н способів, заснованих на статичному нагнітанні рідини малоефективно. Широко застосовуваний спосіб гідророзпушування вугільних пластів стає технологічним і не забезпечує зволоження вугілля по всій потужності пласта.
Основним недоліком цього способу можна вважати некерований процес тріщиноутворення і фільтрації рідини по всій потужності шарів і пропластков, що складають пласт. При розташуванні фільтраційної камери в разгруженной зоні рідина вільно фільтрується по тріщинах у вироблений простір. При розташуванні камери в зоні або за зоною опорного тиску відбувається гідророзрив і прорив води по одному з прослоев вугільної пачки або гідроотжім крайової частини пласта.
Одним з перспективних напрямків, що дозволяє виключити ці недоліки, є імпульсне нагнітання рідини в режимі періодично сривной кавітації. В даний час Інститутом геотехнічної механіки НАН України спільно з ПАТ «Краснодонвугілля» ведуться гірничо-експериментальні роботи по дослідженню параметрів гідроімпульсного розпушування викидонебезпечних вугільних пластів k2н, k2 + k2в, i31. Пласти мають складну многопачечное будову (рис. 8) і віднесені до небезпечних за раптовими викидами вугілля і газу.
вугільний пласт буріння свердловина
1 - покрівля пласта; 2 - верхня пачка пласта; 3 - прослой углистого сланцю; 4 - нижня пачка пласта; 5 - прослой углистого сланцю; 6 - прослой вугільного пласта; 7 - прослой углистого сланцю; 8 - прослой вугільного пласта; 9 - грунт пласта
Малюнок 8. Будова пласта k2н гір. 617м СП «Шахтоуправління« Молодогвардійська »ПАТ« Краснодонвугілля »
Крім цього, вугільні прошаруй мають різні характеристики, будова і структуру (табл. 1). Гідророзпушування цих пластів за нормативною методикою не дало очікуваних результатів, тому при проведенні виробок комбайнами в небезпечних зонах застосовуються буровибухові роботи в режимі хитного підривання.
Таблиця 1 - Коротка характеристика вугілля в шарах і прослоях, що складають пласт k2 + k2В
Номер пробиСхе?? а пластаМощность шару, мОпісаніе проби угля10,30однородний, блискучий, крепкій20,1-0,15блестящій, шаруватий з прошарками углистого сланца30,20-0,22блестящій, шаруватий, мягкій40,70однородний, блискучий, крепкій50,12однородний, блискучий, в покрівлі шару матовий, мягкій60,18однородний, блискучий з прошарками матового, мягкій70,05уголь з включеннями сланца80,15однородний, блестящій90,20однородний, блискучий, міцний
Аналіз складної будови і властивостей вугільних пластів, наприклад k2 + k2В, підтверджує, що за нормативною схемою гідророзпушування ефективна обробка пласта по всій його потужності практично не можлива. Для підвищення ефективності гідророзпушування було розроблено пристрій гідроімпульсного впливу (далі пристрій) [7].
Гідродинамічні параметри пристрою були досліджені на моделі свердловини при тиску рідини на вході кавітаційного генератора від 5,0 МПа до 30,0 МПа з витратою рідини 40 ... 60 л/хв [8]. Встановлено, що режим періодично сривной кавітації забезпечує робочий діапазон пристрою по параметру кавітації t від 0,02 до 0,8. Безпосередньо за генератором розмах автоколивань становить 1,8 ... 2,4 тиску рідини на вході в пристрій, а частота - до 12,0 кГц. При видаленні від дифузора генератора розмах автоколивань у фільтраційної частині свердловини знижується і на відстані 1,5 ... 2,0 м становить 1,1 ... 1,6 тиску підпору.
Гірничо-експериментальні роботи дозволили оцінити ефективність застосування пристрою при гідророзпушування викидонебезпечних вугільних пластів складної будови. Встановлено, що при швидкості нагнітання рідини від 40 до 60 л/хв раціональне тиск гідроімпульсного впливу становить 10 ... 20 МПа. При технологічній схемі гідроімпульсного розпушування через свердловини діаметром 43 мм і довжиною від 6,0 до 7,0 м з глибиною герметизації від 4,0 до 5,0 м прояв ознак гідророзриву і газодинамічних явищ не спостерігається. Зона розвантаження крайової частини пласта досягає 10 метрів.
Порівняння ефективності застосування статичного і імпульсного режимів нагнітання рідини показало, що при гідроімпульсними впливі тривалість гідрообробки пласта знижується до 50%, витрата рідини до 60%, безпечна зона виїмки вугілля зростає з 6 до 10 метрів, зниження енерговитрат на проведення заходів досягає 70%.
ВИСНОВКИ
Явище кавітації, досліджуване в гідравлічних системах як негативний і некерований процес, ефективно використовується при інтенсифікації технологічних процесів в інших галузях науки і техніки. Приклади реалізації дискретно імпульсної енергії великої потужності в потоці рідини, розглянуті в даній роботі, дозволяють відзначити наступне.
Ефективність...
