Разработка технологических схем подземной добычи угля с использованием многофункциональных наклонно-горизонтальных скважин

Коряга, Михаил Георгиевич

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологических схем подземной добычи угля с использованием многофункциональных наклонно-горизонтальных скважин"

0046022У5

На правах рукописи

Коряга Михаил Георгиевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧИ УГЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАКЛОННО-ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

Специальность 25.00.22 - «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 О МДП 2010

Новосибирск - 2010

004602295

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет»

доктор технических наук, доцент Домрачев Алексей Николаевич

доктор технических наук, профессор Клишин Владимир Иванович

доктор технических наук, профессор Сенкус Витаутас Валентинович

Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук

Защита состоится 28 мая 2010 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 003.019.01 при Институте горного дела Сибирского отделения Российской академии наук по адресу: 630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54. ц г Ц- с> ^з^'О! ''•" • ■ ;

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД СС>]РАГ1. !

Автореферат разослан 20 апреля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

Попов Н. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи с ростом глубины горных работ газообильность угольных пластов постоянно увеличивается и в настоящее время на действующих шахтах достигла 30 м3/т. При этом эффективность дегазации и комбинированного проветривания зачастую ограничивается недостатками традиционных схем вскрытия, подготовки и отработки пологих пластов.

Независимое проветривание очистных и подготовительных забоев, а так же изолированный отвод метановоздушной смеси по поддерживаемым выработкам в настоящее время обеспечиваются за счет дополнительных объемов горноподготовительных работ, что ведет к снижению темпов воспроизводства запасов, готовых к выемке, разрывам очистного фронта и снижению эффективности отработки пологих пластов шахт с высокой газообильно стыо.

Традиционные решения, основанные на повышении темпов проходки за счет использования импортной техники, технологии формирования и сохранения выемочных выработок за очистными забоями с ростом глубины горных работ и газообильности пластов уже не позволяют обеспечить требуемые технико-экономические показатели работы угольных шахт.

Одним из перспективных направлений отработки пологих пластов является интеграция в традиционные технологические схемы шахт наклонно-горизонтальных скважин, пробуренных с поверхности и обеспечивающих независимое проветривание подготовительных забоев, снижение удельного проведения наклонных выработок, повышение эффективности изолированного отвода метана и дегазации.

Возможность эффективного использования наклонно-горизонтальных скважин для дегазации угольных пластов и промышленной добычи метана подтверждается опытом угольной промышленности Австралии, США и ряда других развитых угледобывающих стран.

Опыт бурения скважин на Таллинской экспериментальной площадке в Кузбассе, накопленный ОАО «Газпром промгаз», показал возможность эффективного использования технологии бурения скважин, реализованной в нефтедобывающей промышленности, для решения задачи повышения эффективности и безопасности подготовки и отработки пологих угольных пластов.

Исходя из вышеизложенного, исследования, направленные на разработку технологических схем замещения скважинами горных выработок полного сечения в рамках традиционной подземной технологии добычи угля, являются весьма актуальными.

Целью исследований является разработка технологических схем подготовки и отработки пологих угольных пластов с замещением части наклонных вентиляционных выработок наклонно-горизонтальными скважинами.

Идея работы состоит в замещении наклонных подготовительных выработок полного сечения многофункциональными наклонно-горизонтальными скважинами при рациональном соотношении объемов проведения горных выработок и бурения скважин.

Задачи исследований:

1. Обосновать элементы технологической схемы шахты для замещения пробуренными с поверхности наклонно-горизонтальными скважинами и условие оценки эффективности скважинного замещения.

2. Разработать технологические схемы и обосновать рациональные варианты интегрирования наклонно-горизонтальных скважин в схемы подготовки, вентиляции и дегазации шахт, разрабатывающих пологие угольные пласты.

3. Обосновать параметры технологических схем проведения подготовительных выработок с использованием наклонно-горизонтальных скважин.

4. Адаптировать параметры столбовой системы разработки к замещению наклонной вентиляционной выработки наклонно-горизонтальной скважиной при компенсации затрат на бурение эффектом от замещения вентиляционной выработки полного сечения.

Методы исследований:

Статистическая обработка накопленных данных об использовании наклонно-горизонтальных скважин в нефтегазовой промышленности, геологоразведочных работах и строительстве, нейросетевого моделирования стоимостных характеристик бурения наклонно-горизонтальных скважин в заданных горно-геологических и горнотехнических условиях, численного моделирования параметров функционирования технологических систем шахт с использованием наклонно-горизонтальных скважин для замещения вентиляционных, дегазационных и газодренажных выработок.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- установлено, что замещение наклонных вентиляционных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами при глубине горных работ до 700 м снижает удельные затраты на подготовку пологих угольных пластов средней мощности;

- выявлено, что использование наклонно-горизонтальных скважин как элементов систем вентиляции и дегазации обеспечивает независимое проветривание подготовительных забоев, снижает удельный объем проведения выработок полного сечения и затрат на дегазационный трубопровод;

- установлено, что рациональной является схема подготовки выемочных столбов парными штреками с размещением горизонтальной части скважины для проветривания забоя в целике между выработками или в кровле пласта;

- доказано, что замещение наклонных вентиляционных выработок наклонно-горизонтальными скважинами позволяет снизить разрывы фронта очистных работ на пологих пластах средней мощности при наличии технической возможности монтажа и эксплуатации комплексно-механизированного забоя необходимой длины.

Научная новизна работы состоит в:

- установлено, что при реализации разработанных схем замещения наклонных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами на пологих угольных пластах средней мощности снижение затрат на подготовку выемочных столбов превышает стоимость бурения скважин;

- выявлено, что повторное использование вертикального ствола вентиляционной скважины для развития сети дегазационных скважин снижает затраты на дегазацию за счет ликвидации участкового и магистрального дегазационных трубопроводов;

- выявлено, что при заданных длине выемочной выработки и глубине горных работ эффективность использования наклонно-горизонтальных скважин для отвода исходящей струи определяется мощностью пласта и длиной очистного забоя;

доказано, что замещение выработок полного сечения многофункциональными наклонно-горизонтальными скважинами позволяет снизить потери добычи из-за простоев комплексно-механизированных забоев вследствие отсутствия готовых к выемке запасов угля.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов подтверждается:

- достаточным объемом проанализированных технико-экономических показателей бурения наклонно-горизонтальных скважин в различных горногеологических и горнотехнических условиях компаний - операторов бурения ОАО «Газпром», ОАО "Сургутнефтегаз", ОАО НПО "Буровая Техника"-ВНИИБТ, \Virth и др;

удовлетворительной сходимостью результатов моделирования стоимостных параметров скважин и значений тестирующей выборки (суммарное квадратическое отклонение составило 0,12) в ходе расчета удельных затрат на проведение скважин с использованием нейросетевой модели.

Личный вклад автора состоит в:

- разработке алгоритма синтеза и условия эффективности реализации технологических схем с замещением наклонных вентиляционных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами;

- обосновании параметров технологических схем замещения наклонных вентиляционных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами;

- синтезе и обосновании параметров технологических схем подготовки выемочных участков с использованием наклонно-горизонтальных скважин;

- адаптации параметров системы разработки для эффективного использования наклонно-горизонтальных скважин при ведении горноподготовительных и очистных работ.

Практическая ценность работы состоит в том, что:

обоснованы рациональные параметры замещения наклонных вентиляционных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами при традиционной подземной разработке пологих угольных пластов в заданных горно-геологических и горнотехнических условиях;

- разработаны технологические схемы позволяющие снизить объемы проведения наклонных выработок полного сечения путем их замещения пробуренными с поверхности наклонно-горизонтальными скважинами;

- адаптированы параметры традиционной столбовой системы разработки для эффективного многократного использования наклонно-горизонтальных скважин при ведении горноподготовительных и очистных работ;

обоснованно снижение простоев длинных комплексно-механизированных забоев за счет сокращения удельного объема проведения выработок полного сечения с помощью замещения их наклонно-горизонтальными скважинами.

Апробация работы: Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях преподавателей, аспирантов и студентов Сибирского государственного индустриального университета (г.

Новокузнецк, 2002, 2003, 2004), на международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии и использование минеральных ресурсов» (г. Новокузнецк, 2005, 2006), на научно-техническом семинаре молодых ученых, специалистов, студентов и аспирантов ОАО «Промгаз» и МГГУ (г. Новокузнецк, 2005), на XI Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (г. Новокузнецк, 2007), на XV Международной научно-практической конференции «Шахтный метан: прогноз, извлечение, использование» (г. Новокузнецк, 2008).

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 166 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков, 59 таблиц, список литературы из 120 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе диссертации выполнен анализ текущего состояния и перспектив развития техники и технологии бурения скважин в широком диапазоне длин, диаметров и назначений для оценки возможности применения ее в технологической схеме шахты.

Значительный вклад в создание геотехнологии на основе скважинного доступа внесли ННЦ ГП-ИГД им. А. А. Скочинского, МГГУ, ИПКОН РАН, ИУУ СО РАН; основные теоретические разработки и практические рекомендации по реализации различных вариантов скважинной геотехнологии предложили В. Ж. Арене, А. С. Бурчаков, Н. И. Бабичев, Д. В. Берман, Э. А. Бочко, Ю. В. Васючков, Г. И. Грицко, К. Н. Звягинцев, Е. В. Крейнин, А. И. Калабин, Ю. Н. Кузнецов, Д. П. Лобанов, Н. В. Мельников, О. В. Михеев, Л. А. Пучков, А. В. Ремезов, Н. А. Федоров, В. Д. Ялевский и др.

Установлено, что при подземной разработке угольных пластов в Австралии и США широко используется направленное бурение наклонно-горизонтальных скважин как с поверхности, так и из подземных горных выработок. В отечественной практике буровых работ наблюдается значительное отставание развития техники и технологии бурения скважин из подземных выработок угольных шахт по сравнению с нефтегазовой промышленностью.

В настоящее время на угольных шахтах скважинные технологии реализованы в виде проведения стволов, бурения дегазационных скважин и скважин для отвода метановоздушной смеси из выработанного пространства очистных забоев, скважинной добычи метана на полях ликвидируемых шахт и из неразгруженных угольных пластов. Представляется очевидным, что развитие скважинных технологий создает предпосылки для расширения области применения скважин при подземной добычи угля.

В ходе анализа возможностей расширения использования скважин при традиционной технологии добычи угля подземным способом было выделено направление использования пробуренных с поверхности наклонно-

горизонтальных скважин для изолированного отвода исходящих струй подготовительных забоев, которое до настоящего времени не получило надлежащего развития. Анализ показал перспективность использования пробуренных с поверхности наклонно-горизонтальных скважин на всех этапах развития шахты - от строительства до ликвидации. Однако наиболее перспективным признано использование наклонно-горизонтальных скважин при подготовке и отработке выемочных столбов (полей) действующих шахт.

Анализ потенциала реализации независимого скважинного проветривания очистных и подготовительных забоев в рамках традиционных технологических схем подземной добычи угля позволил обосновать концепцию замещения подземных выработок типового сечения наклонно-горизонтальными скважинами.

Анализ современного состояния и перспектив развития систем управления траекторией движения бурового снаряда позволил обосновать техническую возможность бурения наклонно-горизонтальных скважин с параметрами, обеспечивающими эффективное замещение скважинами отдельных элементов традиционных технологических схем угольных шахт.

На основании выполненного анализа сформированы цель, идея и задачи исследований.

Во втором разделе диссертации разработан алгоритм синтеза технологических схем очистных и горноподготовительных работ с замещением элементов традиционной подземной технологии добычи угля наклонно-горизонтальными скважинами и обосновано условие эффективности такого замещения.

По результатам оценки возможностей современных технологий бурения и поддержания скважин был разработан алгоритм синтеза множества допустимых технологических схем скважинного замещения, укрупненная блок-схема которого приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Алгоритм синтеза технологических схем подземной разработки угольных пластов с использованием наклонно-горизонтальных

скважин

В качестве объектов исследований оценки эффективности реализации предлагаемых решений выбраны шахты Байдаевского и Томь-Усинского геолого-экономических районов, отрабатывающие пласты мощностью от 1,4 до 8 м, с газоносностью до 30 м3/т при глубине ведения горных работ от 260 до 700 м.

На основании разработанного алгоритма было сформировано множество допустимых решений по замещению элементов традиционных технологических схем шахт наклонно-горизонтальными скважинами.

Установлено, что наиболее значимым и поддающимся достоверной оценке является сокращение объема проведения наклонных выработок за счет исключения выпуска исходящей струи из подготовительных забоев в вентиляционную сеть шахты в сочетании с дополнительным эффектом многовариантного повторного использования скважин для дегазации пласта и выработанного пространства.

Условие эффективности использования скважин при скважинном замещении имеет вид

UyQcm-YJW < Q4 1?к?-Зо6 , (1)

где Цу - цена угля, руб/т; Qcm - запасы выемочного столба, т; //-длина i- ой замещаемой выработки, м; ^"-затраты на 1 м г-ой замещаемой выработки, руб/м; Q4 - запасы угля в вынимаемом охранном целике замещаемой выработки, т; It - длинау'-ой скважины, м; к? - стоимость 1 му-ой скважины, руб/м;

Зоб - дополнительные затраты на приобретение, монтаж и эксплуатацию вентиляционной установки, руб.

Для оценки стоимости 1 м горизонтального ствола скважины разработана модель на основе сети Элмана, включающая входной слой из 6 нейронов, 5 скрытых слоев по 6 нейронов и один нейрон во входном слое. В качестве передаточной использована функция Act ldentity Plus Bias

а/1) = пег/!) + (2)

где аД/) - выходное значение нейрона; пеф) - несмещенное значение функции активации;

0> - величина смещения. .

Практическая ценность замещения вентиляционных выработок наклонно-горизонтальными скважинами состоит в снятии ограничений на число и размещение подготовительных забоев, повышении достоверности данных геологоразведки при бурении протяженного горизонтального ствола на всю длину выемочного столба, снижении подсосов при использовании ствола скважины в качестве участкового и магистрального дегазационного става.

На основе проведенных исследований сформировано первое научное положение: установлено, что замещение наклонных вентиляционных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами при глубине горных работ до 700 м снижает удельные затраты на подготовку пологих угольных пластов средней мощности.

В третьем разделе диссертации выполнен синтез технологических схем горноподготовительных работ с использованием пробуренных с поверхности наклонно-горизонтальные скважин.

В ходе выполнения исследований была синтезирована рациональная схема подготовки пологих пластов с замещением центрального бремсберга (уклона) наклонно-горизонтальной скважиной.

При реализации предлагаемой схемы вентиляционная скважина бурится в целик между штреками или в породах кровли над целиком. Отвод исходящей струи происходит через ближайшую сбойку между штреками, подсекающую ствол скважины. Основным достоинством схемы является расширение границ коридора бурения, что снижает риск потери связи со стволом скважины в процессе проведения выработок.

Для оценки количественных характеристик исходящей струи подготовительных забоев через наклонно-горизонтальную скважину было

выполнено моделирование параметров данной схемы проветривания с использованием программного комплекса «Вентиляция 1.0».

Установлено, что при использовании в качестве источника тяги спаренных вакуум-насосов фирмы KANAM (КНР) протяженность горизонтальной части вентиляционной скважины составит 20 м при диаметре 300 мм. Вентиляционная скважина служит основой для дальнейшего бурения разведочных и дегазационных скважин диметром 100 - 150 мм на всю длину выемочного столба (выемочного поля) (рисунок 2).

1 - поверхность, 2 - устье скважины, 3 - исходящая струя в скважину из двух

подготовительных забоев, 4 - ВМП для подачи свежей струи в забой, 5 -сбойка для отвода исходящей струи в скважину, 6 - вынимаемый охранный целик сокращенной выработки, 7 - сокращаемая (замещаемая скважиной) наклонная выработка, 8 - опережающая геологоразведочная скважина,

9 - веер дегазационных скважин малого диаметра (100 - 150 мм) Рисунок 2 - Подготовка выемочного участка двумя штреками по одной скважине, пробуренной в целике на часть длины выемочного столба

По результатам исследований сформулировано второе и третье научные положения:

- выявлено, что использование наклонно-горизонтальных скважин как элементов систем вентиляции и дегазации обеспечивает независимое проветривание подготовительных забоев, снижает удельный объем проведения выработок полного сечения и затрат на дегазационный трубопровод;

- установлено, что рациональной является схема подготовки выемочных столбов парными штреками с размещением горизонтальной части скважины для проветривания забоя в целике между выработками или в кровле пласта.

В четвертом разделе диссертации установлены рациональные для эффективного использования наклонно-горизонтальных скважин параметры систем разработки пологих пластов, оценен эффект использования наклонно-горизонтальных скважин для исключения разрывов фронта очистных работ и обоснованы решения по обеспечению условий безопасности использования скважин с замещением элементов традиционной технологии подземной добычи угля для шахт юга Кузбасса.

В ходе выполнения исследований проведена адаптация параметров систем разработки пологих пластов, таких как длина комплексно — механизированного забоя (КМЗ) и длина выемочного столба к рациональным схемам замещения наклонно-горизонтальными скважинами наклонных вентиляционных и газодренажных выработок при заданных глубине горных работ и вынимаемой „ мощности пласта по условию равенства затрат на проведение замещаемых выработок и стоимости бурения скважин.

Для оценки зависимости необходимой длины очистного забоя от мощности отрабатываемого пласта при равенстве затрат на проведение замещаемых выработок и стоимости бурения наклонно-горизонтальных скважин решалась система уравнений, включающая условие эффективности скважин (1) и определение минимально допустимого объема запасов в выемочном столбе, где длина очистного забоя и длина столба приняты как независимые переменные. В результате решения данной системы при заданных

значениях глубины горных работ (Н) и мощности пласта (т) получены графики, приведенные на рисунке 3. В целом при заданной длине выемочного столба необходимая по условию скважинного замещения длина лавы (1„) связана с мощностью пласта (т) зависимостью вида 1„ = ат'ь, где а и Ъ эмпирические коэффициенты (коэффициент корреляции Я = 0,98 - 0,99).

2 500

£0 450

400

№

н 350

ч: 300

250

200

150

100

50

0

\

ч\

\\ 1

• Н=700м

' Н=200 м

0 1 2 3 4 5

Мощность пласта, м

Рисунок 3 - График зависимости необходимой длины КМЗ по условию экономической эффективности скважин от вынимаемой мощности пласта при заданной глубине горных работ

Для оценки влияния технологии скважинного замещения на эффективность воспроизводства запасов, готовых к выемке, длительность и потери от разрывов фронта очистных работ был разработан алгоритм, укрупненная блок-схема которого приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Укрупненная структурная схема модели оценки эффективности использования скважинных технологий при отработке очистного участка

По результатам моделирования развития горных работ в условиях шахты «Юбилейная» в Кузбассе установлено, что дополнительный эффект от снижения удельного объема проведения выработок и минимизации простоев КМЗ из-за отсутствия запасов, готовых к выемке, составил 23330 тыс. руб.

Оценка уровня промышленной безопасности технологии интегрирования наклонно-горизонтальных скважин в технологические схемы традиционной подземной добычей угля выполнена на основе блок-схемы, приведенной на рисунке 5. Установлено, что для обеспечения бесперебойного функционирования наклонно-горизонтальных скважин необходимо исключить поступление в скважины воды и вредных газов из перебуриваемых выработанных пространств, заводнение скважин водопритоком из окружающих пород и организовать безремонтное поддержание скважин в зонах ослабленных пород и горно-геологических нарушений.

В качестве одного из направлений реализации многовариантного подхода к применению скважин обосновано использование наклонно-горизонтальных скважин как абсолютно герметичного элемента сети трубопроводов для отвода метана при предварительной дегазации пласта. При этом для условий шахт -объектов исследований возможно сокращение протяженности магистрального дегазационного трубопровода на 2000 м, что позволит получить экономию до 4,5 млн. рублей.

Для изоляции скважины от прорыва воды и газов при перебуривании водоносных горизонтов и отработанных пластов предлагается использовать технологию установки скважинных профильных перекрывателей.

Снижение запыленности отводимого из проходческих забоев воздуха рекомендуется осуществлять с помощью циклонов, устанавливаемых в сбойках между спаренными выработками.

43 Я

а

0 я

<л

1

О К

п> Я

Я р

V

V о о ЕС м

Я •а

о

2 ЕГ

В

и

<5 Я

я

0 »

О)

01 ы

о а р о К о о ч я о я

ее р

Я

я

н

Л) X

я о и

0

1 я я

И

о X

<т>

а

В

а

сг

Выбор технологии бурения и оборудования, которое может быть использовано при восстановлении скважины_

Выбор технологии крепления и места заложения скважины, обеспечивающих ее безаварийное поддержание на весь период использования

Выбор параметров горных работ, обеспечивающих снижение , негативного воздействия на скважины

Мероприятия по обеспечению безопасного ведения горных работ при обрушении (запечатывании) скважины

3 3 X о и V; о

>геалогичеа энотехническ условиях 1ечение нале; ^безопасного) 1кционирова1 один в задан!

15 * § о 3

Оценка надежности функционирования скважины

Бурение скважины с проведением кернового опробования и дополнительного объема геофизическифх исследований

Использование скважины для выполнения оценки проницаемости, трещиноватости, газообильности и напряженного состояния массива пород

Л

и о

В о §

- 2 Й °

-в 2 -в

я I 5 »

ю Я 8 I

3 £

в о

£ 3 •е- о

4-а 1.

1 § 5

О и П

' I -

В ш

Бурение скважин по траектории, исключающей возможность скопления воды и ее последующего прорыва по скважине в выработку

Разработка мероприятий по исключению катастрофических потерь бурового раствора при бурении в выработанном пространстве

Опережаюшее бурение наклонно-горизонтальных скважин с несколькими ответвлениями по разрабатываемому угольному пласту для дегазации (до начала проведения по скважине горной выработки)

Использование ранее пробуренных скважин для дегазации выработанного пространства_

Отвод част воздуха или всей исходящей из КМЗ по наклонно-горизонтальным скважинам

Исключение выпуска исходящей струи из подготовительных выработок, проводимых по наклонно-горизонтальным скважинам____

Использование наклонно-горизонтальных скважин с поверхности для изолированного отвода МВС в системе комбинированного проветривания

Бурение дополнительных вертикальных скважин для изолированного отвода метана (дегазации) выработанного пространства

Использование наклонно-горизонтальных скважин позволяет осуществить опережающую дегазацию выемочных столбов до начала подготовительных работ - через дополнительные горизонтальные стволы скважины, пробуренные из основного ствола в угольный пласт под углом к линии падения пласта, и в процессе ведения очистных работ - путем подключения существующих или дополнительно пробуренных подземных дегазационных скважин к горизонтальной части наклонно-горизонтальной скважины посредством гибких рукавов.

По результатам исследований, выполненных в главе 4, сформулировано четвертое научное положение: доказано, что замещение наклонных вентиляционных выработок наклонно-горизонтальными скважинами позволяет снизить разрывы фронта очистных работ на пологих пластах средней мощности при наличии технической возможности монтажа и эксплуатации комплексно-механизированного забоя необходимой длины.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технологические разработки по замещению подземных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами, имеющие существенное значение для экономики страны. Основные научные и практические результаты, полученные лично автором, заключаются в следующем.

1. Эффективное ведение горноподготовительных и очистных работ возможно при использовании только одной многофункциональной наклонно-горизонтальной скважины для подготовки и отработки всего выемочного участка.

2. Рекомендуемым решением по обеспечению независимого проветривания подготовительных забоев с помощью многофункциональных наклонно-горизонтальных скважин является проведение спаренных выработок по скважине, расположенной вне их поперечного сечения, с отводом исходящих струй проходческих забоев непосредственно на поверхность.

20

Вертикальный ствол скважины может быть использован повторно для бурения дополнительных геологоразведочных и дегазационных скважин.

3. Наиболее значимым и поддающимся достоверной оценке эффектом от использования наклонно-горизонтальных скважин при вскрытии, подготовке и отработке пологих пластов является снижение затрат на проведение наклонных вентиляционных выработок в пределах панели (горизонта) за счет замещения их пробуренными с поверхности наклонно-горизонтальными скважинами.

4. Дополнительный эффект от использования наклонно-горизонтальных скважин при вскрытии, подготовке и отработке пологих пластов с использованием традиционной технологии включает прибыль от снижения потерь в целиках у замещаемых наклонных выработок и ликвидации разрывов линии фронта очистных работ. При отработке пластов мощностью до 1,6 м реализация разработанных технологических схем обеспечивает расчетный экономический эффект в размере до 23330 тыс. руб. за счет снижения удельного объема проведения подготовительных выработок и минимизации простоев высокопроизводительных комплексно-механизированных забоев вследствие разрывов в очистном фронте.

5. Эффективность замещения наклонно-горизонтальными скважинами вентиляционных выработок полного сечения в рамках традиционных столбовых систем разработки определяется вынимаемой мощностью пласта, длиной комплексно - механизированного забоя, длиной выемочного столба, глубиной горных работ, а также стоимостью замещаемой выработки. Установлено, что на пластах средней мощности и глубине горных работ до 700 м замещение может быть экономически эффективным в условиях шахт Юга Кузбасса.

6. Установлено, что рациональными параметрами наклонно-горизонтальных скважин при доступе к угольным пластам с замещением вентиляционных выработок является длина негоризонтальной части скважины до 700 м с диаметром 400 - 500 мм, при расположение горизонтальной части скважины диной 20 м и диаметром 250 - 300 мм в целике между горными

выработками или в породах кровли. Диаметр дегазационной части скважины составляет 100 - 150 мм.

7. Повышение уровня промышленной безопасности при использовании наклонно-горизонтальных скважин в рамках традиционной подземной технологии добычи угля обеспечивается за счет независимого проветривания очистных и подготовительных забоев, повышения эффективности дегазации, улучшения проветривания тупиковых выработок. При использовании локального крепления ствола скважины профильными перекрывателями и очистке поступающей в скважины исходящей струи с помощью циклонов обеспечивается безремонтное поддержание многофункциональной скважины на все время ее эксплуатации.

Основное содержание диссертации опубликовано: в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Лукин, К. Д. К вопросу об использовании технологии бурения наклонно-горизонтальных скважин в технологической системе угольной шахты современного технического уровня / К. Д. Лукин, М. Г. Коряга // Горный информационно аналитический бюллетень. - 2008. - №9. - С. 64 - 67.

2. Пацков, Е. А. Воздухонагреватели для отопления и технологических целей при добыче угольного метана / Е. А. Пацков, М. Г. Коряга // Газовая промышленность. 2009.-№2.-С. 70 - 73.

3. Пацков, Е. А. Рациональное использование газа угольных пластов / Е. А. Пацков, Н. М. Сторонский, В.Т. Хрюкин, А. А. Фалин, М. Г. Коряга // Газовая промышленность.2008.-№4.-С. 80-81.

в прочих изданиях:

4. Домрачев, А. Н. Проблемы добычи и переработки газа метана в условиях Кондомского и Томь-У синского геолого-экономического района / А. Н. Домрачев, М. Г. Коряга / Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения. Труды региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых // СибГИУ. - Новокузнецк, 2002.-Вып. 6-С. 110-112.

5. Коряга, М. Г. Обоснование экономической эффективности добычи метана из угольных пластов / М. Г. Коряга, Т. В. Петрова // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения. Труды региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Технические науки. Ч. IIУ СибГИУ. - Новокузнецк, 2003. - Вып. 7 -С. 425 - 427.

6. Домрачев, А. Н. Проблемы добычи и переработки газа метана в условиях Ковдомского геолого-экономического района / А. Н. Домрачев, М. Г. Коряга // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения. Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Технические науки. Ч. П / СибГИУ. - Новокузнецк, 2004. - Вып. 8 - С. 120 -122.

7. Коряга, М. Г. К вопросу об интенсификации использования современной буровой техники в горном деле / М. Г. Коряга // Наукоемкие технологии и использование минеральных ресурсов: Материалы международной научно-практической конференции: сборник научных статей // СибГИУ. - Новокузнецк, 2005. -С. 63-66.

8. Коряга, М. Г. Вентиляционные скважины и перспективы их применения в комплексе с передовыми буровыми технологиями / М. Г. Коряга // Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: Труды X Международной конференции / СибГИУ -Новокузнецк, 2005. - С. 44-46.

9. Домрачев, А. Н. Оценка параметров бурения наклошю-горизонгальных скважин по трассе проектируемой горной выработки / А. Н Домрачев, М. Г. Коряга // Наукоемкие технологии и использование минеральных ресурсов: Материалы международной научно-практической конференции: сборник научных статей / СибГИУНовокузнецк, 2006. - С. 25 - 30.

10. Коряга, М. Г. Критерии оценки эффективности технологических схем на основе современных скважинных технологий / М. Г. Коряга // Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: Труды XI Международной конференции / СибГИУ. - Новокузнецк, 2007. - С. 13 -17.

11. Криволапов, В. Г. Интеграция наклонно-горизонтальных скважин в технологическую систему угольной шахты современного технического уровня /

B. Г. Криволапов, М. Г. Коряга // Наукоемкие технологии и использование минеральных ресурсов: Материалы международной научно-практической конференции: сборник научных статей. / СибГИУ. - Новокузнецк, 2008. -

C. 285-290.

Подписано в печать 30.03.2010 г. Формат бумаги 60x841/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,39. Уч.-изд. л. 1,56. Тираж 130 экз. Заказ 190

Сибирский государственный индустриальный университет 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42 Типография СибГИУ

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Коряга, Михаил Георгиевич

Общая характеристика работы.

Глава 1. Анализ состояния интенсификации горных работ с использованием техники и технологии проведения наклонно-горизонтальных скважин

1.1 Проблемы интенсификации очистных и подготовительных работ в горно-геологических условиях РФ.

1.2 Проблемы обособленного проветривания подготовительных забоев и устойчивость шахтной сети в условиях высокой газоотдачи.

1.3 Развитие технологий дегазации и пылеподавления в очистных и подготовительных забоях шахт РФ.

1.4 Современные технологии бурения скважин в угле и углепородном массиве

1.4.1 Современные технологии бурения стволов.

1.4.2 Современные технологии бурения скважин в угле и углепородном массиве подземными буровыми установками

1.4.3 Установки для бурения технологических скважин в угле и углепородном массиве с поверхности.

1.4.4 Анализ возможностей современных средств навигации и ориентирования бурового снаряда при бурении наклонных и горизонтальных скважин.

1.4.5 Материалы и оборудование обсадки скважин с наклонным и горизонтальным ответвлениями ствола.

1.5 Цели и задачи исследования.

Глава 2. Основные направления синтеза технологических схем очистных и подготовительных работ с использованием наклонно-горизонтальных скважин

2.1 Выбор и обоснование объектов исследования.

2.2 Оценка параметров скважин при традиционной подземной добыче угля

2.2.1 Концептуальная схема и алгоритм синтеза вариантов технологических схем с замещением скважинами выработок полного сечения в рамках традиционной технологии подземной добычи угля.

2.2.2 Оценка технических параметров бурения вертикальных скважин для доступа с поверхности к угольным пластам.

2.2.3 Разработка критерия оценки эффективности реализации скважинного замещения скважинного при подземном способе добычи угля.

2.3 Разработка критерия оценки эффективности реализации скважинного замещения выработок полного сечения при подземной добычи угля.

2.4 Выводы по главе 2.

Глава 3. Синтез допустимых технологических схем вскрытия, подготовки и отработки запасов шахтного поля с использованием наклонно-горизонтальных скважин

3.1 Адаптация технологических схем горно-подготовительных и очистных работ с использованием наклонно-горизонтальных скважин к заданным горно-геологическим и горнотехническим условиям.

3.2 Синтез допустимого множества вариантов технологических схем горно-подготовительных и очистных работ с использованием многофункциональных наклонно-горизонтальных скважин.

3.3 Выбор и обоснование рационального варианта технологической схемы горно-подготовительных и очистных работ с использованием многофункциональных наклонно-горизонтальных скважин.

3.4 Выводы по главе 3.

Глава 4. Обоснование параметров и области применения традиционной технологии подземной добычи угля с использованием наклонногоризонтальных скважин

4.1 Обоснование параметров технологии и систем разработки при использовании замещающих наклонно-горизонтальных скважин.

4.2 Обоснование оптимальной технологии бурения замещающих наклонно-горизонтальных скважин в условиях шахт юга Кузбасса.

4-3 Повышение эффективности и надежности очистных и горно-подготовительных работ за счет замещения подземных выработок наклонно-горизонтальными скважинами.

4.4 Рекомендации по повышению надежности и промышленной безопасности эксплуатации скважин.

4.6 Выводы по главе 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка технологических схем подземной добычи угля с использованием многофункциональных наклонно-горизонтальных скважин"

Актуальность работы. В связи с ростом глубины горных работ газообильность угольных пластов постоянно увеличивается и в настоящее время на действующих шахтах достигла 30 м /т. При этом эффективность дегазации и комбинированного проветривания зачастую ограничивается недостатками традиционных схем вскрытия, подготовки и отработки пологих пластов.

Независимое проветривание очистных и подготовительных забоев, а так же изолированный отвод метановоздушной смеси по поддерживаемым выработкам в настоящее время обеспечиваются за счет дополнительных объемов горноподготовительных работ, что ведет к снижению темпов воспроизводства запасов, готовых к выемке, разрывам очистного фронта и снижению эффективности отработки пологих пластов шахт с высокой газообильностью.

Традиционные решения, основанные на повышении темпов проходки за счет использования импортной техники, технологии формирования и сохранения выемочных выработок за очистными забоями с ростом глубины горных работ и газообильности пластов уже не позволяют обеспечить требуемые технико-экономические показатели работы угольных шахт.

Одним из перспективных направлений отработки пологих пластов является интеграция в традиционные технологические схемы шахт наклонно-горизонтальных скважин, пробуренных с поверхности и обеспечивающих независимое проветривание подготовительных забоев, снижение удельного проведения наклонных выработок, повышение эффективности изолированного отвода метана и дегазации.

Возможность эффективного использования наклонно-горизонтальных скважин для дегазации угольных пластов и промышленной добычи метана подтверждается опытом угольной промышленности Австралии, США и ряда других развитых угледобывающих стран.

Опыт бурения скважин на Талдинской экспериментальной площадке в Кузбассе, накопленный ОАО «Газпром промгаз», показал возможность эффективного использования технологии бурения скважин, реализованной в нефтедобывающей промышленности, для решения задачи повышения эффективности и безопасности подготовки и отработки пологих угольных пластов.

Исходя из вышеизложенного, исследования, направленные на разработку технологических схем замещения скважинами горных выработок полного сечения в рамках традиционной подземной технологии добычи угля, являются весьма актуальными.

Целью исследований является разработка технологических схем подготовки и отработки пологих угольных пластов с замещением части наклонных вентиляционных выработок наклонно-горизонтальными скважинами.

Идея работы состоит в замещении наклонных подготовительных выработок полного сечения многофункциональными наклонно-горизонтальными скважинами при рациональном соотношении объемов проведения горных выработок и бурения скважин.

Задачи исследований:

1. Обосновать элементы технологической схемы шахты для замещения пробуренными с поверхности наклонно-горизонтальными скважинами и условие оценки эффективности скважинного замещения.

2. Разработать технологические схемы и обосновать рациональные варианты интегрирования наклонно-горизонтальных скважин в схемы подготовки, вентиляции и дегазации шахт, разрабатывающих пологие угольные пласты.

3. Обосновать параметры технологических схем проведения подготовительных выработок с использованием наклонно-горизонтальных скважин.

4. Адаптировать параметры столбовой системы разработки к замещению наклонной вентиляционной выработки наклонно-горизонтальной скважиной при компенсации затрат на бурение эффектом от замещения вентиляционной выработки полного сечения.

Методы исследований:

Статистическая обработка накопленных данных об использовании наклонно-горизонтальных скважин в нефтегазовой промышленности, геологоразведочных работах и строительстве, нейросетевого моделирования стоимостных характеристик бурения наклонно-горизонтальных скважин в заданных горно-геологических и горнотехнических условиях, численного моделирования параметров функционирования технологических систем шахт с использованием наклонно-горизонтальных скважин для замещения вентиляционных, дегазационных и газодренажных выработок.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- установлено, что замещение наклонных вентиляционных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами при глубине горных работ до 700 м снижает удельные затраты на подготовку пологих угольных пластов средней мощности;

- выявлено, что использование наклонно-горизонтальных скважин как элементов систем вентиляции и дегазации обеспечивает независимое проветривание подготовительных забоев, снижает удельный объем проведения выработок полного сечения и затрат на дегазационный трубопровод;

- установлено, что рациональной является схема подготовки выемочных столбов парными штреками с размещением горизонтальной части скважины для проветривания забоя в целике между выработками или в кровле пласта;

- доказано, что замещение наклонных вентиляционных выработок наклонно-горизонтальными скважинами позволяет снизить разрывы фронта очистных работ на пологих пластах средней мощности при наличии технической возможности монтажа и эксплуатации комплексно-механизированного забоя необходимой длины.

Научная новизна работы состоит в:

- установлено, что при реализации разработанных схем замещения наклонных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами на пологих угольных пластах средней мощности снижение затрат на подготовку выемочных столбов превышает стоимость бурения скважин;

- выявлено, что повторное использование вертикального ствола вентиляционной скважины для развития сети дегазационных скважин снижает затраты на дегазацию за счет ликвидации участкового и магистрального дегазационных трубопроводов;

- выявлено, что при заданных длине выемочной выработки и глубине горных работ эффективность использования наклонно-горизонтальных скважин для отвода исходящей струи определяется мощностью пласта и длиной очистного забоя; доказано, что замещение выработок полного сечения многофункциональными наклонно-горизонтальными скважинами позволяет снизить потери добычи из-за простоев комплексно-механизированных забоев вследствие отсутствия готовых к выемке запасов угля.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов подтверждается:

- достаточным объемом проанализированных технико-экономических показателей бурения наклонно-горизонтальных скважин в различных горногеологических и горнотехнических условиях компаний — операторов бурения ОАО «Газпром», ОАО "Сургутнефтегаз", ОАО НПО "Буровая Техника"-ВНИИБТ, Wirth и др; удовлетворительной сходимостью результатов моделирования стоимостных параметров скважин и значений тестирующей выборки (суммарное квадратическое отклонение составило 0,12) в ходе расчета удельных затрат на проведение скважин с использованием нейросетевой модели.

Личный вклад автора состоит в:

- разработке алгоритма синтеза и условия эффективности реализации технологических схем с замещением наклонных вентиляционных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами;

- обосновании параметров технологических схем замещения наклонных вентиляционных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами;

- синтезе и обосновании параметров технологических схем подготовки выемочных участков с использованием наклонно-горизонтальных скважин;

- адаптации параметров системы разработки для эффективного использования наклонно-горизонтальных скважин при ведении горноподготовительных и очистных работ.

Практическая ценность работы состоит в том, что: обоснованы рациональные параметры замещения наклонных вентиляционных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами при традиционной подземной разработке пологих угольных пластов в заданных горно-геологических и горнотехнических условиях;

- разработаны технологические схемы позволяющие снизить объемы проведения наклонных выработок полного сечения путем их замещения пробуренными с поверхности наклонно-горизонтальными скважинами;

- адаптированы параметры традиционной столбовой системы разработки для эффективного многократного использования наклонно-горизонтальных скважин при ведении горноподготовительных и очистных работ; обоснованно снижение простоев длинных комплексно-механизированных забоев за счет сокращения удельного объема проведения выработок полного сечения с помощью замещения их наклонно-горизонтальными скважинами.

Апробация работы: Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях преподавателей, аспирантов и студентов Сибирского государственного индустриального университета (г.

Новокузнецк, 2002, 2003, 2004), на международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии и использование минеральных ресурсов» (г. Новокузнецк, 2005, 2006), на научно-техническом семинаре молодых ученых, специалистов, студентов и аспирантов ОАО «Промгаз» и МГТУ (г. Новокузнецк, 2005), на XI Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (г. Новокузнецк, 2007), на XV Международной научно-практической конференции «Шахтный метан: прогноз, извлечение, использование» (г. Новокузнецк, 2008).

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 166 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков, 59 таблиц, список литературы из 120 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Коряга, Михаил Георгиевич

Выводы по главе 4

1. Расчет эффективности замещения подземных выработок наклонно-горизонтальными скважинами в зависимости от длинны КМЗ, позволяет сделать ряд заключений:

- на пластах мощностью более 1,6 м и глубине горных работ до 600 м замещение наклонных вентиляционных выработок может быть успешно реализовано при длине ДКМЗ от 300 до 520 м, что вполне достижимо с использованием современных технических средств комплексной механизации очистных работ в длинных забоях;

- расчеты с использованием нейросетевой модели стоимости 1 м горизонтальной части ствола скважины показали, что с увеличением глубины горных работ рост стоимости проведения выработки несколько опережает рост стоимости буровых работ;

- основными факторами, определяющими окончательную целесообразность использования замещающих наклонно-горизонтальных скважин, являются такие параметры системы разработки как длина КМЗ, определяющая длину замещаемых наклонных выработок, мощность пласта, определяющая снижение потерь угля в целиках, а так же минимально допустимый объем запасов в выемочном столбе;

- эффективность использования замещающих наклонно-горизонтальных скважин при отработке мощных пластов со слоевой системы разработки может быть оценена только для первого слоя. При отработке второго и последующих слоев эффективность использования скважин зависит от ряда трудно формализуемых факторов, таких как эффективность бурения и поддержания скважины в обрушенных породах и подработанном угольном массиве.

2. На основе анализа горно-геологических и горно-технических условий шахт - объектов исследований был разработан алгоритм выбора параметров, и произведен выбор конструкции и профиля наклонно-горизонтальных скважин. Для обсадки скважины при прохождении отработанных пластов обоснованно применение технологии профильных перекрывателей.

3. Произведен выбор буровой техники для решения задач по бурению скважин в условиях шахт — объектов исследований. Для ш. «Юбилейная» наиболее подходящей по характеристикам является установка передвижная подъемная УПА-100 грузоподъемностью до 100 т, для шахты «им. В. И. Ленина» возможно применение белее легкой установки УПА-80 грузоподъемностью до 80 т.

4. Детализация конструкции скважин и типов бурового оборудования для шахт — объектов исследований позволила уточнить стоимость выполнения буровых работ при реализации схем с замещающими наклонно-горизонтальными скважинами. Цена погонного метра бурения горизонтального ствола скважины для шахт - объектов исследований определена в пределах 8034 — 8102 тыс. руб.

5. Дополнительным эффектом, получение которого возможно от замещения наклонной выработки, необходимой для обеспечения независимого проветривания очистных и подготовительных забоев, в определенных условиях является увеличение темпов воспроизводства очистного фронта за счет сокращения удельной протяженности бремсбергов (уклонов).

Наибольший эффект от сокращения удельного проведения подготовительных выработок за счет исключения простоев высокопроизводительных КМЗ из-за нехватки очистного фронта может быть получен на пластах мощностью до 2,1 м.

6. Обоснован комплекс мероприятий, обеспечивающих исключение возникновения опасных зон при перебуривании скважинами выработанного пространства, водоносных горизонтов и газовых коллекторов. Оценка уровня промышленной безопасности интеграции замещающих наклонно-горизонтальных скважин в технологическую схему шахты показывает высокую надежность и ремонтопригодность скважин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технологические разработки по замещению подземных выработок полного сечения наклонно-горизонтальными скважинами, имеющие существенное значение для экономики страны. Основные научные и практические результаты, полученные лично автором, заключаются в следующем.

1. Эффективное ведение горноподготовительных и очистных работ возможно при использовании только одной многофункциональной наклонно-горизонтальной скважины для подготовки и отработки всего выемочного участка.

2. Рекомендуемым решением по обеспечению независимого проветривания подготовительных забоев с помощью многофункциональных наклонно-горизонтальных скважин является проведение спаренных выработок по скважине, расположенной вне их поперечного сечения, с отводом исходящих струй проходческих забоев непосредственно на поверхность.

Вертикальный ствол скважины может быть использован повторно для бурения дополнительных геологоразведочных и дегазационных скважин.

3. Наиболее значимым и поддающимся достоверной оценке эффектом от использования наклонно-горизонтальных скважин при вскрытии, подготовке и отработке пологих пластов является снижение затрат на проведение наклонных вентиляционных выработок в пределах панели (горизонта) за счет замещения их пробуренными с поверхности наклонно-горизонтальными скважинами.

4. Дополнительный эффект от использования наклонно-горизонтальных скважин при вскрытии, подготовке и отработке пологих пластов с использованием традиционной технологии включает прибыль от снижения потерь в целиках у замещаемых наклонных выработок и ликвидации разрывов линии фронта очистных работ. При отработке пластов мощностью до 1,6 м реализация разработанных технологических схем обеспечивает расчетный экономический эффект в размере до 23330 тыс. руб. за счет снижения удельного объема проведения подготовительных выработок и минимизации простоев высокопроизводительных комплексно-механизированных забоев вследствие разрывов в очистном фронте.

5. Эффективность замещения наклонно-горизонтальными скважинами вентиляционных выработок полного сечения в рамках традиционных столбовых систем разработки определяется вынимаемой мощностью пласта, длиной комплексно — механизированного забоя, длиной выемочного столба, глубиной горных работ, а так же стоимостью замещаемой выработки. Установлено, что на пластах средней мощности и глубине горных работ до 700 м замещение может быть экономически эффективным (в условиях шахт Юга Кузбасса).

6. Установлено, что рациональными параметрами наклонно-горизонтальных скважин при доступе к угольным пластам с замещением вентиляционных выработок является длина негоризонтальной части скважины до 700 м с диаметром 400 — 500 мм, при расположение горизонтальной части скважины диной 20 м и диаметром 250 - 300 мм в целике между горными выработками или в породах кровли. Диаметр дегазационной части скважины составляет 100 — 150 мм.

7. Повышение уровня промышленной безопасности при использовании наклонно-горизонтальных скважин в рамках традиционной подземной технологии добычи угля обеспечивается за счет независимого проветривания очистных и подготовительных забоев, повышения эффективности дегазации, улучшения проветривания тупиковых выработок. При использовании локального крепления ствола скважины профильными перекрывателями и очистке поступающей в скважины исходящей струи с помощью циклонов обеспечивается безремонтное поддержание многофункциональной скважины на все время ее эксплуатации.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Коряга, Михаил Георгиевич, Новокузнецк

1. Гулик, О. В. Копилка «Газпрома» пополнится кузбасским метаном / О. В. Гулик // Континент Сибирь. 2007. - № 29 - С. 11.

2. Малышев, Ю. Н. Угольная промышленность России в XXI веке / Ю. Н. Малышев, В. М. Зыков // Уголь. 2000. - № 9. - С. 51 - 55.

3. Попов, А. Метановый «Газпром» Электронный ресурс. / А. Попов // Эксперт Online: информационный портал. Режим доступа : http://www.expert.ru/articles/2007/03/30/gazprommetan, свободный. - Загл. с титул, экрана.

4. Путин, В.В. Угольная промышленность России / В.В. Путин // Уголь. -2004. -№01 -С. 3-7.

5. Шестернина, Е Энергетики берут газовую паузу Электронный ресурс. / Е. Шестернина // РБК daily: ежедневная деловая газета. — Режим доступа : http://www.rbcdaily.ru/2008/01/28/teky316497, свободный. Загл. с титул, экрана.

6. Артемьев, В. Б. Основные положения стратегии развития угольной промышленности России / В. Б. Артемьев // Уголь. 2004. - № 02 - С. 3 - 7.

7. Козлов, С.В. Основные итоги производственной деятельности, задачи развития угольной промышленности и пути их решения / С.В. Козлов // Уголь. -2004.-№03-С. 3-5.

8. Дюпин, А. Ю. Развитие угольной отрасли Кузбасса в 2003 году и ее дальнейшие перспективы / А. Ю. Дюпин // Уголь. 2004. - № 04 - С. 5 - 7.

9. Угольная промышленность США в 2006 г. — от добычи угля до его использования Электронный ресурс. / Т. Г. Розгоний [и др.] // Глюкауф. -2007. №1. Режим доступа: http://www.gluckauf.ru.

10. Виноградова, О. Бизнес на троих Электронный ресурс. / О. Виноградова // Нефтегазовая вертикаль. 2001. - №10. Режим доступа : http://www.ngv.ru.

11. Трубецкой, К. Н. О некоторых актуальных вопросах развития угледобычи в России // К. Н. Трубецкой, В. В. Гурьянов / Уголь. 2004. - № 06 -С. 44-46.

12. Диколенко, Е. Я. Концепция технологического развития подземного способа добычи угля в РФ (тезисы) / Е. Я. Диколенко, А. Д. Рубан, Н. С. Крашин // Уголь. 2002. - № 10. - С. 25 - 29.

13. ПБ 05-618-03 Правила безопасности в угольных шахтах. Введ. 05.06.2003. М.: ОАО «НТЦ по безопасности в промышленности», 2003. — 296 с.

14. Костарев, А.П.О предупреждении взрывов метана и пыли и снижении взрывоопасности шахт / А.П. Костарев // Уголь. 2002. - № 02 - С. 54 - 58.

15. Костарев, А.П. О предупреждении взрывов метана и пыли и снижении взрывоопасности шахт / А.П. Костарев // Уголь. 2002. - № 01 - С. 57 — 62.

16. Липин, А. С. Не любой ценой Электронный ресурс. / А. С. Липин // : «Эксперт-Сибирь». — 2005. № 40 (90). Режим доступа : http://subscribe.ru.

17. Нецепляев М. И. Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах / М.И. Нецепляев, А.И. Любимова, П.М. Петрухин и др. М.: Недра, 1992. - 298 с.

18. Гринько, Н. К. Нерешенные проблемы очистных забоев в российских угольных шахтах / Н. К. Гринько, B.C. Забурдяев // Уголь. — 2003. № 01. — С. 28-31.

19. РД-15-09-2006 Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт. М.: ОАО «НТЦ по безопасности в промышленности», 2007. -256 с.

20. Быков, JI. Н. Внезапные выбросы, их природа и борьба с ними в шахтах / Л. Н. Быков. Тула: Приокское книжное издательство, 1972. - 31 с.

21. Малевич, Н. А. Комплексы оборудования для проходки и бурения вертикальных стволов : учеб. пособие / Н. А. Малевич. М. : Недра, 1965. -285 с.

22. Роторно-турбинные и реактивно-турбинные буры типа РТБ Электронный ресурс. : Drillings.ru. Буровой портал : ГЕОМАШ : каталог продукции. Режим доступа : http://www.drillings.ru/rtb?razdel=l&object=0, свободный. Загл. с титул, экрана.

23. Стволопроходческая буровая установка Электронный ресурс. : Большая Советская Энциклопедия : каталог. Режим доступа : http://bse.chemport.ru/stvoloprohodcheskayaburovayaustanovka.shtml свободный. Загл. с титул, экрана.

24. Борисович, В. Т. Бурение скважин большого диаметра / В. Т. Борисович, Р. В. Зеленцов, В. В. Чуносов и др. — М.: «Недра», 1977. -216 с.

25. Яремийчук, Р. С. Бурение стволов большого диаметра / Р. С. Яремийчук, Л. А. Райхерт. М.: «Недра», 1977. - 174 с.

26. Буровая техника Wirth Электронный ресурс. : ГЕОМАШ : каталог буровой техники. Режим доступа: http://www.geomash.ru/ishop/boringplant, свободный. Загл. с титул, экрана.

27. Гусаров, И. А. Опыт отработки пласта «Полысаевский 2» подземным способом на горном отводе ОАО «Разрез Моховский» компании «Кузбассразрезуголь» / И. А. Гусаров, О. Г. Лыченков, В. А. Ермолаев // Уголь. -2003. -№08. -С. 20-21.

28. Картозия, Б. А. Строительство горных выработок в сложных горнотехнических условиях : справ, изд. / Б. А. Картозия. — М.: Недра, 1992. 320 с.

29. Клорикьян, С. X. Машины и оборудование для шахт и рудников : Справочник / С. X. Клорикьян , В. В. Старичнев, М. А. Сребный и др.. М.: изд. МГГУ, 2000.-471 с.

30. Станок СБУ200М Электронный ресурс. : СИБГОРМАШ : продукция. -Режим доступа : http://sibgormash.ru/products, свободный. Загл. с титул, экрана.

31. Станок подземного бурения «Веер-110П» Электронный ресурс. : ЗАО «Машиностроительный завод им. В. В. Воровского» : продукция. Режим доступа : http://www.ziv.ur.ru/index.php?page=products&pid=l00025, свободный. Загл. с титул, экрана.

32. Гезенко прохоходческая машина «СТРЕЛА» Электронный ресурс. : ЧФ «УКРРОСУГЛЕМАШСЕРВИС» : каталог. - Режим доступа : http://www.mashserv.donetsk.ua/ru/09burovo/strela.php, свободный. Загл. с титул, экрана.

33. Буровые станки Электронный ресурс. : ЗАО Новогорловский машиностроительный завод : продукция. Режим доступа : http://www.ngmzbur.com/products/boring-rigs, свободный. Загл. с титул, экрана.

34. Construction & Mining Technique Электронный ресурс. : Atlas Сорсо : Water, Oil, Gas and Coal Bed Methane. Режим доступа : http://pol.atlascopco.com/SGSite/defaultprod.asp, свободный. Загл. с титул, экрана.

35. Каталог буровой техники Электронный ресурс. : ГЕОМАШ : каталог продукции. Режим доступа : http://www.geomash.ru/ishop/boringplant, свободный. Загл. с титул, экрана.

36. СЕТСО Schramm Электронный ресурс. : DRILLER.RU : буровое оборудование. - Режим доступа : http://www.driller.ru/catalog/showsubctg/12/, свободный. Загл. с титул, экрана.

37. Мобильные буровые установки Электронный ресурс. : ООО «ПКФ СПЕЦТЕХНИКА» : ассортимент продукции. Режим доступа : http://www.spteh.ru/product/, свободный. Загл. с титул, экрана.

38. Мобильные буровые установки Электронный ресурс. : Волгоградский завод буровой техники : продукция. Режим доступа : http://vzbt.ru/products/?productid=2, свободный. Загл. с титул, экрана.

39. Сулакшин, С. С. Направленное бурение / С. С. Сулакшин. М.: «Недра», 1987.-272 с.

40. Телеметрические системы Электронный ресурс. : ТехИнформСервис : телеметрические системы. Режим доступа : http://www.tis wft.ru/?page=telesys, свободный. Загл. с титул, экрана.

41. Забойная телеметрическая система типа ЗТС Электронный ресурс. : Каталог бурового оборудования : информация о продукции. Режим доступа : http://www.bur.oilru.ru/catalog/group/product/7269, свободный. Загл. с титул, экрана.

42. Технические средства Электронный ресурс. : ТехИнформСервис : телеметрические системы. Режим доступа : http://www.tiswft.ru/?page=equipment, свободный. Загл. с титул, экрана.

43. ГОСТ Р 51613-2000 Трубы напорные из непластифицированного поливинилхлорида. Введ. 06.05.2006. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.-21 с.

44. РЭ 2296-002-26757545-2008 Трубы насосно-компрессорные и обсадные стеклопластиковые. Руководство по эксплуатации. Утв. 01.03.2008 г. Казань: ООО HI 111 «Завод стеклопластиковых труб», 2008. - 52 с.

45. Общая характеристика труб из полиэтилена ПЭ63, ПЭ80, ПЭ100 Электронный ресурс. : Группа компаний СНК : продукция. Режим доступа : http://www.snk.by/produciya.html, свободный. Загл. с титул, экрана.

46. Обсадные трубы Электронный ресурс. : Завод стеклопластиковых труб : продукция. Режим доступа : http://www.zct.ru/produkciya/obsadnyetruby/, свободный. Загл. с титул, экрана.

47. Устройство типа УСПЦ для спуска и цементирования обсадных колон секциями Электронный ресурс. : НПО Буровая техника — ВНИИБТ : продукция. Режим доступа : http://www.vniibt.ru/vniibtrus/catalog/?page=uscs, свободный. Загл. с титул, экрана.

48. Повалихин, А. Инновационные технологии в строительстве нефтяных и газовых скважин Электронный ресурс. / А. Повалихин, А. Гусман // Нефтегазовая вертикал. 2003. - № 5 - Режим доступа: http://www.ngv.ru/

49. Оборудование Электронный ресурс. : Weatherford : спуск скважинного оборудования. Режим доступа : http://weatherford.ru/ru/service/drilling/21/23, свободный. Загл. с титул, экрана.

50. Пучков, JI. А. Угольный метан — некоторые проблемы и направления их решения / JI. А. Пучков, С. В. Сластунов, Г. М. Презент, С. К. Баймухаметов. // Уголь №12. 2003. С 43-48.

51. Булатов, А. И. Проектирование конструкций скважин / А. И. Булатов, JI. Б. Измайлов, О. А. Лебедев. М.: Недра, 1979. - 280 с.

52. Григулецкий, В. Г. Оптимальное управление при бурении скважин / В. Г. Григулецкий. М.: "Недра", 1988. - 232 с.

53. Вартыкян, В. Г. Алмазное бурение направленных и многозабойных скважин / В. Г. Вартыкян, , А. М. Курмашев, Ю. Т. Морозов и др.. -Ленинград: Недра, 1969. 91 с.

54. Буримов, Ю. Г. Бурение верхних интервалов глубоких скважин / Ю. Г. Буримов, А. С. Копылов, А. В. Орлов. -М.: Недра, 1975. 232 с.

55. Воздвиженский, Б. И. Разведочное бурение / Б. И. Воздвиженский, О. Н. Голубинцев, А. А. Новожилов. М.: Недра, 1979. - 506 с.

56. Калинин, А. Г. Бурение наклонных и горизонтальных скважин / А. Г. Калинин, Б. А. Никитин, К. М. Солодкий, Б. 3. Султанов. М.: Недра, 1997.-655 с.

57. Волков, С. А. Справочник по разведочному бурению / С. А. Волков, А. С. Волков. -М.: ГОСГЕОЛТЕХИЗДАТ, 1963. 535 с.

58. Жиленко, Н. П. Справочное пособие по реактивно-турбинному бурению / Н. П. Жиленко, А. А. Краснощек. М.: Недра, 1987. — 309 с.

59. Абубакиров, В. Ф. Буровое оборудование: справочник «Буровой инструмент». Т.2. / В. Ф. Абубакиров. М.: Недра, 2003. - 491 с.

60. Калинин, А. Г. Бурение наклонных скважин : справочник / А. Г. Калинин, Н. А. Григорян, Б. 3. Султанов. М.: Недра, 1990. - 343 с.

61. Кодзаев, Ю. В. Разведка месторождений твердых полезных ископаемых многоствольными горизонтальными скважинами / Ю. В. Кодзаев. -М.: Недра, 1989.- 199 с.

62. Иогансен, К. В. Спутник буровика: справочник / К. В. Иогансен. М.: Недра, 1990.-303 с.

63. Породоразрушающий инструмент. Турбобуры. Электронный ресурс. : ОАО НПО "Буровая техника" : каталог продукции. Режим доступа : http://www.vniibt.ru/vniibtrus/catalog/, свободный. Загл. с титул, экрана.

64. Белорусов, О. В. Прогнозирование и расчет естественного искривления скважин: Справочное пособие / О. В. Белорусов. М.: «Недра», 1988.- 177 с.

65. Абубакиров, В. Ф. Буровое оборудование буровой инструмент: справочник / В. Ф. Абубакиров, Ю. Г. Буримов - М.: ОАО «Недра», 2003. — 494 с.

66. Горизонтальное бурение Электронный ресурс. : ООО ТехИнформСервис : направленное бурение. Режим доступа : http://www.tiswft.ru/?page==drilling, свободный. Загл. с титул, экрана.

67. Технические средства Электронный ресурс. : ООО ТехИнформСервис : направленное бурение. Режим доступа : http://www.tiswft.ru/?page=equipment, свободный. Загл. с титул, экрана.

68. Профили скважин Электронный ресурс. : ООО ТехИнформСервис : направленное бурение. Режим доступа : http://www.tiswft.ru/?page=profiles, свободный. Загл. с титул, экрана.

69. Программа регистрации и контроля параметров бурения Электронный ресурс. : ОАО НПФ «Геофизика» : программное обеспечение. -Режим доступа : http://www.leuza.ru/registr.htm, свободный. Загл. с титул, экрана.

70. Технология проводки и каротажа горизонтальных скважин Электронный ресурс. : ОАО HI 111 ВНИИГИС : разработки. Режим доступа : http://www.vniigis.bashnet.ru/razrpkgs.shtml, свободный. Загл. с титул, экрана.

71. Компьютерные программы Электронный ресурс. : ОАО НПО Бурение : программы. Режим доступа : http://www.npoburenie.ru/eq/prog/index5.php, свободный. Загл. с титул, экрана.

72. Информационные услуги Электронный ресурс. : PETROVISER : услуги. Режим доступа : http://www.petroviser.ru/activity/information/info.php, свободный. Загл. с титул, экрана.

73. Лобанов, Б. С годами месторождения беднеют Электронный ресурс. / Б. Лобанов // Журнал «Нефть России». 1999. — № 1. Режим доступа : http://www.oilru.com.

74. Бурение скважин Электронный ресурс. : ООО «Газфлот» : бурение. -Режим доступа : http://gazflot.ru/well-drilling/, свободный. Загл. с титул, экрана.

75. Крайнева, Э.А. Экономика нефти и газа: Учебное пособие / Э.А. Крайнева. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998.- 152 с.

76. Григорян, Н. А. Экономика бурения наклонных скважин '/ Н. А. Григорян, В. С. Григорян. М.: «Недра», 1977. - 239 с.

77. Акбулатов, Т. О. Информационное обеспечение процесса бурения: Учебное пособие / Т. О. Акбулатов, X. И. Акчурин, Л. М. Левинсон, В. X. Самигуллин. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2002.- 55 с.

78. Кричевский, Р. М. Безопасные способы работ на пластах, подверженных внезапным выбросам угля и газа / Р. М. Кричевский. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу, 1960.-57 с.

79. Крейнин, Е. В. Заблаговременная дегазация угольных пластов, как потенциальный гарант метанобезопасной их шахтной разработки / Е. В. Крейнин // Уголь. 2002. - № 10 - С. 61 - 63.

80. Руководство по дегазации угольных шахт. Утверждено 29.05.1890. — М.: Типография Министерства угольной промышленности СССР, 1990 — 169 с.

81. Нагрузка на очистные забои действующих угольных шахт при различных горно-геологических условиях и средствах механизации выемки / Кол. Авт. М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1996. - 48 с.

82. Нейросетевые методы анализа и обработки данных Электронный ресурс. : МАДИ : обучение. Режим доступа : http://www.madi.ru/study/kafedra/asu/metod/nero/pred.shtml, свободный. Загл. с титул, экрана.

83. Нугаев, И. Ф. Применение радиально-базисных нейронных сетей для моделирования процессов формирования траектории нефтегазовых скважин

84. Электронный ресурс. / И. Ф. Нугаев // Вестиник УГАТУ. 2008. - №1 (28). Режим доступа : http://www.ugatu.ac.ru

85. Проказов, С. А. Нейросетевые методы и программное обеспечение для решения задач нефтепромысловой геологии : автореф. дис. канд. техн. наук:

86. Цены на нефть катализатор роста Электронный ресурс. : Банк Москвы : Нефтесервисный сектор. - Режим доступа : http://www.bm.ru/ru/analystreports/thesharemarket/reviewsofemitters/2009, свободный. Загл. с титул, экрана.

87. Виноградова, О. В. Горизонтальное бурение при эксплуатации месторождений нефти Электронный ресурс. / О. В. Виноградова, Н. С. Толстой // Геология нефти и газа. — 1990. № 12 - Режим доступа : http://www.geolib.ru/

88. Ушаков, К. 3. Справочник. Рудничная вентиляция / К. 3. Ушаков. — М.: Недра, 1988.-440 с.

89. Будников, В.Ф. Диагностика и капитальный ремонт обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах / В.Ф. Будников, П.П. Макаренко, В.А. Юрьев -М.: Недра, 1997.-226 с.

90. Основные виды продукции Электронный ресурс. : KANAM Северо-запад : список продукции. Режим доступа : http://kanam.ru/product, свободный. Загл. с титул, экрана.

91. Вакуумные насосы Электронный ресурс. : Группа предприятий LBM VACUUM : продукция. Режим доступа : http://www.lbmvac.ru, свободный. Загл. с титул, экрана.

92. Вакуумные насосы Электронный ресурс. : ООО «ТАКО Лайн» : новые разработки. Режим доступа : http://www.tako-vakuum.ru/pumpen.php, свободный. Загл. с титул, экрана.

93. Каталог вакуумных насосов Электронный ресурс. : ООО «Гидромех» : вакуумное оборудование. — Режим доступа : http://www.gidromeh.ru/content/view/33/71, свободный. Загл. с титул, экрана.

94. Саратикянц, С. А. Разработка пологих и наклонных пластов / С. А. Саратикянц, А. Ш. Зельвянский, А. А. Лещинский, Ю. К. Батманов. — М.: Недра, 1977, 188 с.

95. Сборник сметных норм на геологоразведочные работы: ССН вып. 5: М : «ВИЭМС», 1993.-109 с.

96. Пустовойтенко, И. П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении / И. П. Пустовойтенко. Издание 3-е, перераб. и доп. — М.: Недра, 1988.-279 с.

97. ПБ-08-624-03 Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Введ. 30.05.2003. М.: Нефть и Газ, 2003. - 272 с.

98. Сароян, А. Е. Трубы нефтяного сортамента. Справочник специалиста / А. Е. Сароян. Издание 3-е, испр. и перераб. - М.: Недра, 1987. - 488 с.

99. Каталог продукции Электронный ресурс. : ЗАО "Завод АНД Газтрубпласт" : продукция. Режим доступа : http://www.gaztrubplast.ru/shop-online/index.php, свободный. Загл. с титул, экрана.

100. Профильные перекрыватели для открытых стволов Электронный ресурс. : ООО «Сервисная Компания Внедрение» : продукция. Режим доступа : http://www.skvnedrenie.ru/7partid=2&goodsid=3, свободный. Загл. с титул, экрана.

101. Сергиенко, И. А. Бурение и оборудование геотехнологических скважин / И. А. Сергиенко, А. Ф. Моисев, Э. А. Бочко, М. К. Пименов. — М.: Недра, 1984, 224 с.

102. Вадецкий, Ю. В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебник для нач. проф. образования / Ю. В. Вадецкий. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 352 с.

103. Техника ГНБ Электронный ресурс. : Представительство UNIVERSAL HDD в РФ : направления деятельности. Режим доступа : http://unirus.ru/activity/hdd-technics, свободный. Загл. с титул, экрана.

104. Продукция филиала Электронный ресурс. : ООО «Кубаньгазпром», НТЦ : каталог продукции. — Режим доступа : http://old.gazprom.rU/child/kubann00.shtml#s03, свободный. Загл. с титул, экрана.

105. Сулейманов, А. Б. Практические расчеты при текущем и капитальном ремонте скважин. Учебное пособие для техникумов /

106. A. Б. Сулейманов, К. А. Карапетов, А. С. Яшин. -М.: Недра, 1984. 224 с.

107. Усачев, П. М. Гидравлический разрыв пласта. Учебное пособие / П. М. Усачев. -М.: Недра, 1986. 165 с.

108. Барановский, В. Д. Крепление и цементирование наклонных скважин / В. Д. Барановский, А. И. Булатов, В. И. Крылов. М.: Недра, 1983. — 352 с.

109. Касьянов, В. М. Гидромашины и компрессоры. Учебник для вузов /

110. B. М. Касьянов. Издание 2-е переработанное и дополненное. - М.: «Недра», 1981.-295 с.

111. Пылеулавливающие агрегаты сухие циклоны Электронный ресурс. : НПО «УКРВЕНТСИСТЕМЫ» : назначение и область применения. -Режим доступа : http://www.ukrvent.com/ciklonsiot.html, свободный. Загл. с титул, экрана.

112. Ушаков, К. 3. Рудничная вентиляция. Справочник. / К. 3. Ушаков. Издание 2-е, пререраб., и доп. М.: Недра, - 1988. - 440 с.