РАЗДЕЛ 2
ОБОСНОВАНИЕ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ДЕГАЗАЦИОННЫХ СКВАЖИН
2.1. Общие положения при определении параметров заложения дегазационных скважин
Одной из важных составляющих эффективной дегазации является правильное
определение геометрических параметров дегазационных скважин.
При столбовой системе разработки, когда скважины бурятся навстречу очистному
забою, по мере увеличения скорости забоя ухудшается связь этих скважин с зоной
метановыделения, при этом уменьшается эффективность их работы. Кроме того, от
скорости подвигания зависит угол полных сдвижений пород кровли [41], от
которого зависит время начала работы скважины и продолжительность ее
эффективной работы.
При пересечении плоскости сдвижения пород скважиной и попадании её в
разгруженную от горного давления часть дегазируемого пласта, в нее начинает
поступать метан. При приближении точки пересечения скважины с плоскостью
смещения пород к зоне беспорядочного обрушения эффективность ее работы
снижается вследствие увеличения притечек воздуха в скважину из выработанного
пространства. Угол сдвижения уменьшается по мере увеличения скорости
подвигания. При этом устье скважины может быть подработано до того, как она
начнет выдавать метан. Поэтому определение топологических параметров скважины с
учетом горно-технических и горногеологических факторов является актуальной
задачей.
Положение скважины определяется тремя параметрами [3]: lc – длиной скважины, м;
в – углом между скважиной и горизонтальной плоскостью, град; ц – углом между
проекцией скважин на горизонтальную плоскость и перпендикуляром к оси выработки
в той же плоскости, град.
В руководстве [3] для определения параметров дегазационных скважин, пробуренных
впереди очистного забоя, расчетная формула дается только для угла наклона
скважины в, а длина скважины lc принимается по таблице в зависимости от их
количества и мощности междупластья. Угол разворота ц для условий Донбасса
рекомендуется принимать равным 60–70є без уточнения. Такой подход определения
параметров скважин нельзя считать достаточно обоснованным, поскольку он не
учитывает разнообразия горно-геологических условий в пределах угольного
бассейна, так как при определении в не учитывается угол разгрузки ш
подрабатываемой толщи пород.
С учетом вышеизложенного предлагается аналитическое обоснование расчета
параметров дегазационных скважин с учетом горно-геологических условий.
Для эффективной дегазации подрабатываемой толщи пород, скважины должны
пересекать дегазируемый пласт в зоне разгрузки от горного давления. При
заложении скважин необходимо учитывать угол ш. Причем угол разгрузки пород
будет отсчитываться как от линии очистного забоя, так и от участковой
выработки, из которой бурится скважина.
Дегазационная скважина до момента отключения от дегазационной сети не должна
пересекать зону беспорядочного обрушения горных пород. Высота зоны
беспорядочного обрушения горных пород обычно принимается равной [86]
hобр =(4…6)·m, м
где m – вынимаемая мощность разрабатываемого пласта, м.
Это означает, что скважина не должна проходить через линию пересечения двух
плоскостей: плоскости, ограничивающей зону беспорядочного обрушения горных
пород, и плоскости разгрузки горных пород, которая проходит под углом ш от
линии забоя. Скважина должна пересекать дегазируемый пласт на линии
максимального газовыделения (ymax) из сближенного пласта в дегазационную
скважину, параллельной выработке, из которой бурятся скважины [86]. При
мощности междупластья М = 25…60 м ymax = 0,4…0,5·M, если скорость подвигания
очистного забоя равна 1,0…1,5 м/сут, и ymax = 0,6…0,8·M, если скорость
подвигания равна 2,5 м/сут и более.
2.2. Определение топологических параметров дегазационных скважин, пробуренных
навстречу очистному забою из выработки, погашаемой за лавой
Рассмотрим схему дегазации подрабатываемых пологих пластов скважинами,
пробуренными из выработки, погашаемой за лавой, при отработке лавы по
простиранию (рис. 2.1). Топологические параметры дегазационной скважины
определяются в момент отключения ее от дегазационной сети и нахождения устья
скважины на расстоянии lотк от линии очистного забоя.
За начало координат принимается точка отключения дегазационной скважины от
дегазационной сети (рис. 2.2). Координатная плоскость XOY расположена
горизонтально, ось OZ направлена вертикально вверх. Координаты начальной точки
О (устья) дегазационной скважины принимаются (0, 0, 0), координаты конечной
точки k скважины – (xk, yk, zk). Таким образом имеем радиус-вектор точки k,
обозначим его буквой dk. Прямоугольными координатами вектора dk будут
алгебраические проекции вектора на оси координат dk(xk, yk, zk).
Рис. 2.1. Схема дегазации подрабатываемых пологих пластов скважинами,
пробуренными из выработки, погашаемой за лавой, при отработке лавы по
простиранию
Находим координаты радиус-вектора dk согласно схеме, изображенной на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Расчетная схема для определения параметров дегазационных скважин,
пробуренных при отработке пласта лавами по простиранию из вентиляционной или
откаточной выработки
Прямая, содержащая координаты скважины, будет проходить через начало координат,
прямую пересечения плоскостей А и В и через прямую, лежащую на расстоянии ymax
параллельно оси штрека.
Найдем уравнение плоскости, проходящей через начало координат, и прямую
пересечения плоскостей А и В. Выразим эту плоскость через координаты трех
точек, не лежащих на одной прямой:
– начала координат O(x0; y0; z0);
– двух точек прямой пересечения плоскостей А и В: E1(x1
- Київ+380960830922