Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Основные параметры локальных способов — глубина разработки призабойной части пласта (l в м) и величина неснижаемого опережения
(l _н.о  в м):

                                       ;

,

где n — допустимое число выемочных циклов; b — величина подвигания забоя выработки за один цикл выемки угля, м; m — мощность пласта, м;

k = 0,5 2,0 — коэффициент, зависящий от степени опасности шахтопласта, скорости подвигания забоя и других факторов (устанавливается МакНИИ и ВостНИИ).

Нормативными являются следующие локальные мероприятия: гидрорыхление угольного пласта; низконапорное увлажнение угольных пластов; гидроотжим угольного пласта; гидровымывание опережающих полостей; образование разгрузочных пазов и щелей; бурение опережающих скважин; торпедирование призабойной части угольного пласта.

Наиболее часто применяются гидрорыхление угольного пласта и гидроотжим.

Гидрорыхление применяется в очистных и подготовительных выработках на пластах тонких и средней мощности. Длина скважин принимается 6—11 м, диаметр 45 мм, глубина герметизации l _Г = 4 8 м. Величина неснижаемого опережения l _н.о = l_ф = 2—3 м. Эффективный радиус нагнетания воды в пласт , расстояние между скважинами — не более 2R_эф. Выемку угля после гидрорыхления допускается производить не более чем на величину l _н.о.

Расчетный удельный расход воды q 20 л/т. Количество воды Q (в м³), нагнетаемой в одну скважину,

где - плотность угля в массиве, т/м³.

Давление воды при нагнетании Р_н = (0,75-2)γН, объемный расход - менее 3 л/мин.

Число скважин и схемы их расположения принимают в зависимости от ширины полосы угольного массива, подлежащего гидрорыхлению, и эффективного радиуса нагнетания.

Ширина обрабатываемой полосы (в м) в подготовительных выработках

С = В + 2b,

где В — ширина угольного забоя, м; b — ширина обрабатываемой полосы за контуром выработки, 4 м.

Число скважин в подготовительной выработке должно быть не менее двух.

В очистных выработках с прямолинейной формой забоя скважины каждого последующего цикла гидрорыхления необходимо бурить между скважинами пре­дыдущего цикла.

В пластах, представленных несколькими пачками угля, скважины бурят по наиболее крепкой пачке. Для нагнетания воды используют высоконапорные на­сосные установки. Нагнетание воды производится в одну или несколько скважин.

Гидрорыхление считается законченным при одновременном выполнении сле­дующих условий: появление воды на плоскости забоя; снижение давления в трубо­проводе не менее чем на 30 % установившегося при нагнетании; подача в скважину воды не менее расчетного количества.

Гидроотжим пласта может применяться в очистных и подготовительных за­боях пластов тонких, средней мощности и мощных, за исключением восстающих выработок с углом подъема более 25°.

Неснижаемое опережение отжатой зоны м для очистных забоев и м для подготовительных забоев.

Давление нагнетаемой воды (в МПа)

,

где P_с – потери в гидросети, МПа.

Скорость нагнетания (в л/мин)

Параметры гидроотжима для мощных пластов: l _Г = 3,0—3,5 м;
l = l _Г + 0,5 м; l _н.о  > 0,5 м; Р_mах = 8,0—22,0 МПа; v  15 л/мин, время нагнетания — 30—90 мин.

Насосные установки устанавливаются, как правило, на свежей струе на расстоянии не менее 120 м от забоя подготовительной выработки и не менее 30 м от забоя очистной выработки.

Шпуры для гидроотжима бурятся по наиболее мощной пачке пласта, в которой достигается их наиболее качественная герметизация.

Для герметизации шпуров используются гидрозатворы с пропускной способностью не менее 30 л/мин и выдерживающие давление 20—40 МПа.

Замер величин отжима пластов производится по смещению забивных реперов.

Гидроотжим считается эффективным, если отжим угольного забоя ∆l на пластах тонких и средней мощности составит в очистных забоях не менее 0,01l _Г, в подготовительных забоях — 0,02l _Г, а в подготовительных забоях мощных пластов — не менее 0,02 м, давление нагнетаемой воды снизится до Р_к = ( 3 + Р_с), МПа, и произойдет выход воды на забой на границе обрабатываемой шпуром зоны.

Остальные локальные способы имеют ограниченное применение.

2.2.7 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ

 

В комплексе средств борьбы с проявлениями опасных свойств угольных пластов важное место занимает способ гидродинамического воздействия.

Проблема в целом заключается в создании и совершенствовании технологии и режимов воздействия, а также методов расчета пара­метров процесса. Решение этой проблемы яв­ляется составной частью решения важнейшей практической задачи повышения безопасности труда при подземной угледобыче.

Исследованиям в области решения рас­сматриваемой проблемы посвящены работы ряда крупных научных учреждений и произ­водственных организаций (МакНИИ, ДонУГИ, ДонНТУ, ИФГП НАНУ, УкрНИМИ и др.), ре­зультаты которых широко применяются в промышленности.

Основным, наиболее широко применяю­щимся на шахтах Украины, способом является напорное нагнетание воды или воды с добав­ками ПАВ в режиме фильтрации с использо­ванием насосных установок.

Применение способов и схем предвари­тельного нагнетания воды для борьбы с прояв­лениями опасных свойств угольных пластов является обязательным на шахтах и регламен­тировано нормативными документами.

Однако эффективность воздействия по уменьшению числа опасных явлений на шах­тах и их интенсивности не всегда высока. Од­ной из причин этого является то, что на этапе проектирования предварительная оценка схем весьма затруднена ввиду сложности процесса.

Процесс проектирования включает ряд этапов, в том числе рассмотрение и оценка ва­риантов проектов, обоснование и оптимизация принимаемых проектных решений. По мере усложнения технологий, расширения числа возможных вариантов проектов возникает не­обходимость автоматизации процесса проек­тирования с применением методов математи­ческого моделирования и ЭВМ.

Все основные виды гидродинамического воздействия можно классифицировать по сле­дующим признакам (рис.2.11):

— схеме расположения скважин;

— виду рабочей жидкости;

— режиму внедрения;

— способу внедрения.

В зависимости от целей воздействия и кон­кретных условий для нагнетания используются короткие скважины, пробуренные перпенди­кулярно плоскости забоя из очистной или подготовительной выработки (локальный способ), и длинные скважины, пробуренные из подготовительной выработки параллельно очистному забою (региональный способ). Ис­ключением являются длинные скважины, про­буренные из забоя подготовительной выработ­ки для нагнетания воды с целью борьбы с пылеобразованием. При вскрытии угольных пла­стов скважины бурятся вкрест напластования через породную пробку.

Наиболее перспективными с точки зрения качества обработки являются длинные сква­жины, пробуренные из пластовых подготови­тельных выработок параллельно линии очист­ного забоя. Расположение длинных скважин в ненарушенном массиве приводит к более рав­номерному распределению влаги по пласту, а длительное время контакта жидкости с уг­лем — к глубокому ее проникновению в поры и трещины. Кроме того, нагнетание через длинные скважины производится независимо от технологического цикла угледобычи и явля­ется менее трудоемким.

Преодоление фильтрационной анизотро­пии угольных пластов, уменьшение величины необработанных участков и, в конечном итоге, повышение качества обработки могут быть достигнуты при использовании нагнетания жидкости через каскад (группу) скважин. Сущность способа заключается во взаи­модействии встречных потоков жидкости от одновременно работающих скважин, что обес­печивает создание в пласте областей высокого давления, соизмеримого с давлением на сква­жинах, и насыщение за счет этого участков с низкой проницаемостью.

При нагнетании необходимо контролиро­вать давление и расход (темп) жидкости, пода­ваемой в каждую скважину, поддерживать одинаковый темп нагнетания на скважинах каскада. Это достигается либо использованием для каждой скважины отдельной насосной ус­тановки, либо разделением потока жидкости от одного насоса с помощью вентилей и счет­чиков-расходомеров высокого давления (СРВД).

Рисунок 2.11 - Классификация способов и схем гидродинамического воздействия на угольный пласт

Технологический паспорт включает в себя схему расположе­ния скважин, способ нагнетания, технологию, оборудование и параметры воздействия и яв­ляется основой для составления паспорта ве­дения работ по гидродинамическому воздейст­вию на угольный пласт. Все параметры гидро­динамического воздействия можно разбить на две группы: параметры схемы расположения скважин и параметры нагнетания. К первой группе относятся: длина, диаметр и глубина герметизации скважин, расстояние между скважинами или эффективный радиус. Для ко­ротких скважин также — величина неснижаемого опережения, для длинных — расстояние от очистного забоя до первой скважины. Вторая группа включает: расход жидкости на скважи­ну, давление, темп и время нагнетания. Ниже приводится, регионального способов и нагне­тания при вскрытии угольных пластов.

Расчет параметров локальных способов.

При нагнетании в забое подготовительной выработки длина скважины l_с и глубина гер­метизации l_Г рекомендуются в пределах:

·  для коротких скважин

l_с = 6 - 15 м, l_Г = 4 - 8 м;

·  для длинных скважин

l_с =30 – 80 м, l_Г = 4 – 8 м.

Эффективный радиус R_ЭФ выбирается ли­бо из условия обработки          4-метровой зоны за контуром выработки (R_ЭФ — 4 м), либо рас­считывается из условия R_ЭФ = 2h, где h — высота выработки вчерне, м.

Длина скважин, пробуренных из очистного забоя, обычно принимается кратной недельно­му подвиганию лавы, но не превышает 25 м.

Диаметр скважин 45-60 мм. Глубина гермети­зации и радиус эффективного влияния сква­жины в обоих случаях связаны соотношением

                                                 

Величина неснижаемого опережения для коротких скважин принимается равной длине фильтрующей части:

Расход жидкости на одну скважину:

для очистного забоя

для подготовительной выработки

где R_ЭФ — эффективный радиус влияния скважины, м;                    L_м.с. — расстояние между скважинами (L_м.с. = 2R_ЭФ); n_э – эффективная пористость; m – мощность пласта, м.

Давление нагнетания выбирается из условия обеспечения режима фильтрации:

где γ – объемный вес вмещающих пород, т/м³; Н – глубина разработки, м,

или гидрорыхления:

Для скважин, длина фильтрующей части которых меньше R_эф, темп нагнетания приближенно может быть рассчитан по формуле радиальной фильтрации:

где k – проницаемость, мд; - вязкость, спз; Р_Г – давление газа в пласте.

Тогда время нагнетания

Если , темп и время нагнетания определяются по формулам регионального способа.

Расчет параметров региональных способов.

Скважины бурятся диаметром 75-100 мм в зависимости от используемого оборудования. Длина скважин, пробуренных из подготови­тельной выработки:

а пробуренных из откаточного и вентиляционного штреков:

где L_л — длина лавы, м.

Глубина герметизации составляет обычно 10-20 м. Расстояние от очистного забоя до первой скважины в момент начала нагнетания должно удовлетворять условию:

где V _л — скорость подвигания лавы, м/сут; T _с — время работы насоса в течение суток, ч.

Количество жидкости на одну скважину

Давление нагнетания выбирается по условию (5). Расчет темпа и времени нагнетания производится в предположении радиально-одномерного характера движения жидкости от скважины. С учетом коэффициента анизотропии:

где t – текущее время, ч.

Время нагнетания

, ч.

 

Учет радиально-одномерного характера движения жидкости имеет смысл производить, когда т>1, А>10 . В противном случае темп и время нагнетания с достаточной точностью могут быть определены по формулам:

 

Расчет параметров при каскадной обра­ботке

При нагнетании жидкости через каскад скважин по раздельно групповой технологии длина, диаметр, глубина герметизации сква­жин, расстояние между скважинами и расход жидкости на скважину определяются так же, как и для локального или регионального спо­собов. Расстояние между группами скважин должно быть уменьшено в 1,5-2 раза в зави­симости от степени анизотропности фильтра­ционных характеристик массива.

При непрерывной каскадной обработке глубина герметизации скважины должна быть увеличена в 1,2-1,3 раза только в том случае, если не удается обеспечить пренебрежимо ма­лый темп подачи жидкости во вспомогатель­ные скважины.

При региональном воздействии время на­гнетания жидкости в каждую нагнетательную скважину (группу скважин):

— для тонких пластов при А 10

- в остальных случаях

Среднее значение темпа подачи жидкости в нагнетательные скважины

При обработке массива через короткие скважины определяется темп нагнетания

и время

 

Если длина фильтрующей части скважины намного больше эффективного радиуса, темп и время нагнетания определяются по формулам регионального способа.