способ скважинной добычи угля и газа из пластов, склонных к газо- и геодинамическим явлениям

Формула изобретения

Способ скважинной добычи угля и газа из пластов, склонных к газо- и геодинамическим явлениям, заключающийся во вскрытии месторождения скважинами, создании полости, разрушении и переводе полезного ископаемого в гидросмесь, перемешивании, осаждении пустой породы на дно образованной полости, откачивании водоугольной суспензии на поверхность и транспортировки его по трубам к потребителю, отличающийся тем, что для разрушения полезного ископаемого используется высокая метаноносность угольных пластов, при этом контролируют содержание метана в образованной полости, при достижении наиболее взрывоопасной концентрации метана, равной 10%, в этой полости инициируют взрыв, после доставки полезного ископаемого потребителю весь цикл работ выполняют повторно; для предотвращения возгорания метана снижают его концентрацию до взрывоопасной путем выпуска метана по скважинам на поверхность к потребителям.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, склонных к газо- и геодинамическим явлениям, в частности к скважинной разработке угольных месторождений.

Известен подземный способ разработки угольных месторождений, заключающийся во вскрытии месторождения капитальными выработками с земной поверхности, проведении нарезных и очистных выработок в месте залегания полезного ископаемого, выемки полезного ископаемого, поддержании режима проветривания и т.д. [1]. Недостатком его является повышенный травматизм при производстве горных работ в условиях высокой опасности газо- и геодинамических явлений. Шахтная добыча характеризуется также долгой окупаемостью капитальных затрат.

Известны скважинные способы выемки полезных ископаемых, позволяющие вести добычу сырья без присутствия людей непосредственно в очистном забое. Существует опыт разработки угольных месторождений методом подземной газификации угля [2]. Однако недостатком данного способа являются трудности в управлении огневым забоем при выгазовывании угольных пластов и соответственно полнотой отработки пласта.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ скважинной гидродобычи (СГД) полезных ископаемых, отличающийся от традиционных способов гидродобычи (СГД) тем, что исключаются экологические последствия за счет подготовки гидросмеси в месте залегания полезного ископаемого и оставления в выработанном пространстве пустой породы. При отработке месторождения полезного ископаемого, например угля, производят мощное физическое воздействие на пласт, включая гидравлическое разрушение напорной струей воды, добиваясь дезинтеграции и перевода в забое разрушенной горной массы в гидросмесь [3].

Основным недостатком данного способа является сложность разрушения полезного ископаемого. Гидроразмыв полезного ископаемого по мере удаления гидромонитора от пласта полезного ископаемого в обводненном массиве не обеспечивает высокой эффективности при создании полости.

Целью изобретения является повышение безопасности и эффективности горных работ при освоении месторождений полезных ископаемых, склонных к газо- и геодинамическим явлениям, путем скважинного способа добычи с использованием внутренней энергии массива горных пород, включающей горное и газовое давление, для разрушения полезного ископаемого.

Указанная цель достигается использованием газо- и геодинамической энергии массива для разрушения полезного ископаемого.

Сущность способа заключается в следующем. При разработке месторождений полезных ископаемых, склонных к газо- и геогеодинамическим явлениям, производят вскрытие с помощью скважин. Затем создают полость с применением физического воздействия (взрывного, электрогидравлического разрушения и т.п.). Для дальнейшего разрушения полезного ископаемого при разработке пластов, склонных к газо- и геодинамическим явлениям, в качестве мощного физического воздействия используется собственная природная энергия, например высокая метаноносность угольных пластов, которая является отрицательным фактором при традиционных способах добычи, играет положительную роль для разрушения угольного пласта. При этом контролируют содержание метана в образованной полости. При достижении наиболее взрывоопасной концентрации метана 10% (метан взрывоопасен при концентрации в воздухе от 5% до 15%) в этой полости инициируют взрыв, добиваясь разрушения полезного ископаемого. Для предотвращения возгорания метана снижают его концентрацию до взрывоопасной (5-15%) путем выпуска метана по скважинам на поверхность к потребителям, например, при помощи передвижной вакуум-насосной станции. Контроль содержания метана в образованной пласте полости осуществляется одним из известных способом, например газоанализаторами.

Далее подъем угля на поверхность осуществляют путем перевода разрушенного угля в гудросмесь и дальнейшей подачи водоугольной суспензии на поверхность с помощью эрлифта или гидроэлеватора.

После откачки водоугольной суспензии выполняют второй цикл работ: контролируют достижение взрывоопасной концентрации метана во вновь образованной полости, инициируют повторный взрыв, повторяют ранее проведенные операции.

При концентрации метана более 15% он горит, для предотвращения возгорания снижают его концентрацию до взрывоопасной путем выпуска метана по скважинам на поверхность к потребителю, где также возможно его дальнейшее использование для технологических целей.

Вышеописанную последовательность операций проводят до тех пор, пока не произойдет обрушения основной кровли (генеральной посадки). После этого над обрушившейся основной кровлей образуется полость, равная по объему выработанному пространству, которая при разработке метанонасыщенных пластов заполняется газом. Скопившийся газ также откачивают по трубам на поверхность к потребителю.

Данный способ позволяет вести безопасную и эффективную отработку месторождений, склонных к газо- и геодинамическим явлениям, за счет использования внутренней энергии массива горных пород для разрушения полезного ископаемого при скважинной добыче и его транспортировки к потребителю.