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

нового разреза с отклонением от линии паде­ ния на восток и запад. Крупные подвижки кровли при обрушении пород у границы цели­ ка привели к пережатию полости всего в 170 лг от забоя лавы. Следовательно, наличие цели­ ков вредно сказывается на состоянии полости и может сокращать ее протяженность по про­

стиранию.

* *

*

Для уточнения факта существования по­ лости проведены также .натурные наблюдения на, шахте «Анненская», треста Кадиевуголь. Для этого в дегазационные скважины были заложены глубинные реперы в почву и кров­ лю спутника. Одна из наиболее простых и удобных в работе конструкций реперов при­ ведена на рис. 16.

От реперов через сальники выведены сталь­ ные семижильные тросики, которые пропуска­ ются через ролик и натягиваются одинаковы­

чало и ход расслоения, а также закрытие по­ лости при значительном отходе лавы.

В качестве примера приведены графики движения реперов (рис. 17) и величины рас­ слоения (рис. 18) для двух скважин, пробу­

ренных с 8-го южного штрека пласта Ц с юж­ ного уклона для дегазации 9-й южной лавы

пласта і\.

В скважине № 296 реперы заложены на спутник І2 , находящийся на расстоянии 34 м по нормали от рабочего пласта (угол падения

60

Июль 1957г. Сутки Дбгуст 1957г.

Рис. 17, График движения реперов.

62

l\ , в то время как толща пород у пласта Ц еще находилась в покое.

Реперы не только начали свое движение в различное время, но и величина их абсолют­ ных перемещений, как и величина расслоения, зависели от расстояния до рабочего пласта, что видно из тех же графиков.

На уменьшение расслоения пород по мере удаления от пласта указывал в своих работах И. М. Петухов [3], [4]. Он закладывал в скважины глубинные ре­

перы и наблюдалРис ;д расслоение пород око-

расслоение пород. ло спутников. Расслоение происхо­ дило и при отсутствии спутников, т. е. только

за счет изменения положения и структуры по­ род в процессе оседания. Эти расслоения были тем больше, чем ближе к лаве находились ре­ перы и достигали 25—70 см. К сожалению, И. М. Петухов нигде не указывает, как долго существовало это расслоение.

Реперы в указанных скважинах на шахте «Анненская» начали свое движение 27 июля 1957 г., закончили его ко 2 августа и до нояб­ ря сохраняли свое положение; 12 ноября от­ мечено уменьшение полости у спутника Ц на

53 мм. Следовательно, в течение более 3 мес. в толще пород у спутника в районе замеров сохранялась полость, заполненная метаном, и в течение всего этого времени скважина да-

63

вала газ. По истечении 3 мес., когда количест­ во газа в районе скважины уменьшилось, а давление пород возросло, полость начала уменьшаться.

На шахте «Анненская» были заложены также реперы в скважину № 304-а, пробурен­ ную на нижний спутник k с 8 -го северного

штрека пласта і\. Спутник находится от рабо­ чего пласта на 6 м по нормали и дает частые суфляры. Так, только за 1956 г. было заре­ гистрировано 16 суфляров продолжительно­ стью от нескольких часов до 2 мес.

2 ноября 1957 г., когда лава не дошла до скважины 30 м, началось движение реперов. Одновременно начался уход воды по скважи­ не вглубь; 2 ноября она ушла на 0,5 м и ре­ пер в кровле нижнего спутника поднялся на 21 мм. 4 ноября вода ушла по скважине на 6 м. Репер в кровле нижнего спутника поднял­ ся на 47 мм. Начал также движение репер в почве, поднявшись на 6 мм. Расслоение со­ ставляло 2 ноября — 21 мм, 4 ноября — 41 мм, 6 ноября — 57 мм, 12 ноября — 92 мм.

Небольшое смещение вниз реперов в сква­ жине № 304, пробуренной из той же камеры под углом 23° к горизонту вверх до пласта

/з началось 4 ноября.

Реперы двигались вместе, не обнаруживая расслоения. Движение происходило следую­ щим образом: 4 ноября— 16 мм, 6 ноября — 30 мм, 12 ноября — 30 мм.

Поведение реперов и воды в скважинах объясняется тем, что к моменту, когда сква­ жина находилась в 30 м от забоя лавы, точка максимума опорного давления прошла проек-

64

цию скважины, и позади этой точки началось поднятие почвы рабочего пласта. Вода проникла в образовавшуюся щель и зато­

пила ее.

По мере движения лавы происходило даль­ нейшее расслоение пород, причем слои выше нижнего спутника отжимались несравненно больше, чем слои в его почве.

При отсутствии воды полость заполняется газом (как происходит, например на шахте 7/8 «Основная», Красный Луч), который способ­ ствует ее расширению благодаря избыточному давлению десорбирующегося газа. В дан­ ном случае вода способствовала поднятию по­ род благодаря наличию гидростатического

напора.

Небольшое опускание обоих реперов в сква­

жине на пласт і\ указывает на выжимание пород из зоны опорного давления, что неко­ торые исследователи наблюдали и раньше.

Полученные данные указывают, что около выше- и нижележащих спутников под дей­ ствием горного давления образуется полость, сохранению и расширению которой способ­ ствует давление скопляющегося в ней газа (при подработке и надработке) или воды (при надработке), если газ не откачивается и не проникает в выработанное пространство.

Именно наличие полости с ее огромной площадью обнажения, а также частично по­ вышение газопроницаемости угля спутника дают возможность откачивать одной скважи­ ной большие количества газа и осуществлять дегазацию в промышленном масштабе.

**

4с

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

1. Время пребывания спутников в разгру­ женном состоянии делится на два периода: до и после образования полости. Первый пе­ риод — кратковременный, второй длится не­ сколько месяцев. В первый период скважина получает газ только за счет повышенного при­ тока его из частично разгруженного пласта. Во второй период газ притекает к ней со всей площади обнажения пласта и из трещин контура.

2. Полости, получающие газ из выше- и ни­ жележащих спутников, реально существуют и могут быть обнаружены как косвенно, пу­ тем изучения изменения давления и влияния скважин друг на друга, так и путем наблю­ дения за моделями и прямыми инструменталь­ ными наблюдениями на шахтах с помощью глубинных реперов.

3. Расслоение пород идет скачкообразно

втечение нескольких дней, после чего полость

врайоне скважины сохраняет свой размер по

мощности в течение длительного времени.

4. Течение газа по полости подобно тече­ нию по трубопроводу, и давление в ней тем больше, чем дальше точка замера находится от газоотводящей скважины.

5. Отслоение пород у спутника в районе нахождения скважины при подработке и надработке тем больше, чем ближе он к рабочему пласту.

66

6 . Отслоение у близких спутников начи­ нается раньше, чем у отдаленных.

7. При надработке благодаря наличию опорного давления происходит поднятие почвы пласта под выработанным пространством, что ведет к изгибу пород по простиранию и рас­ слоению в почве впереди забоя.

8 . Образовавшаяся около надработанного спутника щель может быть расширена до по­ лости под действием давления газа или воды.

9.Протяженность полости по простиранию

вблагоприятных горногеологических условиях может достигать величины 300 м. Наличие промежуточных целиков приводит к пережа­

тию полости.

10. Величина расслоения в районе спутника достигает 1 0 см.и более.

РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ СКВАЖИНАМИ

Одним из важнейших вопросов практики дегазации является вопрос о правильном вы­ боре расстояний между скважинами.

Как установлено многократной проверкой, полости при спокойном залегании пласта со­ храняются на большом протяжении по прости­ ранию, до 100—300 М. Казалось бы, чтобы от­ качать газ из резервуара, достаточно иметь одну скважину, и газ будет выходить до тех пор, пока давление в резервуаре будет обеспе­ чивать протекание данного количества газа по линии истечения, т. е. достаточно иметь одну скважину на всю длину полости.

Практика показала, однако, что, например, на шахте им. XVII партсъезда, где полость

сохраняется на протяжении до 300 м, скважи­ ны необходимо бурить не далее, чем в 80 м друг от друга.

При завышении расстояния между скважи­ нами на вентиляционном штреке появляется метан в опасных концентрациях. Это объяс­ няется тем, что полость в зоне прогиба с раз­ рывом сплошности (относительное расстояние до спутника равно 30—35 м) не является гер­ метичным резервуаром, а сообщается через трещины с выработанным пространством, и по­ вышение давления в полости приводит к по­ ступлению больших количеств газа в исходя­ щую струю участка..

Повышение это может явиться следствием большого сопротивления скважины при про­ хождении по ней газа в значительных коли­ чествах, а также следствием повышения дав­ ления на конце полости, далеко отстоящем от

м3/мин.

При давлении в полости меньше атмосфер­ ного на данной глубине свежий воздух будет

6 8

подсасываться в полость и снижать содержа­ ние метана в выходящем из скважины газе (не учитывая подсосов по длине самой сква­ жины), а при давлении в полости больше ат­ мосферного метан будет двигаться в сторону выработок рабочего пласта, причем чем боль­ ше Р п, тем больше будет этот поток и тем больше метана появится на вентиляционном штреке.

Ниже объясняется факт существования различных давлений по длине полости и при­ водятся экспериментальные данные, подтверж­ дающие это.

Выделение газа с обнаженной поверхности спутника происходит неравномерно. Как из­ вестно, десорбция газа из угля идет быстро непосредственно после обнажения, а с тече­ нием времени скорость его выделения зату­ хает.

Если полость имеет достаточную длину, то можно пренебречь выделением г-аза со ста­ рого обнажения и с достаточной для практики точностью считать ее трубопроводом, по ко­ торому течет газ от района свежего обнаже­ ния к газоотводящей скважине. Этот трубо­ провод имеет длину I, равную расстоянию от линии отрыва пластов до газоотводящей сква­ жины. Потеря напора в нем вычисляется по формуле (1 ).

Чтобы от линии отрыва дойти до газоотво­ дящей скважины, т. е. для преодоления сопро­ тивления пути, газ должен иметь некоторый запас энергии, т. е. на удаленном от скважи­ ны конце полости должно установиться неко­ торое избыточное давление Ру.

69