Введение к работе
Актуальность работы. Развитие подземной разработки угольных месторождении неразрывно связано с повышением концентрации и интенсификацией ведения горных работ. В условиях Карагандинского бассейна, где размеры шахтных полей невелики, несмотря на пологое залегание пластов, углубление горных работ происходит с высокими темпами. Переход на большие глубины сопровождается ухудшением условий ведения горных работ: усиливаются проявления горного давления, увеличивается газообильность горных выработок за счет роста газоносности пластов. В настоящее время только на трех шахтах бассейна из 26 относительная газообильность составляет менее 10 м3/т суточной добычи. Многие шахты при глубинах разработки свыше 400—500 м отнесены к опасным по выбросам угля и газа.
Это выдвигает необходимость проведения мероприятий, позволяющих эффективно подготавливать угольный пласт к эксплуатации. Из перспективных мероприятий наиболее действенными являются способы воздействия, повышающие проницаемость угольного пласта. В качестве одного из них применяется способ гидродинамического воздействия через скважины с поверхности, предложенный и разработанный в МГИ Ножкиным Н. В. В то же время применение данного способа во многих случаях, особенно с ростом глубины, не позволяет равномерно обработать участки пласта на периферии зоны воздействия и между скважинами. Кроме того, эффективность обработки уменьшается с глубиной из-за снижения устойчивости, а следовательно, и проницаемости систем трещин. Актуальность решения проблемы равномерной обработки пласта и улучшения технико-экономических показателей ведения горных работ на больших глубинах в Карагандинском бассейне связана с тем, что основные запасы углей находятся на глубинах 400—500 и свыше 600 м, а средняя глубина шахт в настоящее время составляет 450 м.
Проведенные в последние годы экспериментальные работы показали, что повышение равномерности и эффективности обработки пластов возможно за счет управления процессами
взаимодействия встречных потоков жидкости от одновременно работающих в режиме фильтрации подземных скважин н повышения устойчивости и проницаемости раскрытых в про цессе гидродинамического воздействия через скважины с поверхности систем трещин.
Однако закономерности развития трещин в угольном пласте при взаимодействии одновременно работающих скважин с поверхности и проблемы устойчивости трещин при длительной эксплуатации практически не изучены.
В связи с вышеизложенным, повышение эффективности и равномерности обработки газоносности угольных пластов на глубоких горизонтах путем совершенствования параметров гидродинамического воздействия через скважины, пробуренные с поверхности, является актуальной для угольной промышленности научной задачей.
Цель работы — установление закономерностей развития, взаимодействия и реологического поведения трещин для совершенствования параметров технологии гидродинамического воздействия на угольные пласты, обеспечивающих равномерную и эффективную их обработку по площади.
Идея работы заключается во взаимодействии встречных потоков жидкости в системе раскрывающихся трещин и повышении их долговременной устойчивости, позволяющих повысить равномерность и эффективность обработки угольных пластов.
Научные положения, разработанные лично соискателем, их новизна:
взаимодействие встречных потоков жидкости от одновременно работающих скважин обеспечивает повышение давления в единой гидравлической системе раскрывающихся трещин и уменьшение расстояния между соседними магистральными трещинами.до размера мощности пласта;
за счет скачкообразного роста в зонах гидродинамического воздействия скорости установившейся ползучести угля пласта Км, залегающего на глубинах свыше 500—550 м в Карагандинском бассейне происходит смыкание раскрытых трещин, что определяет область применения закрепляющего материала для повышения их устойчивости;
управление процессом гидродинамического воздействия через скважины с поверхности, повышение равномерности и эффективности обработки угольного пласта по площади достигается за счет регулирования параметрами воздействия через нагнетательные и подпорные скважины, заложенные с учетом горно-геологических и горнотехнических факторов на данном участке шахтного поля.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована:
удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных зависимостей зияния трещин и дебита скважин от глубины залегания угольного пласта (расхождение в пределах 10—25%);
представительным объемом (три шахты, 19 скважин) статистических исследований неравномерности обработки для различных глубин и динамики газовыделения.
Научное значение работы состоит в выявлении закономерностей развития, взаимодействия и реологического поведения трещин для обоснования принципов управления гидродинамическим воздействием на угольные пласты в условиях глубоких горизонтов шахт.
Практическое значение работы заключается в разработке технологических схем и параметров гидродинамического воздействия на угольные пласты в каскадном режиме, обеспечивающих равномерную и эффективную их обработку по площади с учетом нарушенное и стадии разработки шахтного поля.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Технологические схемы гидродинамического воздействия на угольные пласты в каскадном режиме и их параметры использованы при разработке проектов заблаговременной подготовки VI горизонта ш. «Сокурская» и горизонта ±0 резервного участка ш. «Чурубай-Нуринокая» ПО «Карагандауголь».
Расчетный экономический эффект от реализации проектных решений по ш. «Чурубай-Нуринская» составит 72,4 тыс. руб.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и одобрены на Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений» (Москва, 1989 г.); заседании лаборатории «Управление состоянием угольных пластов и вмещающих пород» КНИУИ (Караганда, 1990 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 научные работы.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит нз введения, четырех глав и заключения, изложенных на 202 страницах машинописного текста, содержит 61 рисунок, 12 таблиц, список литературы из 128 наименований п 2 приложения.
