только односторонняя схема выемки угля с длительным отстоем комбайна в нише, суточное подвигание забоя ограничено двумя циклами.

На этой шахте в 1973—1980 гг. проводились опытно-промышленные испытания тидрорасчленения через вертикальные скважины выбросоопасного пласта к6' по традиционной технологии с рядом специальных требований, учитывающих специфику выбросоопасности (обязательная дегазация массива; гидрорасчленение не только угольного пласта, но и вмещающих пород; укрепление непосредственной кровли и т. п.). Опыт тидрорасчленения пласта Ле' на глубинах свыше 800 м на поле шахты им. А. А. Скочинского свидетельствует о невозможности равномерной обработки пласта на большой площади, проникновении значительной части рабочей жидкости в более проницаемые породы непосредственной кровли, сопровождаемого повышенным вывалообразованием при ведении горных работ, и снижении эффективности метода по этим причинам.

Таким образом, на выбранных объектах исследования используется весь наличный арсенал самых современных способов дегазации и предотвращения выбросов угля, породы и газа. Однако разрыв между техническими возможностями гор-

ных машин и реальными возможностями использования их потенциала растет ввиду недостаточной эффективности дегазации и противовыбросных мероприятий. В то же время ряд недостатков 'при борьбе с негативными явлениями прогрессивными способами управления состоянием горного массива через наземные скважины не позволяет их использовать с максимальным эффектом.

Так, одним из существенных недостатков вертикальных дегазационных скважин является высокая вероятность их срезания при подработке. Ликвидировать или хотя бы ограничить эти негативные явления можно путем перехода на бурение наклонных скважин, но за пределами зоны полного сдвижения пород. Это может осуществляться в двух направлениях: проводкой рабочей части ствола скважины непосредственно за границей зоны полных сдвижений боковых пород и проводкой ее по касательной к направлению перемещения разрушенных блоков.

При проведении рабочего ствола наклолной скважины в зоне полных сдвижений пород по касательной к направлению смещения блоков в случае разрыва обсадной колонны ось скважины смещается в продольном направлении, при этом смещение ствола скважины относительно оси может реализоваться только для скважин, пробуренных в породах с однородными физико-механическими свойствами, когда характер разрушения их на отдельные блоки будет идентичен. Значительные фактические отличия 'прочностных свойств смещающихся пород дает предпосылку к непрогнозируемому смещению ствола скважины в любом направлении, т. е. сохранность рабочего участка ствола наклонной скважины ставится под сомнение.

Во втором случае за счет размещения ствола наклонной скважины в не подверженной разрушающим деформациям части массива последний сохраняется практически для всех типов пород. Особенностью такой скважины является размещение ее наклонной части в непосредственной близости от границы зоны полного сдвижения, но в пределах зоны разгрузки. Забой наклонной скважины останавливается на границе зоны обрушения, т. е. скважина не добуривается до разрабатываемого пласта только на (4ч-6) т, где т — мощность пласта, и перебуривает практически все газовые коллекторы, формирующие газовыделение на участке.

Слоистое строение углепородной толщи и его анизотропия определяют особенность деформационных процессов, протекающих в подработанном массиве.

Для оценки рационального пространственного размещения направленной скважины в подрабатываемом массиве нами были проведены исследования напряженного состояния мас-

сива, ослабленного скважиной, на оптико-поляризационной установке УНП ИГД им. А. А. Скочннского. Основная информация с напряженном состоянии содержится в интерференционных картинах полос, 'получаемых при прохождении поляризованного света через нагруженную модель, которая представляет собой анизотропную среду. Результаты исследования напряженного состояния массива горных 'пород методом фотомеханики представляются в виде коэффициента концентрации напряжений который определяется как отношение действующих напряжений в осла'бленном подработкой массиве модели к напряжениям до подработки, т. е.

К = ~ = (1)

°н "н

где х — касательные напряжения в исследуемой точке модели, МПа; стн — нормальные номинальные напряжения в исследуемой точке нетронутого'массива при отсутствии скважины, МПа; п — значение изохромы, полученной на фотографии в исследуемой точке модели; пн — значение изохромы, соответствующей массиву, не подвергнутому влиянию выработки, и полученной на модели.

вн = ~ , МПа,

где Р — прилагаемая к модели сила; 5 — площадь модели.

В результате моделирования установлены закономерности перераспределения напряжения вокруг наклонного ствола дегазационной 'Скважины вне зоны влияния очистных работ и прн ее 'подработке. Одно только придание стволу наклонного положения (по сравнению с вертикальным) приводит к снижению концентрации напряжений на стенке скважины. Наклонный участок направленной скважины испытывает на всех этапах ее существования -меньшие напряжения, чем вертикальный ствол, и работает при подработке не на растяжение или срез, а на изгиб, что позволяет повысить вероятность его устойчивости и 'продолжительности работы. Наиболее сложным по условиям нагруженности является криволинейный участок наклонной скважины, особенно сопряжение его с вертикальной частью, которое необходимо закладывать при проектировании в наиболее устойчивых породах. Установлено также, что коэффициент напряжений ка не превышает 2.

Применение наклонных скважин для дегазации подработанного массива тем больше повышает дебит, чем выше аэродинамическое сопротивление системы газоотводящих трещин в зоне разгрузки.

Рис. 2,

Схема для решения задачи по определению притока газа из массива к скважине

Таким образом, проведенные исследования по моделированию состояния массива вокруг скважины сложного профиля позволили определить, хотя и не в количественном значении, характер концентраций напряжений и тем самым обосновать рациональное пространственное расположение скважины в массиве, обеспечивающее длительность и безаварийность ее работы. Кроме того, эти исследования позволили дать рекомендации по подбору сортамента труб для обсадки скважин.

Для определения интенсивности притока газа к стволу с учетом влияния расстояния забоя скважины до газового коллектора необходимо решение задачи в следующей постановке. Скважина радиусом «г» находится в слое II (рис. 2, а), а забой скважины — на расстоянии «о» от слоя I, являющегося газовым коллектором.

Это сводится к решению уравнения:

д2Рг д2Р2 —— + —— = 0 (2) дх2 ()уг

с граничными условиями Р = 0 па контуре скважины и Ро = 0 на границе слоев. Если обозначить Р2 = 0, Р02 = ий, то уравнение (2) принимает вид:

^ + ^ = (3)

дхг ду2

Решая уравнение (3) и в ходе решения выполняя некоторые допущения и преобразования, получим

и= и,

1- 1 ]п р2 + 2Р(а— ¿>)соз? + (а-£)2

21п г1 р2 + 2Р(а + Ь) соэ ? -(- (а + Ь)г

(4)

Поток газа, проходящего через фильтрационную часть скважины, приходящийся на единицу ее длины в единицу времени, равен:

к _ дР 1 к ди

<? = — Р — = —--. (5)

[а дп 2 ¡1 дп

В интегральном виде выражение (5) принимает вид

(6)

Ц 2 Л V дР)

при /г = сопз(;, откуда

п_ 2 кШ, 2 £-Р02

а+Ь ¡Лп г1(а-Уа2 — г2)

¡а 1п

а— Ь

Для качественной характеристики необходимо установить зависимость потока от о и г, что может быть отражено соотношением а/г (табл. 1).

Таблица 1

а/г 2 3 4 5 С

1 к ' а — а2—г2 0,70 0,56 0,48 0,44 0,40

Продолжение табл. 1

а/г 7 8 9 100 1000 10000

1 г 1п--- а-У^И72 0,38 0,36 0,35 0,19 0,13 0,10

При наличии градиента давления газа определяется погрешность между изменяющимися характеристиками потока газа в массиве.

Если принять, что газ проникает из слоя I в слой II только через массив на отрезке АВ (рис. 2, б), то поток газа на этом участке

„ к 1 . ди\ .

| — I ¿У*

V- % I

из (8):

дх

(8)

х-о

1

д£ =__

дх 2 1п гх дЦ дх

2 (х + Ь)___1 (л: — Ь)

(х + Ь)* + у2 (х-Ь)г + у\ .2 1

,.0 1пг, (Ь- + у>) ■Представляя (10) в (8), получаем

и, = —-

¡1 \пг1 Ь р 1п

(9) (10)

X

а- /а2 — г1

х Рв 2 аг с ^

Уа2—,

(И)

При /->оо для определения полного потока используется выражение (7).

1

" РйС."3.

Схема для определения параметров бурения наклонной скввяинц

Очевидно, что отношение (11) к (7) является оценкой погрешности, т. е.

Q^в

Q

2 . I

7arctgy^

(12)

Из полученных решений, как показывает оценка погрешности, для инженерных расчетов вполне можно воспользоваться формулой (7).

Как видно из приведгнных оценок геометрического коэффициента, он мало влияет на величину дебита газа в скважину. Основное влияние оказывает проницаемость слоев и длина фильтрующей части скважины, поэтому необходимо до водить забой наклонной скважины до максимально технически допустимого расстояния, т. е. до ближайшего к рабочему пласту газового коллектора.

Наклонная скважина состоит из трех частей: вертикальной, криволинейной и наклонной. Конфигурация наклонной скважины определяется направлением ее наклонной части, а полную длину скважины можно определить по формулам: а) наклонная часть скважины направлена в сторону падения пласта (рис. 3) —

U =Н-

—--S/Wí'-h + «) + ~ cosacos a ) 2

ъ tg(45 -О.бф, -0,5a) + Д/М9°1-?'-*) +

lou

+

í l

\ eos a

1

5 m

eos (Ф) 4- а)

■Rt tg (45 — 0,5 — 0,5a)

rl m;

СОБ 7

(13)

б) наклонная часть скважины направлена в сторону восстания —

£п, — Н—

I

соэ а

52'tg(^-a)/?2tg(45

■ д/?8 (90 — ф2 + а)

180

eos (<J»2 — а)

■Rt\g(45 -0,5^ + 0»

1

сое у

0,&|», + 0,5а) +

5т

sln<J»2 » м>

(14)

где Н — глубина залегания разрабатываемого пласта, м; I — длина лавы, м; а —угол падения пласта, град; — радиус

кривизны скважины, м; т — мощность отрабатываемого угольного пласта, м; у — азимут направления скважины относительно выработанного пространства 'по восстанию — падению, град; 5/ и — расстояние от проекции верхней границы очистного забоя до вертикальной части скважины по нормали, м; \|)1 и % — углы полных сдвижений на разрезе вкрест простирания, град.

Экспериментальный участок для строительства наклонных скважин на поле шахты им. А. Ф. Засядько был выбран в районе 1! и 12 лав пласта ш3, работающих на глубине 1030— 1160 м. На 'первом этапе были заложены три наклонные скважины на западном крыле поля (скв. № 229, 241 и 249), а затем еще две на восточном крыле (скв. № 264 и 284). Фактические параметры бурения наклонных скважин представлены в табл. 2.

Таблица 2

Фактические параметры сооружения наклонных скважин

Условное обозначение, размерности Параметры

Наименование параметра для СКВ. № 229 для СКВ. № 241 для СКВ. № 249 для СКВ. № 264 для СКВ. № 284

Глубина разработки угольного пласта в середине лавы Н, м 1150 1150 1042 1075 1080

Угол падения пласта а, град 10 10 10 11 11

Мощность пласта т, м 1,8 1,8 1,8 1,4 1,4

Радиус криволинейного участка скважины Я, м 200 100 20!) 180 180

Азимут направления скважины относительно оси подготовительной выработки у, град 45 СО 45 45 45

Длина вертикального участка скважины ¿в, м 760 6-Ю 400 670 725

Длина участка набора кривизны Л К, М 220 280 260 150 ¡50

Длина наклонного участка 1п , м 121 180 144 220 225

Полная длина скважины 1а , М 1101 1100 1104 1040 1100

Эксплуатационные характеристики наклонных и вертикальных скважин представлены в табл. 3.

Газовыделение из наклонных скважин начиналось внезапно 'после отхода лавы от створа скважины на 50—75 м, т. е. после посадки основной кровли. В начальный период дебит газа из наклонных скважин составлял от 15,5 до 29,6 м3/мин.

Таблица 3

Эксплуатационные характеристики дегазационных наземных скважин, пробуренных на шахте им. А. Ф. Засядько

Скважины

Наименование вертикальные наклонные

показателей № 209, 210, 211, 213 219 | № 229 № 241 № 249 № 264 № 281

Общий объем извлеченного газа, тыс. м3 0 5] 1 1-126 1449 2525* '10-17* 2829*

Максимальный дебит, м3/шш 0 3,45 18,2 18,0 15,5 21,8 29,6.

Длительность интенсивного газовыделешш, сут 11 25 45 76 30 306 106

Средний дебит интенсивного газовыделения, мэ/шш 0 2,99 1 7,8 7,8 9,0 16,3

Длительность эксплуатации, сут 0 115 1297 1079 843* 762* 292*

Концентрация метана в газовой смеси, % 0 90 97 97 96 96 96

Средний дебит за весь период, м3/мин 0 0,65 и, 70 0,93 2,08 3,69 6,89

* Газоистеченне из скважин продолжается.

Переход створа скважины очистным забоем выполнялся с

• осуществлением специальных мероприятий, технология которых защищена авторским свидетельством. Суть этой технологии заключается во временном перекрытии нижнего участка ствола скважины, обеспечивающим ликвидацию внезапного поступления воды из скважины после ее подработки с последующим открытием.

Исследования газообильности очистных забоев для оценки эффективности наклонных скважин производились в лавах шахты им. А. Ф. Засядько по пл. т3 со следующими схемами дегазации:

1) только с подземной дегазацией подрабатываемых пластов— спутников и пород;

2) комбинацией вертикальных скважин с подземными дегазационными скважинами;

3) комбинацией наклонных скважин с подземными дегазационными скважинами.

При ведении наблюдений учитывалось влияние изменения схемы проветривания по мере отработки участков.

2*

19

При исследовании газовыделения в 11-й западной лаве было выделено пять зон по мере отработки столба длиной 1480 м (табл. 4).

Таблица 4

Характерные интервалы газообильности горных выработок при работе 11-й западной лавы пл. т3

Индекс зоны Расстояние от монтажной камеры, м Средние показатели газовыделения, м3/мин Примечание

JyЧ 7 псх 7Д

1 0-100 15,31 5,45 9,86 До первой посадки основной кровли

2 101-405 27,6 13,5 14,1 Посадка основной кровли, скв. № 229 не работает

3 406—780 22,2 9,5 12,6 Интервал 405—670 м — период наиболее активной работы скв. № 229 с = 265 м

4 781-1220 17,6 9,2 8,4 Работа скв. № 241 с ¡?эф= 140 м

5 1221-1480 12,4 7,9 4,5 Интервал 4221 — 1480 м — период активной работы скв. № 249 с =160 м

Л

Здесь I к —дебит

уч

— общая газообильность участка, м3/мин; метана в исходящей струе, м3/мин;

Уд—дебит метана в подземной дегазационной системе, м3/мин.

Анализ средних величин газовыделения из подрабатываемого массива показывает, что до подработки скважины № 229 /т,„ = 20,48 м3/мин, а после ее подработки /'пм~ = 15,84 м3/мин. Из этого следует, что эффективность дегазации подрабатываемого массива направленной скважиной № 229 составила

К\

(Л

/'„«>•100

/п

(20,48-15,84)-100 _ 23 20,48

Анализ средних величин газовыделения из ¡подрабатываемого массива в интервалах, где осуществлялось совместное воздействие дегазации скважинами № 229 и № 244, /Пм = = 13,71 м3/мин.

к\

(Лш - /л'м) • 100 (20,48-13.71). 100

Л

20,48

= 33%.

'Эффективность дегазации подрабатываемого массива совместно скважинами № 229, 241 и 249 при /пи =9,56 м3/мин составила

V" (Ли-Лп)-ЮО (20,48 - 9,56)-100 „0/

Д -- ---------— оо /о .

■/пи 20,48

Установлено, что эффективность дегазации через вертикальные скважины (скв. № 213) составила 5,2%.

Применение наклонных скважин позволило значительно повысить эффективность дегазации участка, что обеспечило стабильную работу очистных забоев даже при первой посадке основной кровли. По опыту отработки определено рациональное расстояние между наклонными скважинами, которое составляет около 400 м.

Высокие дебиты и концентрация метана в газовой смеси и стабильность работы наклонных скважин позволяют отнести их к метанодобывающим.

Таким образом, в работе обоснованы параметры дегазации и разработана технологическая схема дегазации подрабатываемого углепородного массива наклонными скважинами, установлены закономерности изменения дебитов указанных дегазационных скважин на разных этапах ее функционирования.,-Это позволило перейти после опытно-промышленных испытаний к промышленному тиражированию данной технологии в других условиях.

Для предотвращения выбросов угля, породы и газа совершенствование способов силового воздействия на массив с целью управления его свойствами и состоянием базируется на идее поинтервального воздействия на массив через скважины с горизонтальным окончанием ствола. Главное достоинство технологии заключается в том, что рабочая часть скважины располагается по пласту на протяжении до 1000—1200 м, а не вкрест простирания, когда пласт пересекается скважиной только в одной точке.

На стадии проектной 'проработки нами определена структура процесса гидродинамического воздействия на пласт от бурения до эксплуатации скважины и обоснованы требования к способам и техническим средствам крепления, вскрытия интервалов и их разобщения.

В процессе проведения работ по силовому воздействию на углепородный массив существует высокая вероятность того, что стенки горизонтальной части ствола могут обрушаться. Следовательно, горизонтальный ствол должен быть качественно закреплен, однако в силу специфического профиля скважины с горизонтальным окончанием ствола в мировой практике не существует надежных методов их крепления. Поэтому автором совместно со специалистами ряда ведущих институ-

тйв; и организаций был разработан ряд способов крепления скважины с горизонтальным окончанием ствола, обладающих как определенными преимуществами, так и недостатками.

Все разработанные способы защищены авторскими свидетельствами.

Крепление комплексом устройств, разработанным ВНИИБТ, может привести к аварийной ситуации при спуске его в скважину из-за значительной жесткости системы. Крепление скважины посредством спуска в открытый ствол колонны бурильных труб, тампонажа заколонного пространства и разобщения интервалов гидрообработки поликонденсирую-щейся псевдопластической жидкостью представляется перспективным. Однако в ходе выполнения шахтного эксперимента пришли к выводу, что данный способ в такой сложной скважине применять преждевременно и требуется детальная дорабока. То же относится и к использованию профильных перекрьгвателей для крепления ствола скважины.

Традиционный, способ крепления скважины обсадной колонной с. последующей цементацией затрубного пространства скважин сопряжен с опасностью недопуска обсадной колонны до забоя скважины. Поэтому был разработан способ более надежного спуска обсадной колонны, снабженной центраторами, который и был успешно применен на экспериментальном объекте — скважине «Донбасс-1».

При наличии в скважине обсадной колонны возникает необходимость в ее перфорации для связи внутриколонного пространства с обрабатываемым массивом. Для снижения вероятности деформирования обсадной колонны вид перфорации должен быть точечный. Традиционный метод (гидропескоструйная перфорация) здесь неприемлем, поскольку возникает вероятность образования песчаных пробок в затрубном пространстве насосно-компрессорных труб, по которым подается водопесчаная смесь. Наиболее 'приемлемым методом вскрытия интервалов является кумулятивная перфорация, основанная на спуске в скважину корпусных кумулятивных перфораторов на насосно-компрессорных или буровых трубах. Наиболее трудоемким и длительным процессом в 'проведении работ является спуск в скважину перфоратора на насосно-компрессорных трубах диаметром не менее 73 мм. Для ускорения процесса было разработано специальное устройство, позволяющее применять трубы любого диаметра. Данная технология защищена авторским свидетельством.

В процессе ведения поинтервальной гидрообработки угле-породного массива через скважину с горизонтальным окончанием ствола наиболее ответственной операцией является разобщение обработанных интервалов от подлежащих обработке. Поскольку потребность в таких операциях 'практически

раньше не возникала, мировой'практике не известны устройства подобного типа. Поэтому к разработке способов разобщения интервалов под руководством автора и при его непосредственном участии были привлечены специалисты ВНИИБТ, МГИ, МакНИИ, ВНИПИвзрывгеофнзнки, ПО «До-нецкуголь», ПО «Укруглегеология», ТатНИПИнефть. Были разработаны и в какой-то мере апробированы способы разобщения :с помощью гельцементных мостов, мостов из диспергированного материала (гранулированного керамзита) и мелкофракционного материала (песок, глина, мел и т. д.), заключенного в эластичные ам'пулы, глухих взрывных пакеров и взрывных проходных пакеров со съемной заглушкой. На все эти способы получены авторские свидетельства.

Следует отметить, что все способы разрабатывались по мере обнаружения недостатков в ходе их применения в уже пробуренной экспериментальной скважине «Донбасс-!». Ограниченное время на выполнение работ не позволило провести достаточную камеральную их проработку, что вызвало необходимость разработки наиболее надежных способов разобщения интервалов и вносить изменения в первоначальные проектные решения. Установлено, что из всех рассматриваемых вариантов разобщения наиболее рациональными являются варианты с применением взрывных пакеров.

Экспериментальные работы с целью предотвращения внезапных выбросов угля, породы н газа путем гндрозоздействия на массив через скважину с горизонтальным окончанием ствола были проведены в 1983—1989 гг. на шахте им. А. А. Скочи.тского, которая в то время испытывала трудности с подготовкой уклонного поля центральной панели. Горизонтальная часть скважины была пройдена по весьма выбросо-опасному песчанику /г55/г6', залегающему в почве разрабатываемого особо выбросоопасного угольного пласта /г6'. В пласте 'песчаника ¡цБкг/ по 'проекту развития уклонного поля должны размещаться четыре панельные выработки: конвейерный и вспомогательный уклоны, людской и вспомогательный ходки.

По проекту вертикальная часть ствола скважины «Донбасс-1» бурится до глубины 950 м. Криволинейный участок набора угла наклона предусматривалось выполнить радиусом 300 м (г' = 2°/10 м) с длиной душ 415 м, горизонтальная часть (участок стабилизации наклона) бурится длиной не менее 500 м. Так как угол падения песчаника ЫДИ^' составляет 11°, то конечный угол набора кривизны равен 79°.

В ходе бурения, выполненного Долннским УБР 'ПО «Укр-иефть», были допущены незначительные отклонения от проекта. Учитывая, что скважиной перебуривались старые горные выработки, в ее конструкции было запланировано наличие пяти промежуточных колонн. Горизонтальный участок

скважины был пробурен диаметром 215 мм, длиной 520 м и обсажен трубами диаметром 146 мм.

В процессе бурения азимут и угол наклона ствола скважины «Донбасс-1» фиксировались с 'помощью телеметрической системы, а также производился контроль геофизическим методом (инклинометром).

Перед проведением гидродинамического воздействия на скважине были выполнены подготовительные работы, включающие контрольную опрессовку скважины, шаблонирование и перфорацию обсадной колонны.

Фактически скважина была вскрыта в следующих интервалах:

1-й — 1838—1843 м:

2-й — 1756—1763 м;

'3—5-й — 1544 — 1551 м; 1537—1539 м;

6-й — 1480—1487 м; '1475—1477 м;

7-й — 1403—1420 м.

Б процессе гидродинамических испытаний установлено, что коэффициент приемистости пласта был в начальный момент нагнетания в 4—5 раз выше, чем при нагнетании через вертикальные скважины, и составил (0,5—0,7) 10-3 м3/МПа-с.

При нагнетании в первый интервал было проведено 6 микроциклов, что привело к снижению давления на устье до 18 МПа. После закачки 10.000 м5 воды было закачано 25 т 2— 4% водного раствора карбамида. Показатели гидравлической обработки приведены в табл. 5.

Таблица 5

Показатели 'гидродинамической обработки углепородного массива через скважину «Донбасс-1»

Интервал отбработки, м 5 Даиление !иа входе в массив, МПа Темп закачки Ю-3 м3/с Коэффициент приемистости, ю-3 м3/МПа-с Закачка карбамида т

га ж га СП Я си tO О S л к та S о % ÖJ cd о 55 X ¡у V О ХО та а. .п та сЗ и «S го 3 5 а ао ю га а.

18-43— 1843 1755—1763 15.37—1551 1480—1487 1403-1420 12900 12198 35695 11359 10586 39 36 38 38 50 25 .32 37 35 43 56.7 61,5 61,5 54,0 51.8 43,2 35,4 46,4 39,4 27,8 1,72 1,14 1,25 1,13 0,65 25 25 73

Всего: 82648 123

Гидравлическая обработка второго интервала выполнена аналогично первому интервалу с закачкой 12198 м3. Однако закачка карбамида осуществлялась двумя циклами: после закачки 1411 м3 воды было'подано 9 т карбамида и после подачи в массив 4458 м3 рабочей жидкости — еще 16 т.

Из-за некачественной установки разобщающего моста обработка массива осуществлялась в удлиненном интервале (3 интервала принято за один) с увеличенным объемом нагнетания, что позволило сохранить расчетный расход жидкости на 1 м3 обрабатываемого массива. Всего в интервал было закачано 35695 м3 воды и 73 т карбамида в четыре приема.

Гидравлическая обработка массива в 6 интервале не отличалась технологически от обработки первых двух интервалов, но здесь отсутствовала подача карбамида.

Обработка последнего интервала характеризовалась повышенным давлением внедрения жидкости в песчаник. Начальная приемистость составила всего 0,8-Ю-8 м3/с. Попытка ее увеличения путем микроциклической закачки не увенчалась успехом и только увеличением давления до 50 МПа на входе в пласт удалось повысить 'приемистость и произвести обработку песчаника. В интервал всего закачано 10586 м3 воды, карбамид не закачивался.

Анализ показателей давления при гидродинамическом воздействии показал, что установившееся давление при максимальном темпе нагнетания не одинаково в разных интервалах по длине обрабатываемого массива и имеет тенденцию к повышению от нижележащего по глубине интервала к вышележащему.

Перекрытие первого интервала выполнено с помощью гельцементной тампонажной смеси. Перекрытие второго интервала производилось путем установки разделительного цементного моста закачкой 0,4 м3 цементного раствора плотностью 1,83 т/м3, заключенного между двумя разделительными пробками ПВЦ-140—168. Изоляционный мост оказался негерметичным, а при попытке разбурить пробки произошел прихват бурового инструмента. Предположительно при про-давке цемента часть его затекла в ложбину в почве скважины, образовав выступ, который так и не удалось разбурить. Поэтому после извлечения бурового инструмента решено было обрабатывать увеличенный интервал с объемом закачки из расчета трех малых интервалов. Изоляция этого интервала произведена путем установки взрывных пакеров ПВЦ-118. Ввиду сложности разбурнвания пакеров гидравлическую связь интервалов осуществляли перфорацией обсадной колонны по обе стороны пакера.

■В связи с необходимостью подготовки уклонного поля центральной панели к отработке в сроки меньшие, чем сроки планируемой откачки воды и газа из скважины «Донбасс-1», при

участии автора был разработан вариант осушения обработанного массива без использования скважины «Донбасс-)!», который защищен авторским свидетельством. Суть предложения состоит в возможности откачки воды через вспомогательную вертикальную скважину, пробуренную с поверхности, причем се ствол располагают от перфорационных отверстий -первого интервала обработки скважины «Донбасс-1» на расстоянии не более 2/3 радиуса воздействия, т. е. не более 50 м.

Через пробуренную вспомогательную скважину № 11 были проведены направленная перфорация и гидросбойка со скважиной «Донбасс-1» путем гидровоздействия. Факт наличия гндросбойки двух скважин установлен по поднятию уровня воды в скважине «Донбасс-1».

. Анализируя процесс откачки воды из скважины с горизонтальным окончанием ствола, следует отметить, что не подтвердилось ожидание больших дебитов воды, песчаник «отдал» только около 3% от закачанного объема воды, т. е. 2607 м3.

Таким образом, итоги выполненной работы позволяют сделать вывод о том, что в диссертации разработана и реализована технологическая схема поинтервального гидродинамического воздействия на выбросоопасный углепородный массив через скважину с горизонтальным окончанием ствола. Показатели воздействия, близкие к проектным, были достигнуты за счет разработки ряда новых способов и технических средств, защищенных авторскими свидетельствами.

Поскольку гидродинамическое воздействие через скважину «Донбасс-1» осуществлялось с целью изменения свойств и состояния не только песчаника /^/¡е', но и угольного пласта /¡о', исследование эффективности проводилось как в полевых панельных выработках, так и в пластовых ходках н очистном забое 1 и.2 разгрузочных лав уклонного поля центральной панели.

Для оценки эффективности гидродинамического воздействия как вне зоны обработки, так и в переходной и обработанной зонах, было пробурено 20 разведочных керновых скважин, Скважины бурились из подготовительных выработок в различных направлениях.

Установлено, что песчаник, залегающий в окрестности конвейерного уклона, представлен многослойной системой перемежающихся выбросоопасных (средней и низкой степени опасности) слоев мощностью от 1 до 8 м, а в окрестностях вентиляционного ходка — от 0,4 до 5,2 м. Это подтвердило высказывавшееся ранее мнение, что пространственное распределение слоев с различной степенью опасности является невыдержанным и отличается изменчивостью не только по мощности, но и но элементам залегания.

.Разведочная нерповая скважина № 1 пробурена длиной 110,5 м по ходу конвейерного уклона в необработанной зоне. По делению кернов на диски было выявлено 11 опасных участков.

При вскрытии скважиной нарушения появился выход воды до 10 м3/сут идазадо 1 м3/мнн,что дало основание для предположения о том, что геологическое нарушение — сброс является одной из границ гидрообработки через скважину «Доп-басс-1».

Скважина № 17 была пробурена длиной 100,8 м на участке выхода конвейерного уклона из-под защиты 1-й разгрузочной лавы. Отобранный керн представлен в основном столбиками и кусочками различной длины и только на 14 метре отмечено дискообразование толщиной 1,5—2,0 см с косыми трещинами; Больше дисков по всей длине скважины не отмечалось, что свидетельствует о наличии низкой степени выбросоопасности. Однако по комплексному показателю «В» песчаник по всей длине скв. № 17 относится к-средней и высокой степе-пи опасности. Такой характеристике не соответствует визуальный осмотр керна, что ставит 'под сомнение возможность применения комплексного показателя «В» для оценки состояния песчаника в зонах гидродинамического воздействия-и в переходных зонах......

Оценка степени выбросоопасности угольного пласта /¡б' в районе скважины «Донбасс-1» проводилась во всех подготовительных выработках 1-й и 2-й разгрузочных лав и в их забоях. Комплекс исследований включал: измерение начальной скорости газовыделения из контрольных .шпуров; проведение газовых съемок; определение газоносности пласта и влажности угля; десорбометрические измерения.

В разгрузочных лавах основной объем исследования выполнен в нишах, как наиболее опасных участках, а ..также в средней части лавы и напротив бутовых 'полос.

Так как подготовительные выработки и выемка ниш. проводились в режиме сотрясательного взрывания.* то гари определении начальной скорости газовыделения из шпуров и остаточной газоносности по традиционным методикам имеют место значительные отклонения от фактических показателей. Для качественного определения степени выбросоопасности угольного пласта методйка. наблюдений предусматривала десорбометрические исследования. Кроме того, при замере начальной скорости газовыделения в газовой камере щпура возникает избыточное давление и с его ростом возрастают утечки газа из камеры. Поэтому в процессе определения начальной скорости газовыделения пользовались расчетным критерием д — газовыделением, измеренным при избыточном давлении, с приведением результатов. . измерений, одинаковым условиям.

Если принять за базовые данные значения qm из шпуров 1-й разгрузочной лавы 'порядка 3 л/мин, а во 2-й лаве (переходная зона) —0,45 л/мин, то можно утверждать, что дНо на участке 2-й разгрузочной лавы снизилось на 85%.

Как показали результаты исследований в подготовительных выработках 1-й разгрузочной лавы (необработанная зона), разброс значений дло составил от 2 до 40 л/мин.

С использованием десорбометрии, выполняемой под руководством и при непосредственном участии канд. техн. наук Ирисова С. Г. (МакНИИ), установлено, что в диагональном ходке значения эффективной газоносности у_:! обычно нулевые и не превышают 0,5 м3/т, в вентиляционном пластовом ходке изменялась от 0 до 3,7 м3/т, в конвейерном штреке — от 0,4 до 5,4 м3/т и в конвейерном ходке от 0,6 до 3,9 м3/т. Отмечено, что максимальные значения уэ неоднократно фиксировались непосредственно перед выбросом.

Анализ результатов измерения ул и С (средняя концентрация углеводородов) не позволил выявить какие-то особые участки, где бы отмечались существенные различия показателей (табл.6) Хэ-

Характерно изменение С в забое вентиляционного ходка: до пересечения нарушения были отмечены весьма низкие значения С, что характерно для зон гпдрорасчленения, а после перехода нарушения значение С возросло и не опускалось до величины С, зафиксированной до нарушения.

Таблица 6

Усредненные значения эффективной газоносности и концентрации углеводородов в выработках 2-й разгрузочной лавы пласта 1ц'

Наименование выработки Количество наблюдений 7.э. м3/т С, доли ед.

Диагональный ходок Ы 0,08 0,19

Вентиляционный ходок 59 1,42 0,76

Конвейерный ходок 55 1,95 С. 82

Конвейерный штрек 18 1,88 0,97

Проведением газовых съемок определено, что газообильность участка 1-й разгрузочной лавы составляет 0,7— 5,7 м3/мнн.

Газовыделение в выработках 2-й разгрузочной лавы не превышало 1,5 м3/'мин при среднем значении 0,69 м3/мин.

Следует отметить, что несмотря на некоторые положительные моменты (снижение <7„„ ) наличие выбросов угля и газа ,в 'Процессе сотрясательного взрывания при проведении пластовых 'подготовительных выработок, связанное, возможно,

с ограничением зоны обработки геологическими нарушениями как экрана, препятствующих проникновению рабочей жидкости за пределы, не позволяет судить об эффективности воздействия его на угольный пласт. Для этого требуются дальнейшие исследования, которые остановлены памп в связи с изменением плана отработки пласта /¡в' в уклонном поле.

В заключительной части диссертации анализируются предложенные автором технологические схемы управления газодинамическим состоянием углепородного массива через наземные скважины сложного профиля. Объединяющей сущностью таких скважин является наличие вертикальной, криволинейной и наклонной (горизонтальной) частей. Значительно более сложные условия в отношении устойчивости таких скважин по отношению к типичным нефтегазовым месторождениям вносят коррективы в технологию бурения и крепления таких скважин.

Для дегазации подработанного углепородного массива н добычи метана при этажной подготовке наклонные скважины располагаются на границе между отрабатываемой и подготавливаемой лавами, при наличии целиков — над межэтажным целиком. При разделении этажа на подэтажи наклонные скважины закладываются аналогично.

При погоризонтпой подготовке наклонные скважины располагаются над межлавными целиками, при бесцеликовых схемах — над бутовой полосой, охраняющей повторно используемый штрек. Угольные газоносные пласты, а также газосо-держащне песчаники, расположенные за пределами зоны полных сдвижений, подвергаются гидрорасчлененшо. Данные технологические схемы по сравнению с подземной дегазацией являются предпочтительными при следующих условиях:

1. Общее газосодержанне в подрабатываемых песчаниках больше, чем в подрабатываемых угольных пластах и пропла-стках.

2. Наличие местных газовых «ловушек», создающих опасность внезапного зазнрования горных выработок.

3. Ожидаемая газообильность участка при проектной производительности очистного забоя превышает возможности удаления метана проветриванием и средствами подземной дегазации.

4. Надежные средства и способы утилизации шахтного метана.

Для снижения выбросоопасностн углепородного массива и,дегазации, подработанной толщи разработаны также технологические схемы с применением скважин: с горизонтальным окончанием ствола. При управлении состоянием выбросо-опасного массива бурение и крепление скважин с горизонтальным окончанием ствола является только первой стадией процесса, после которой осуществляется активное поинтер-

вальное гидродинамическое -воздействие на пласт вы-бросоопасного песчаника и сближенные • выбросоопасные угольные пласты, расположенные не более 10—15 м от горизонтального ствола вверх и не более 7—10 м вниз (по нормали).

Подработка горизонтального ствола должна осуществляться от забоя. Наиболее рационально проведение горизонтального ствола по восстанию пласта, так как при этом значительно упрощается откачка воды. Данная технологическая схема рекомендована к применению в условиях:

•1. Для замены защиты комплекса горизонтальных или наклонных капитальных протяженных полевых выработок, проводимых по выбросоопасным песчаникам,- локальной надра-боткой разгрузочными лавами, проводимыми по выбросоопасным угольным пластам, при низких темпах подвигания последних.

2. При необходимости -гидрорайчленения особо выбросо-опасных пластов1 с целью снижения выбросоопасности с учетом повышения глубины и равномерности обработки.

3. При необходимости дегазировать подрабатываемый уг-лепородный массив на большой площади и наличии застроенной поверхности.

4. При невозможности бурения группы наклонных скважин ввиду зэстроенности поверхности.

Предельная длина бурения горизонтальной части определяет целесообразность бурения скважин с горизонтальным окончанием стволами является решающей при выборе компоновки низа-бурового инструмента, типа станка; способа бурения и т. п. Предельная длина бурения скважины с горизонтальным окончанием ствола должна определяться из условий: допустимой величины усилия, передаваемого на', долото при бурении;, допустимой нагрузки, возникающей на крюке при подъеме инструмента и радиуса кривизны скважины.

• Учитывая, что в ближайшей"перспективе глубина разработки составит не более 1800 м, нами были выполнены расчеты величин предельных длин'элементов скважины с горизонтальным окончанием ствола для этих условий, при .-зтом принята компоновка бурового инструмента, 'аналогичная'опробованной при сооружении скважины «Донбасс-1».

Расчеты показали, что длина ? бурения" торизсгнтального ствола скважины при условии необходимого усилия на долото с' глубиной залегания 1! "целевого пласта увеличивается (рис. 4, а), а при условии допустимой : нагрузки-гна: крюк уменьшается (рис.'4, б); Однако возрастающий характер изменения указанной длинн присущ обоим случаям при скиже-нии угла наклона.горизонтального участка' скважины.

Для реального прогнозирований длины горизонтального участка . скважины принимается меньшая 'ИЗ величин, Дтолу-

I(гм

Рис. 4. допустимая длина бурения горичонтяльного участка

скважины: а) по нагрузке на долото; 61 по нагр\мие ня крюке; б) по нагрузке ня крюке и полото.

ченная при расчете: двух условий — усилия на долото и нагрузки 'на крюк. В нашем-случае это представлено на рис. 4, е.

Пс результатам исследований автора разработан проект дегазации углепородного массива наклонными скважинами, пробуренными с поверхности, на поле шахты «Южно-Донбасская» № 12 с целью создания условий безопасной и производительной отработки угольных пластов и утилизации добываемого метана. Дегазации подлежит массив над выемочными участками лав пласта С^2, отрабатываемыми в первые пять лет эксплуатации шахты.

Выполнены предпроектиые проработки строительства двух скважин с горизонтальным окончанием ствола на поле шахты им. А. Ф. Засядько и одной — на поле шахты им. А. А. Ско-чинского, которые одобрены ПО «Донецкуголь».

Экономический эффект от внедрения результатов работы г» ценах 1991 г. составил по шахте им. А. Ф. Засядько 638,9 тыс. руб., а 'по шахте им. А. А. Скочинского — 1579,82 тыс. руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации изложены-научно обоснованные технологические решения по управлешш газодинамическим состоянием массива горных пород на глубоких шахтах сложного профиля, внедрение которых вносит значительный вклад т. ускорение научно-технического-прогресса в угольной отрасли.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации работы заключаются в следующем:

1. Известные тенденции, снижения технико-экономических показателен, работы, глубоких шахт подтверждены анализом планов горных работ за период до. 70 лет по наиболее производительным, пластам, отрабатываемым типичными шахтами Донецкого бассейна. Установлено, что негативные последствия перевода шахтопластов ;в категорию выбросоопасных и увеличение,.доли, газовыделения из песчаников в формировании газообилыюсти участка практически не компенсируются достижениями ..научно-технического прогресса в технологии, механизации и организации подземных горных работ.

2. Значительное повышение эффективности дегазации подработанного газовыбросоопасного массива скважинами с'поверхности и управляемости процессами активного воздействия нащераэгруженный массив на глубоких горизонтах может быть достигнуто за счет усложнения профиля скважин и размещения их рабочей, части с учетом геомеханических и фильтрационных процессов.

3.. Обоснована, разработана и внедрена технология дегазации подрабатываемого массива на глубоких шахтах через наклонные скважины с размещением рабочей части скважины вдоль границы зоны полных сдвижений и заканчиватшем скважины у ближайшего к разрабатываемому пласту газово: го коллектора. Данная технология обеспечивает безаварийность работы скважины в течение отработки двух смежных выемочных полей, увеличение дебнтов метана в 4—5 раз и дополнительное снижение газообнльиостн участка на 23—53% по сравнению с традиционными вертикальными скважинами. Основные технологические решения защищены 2. авторскими свидетельствами.

4. Установлено, что наклонные скважины могут рассматриваться как метанодобывающие, дебит которых определяет: ся проницаемостью подработанного массива, величиной газового давления и величиной геометрического фактора ««»/«г», где «а» — расстояние ствола скважины радиусом «г» от газового коллектора.

5. Разработанные и апробированные технические средства и способы крепления горизонтального ствола, перфорации интервалов гидрообработки и разобщения интервалов по длине горизонтального ствола после окончания очередного воздействия позволили впервые в мировой практике осуществить ло-иптервальпое гидродинамическое воздействие на выбросоопа-снын углепородпый массив через скважину с горизонтальным окончанием ствола длиной 520 м.

Рекомендуемая технологическая схема предусматривает: турбинное бурение скважины с контролем направления; спуск колонны обсадных труб на центраторах; кумулятивную перфорацию интервалов обработки; закачку рабочей жидкости в каждый из интервалов, начиная от забоя скважины; разобщение интервалов взрывными пакерами; освоение и эксплуатацию скважины. Основные технологические решения защищены 14 авторскими свидетельствами.

6. Предельная длина горизонтального ствола скважины определяется по критериям осевой нагрузки, передаваемой на долото, и нагрузки на крюк при -подъеме инструмента. Для условий глубоких шахт (900—1200 м) при углах падения 0— 20° -предельная длина составляет 350—1635 м с увеличением се при снижении угла бурения условно-горизонтального участка.

7. Выполненные на первом этапе исследования эффективности гидродинамического воздействия на выбросоопаснып углепородпый массив через скважину с горизонтальным окончанием ствола позволяют создать исходную базу данных.

Установлено, что в зоне гидродинамического воздействия степень выбросоопасности песчаников должна оцениваться только во делению кернов на диски. Для оценки эффектнвно-

стн снижения выбросоопаспостн угольного пласта при условии проведения выработок п сооружения ниш в режиме сотрясательного взрывания рекомендуется использовать десорбо-метрические методы определения газоносности, скорости газовыделения из шпуров, а также метод контроля концентрации углеводородов в составе извлекаемой из контрольных шпуров газовой смеси.

В переходной зоне отмечается снижение скорости газовы-делення из шпуров на 70-^-94%, эффективной газоносности на 51-^63%, газовыделенпя па участке па 63 ч-79%.

8. Разработаны варианты новых технологических схем дегазации и снижения выбросоопаспостн угля и песчаников с использованием скважин слоулиого пространственного профиля, пробуренных с поверхности, учитывающие технологическую раскройку шахтного поля, порядок его отработки и реально достижимые нагрузки па очистной забой и темпы проведения подготовительных выработок, позволяющие расширить условия применения наземных скважин па глубокие горизонты шахт.

9. Предложены проектные решения по дегазации подрабатываемого массива для условий шахты «Южно-Донбасская» Д'Ь 12 с использованием наклонных скважин и варианты применения для тех же целен двух скважин с горизонтальным окончанием ствола для условий шахты им. А. Ф. Засядько и одной — для условий шахты им. А. А. Скочннского ПО «До-нецкуголь», одобренные объединением.

Экономический эффект от использования предложенных разработок составил: по шахте им .А. Ф. Засядько 638,9 тыс. р\'б. и по шахте им. А. А. Скочннского 1579,82 тыс. руб. (в ценах 1991 г.).

Основное содержание диссертации опубликовано к следующих работах:

1. Лукаш Л. С., Егоров С. И. Управление состоянием массива горных пород на больших глубинах//Управлегг[ге состоянием массива горных пород. — М.: МГИ, 1984. — С. 7—10.

2. Лукаш Л. С. Обоснованно целесообразности дегазации подрабатываемого углопородного массива через 'наклонные скважины. — М.: Информационно-аналитический центр горных наук МГГУ. ГИАБ, 1994, № 3—4.

3. Лукаш Л. С., Буханцов А. И., Муравьева В. М. Повышение эффективности гидровоздействия на угольные пласты//Угольная промышленность СССР, —М.: ЦНИЭИуголь, 1986, № 2.

4. Ярунин С. А., Лукаш А. С. и др. Опытно-промышленная проверка способа изоляции гидрообработанного угольного массива с помощью профильных пере,крывателей//Угольная промышленность СССР. — М.: ЦНИЭИуголь, 1988, X? 9.

5. Ярунин С. А., Лукаш А. С. и др. Применение псевдопластичной по-ликонденсирующейся жидкости при разобщении интервалов гид'рообработ-ки углепородного массива//У;гольная промышленность СССР —М: ЦНИЭИуголь, 1988, № 10.

;зз

6. Ярунин С. А^-Лукаш А. С. и др. Региональный метод борьбы с опасностями в угольных шахтах//Проблемы охраны труда в' условиях ускоренного научно-технического'прогресса: Тезисы доклада ' на Всесоюзной конференции -ЦНИИОТ ВЦСПС, ч. II, 1988. — С. '11 — 12.

7. Ярунин С. А.,. Анпилогов Ю. Г., Королева В. Н., Пережилов А. Е., Лукаш А. С., Третьяков Е. И. Прогрессивная технология заблаговремея-ной подготовки угольных 'месторождений К отрабОТке//Новые технологии подземной добычкугля и перспективы их развития до- 2000 Г. tí на-более длительный период (Тезисы докладов, представленных на симпозиум стран —членов СЭВ в п. .Каратанде).:—М.: МУП СССР, 1988, —С. 43—44.

в. Бурчаков А. С., Королева В. Н., Ярунин С. А., АНпилогов Ю. Г., Лукаш А. С., Пережилов А. Е. Региональный метод Дегазации и снижения выбросоопаоности угольных пластов//Безопасвость труда в промышленности, № 8, 1989.—С. 25—26.

9. Ярунин С. А., Анпилогов Ю. Г., Лукаш А. С. Гидродинамическое воздействие на. выбросооласный . иесчанвк//Уголь Украины, 1989, Л° 9.— С. 18-19.

10. Ярунин С. А., Лукаш- А. С. Технология разобщения Интервалов гидрообработкн- углепородного массива через 'скважину с горизонтальным окончанием ств'Ола//Тезисы докладов на- Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсивная-и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений». — М.: МГИ, 1989. —С. 78—79.

11. Ярунин С. А., Лукаш А. С., Егоров С. И. Экономическая оценка подготовки уклонной панели шахты им. А. А. Скочинского к эксплуата-ции//Комт1лек:сное освоение угольных месторождений. — Сб. научн. тр.— М.: МГИ, 1989. — С. 60—63.

.12. Ярунин С. А., Лукаш А. С., Пудак В. В., Конарев'В. ¡B. Технологическая схема дегазации подрабатываемого углепородного массива через направленные скважнны//Проспект ВДНХ СССР. — М.:-" МГИ, 4990.

13. Ярунин С. Ал Лукаш А. С., Конарев В. В. Совершенствование технологии разобщения интервалов обработки углепородного массива через скважину с горизонтальным окончанием ствола//Интенсивная подготовка и отработка шахтного поля. — М.: МГИ, 1990. — С. 81—84.

44. А. с. 1201524. Способ гидрообработки горных <пород//Бурча-ков А. С., Ярунин С. А., Лукаш А. С. и др. — БИ № 48, 1985. Заявка № 3734108/22—03 от 28.01.84.

15. А. с. 1237767. Способ заканчивания скважин с последующей гид-рсц>бработкой нескольких продуктивных пластов//Бурчаков А. С., Яру-нинЧ:. А., Лукаш А. С. и др. — БИ № 22, 1986. Заявка № 3829663/22—03 от 20.12.84.

|16. А. с. 1239363. Способ гидроо'бработки массива горных пород// Бурчаков А. С., Ярунин С. А., Лукаш А. С. и др. — БИ № 23, 196. Заявка № 3811582/22—03 от-13.11.84, .

47. А. с. 1303729. 'Способ'поинтервальной- гидрообработкн продуктивной толщи//Бурчаков А. С., Ярунин С. A.i, Лукаш-А. С. и др. —БИ-№ 44, 1987. Заявка'№ 3928971/22—03 от 08.07.85.

18. А. с. 1346769. Способ спуска колонны-обсадных труб в наклонно направленные. скважины/ДТережилов А: Е., Лукаш А. С., Комнатный Ю.: Д. и др: — БИ '№ ;39,'1987. Заяв«а''№'3960553/22—03'от 03.40.85. '

49. А. с. 4373013: Устройство для обработки-скважиНы//Кочет0в В. Г., Пережилов А. Е., Лукаш А. С. и др.—1987. — Заявка № 3981744/03 от 29.11.85.

20. А. с. '1377406. Способ гидрообработки угленосной толщи//Бурча-ков А. С., Ярунин С. А., Лукаш А. С. и др. — БИ № -8, 1988. Заявка № 3941814/22—03 от 08.07.85, ■

21..А. с. 4384726. Способ разобщения1'интервалов гидрообработкн массива горных <пород//Бурча,ков А. С.,' Яру«йн С. А:, Лукаш А. С. и др.— БИ № 12, 198S. Заявка № 4130582/22—03 от 20.08.86." '

' 22; А- с: 138Й544! УстрЬйстЁо' для' доставки' тампояажного 'раетвора в заданную зону скважины//Ярупин С. А'., Лука1п А. С., Конарев' В; В: и др. — БИ № 14, 1988. Заявка №''4038801/22—03 от 21.0.186.

23. А': с. 1439264.1 Способ поинтёрвальной" гидрообработки 'углепород-ного' массива//Я/>Ун'ин С. А., Лукаш А: С., Конарев В: В} и др: — ВН № 43, 1988. Заявка № 4300920/23^-03 от 31.08:87.

24. А", с. 1448078. Способ дегазации уг^епородного массива/ Бурча-ков' а: С.. Ярунин1 С. А', ЛукаШ' а: С. и!др-.— БИ'№ 48, 1988. Заявка" № 42,17068/23-03 от 25.03.87.

25. А: с. 1453047. Способ разобщения интервалов пгдрообработки мас-с^^'горных пород//Вурчаков' А; С., Ярунин С. А:, Лукаш А. С. и 'др.— БИ №'3, 1989: Заявка'№ 4239659/22—03 от 25.03.87:.

26. А: с. 1476985: Устройства для вскрытия'скважины, спускаемое на. коло'нне «агнетате'льМых-труб//Ярупин С. А'., Лука-1и А. С., Конарев В. В: и др.—1989. Заявка № 4200979/23—03 от 27.02Ж

27.'А. с. 1548469. Способ «пойнтер'йальной^гИДрообработки массива'гор-, ных-по{юд//ЯруниН С. А., Лукаш А.' С., Конарев В. В. и др. —БИ №'9,' 1990. Заявка № 4424663/22—03 от 13.05:88.

28. А. с. 1620648. Способ поинтервалыюй'-гиДрообраб'отки 'продуктивной толщи массива горных |Парод//Ярунин С. А., Лукаш А. С., Копа-рев В. В. и др. — БИ № 2, 1991. Заявка № 4448493/03 от 13.05^8.

29. А. с. 1687799. Способ дегазации углепородной толщи//Ярушш С. А., Лукаш А. С., Ильюшенко В. Г. и др. — БИ № 40, 1991. Заявка ЛЬ 4711843/03 от 29.06.89.

30. А. с. 1754906. Способ дегазации подрабатываемой угленосной тол-щи//Бурчаков А. С., Ярунин С. А., Лукаш А. С. и др. — БИ № 30, 1992. Заявка № 4756755 от 09.11.89.

31. Пудак В. В., Конарев В. В., Лукаш А. С. Изучение фильтрационных характеристик песчаника, отобранного с больших глубин//Перспекти-вы развития технологии разработки угольных месторождений: Сб. научн. тр. — М.: МГИ, 1990. — С. 85—86.

32. Лукаш А. С., Шепеленко В. А. Технологическая схема разгрузки призабойной части выбросоопасного массива//Региональная подготовка угольных месторождений к эффективной и безопасной разработке: Сб. научн. тр. — М.: МГИ, 1991. —С. 19—21.

33. Ярунин С. А., Лукаш А. С. и др. Опыт проведения гидродинамического воздействия на углепородный массив через скважину с горизонтальным окончанием ствола//Уполь, 1990, № 7. — С. 18—20.

34. Ярунин С. А., Лукаш А. С. и др. Проведение горных выработок по выбросоопасным песчанпкам//Безопасность труда в ¡промышленности, 1991, № 10, — С. 32—34.

35. Лукаш А. С. Схема управления газодинамическим состоянием массива через скважину с горизонтальным окончанием ствола/Депонированная рукопись. — М.: Информационно-аналитический центр горных наук МГГУ. ГИАБ, № 3—4, 1994.

36. Лукаш А. С. Управление состоянием газовыбросоопаоного углепо-родного массива через скважины сложного профиля/Депонированная рукопись.— М.: Информационно-аналитический цент'р горных наук МГГУ. ГИАБ, № 3—4, 1994.

37. Ярунин С. А., Лукаш А. С. и др. Технология перехода дегазационных скважин, пробуренных с поверхности очистным забоем//Прогрес-сивные технологии разработки угольных месторождений: Сб научн. тр. — М.: МГИ, '1992. — С. 50—53.

38. А. с. 1'145159. Способ гидравлической отработки угольного пласта// Бурчаков А. С., Пережилов А. Е., Лукаш А-. С. и др. — Опубл, в БИ № 10, 1985. Заявка •№ 3515272/22—03 от 01.10.82.

39. А: с. 1177510. Способ дегазации угольных пластов через скважины с пов'ер)сносги//Бурча'Ков А: С., Ярунин- С. !А".,. Лукаш' А". С. и др.— Опубл. в БИ № 33, 1985. Заявка № 3574102/22—03 от 30.03.83.

3*

35

- -40: А: с. 1221388. Способ гидрообработки продуктивного пласта//Бур-чаков А. С., Пережилов А. Е., Лукаш А. С. и др. — Опубл. в БИ № 12, 1986. Заявка № 3788762122—03 от 07.09.84.

: 41. А. с. 1245718. Способ гидрообработки продуктивной толщи//Бур-чаков А. С., Пережилов А. Е., Лукаш А. С. :ц др. — Опубл. в БИ № 27, 1986. Заявка № 3852881/22—03 от 04.02.85.

■• '42. А. с. 4421883. Способ дегазации выработанного пространства// Кочетов 'В. Г., Лукаш А. С. и др. — Опубл. в Б И№ 33, 1988. Заявка № 4108201/22—03 от 05.06.86.

: 43. А. с. 1479682. Способ дегазации угленосной тощи в зоне геологического шарушения разрывного характера//Анпилогов Ю. Г., Лукаш А. С. и др. —Опубл. в БИ № 18, 1989. Заявка № 4266319/23—03 от 19.06.87. г - 44."А. с. 1566046. Способ дегазации свиты угольных пластов//Бухан-цов А. И., Лукаш А. С. и др. — Опубл. в БИ № 19, 1990. Заявка № 4639642/31—03 от 18.01.89.

' ' 45. А. с. 1709115. Способ борьбы с внезапными выбросами при проведении 'подготовительной выработки по простиранию пород//Бурчаков А. С., Ярунин С. А., Лукаш А. С. н др.— Опубл. в БИ № 4, 4992. Заявка № 4668391/31—03 от 21.07.89.

Подписано в печать 6.06.1994. Формат 60X90/16 Объем 2 печ. л.+ 4 вкл. Тираж 100 экз. Заказ № 814.

Типография Московского государственного горного университета. Ленинский проспект, 6