БЕЗОПАСНОСНОСТЬ


Оригинальная статья

 

УДК 622.245:539.3© В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, С.В. Клишин, С.И. Связев, 2022

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № S12-2022 /1162/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2022-S12-16-22

 

Название

Поинтервальный гидроразрыв угольного пласта для интенсификации процесса дегазации

 

Авторы

Клишин В.И., доктор техн. наук, профессор, член-корр. РАН, директор Института угля ФИЦ УУХ СО РАН,

650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: klishinvi@icc.kemsc.ru

Опрук Г.Ю., канд. техн. наук, заведующий лабораторией «Эффективные технологии разработки угольных

месторождений» Института угля ФИЦ УУХ СО РАН, 650065, г. Кемерово, Россия, e-mail: opruk@yandex.ru

Клишин С.В., канд. техн. наук, старший научный сотрудник Института горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, г. Новосибирск, Россия, е-mail: sv.klishin@gmail.com

Связев С.И., старший инженерИнститута угля ФИЦ УУХ СО РАН, 650065, Кемерово, Россия

 

Аннотация

Рассмотрен метод поинтервального гидроразрыва (ПГР) угольного пласта из необсаженных скважин для интенсификации процесса дегазации. Приведены технологические схемы его реализации в очистном и подготовительном забоях. Приведены результаты численного моделирования методом конечных элементов напряженно-деформированного состояния горной породы в окрестности скважины при нагружении ее пакерными уплотнителями. Установлено влияние параметров разрывного устройства, позволяющих обеспечить возникновение поперечной трещины относительно оси скважины за счет растягивающих напряжений в массиве.

 

Ключевые слова

Подземная разработка месторождений, дегазация, гидроразрыв, разрывное устройство, герметизатор, клапан, скважина, численное моделирование, метод конечных элементов, контактная задача.

 

Список литературы

1. Фрактальная структура нарушенности каменных углей и их предрасположенность к газодинамическому разрушению / К.Н. Трубецкой, А.Д. Рубан, С.Д. Викторов и др. // Доклады академии наук. 2010. Т. 431. № 6. С.1-4.

2. Трубецкой К.Н., Рубан А.Д., Забурдяев В.С. Методология обоснования способов и параметров дегазации угольных шахт // ФТПРПИ. 2011. № 1. С. 3–11.

3. Метан в угольных шахтах и рудниках России: прогноз, извлечение и использование / А.Д. Рубан, В.С. Забурдяев, Г.С. Забурдяев и др. М.: ИПКОН РАН, 2006. 312 с.

4.  Ножкин Н.В. Заблаговременная дегазация угольных месторождений. М.: Недра, 1979. 271 с.

5. Управление газовыделением в угольных шахтах при ведении очистных работ /  И.В. Сергеев, В.С. Забурдяев, А.Т. Айруни и др. М.: Недра, 1992. 256 с.

6. Сластунов С.В. Заблаговременная дегазация и добыча метана из угольных месторождений.  М.: Издательство МГГУ, 1996. 441 с.

7. Проблемы разработки метаноносных пластов в Кузнецком угольном бассейне / Ю.Н.  Малышев, Ю.Л. Худин, М.П. Васильчук и др. М.: Издательство Академии горных наук, 1997. 463 с.

8. Пучков Л.А., Сластунов С.В., Федунец Б.И. Перспективы добычи метана в Печорском угольном бассейне.  М.: Издательство МГГУ, 2004.  557 с.

9.  Сикора П., Смыслов Д., Плетнер О. Особенности заблаговременной дегазации угольных пластов методом бурения скважин с поверхности // Глюкауф.  2008.  №1. С. 39-45.

10. Дуган Т., Арнольд Э. GAS! Страницы истории добычи угольного метана в бассейне Сан-Хуан. М.: CBM Partners Corporation, 2008. 208 с.

11. Ремезов А.В., Торро В.О. Анализ развития технологии и способов направленного бурения дегазационных скважин: вертикальных, наклонных и горизонтальных // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. 2019. № 1. С. 53-74.

12. Шумилов В.А., Аксельрод С.М., Шумилов А.В. Геофизические методы исследования скважин при разведке и добыче метана из угольных пластов: монография. Пермь: Пермский государственный национально-исследовательский университет.  2014. 138 с.

13. Пармузин, П.Н. Зарубежный опыт освоения ресурсов метана угольных пластов. Ухта: УГТУ. 2017. 109 с.

14. Разупрочнение угольного пласта в качестве метода интенсификации выделения метана / В.И. Клишин, Д.И. Кокоулин, Б. Кубанычбек и др.  // Уголь. 2010. № 4. С. 40–42. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/042010.pdf (дата обращения: 15.11.2022).

15. Klishin V.I., Opruk G.Y., Tatsienko A.L. Technology and means of a coal seam interval hydraulic fracturing for the seam degassing intensification // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing, 2017. Vol. 53. Is. 1. P. 012019.

16. Directional hydraulic fracturing to control hard-roof rockburst in coal mines / F. Jun, D. Linming, H. Hua et al. // International Journal of Mining Science and Technology. 2015. Vol. 22. Is. 2. P. 177–181.

17. 3D finite element modeling of directional hydraulic fracturing based on deformation reinforcement theory / J. Deng, Q. Yang, Y. Liu et al. // Computers and Geotechnics. 2018. Vol. 94. P. 118–133.

18. Интенсификация подземной дегазации угольных пластов методом гидроразрыва / М.В. Курленя, С.В. Сердюков, А.В. Патутин и др. // ФТПРПИ. 2017. № 6. С. 2–9.

19. Jeffrey R., Mills K., Zhang X. Experience and results from using hydraulic fracturing in coal mining / Proc. 3rd Int. Workshop on Mine Hazards Prevention and Control, Brisbane, 2013.  P. 110–116.

20. El Rabaa W. Experimental study of hydraulic fracture geometry initiated from horizontal wells / SPE Annual Technical Conference and Exhibition. – Society of Petroleum Engineers, 1989.

21. Инструкция по дегазации угольных шахт. Серия 05. Выпуск 22. М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2012. 250 с.

22.  Методы моделирования зарождения и распространения трещин / С.Г. Черный, В.Н. Лапин, Д.В. Есипов и др. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2016. 312 с.

23. COMSOL Multiphysics® Modeling Software.  [Электронный ресурс]. URL: https://www.comsol.com (дата обращения: 15.11.2022).

 

Поддержка

Исследование выполнено в рамках комплексной научно-технической программы полного инновационного цикла «Разработка и внедрение комплекса технологий в областях разведки и добычи полезных ископаемых, обеспечения промышленной безопасности, биоремедиации, создания новых продуктов глубокой переработки из угольного сырья при последовательном снижении экологической нагрузки на окружающую среду и рисков для жизни населения», утвержденной Распоряжением Правительства Российской Федерации от 11.05.2022 г. №1144-р (Соглашение № 075-15-2022-1191).

 

Для цитирования

Поинтервальный гидроразрыв угольного пласта для интенсификации процесса дегазации / В.И. Клишин, Г.Ю. Опрук, С.В. Клишин // Уголь. 2022. № S 12. С. 16-22. DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2022-S12-16-22.

 

Информация о статье

Поступила в редакцию: 01.11.2022

Одобрена рецензентами:15.11.2022

Принята к публикации: 30.11.2022

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК



Свежий выпуск
Мы во ВКонтакте
Партнеры

Полезные ссылки