способ разработки газоносных угольных пластов

Формула изобретения

1. Способ разработки газоносных угольных пластов, включающий бурение на защитный пласт дутьевых и газоотводящих скважин, их сбойку между собой, розжиг и сжигание защитного пласта с выводом получаемых горячих газов, отличающийся тем, что до отработки защитного пласта по подрабатываемым и надрабатываемым пластам с поверхности проводят дегазационные скважины, в которые в процессе сжигания защитного пласта закачивают перегретый пар или горячую воду, при этом точку подачи дутья перемещают вдоль дутьевых скважин по мере выгорания пласта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перегретый пар или горячую воду получают за счет утилизации тепла газов, образующихся в результате сжигания защитного пласта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при разработке угольных месторождений, содержащих пласты, опасные по внезапным выбросам и горным ударам.

Известен способ дегазации подрабатываемых пологих и наклонных пластов скважинами с поверхности [1], включающий расчет параметров дегазации и бурение вертикальных скважин. При этом расстояние между забоем скважин и кровлей вынимаемого пласта должно равняться десяти его мощностям (10m). Дегазацию крутых пластов проводят скважинами, пробуренными из шахтных выработок. Для заблаговременной дегазации угольных пластов применяют гидрорасчленение пластов через скважины, пробуренные с поверхности.

Недостатками этого способа являются необходимость вертикальных скважин, что значительно уменьшает дебит метана из подрабатываемых пластов, и расположение скважин в зоне сквозных (опасных) деформаций, а также неравномерное и ограниченное по площади скважинами гидроразрыва увеличение проницаемости угольного пласта.

Наиболее близким к изобретению является способ разработки газоносных угольных месторождений [2], включающий бурение с земной поверхности на защитный пласт до ведения горных работ сбиваемых между собой скважин, последующий розжиг и газификацию (сжигание) защитного пласта от нижней границы шахтного поля снизу вверх без сохранения целиков в выработанном пространстве, отсос через скважины продуктов горения и установление размеров защищенной зоны при отработке одного или нескольких защитных пластов.

Этот способ не обеспечивает возможности промышленной добычи метана за счет увеличения газоотдачи подрабатываемых (надрабатываемых) угольных пластов при отработке защитного пласта методом газификации (сжигания). Недостатком способа является также необходимость применения кислородного дутья для полного сжигания пластов, что значительно усложняет и удорожает использование способа.

Задача изобретения состоит в том, чтобы увеличить газоотдачу угольных пластов, а также удешевить способ разработки.

Эта задача решается за счет того, что в способе разработки газоносных угольных пластов, включающем бурение на защитный пласт дутьевых и газоотводящих скважин, из сбойку между собой, розжиг и сжигание защитного пласта вверх от нижней границы шахтного поля без сохранения целиков в выгазованном пространстве с выводом получаемых при этом горячих газов и их использование, до отработки защитного пласта по подрабатываемым и надрабатываемым пластам с поверхности проводят дегазационные скважины, в которые при сжигании защитного пласта закачивают перегретый пар или горячую воду, получаемые в результате использования горячих газов, при этом в процессе сжигания защитного пласта точку подачи дутья перемещают вдоль дутьевых скважин по мере выгорания пласта.

На чертеже показана схема расположения защитного, подрабатываемого и надрабатываемого пластов.

На схеме позициями обозначены: защитный пласт 1, подрабатываемый пласт 2, надрабатываемый пласт 3, границы зон подработки 4 и надработки 5, граница 6 зоны плавного прогиба пород, вертикально-горизонтальная 7 и вертикальная 8 розжиговые скважины, дутьевые скважины 9, газоотводящие скважины 10 и дегазационные скважины 11, используемые также и для закачки пара или горячей воды.

Предлагаемый способ заключается в следующем. На выбранном участке угольного месторождения со свитой газоносных пластов выбирают защитный пласт 1 (по условиям порядка отработки запасов угля) таким образом, чтобы ближайший подрабатываемый пласт находился в зоне плавного прогиба пород. По защитному пласту на горизонт розжига бурят вертикально-горизонтальную скважину 7 с горизонтальной частью без обсадки по угольному пласту. Затем бурят ряд параллельных вертикально-наклонных (или пологих) скважин с наклонной (пологой) частью по угольному пласту до горизонта розжига (дутьевые 9 и газоотводящие 10 скважины). Расстояние между дутьевыми 9 и газоотводящими 10 скважинами определяют в зависимости от пропускной способности скважин и мощности защитного пласта. Скважины 9 и 10 сбивают со скважиной 7 (гидроразрывом или воздушной сбойкой), производят розжиг нижней части газогенератора через вертикальную скважину 8 и осуществляют проработку (расширение) каналов газификации с последующей газификацией угольного пласта.

При газификации точку подвода дутья перемещают по мере выгорания пласта вдоль дутьевых скважин, что позволяет производить выжигание маломощного угольного пласта на воздушном дутье равномерно по площади на всю мощность пласта. Перемещение точки подвода дутья осуществляется путем сжигания обсадной трубы в скважинах 9 с помощью регулирования расхода дутья или путем прострела обсадной колонны в скважине 9.

До обработки защитного пласта по подрабатываемым 2 и надрабатываемым 3 пластам проводят дегазационные скважины 11, через которые в процессе отработки защитного пласта осуществляют тепловое воздействие на подрабатываемые и надрабатываемые пласты с целью увеличения метаноотдачи. Тепловое воздействие производят путем нагнетания в скважины 11 перегретого пара или горячей воды, которые получают, например, за счет использования тепла горячих газов, образующихся при газификации защитного пласта. Для этого газоотводящие скважины 10 оборудуются утилизаторами тепла.

Тепловое воздействие приводит к изменению реологических свойств пласта, достижению более равномерного перераспределения напряжений в угольном массиве за счет температурных деформаций в процессе нагрева пласта и последующего его остывания.

Испытания газоотводящей скважины-утилизатора, проведенные на Ангренской станции "Подземгаз", показали, что скважина может работать как в режиме получения перегретого пара, так и в режиме получения горячей воды. При температуре на головке скважины порядка 300^oC получали 0,45 т/ч пара с температурой 200^oC и давлением 5 атм., а при температуре на головке скважины 120^oC - горячую воду с расходом 0,5 - 1,8 т/ч при давлении 3 атм. и температуре 50 - 90^oC.

Таким образом, преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключаются в следующем.

1. Благодаря перемещению точки подачи дутья вдоль дутьевых скважин защитный пласт нерабочей мощности равномерно отрабатывается по площади и на всю мощность без применения кислородного дутья (на воздушном дутье), что упрощает и удешевляет разработку.

2. Использование перегретого пара (или горячей воды) для теплового воздействия на рабочие пласты позволяет осуществить практически полную дегазацию рабочих пластов, которые после этого без осложнений отрабатываются шахтным способом, так как находятся в зоне 6 плавного прогиба пород.

3. Обеспечивается промышленная добыча метана, который в смеси с низкокалорийным газом, получаемым при отработке защитного пласта, может быть использован в котельных и других местных энергетических предприятиях.

Источники информации

1. Руководство по дегазации угольных шахт.- М.: Минуглепром, 1990, с. 28 - 29, 41 - 48, 127 - 131, 141 -143.

2. Авторское свидетельство СССР N 1112128, E 21 F 5/00, 1984.