Файл: Савенко Л.В. Дегазация спутников угольных пластов.pdf

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ СКВАЖИН

Как уже указывалось, бурение скважин в Англии и Германии проводится под углами, полученными в результате опытного бурения.

После бурения большого количества сква­ жин было установлено, что наибольший эф­ фект дают скважины, пробуренные с вентиля­ ционного штрека лавы под углом 60° к гори­ зонту по линии падения (бурение велось стан­ ками с пневматическим приводом).

В СССР проф. И. М. Печуком на основе теории спутников выведены и проверены на практике формулы для подсчета угла наклона скважин к горизонту. Эти формулы учитыва­ ют различные условия работы, т. е. угол паде­ ния пласта, величину целиков и бутовой поло­ сы, положение в пространстве точки, с которой начинается бурение, а также величину так на­ зываемого угла разгрузки у, который разли­ чен для различных пород и практически зави­ сит также от расстояния между рабочим пла­ стом и спутником.

Углом разгрузки называется угол, образо­ ванный в плоскости падения пласта горизон­ тальной линией и линией, проходящей у гра­ ницы расслоения (практически— у границы расслоения, достаточно большого для эффек­ тивной работы скважины).

При вычислении угла наклона скважины к горизонту, если скважина пробурена в пло­ скости падения пологого пласта, применяется формула

tg (ß ± а) А ctg (f ± а ) + Ь ’

100

где N — расстояние между спутником и рабо­ чим пластом по нормали;

а— угол падения пласта;

ß— угол наклона дегазационной скважи­ ны к горизонту;

в зависимости от расстояния между рабочим пластом и спутником. Чем больше это рас­ стояние, тем больше величина угла у.

В приведенной формуле значение угла а берется с различным знаком в зависимости от того, куда и откуда бурится скважина. Если скважина проводится с верхнего коренного штрека на вышележащий спутник или с ниж­ него откаточного штрека на нижележащий спутник, а берется со знаком плюс, в осталь­ ных случаях — со знаком минус.

Длина скважины равна

При крутом падении пользуются следую­ щими формулами.

При бурении скважин на вышележащий

101

При бурении с откаточного штрека на ни­ жележащий спутник

- r = » - f c L = VT^+b'-, і = т щ г - (11)

При бурении с вентиляционного штрека или верхнего коренного штрека на вышележа­ щий спутник

При бурении с вентиляционного штрека или верхнего коренного на нижележащий спутник

4 = 180 — a + ß; L = V N 2 + b2. (13)

Сложнее получаются формулы, если сква­ жина пробурена не по падению, а с разворо­ том. В этом случае получаем следующие фор­ мулы.

Для пологого падения при бурении на вы­ шележащий спутник с вентиляционного штре­ ка или на нижележащий с откаточного

102

Для пологого падения при бурении скважи­ ны на нижележащий спутник с вентиляцион­ ного штрека или на вышележащий с откаточ­ ного штрека

Для крутого падения при бурении на вы­ шележащий спутник с вентиляционного штре­ ка или на нижележащий с откаточного

Для крутого падения при бурении скважи­ ны на нижележащий спутник с вентиляцион­ ного штрека или на вышележащий с откаточ­ ного штрека

103

Задача о нахождении направления дегаза­ ционной скважины, пробуренной с отклонени­ ем от линии падения, просто и с достаточной для практики точностью решается графи­ чески.

К р у т о е п а д е н и е

Из точки А (рис. 27, а) проводим горизон­ тальную линию АБ и линию AB, равную по величине в и наклоненную к горизонтали под углом падения пласта а.

Если бурение производится с откаточного штрека, то угол а надо откладывать выше го­ ризонтали, а если с вентиляционного штрека— то ниже. На расстоянии N от рабочего пла­ ста нормаль, равная ВГ и перпендикулярная линии AB, пересечется со спутником в точке Г. Из точки Г опускаем перпендикуляр ГД на горизонталь АБ. Величина перпендикуляра определитей из чертежа.

Если спутник лежит ниже рабочего пласта,

вверх. От точки Д откладываем величину опе­ режения скважины а — ДЕ.

Горизонталь АД и а определяют величину угла разворота скважины ф. Сторона h и об­ щая для двух треугольников сторона АЕ опре­ деляют величину угла наклона скважины к го-

104

Рис. 27. Графическое нахождение направления дегаза­ ционной скважины:

а __ п р и к р у т о м п а д е н и и : б — п р и п о л о г о м ; / — б у р е н и е с в е н ­ т и л я ц и о н н о г о ш т р е к а н а н и ж е л е ж а щ и й с п у т н и к ; / / — б у р е н и е с в е н т и л я ц и о н н о г о ш т р е к а н а в ы ш е л е ж а щ и й с п у т н и к ; / / / — б у р е н и е с о т к а т о ч н о г о ш т р е к а н а н и ж е л е ж а щ и й с п у т н и к ; I V — б у р е н и е с о т к а т о ч н о г о ш т р е к а н а в ы ш е л е ж а щ и й с п у т н и к .

105

ризонту ß. Линия АЖ есть искомая длина скважины в соответствующем масштабе.

Таким образом, построение заключается в последовательном откладывании в соответ­ ствующую сторону величин b, N, h, а, h.

В результате получаются два искомых уг­ ла ф и ß, а также длина скважины L.

П о л о г о е п а д е н и е

При определении параметров скважины, дегазирующей пологопадающий спутник, по­ строение аналогично (рис. 27, б), но так как разгрузка при этом идет не под прямым углом к линии падения, а под углом у, то со спутни­ ком, находящимся на расстоянии N, равном ВК, от разрабатываемого пласта, пересекается в точке Г линия ВГ, идущая под углом у к го­ ризонтали.

Следует указать, что вне зависимости от направления угла а противолежащей стороной угла ф является а, а угол ß — сторона h.

В основной формуле для подсчета угла на­ клона скважин к горизонту

В величине b к сумме длин по падению цели­ ка, вентиляционного штрека и бутовой поло­ сы прибавляется резерв 10—15 м.

Этот резерв взят для того, чтобы избежать попадания скважины в неразгруженную зону в случае неточного (против расчетного) зада­ ния ее направления, а также в случае нена­ дежности данных о величине расстояния меж­ ду пластами по нормали.

1 0 6

Совершенно очевидно, что чем больше угол наклона скважины к горизонту, тем короче и дешевле скважина. Поэтому нежелательно иметь лишних запасов как величины Ь, так и угла разгрузки у. Если величина b заниже­ на, то скважина (как видно из формулы) пой­ дет круче и может попасть в неразгруженную зону и не дать газа. То же происходит при чрезмерном завышении расчетного угла раз­ грузки. Если при расчете величина b завыше­ на или расчетный угол у занижен, то скважи­ на пойдет полого, может попасть в район ак­ тивных обрушений и срезаться. В этом случае она совсем перестает давать газ (если срез произошел далеко от рабочего пласта) или на­ чинает подсасывать много воздуха. В обоих случаях ее приходится отключать от газопро­ вода.

Интересно определить, в какой район пла­ ста попадают скважины, проведенные по ра­ счету. Построим, например, для условий шах­ ты «Анненская» схему положения зон сжатия, растяжения и расслоения пород и посмотрим, куда попадут скважины, рассчитанные по при­ веденной формуле или пробуренные под углом 60° с вентиляционного штрека.

Как видно из рис. 28, скважина под углом 60°, пробуренная с вентиляционного штрека

пласта Ц на пласт Ц, попадает в зону макси­ мальных растяжений и значительного расслое­ ния пластов. При значительном удалении спутников от рабочего пласта такие скважины дают наибольший эффект. Выделение газа в полость в этом районе велико благодаря по­ вышенной газопроницаемости пласта (так как

107