способ разупрочнения прочных углей

Формула изобретения

Способ разупрочнения прочных углей, включающий бурение шпуров в разупрочняемом массиве, нарезание на стенках указанных шпуров инициирующих щелей, их герметизацию и формирование трещин гидроразрыва угля нагнетанием в них жидкости, отличающийся тем, что шпуры бурят насквозь отрабатываемого подэтажа, а нарезание последующей инициирующей щели осуществляют одновременно с герметизацией предыдущей инициирующей щели и формированием в ней трещины гидроразрыва угля.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение относится к горному делу, а именно к разработке крутых угольных пластов, и может быть использовано для разупрочнения прочных углей.

Известен способ разработки крутых и наклонных угольных пластов столбами по простиранию (авт. св. СССР № 717338, Е21С 41/04, опубл. в БИ № 7 за 1980 г.), включающий проведение полевых подготовительных выработок и последующую выемку угля в очистных забоях. Из полевых выработок в пласт бурят скважины, через которые в него закачивают поверхностно-активный газ до достижения равенства количества сорбированного и свободного газа предельной сорбционной емкости угля, после чего вызывают колебательные сорбционно-десорбционные процессы газа в поровом объеме угля путем воздействия на пласт и вмещающие породы механическими колебаниями, изменяющимися по периодическому закону.

Недостатком данного способа является то, что при его реализации необходимо с высокой точностью определять количество закачиваемого газа и в каждом конкретном случае, в зависимости от горно-геологических условий, рассчитывать параметры механических колебаний, что значительно усложняет реализацию, а следовательно, эффективность способа.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ ориентированного разрыва горных пород (авт. св. СССР № 1535992, Е21В 43/26, Е21С 41/18, опубл. в БИ № 2 за 1990 г.), включающий бурение инициирующих скважин в направлении распространения трещин, создание в скважинах инициирующих полостей, герметизацию этих полостей и формирование трещины гидроразрыва пород нагнетанием в них жидкости. На расстоянии от предыдущей скважины, определяемом по установленной зависимости, в пределах распространения проектируемой трещины гидроразрыва бурят дополнительные скважины. Последние герметизируют до проектируемой трещины гидроразрыва и нагнетают в них жидкость под давлением ниже давления гидроразрыва, затем после образования трещины гидроразрыва в инициирующей скважине ее прохождение в дополнительной скважине фиксируют по изменению давления жидкости в этой скважине, после чего формируют трещину гидроразрыва в дополнительной скважине увеличением давления жидкости в ней до давления гидроразрыва.

Недостатком этого способа является большое количество подготовительных работ, связанных с бурением дополнительных скважин, а также использование нескольких комплектов оборудования для проведения гидроразрывов. Это приводит к повышению себестоимости способа, к увеличению штата персонала, задействованного при его реализации, а следовательно, к снижению его эффективности.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение эффективности способа за счет уменьшения подготовительных работ, сокращения требуемого оборудования и времени проведения части операций.

Поставленная задача достигается тем, что в способе разупрочнения прочных углей, включающем бурение шпуров в разупрочняемом массиве, нарезание на стенках указанных шпуров инициирующих щелей, их герметизацию и формирование трещин гидроразрыва угля нагнетанием в них жидкости, согласно техническому решению шпуры бурят насквозь отрабатываемого подэтажа, а нарезание последующей инициирующей щели осуществляют одновременно с герметизацией предыдущей инициирующей щели и формированием в ней трещины гидроразрыва угля. Бурение сквозных шпуров позволяет совмещать по времени операции: подавать с верхней выработки рабочую жидкость в герметизирующее устройство - производить герметизацию предыдущей инициирующей щели и формировать в ней трещину гидроразрыва, а с нижней выработки при этом осуществлять нарезание последующей инициирующей щели. Это позволяет уменьшить количество операций, связанных с перенастройкой оборудования с одной операции на другую и сократить время проведения части операций, а следовательно, повысить эффективность способа разупрочнения прочных углей.

Сущность технического решения поясняется описанием реализации способа разупрочнения прочных углей и чертежами: фиг.1, на которой представлена схема реализации данного способа, и фиг.2, где показано место А на фиг.1 в увеличенном масштабе.

Способ разупрочнения прочных углей (далее способ) реализуют следующим образом. Станком 1 бурят сквозной шпур 2 в отрабатываемом угольном массиве 3 с нижней выработки 4 на верхнюю выработку 5 (фиг.1) насквозь отрабатываемого подэтажа. Затем с нижней выработки 4 производят монтаж в шпуре 2 комплекса оборудования, включающего: буровой став 6 (фиг.2), щелеобразователь 7, вертлюг 8, герметизирующее устройство 9. Через гибкий трубопровод 10 присоединяют герметизирующее устройство 9 к насосной установке 11, расположенной в верхней выработке 5. После этого с нижней выработки 4 производят нарезание первой (верхней) инициирующей щели 12, при этом герметизирующее устройство 9 остается неподвижным благодаря вертлюгу 8, который обеспечивает автономное вращение щелеобразователя 7 в процессе резания. Затем буровой став 6 перемещают вниз на шаг L (фиг.2) для бурения второй инициирующей щели 13, при этом герметизирующее устройство 9, перемещаясь, занимает в шпуре 2 такое положение, что инициирующая щель 12 располагается между уплотнительными элементами 14 герметизирующего устройства 9. От насосной установки 11 через гибкий трубопровод 10 в герметизирующее устройство 9 под давлением подают рабочую жидкость - происходит герметизация области шпура 2, в которой расположена инициирующая щель 12. При превышении уровня давления, на которое настроено герметизирующее устройство 9, происходит подача рабочей жидкости в шпур 2 и производится гидроразрыв и формирование трещины гидроразрыва. Одновременно с этим осуществляют нарезание инициирующей щели 13, при этом независимость операций обеспечивают за счет применения вертлюга 8. После этого давление рабочей жидкости сбрасывают, и уплотнительные элементы 14 принимают исходную форму. Весь комплекс снова перемещают вниз на шаг L и производят гидроразрыв инициирующей щели 13 и нарезание следующей инициирующей щели 15. Таким образом обрабатывают весь шпур 2.