Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время подземная добыча угля почти на половину объемов приходится на шахты, опасные по метану и внезапным выбросам угля и газа, а в наиболее крупном бассейне - Кузбассе - на 75-100%. С ростом глубины горных работ уменьшается газопроницаемость и газоотдача угольного массива в скважины, в связи с чем за последние десятилетия эффективность дегазащш разрабатываемых неразгруженных угольных пластов снизилась с 25-30 до 10-15 %. При этом продолжительность дегазащш свыше 6 месяцев не всегда является приемлемой.
Для интенсификации, газоотдачи неразгруженных пластов развитие получили методы гидродинамического воздействия на угольный массив. Положительные результаты получены при использовании гидроразрыва пластов из подземных выработок и их гидрорасчленения через скважины с поверхности.
Поэтому дальнейшие исследования по разработке эффективного способа интенсификации дегазащш угольных пластов являются актуальными.
Целью работы является обоснование параметров взрьшогидроим-пульсного воздействия на угольный массив для повышения эффективности дегазащш пластов.
Основная идея работы заключается в использовании эффекта создания равномерной сети трещин требуемого радиуса и ее сгущения в угольном массиве при взрывогидроимпульсном воздействии для увеличения газоотдачи пластов.
Основные научные положения, защищаемые в диссертации, и новизна:
І.Сеть искусственных трещин в пласте для увеличения газоотда угля в скважины образуется под силовым воздействием акустическ составляющей импульса и внедряемой в квазистатическом режиме жг кости на участке роста ее давления до максимального значения, щ вышающего уровень горного давления, и его последующего резко падения.
-
Взрывогидроимлульсное воздействие, интенсифицирующее пр< варительную дегазацшо, проходит в особом режиме работы систи "взрывоимлульсная установка - вода - угольный массив", характеризу щимся прямо пропорциональной зависимостью скорости прироста д; пения рабочей жидкости от сопротивления внедрению ее в пласт.
-
Принимаемый за основу при расчете параметров дегазации { диус трещинообразования при взрывогидроимпульсном воздействии угольный массив, влияющий на эффективность дегазации, прямо щ порционально зависит от продолжительности импульса, скорости щ роста давления рабочей жидкости и уровня его превьшіешія над гс ным давлением, а также от темпа ее нагнетания в пласт.
-
На основании совместного анализа основных параметров сг соба и средств воздействия на пласт установлено, что продолжите! ность импульса составит 1-3 с при скорости прироста давления в -чение 0,1-0,7 с от 20-50 до 200 МПа/с и уровне его максимальне значения 1-1,9 уН. Разработанные конструкция и типоразмер установ при эффективной обработке пласта на глубине 500-1500 м обеспе^ радиус трещинообразования от 2-8 до 7-20 м при среднем темпе нап тания 0,1-0,3м3/с, а длину отдельных магистральных трещин-более 30 м. При этом ожидается кратное увеличение эффективности пред) рительной дегазации.
Научное значение работы состоит в : обосновании параметров способа взрывопщроимпульсного воздействия на газоносные пласты с целью повышения эффективности дегазации и установлении зависимости их от влияющих факторов.
Практическая ценность работы заключается в разработке:
методики расчета, средств и методов выбора, отработки и апробации параметров взрывогидроимпульсного воздействия на газоносный угольный массив для увеличения его газоотдачи с целью интенсификации дегазащш пласта;
конструкции энергоносителя и взрывоимпульсной установки ( совместно с ФЦДТ "Союз");
двух технологических схем взрывогидроимпульсного воздействия на пласт с его параметрами;
трех технологических схем интенсивной дегазации разрабатываемого пласта с ее параметрами.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации подтверждены:
применением сочетания различных методов планирования экспериментов и представительным объемом полученных в опытах экспериментальных данных (более 120 серий опытов);
сходимостью в удовлетворительных пределах теоретических и расчетных показателей и зависимостей с данными, полученными в экспериментах;
положительными результатами стендовых испытаний способа и экспериментального образца взрывоимпульсной установки, созданной с учетом рекомендаций, изложенных в диссертации.
Реализация работы. Результаты диссертации использованы в ИГД им.А.А.Скочинского и ФЦДГ "Союз" при разработке технического задания на взрывоимпульсную установку, испытании экспериментального
образца, а также при апробации способа интенсивной дегазации шахтах Караганды.
Апробация работы. Основное содержание диссертационной ра ты и ее отдельные положения докладывались в составе научных от тов по НИР (1981-1997 гг.) на научных семинарах лаборатории га обильности и дегазации шахт, отделения рудничной аэрологии и бо бы с внезапными выбросами, Ученом Совете И им.А.А.Скочинсхого, а также на технико-экономическом Совете 1 "Карагандауголь" (г.Караганда, 1990 г.), Республиканской науч технической конференции (г.Алма-Ата, 1982 г.), Всесоюзной науч технической конференции молодых ученых и специалистов уголы промышленности (г.Люберцы, 1983 г.), IV Республиканской конфереш (г.Донецк, 1984 г.), научном совете при Президиуме і СССР(г.Москва,1990 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано печатных работ, в том числе четыре авторских свидетельства на и бретения.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 132 наименован 3 приложений и включает 149 машинописных страниц основного і ста, 49 рисунков, 27 таблиц.
В диссертации изложены результаты научных исследований, і полненные автором в 1981-1997 гг. Автор выражает искреннюю п знательность заведующему лабораторией газообильности и дегазаі шахт канд.техн.наук B.C. Забурдяеву за методические и научные к сультации и сотрудникам этой лаборатории за помощь в подгото диссертации к защите, а также сотрудникам ФЦДТ "Союз", оказавп помощь в проведении стендовых испытаний установки.
