5.3.9. При вскрытии мощного крутого пласта из забоя квершлага бурят одну горизонтальную увлажнительную скважину, пересекающую пласт на всю мощность.
При вскрытии мощных пологих и наклонных пластов для увлажнения угольного массива бурят две увлажнительные скважины, располагая их у стенок выработки. После вскрытия пласта при дальнейшем проведении квершлага можно применять другие способы предотвращения внезапных выбросов, предусмотренные для пластовых выработок. Количество воды, закачиваемое в скважину, определяют из расчета нормы подачи воды на I т обрабатываемого угля.
Рис. 5.7. Схема расположения скважин для гидрообработки угольного массива перед вскрытием пологого, наклонного и крутонаклонного пласта:
1,2- скважины для гидрорыхления массива;
3,4- шпуры для давления газа;
r скв- радиус эффективного влияния скважины;
I,II -wиклы обработки пласта
5.3.10. Контроль эффективности низконапорного увлажнения производят после подачи в скважины расчетного количества воды. Увлажнение считается эффективным при влажности угля не менее 6%.
Вскрытие с гидровымыванием угля
5.3.11. Вскрытие с гидровымыванием применяют на пластах, имеющих мягкие пачки с коэффициентом крепости угля f < I и боковые породы не ниже средней устойчивости.
5.3.12. При вскрытии пластов тонких и средней мощности с помощью гидровымывания впереди забоя квершлага необходимо создать полость по всей мощности пласта или отдельной его пачке, контур которой должен выходить за проектный контур квершлага на .
Гидровымывани осуществляют через скважины диаметром 105-, которые должны полностью пересекать пласт. Нижние скважины бурят под таким углом, чтобы они пересекали пласт на I м ниже подошвы выработки, верхние скважины бурят под углом 6-7° к горизонту, Число скважин может быть от 3 до 9 и зависимости от сечения выработки и принятой технологии гидровымывания,
Гидровымывание осуществляют специальной передвижной насосной установкой при давлении воды у насадки 40-70 кгс/см2 , расходе не менее 18 м3/ч и диаметре насадок 6-. В комплект насадок должны входить прямоугольные, тупоугольные или остроугольные насадки,
Гидровымывание должны осуществлять непрерывно до создания полости необходимых размеров, которые определяют с помощью разведочных шпуров м объемов вымытого угля.
Обнажение пласта после гидровымывания производится после снижения давлений газа в контрольных шпурах, пересекающих пласт на расстоянии за контуром квершлага, до 10 кгс/см2 и менее.
Для удержания нависающего угольного массива на пластах с неустойчивыми углями должны применять: возведение металлического каркаса по своду выработки, предварительный вымыв нависающей части массива с последующим тампонированием твердеющим раствором для создания искусственного свода, тампонирование всей вымытой полости с таким расчетом, чтобы при пересечении пласта вокруг выработки образовалось кольцо толщиной на менее I м.
5.3.13. При вскрытии мощных пластов через породную пробку бурят одну скважину диаметром и через нее осуществляют предварительное гидровымывание.
Если по объему вымываемой угольной мелочи установлено, что в пласте образуется полость условным диаметром более , дальнейшее гидровымывание угля производят через серию скважин, пробуренных в одном ряду с опытной скважиной, с углом подъема 5-7° . Точки входа в пласт крайних скважин должны располагаться на расстоянии от контура квершлага. Число скважин устанавливает опытным путем с таким расчетом, чтобы полости скважин, соединившись, образовали горизонтальную щель.
Скважины вначале размывают по длине однострунными насадками затем расширяют до требуемого диаметра двух-трехструйными насадками.
Контроль эффективности гидровымывания осуществляют по снижению давления газа в контрольных скважинах. Если давление газа в контрольных скважинах не снизилось ниже критического значения РГ.КР, указанного в п. 5.3.3, производят дополнительный размыв полостей до тех пор, пока давление газа не достигнет требуемого
значения.
5.3.14. Перед взрывными работами вымытые полости должны быть заполнены водой, песчано-цементным или другими твердеющими растворами, песком или инертной пылью.
Вскрытие с возведением каркасной крепи
5.3.15. Металлическую каркасную крепь применяют при вскрытии тонких и средней мощности пластов, представленных мягкими, сыпучими углями и слабыми боковыми породами.
5.3.16. Для возведения каркасной крепи через породную толщу по периметру квершлага на расстоянии друг от друга бурят скважины с таким расчетом, чтобы они пересекали пласт и выходили в породу кровли (или почвы) пласта не менее чем на , В скважины вводят металлические трубы диаметром не менее , под их выступающие концы возводят железобетонную иди металлическую арку.
Арку соединяют с трубами каркаса и закрепляют в стенках И кровле выработки пятью-шестью анкерами длиной 1,5-.
5.3.17. В пластах со слабыми и сыпучими углями расстояние между скважинами должно быть уменьшено до . В слабых сыпучих углях возводят двухрядную каркасную крепь, в углях средней крепости - однорядную крепь.
На пластах с обрушающимися боковыми породами и углем установку металлического каркаса должны вести с заполнением скважин вяжущими материалами, а выступающие концы арматуры вместе с металлической аркой должны быть забетонированы. При этом толщина бетонного слоя должна быть не менее и ширина не менее 2-.
Запрещаются работы по демонтажу металлического каркаса после вскрытия пласта.
Раздел 6. ЛОКАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ и ГАЗА
6.I. Гидрорыхление угольного пласта
6.1.1. Гидрорыхление основано на высоконапорном нагнетании воды в угольные пласты через скважины, пробуренные из забоев горных выработок. Сущность способа заключаемся в разрушении угля внутри массива водой под давлением, сопровождающемся разгрузкой и дегазацией призабойной части пласта.
3.1.2. Область применения гидрорыхленяя ограничивается угольными пластами, на которых обеспечивается: бурение и герметизация скважин на заданную глубину; поступление воды в угольный пласт отдельные его пачки.
На шахтах восточных и северных бассейнов и месторождений параметры гидрорыхления уточняют в соответствие с "Мегодикой определения оптимальных гидравлических параметров локальной гидрооб-работки выбросоопасных угольных пластов с использованием сейсмо-акустического метода" ВостНИИ.
Параметры гидрорыхления
6.1.3. К параметрам способа относятся: диаметр, длина и глубина герметизации скважин, расстояние между скважинами, величина неснижаемого опережения, количество веды, давление и темп нагнетания.
6.1.4. Диаметр скважин 43-, длина скважин 6-9м, глубина герметизации lr = 4-. Величина неснижаемого опережения принимается равной длине фильтрующей части скважин и составляет
lНО - .
Эффективный радиус нагнетания воды в пласт составляет R эф< 0,81r, а расстояние между скважинами не должно превышать
2R эф.
Выемку угля после гидрорыхления допускается производить не более чем на глубину 1r .
Расчетный удельный расход воды q должен составлять не менее 20 л/т, а количество воды Q (м3), нагнетаемой в одну скважину, определяют по формуле
Q=(2R эфqm γ у/1000)(lr+lн.о)
где m - мощность пласта,м; - удольный вес угля, т/м3. Фактически необходимый удельный расход воды для отдельных шахтопластов может быть уточнен МакНИИ (ВостНИИ) после проведения специальных экспериментов
Давление при нагнетании принимают равным Pн=(0,75... ..2,0) γН
Темп нагнетания должен составлять не менее 3л/мин.
6.1.5. Чмсло скважин и схемы их расположения принимают в зависимости от ширины полосы угольного массива, подлежащей гидрорыхлению и R эф.
Ширина обрабатываемой полосы С (м) в подготовительных выработках составляет
С= В+2b
где В - ширина угольного забоя, м; b - ширина обрабатываемой полосы за контуром выработки, принимаемая не менее R эф= .
Число скважин в подготовительной выработке должно быть не менее двух. Скважины бурят на расстоянии от кутков с наклоном 5-7° в сторону массива.
В очистных выработках с прямолинейной формой забоя скважин каждого последующегo цикла гидрорыхления необходимо бурить между скважинами следующего цикла. В лаве скважины бурят перепендикулярно забою. В комбайновых нишах на пологих пластах скважины необходимо бурить на расстоянии I м от кутков с наклоном 5-7° в сторону массива. Если при этом расстояние между устьями сква-жин превышает 2Rэф, посредине ниши необходимо бурить третью скважину.
В потолкоуступных очистных забоях крутых и крутонаклонних пластов одну скважину располагают на расстоянии I м от кутка, остальные - на расстоянии не более 2Rэф. Скважины в кутках уступов необходимо бурить с подъемом 5-7° к линии простирания,
В подготовительных забоях крутых и крутонаклонних пластов верхняя скважина бурится на расстоянии от кутка с подъемом 5-7° к линии простирания, нижняя - горизонтально на расстоянии от подошвы выработки.
Если в печи (просеке) лавы крутого и крутонаклонного пласта имеется два кутка, нагнетание воды осуществляют через две скважины, расположенные так же, как в забое подготовительной выработки. При наличии в забое печи одного кутка скважину располагают так же, как и в уступе лавы.
Технология гидрорыхления
6.1.6. На пластах, представленных несколькими пачками угля, скважины следует бурить по наиболее крепкой пачке. При наличии прослоев породы, разделяющих пласт на две угольные пачки, сква жины следует бурить по наиболее мощной или по обеим пачкам, а параметры необходимо определять с учетом мощностей вынимаемых угольных пачек. 6.1.7. Для герметизации скважин необходимо применять рукав- ные гидрозатворы длиной не менее с использованием удлинителей, позволяющих устанавливать гидрозатворы на требуемой глубине. В случае, если гидрозатвор длиной не обеспечивает надежную герметизацию скважин, применяют гидрозатворы большей длины.
Для улучшения качества герметизации в очистных забоях крутых пластов, сложенных мягкими и сыпучими углями, бурение и герметизация скважин можно осуществлять заранее при наличии (помимо неснижаемого опережения обработанной ранее зоны, соответствующей суточному подвиганию забоя. О качестве герметизаций скважины свидетельствует отсутствие утечек воды из скважины в процессе нагнетания.
Для нагнетания воды в угольный пласт используют высоконапорные установки, обеспечивающие необходимое давление и производительность. Нагнетание воды производят через одну или несколько скважин отдельными насосными установками, расположенными на расстоянии не ближе от нагнетаемой скважины. Перед началом наг-нетания производят проверку високонапорного водопровода на герметичность.
6.1.8. На высоконапорном трубопроводе не ближе от гидрозатвора и у насосной установки должен быть установлен разгрузочный вентиль-тройник, регулированием которого обеспечивается плавное повышение или сброс давления, и манометры.
Нагнетание воды в пласт необходимо начинать плавным в течении 3-5 мин повышением давления до максимального его значения.
6.1.9. Гидрорыхление считается законченным, если в скважину подано расчетное количество воды и давление в высоконапорном трубопровода снизилось не менее чем на 30% от максимального, достигнутого в процессе нагнетания,
6.1.10. В случае преждевременного прорыва воды из нагнетательной скважины на забой по трещинам необходимо провести повторное нагнетание через скважину, пробуренную на удалении более от первой. При этом соседняя скважина должна быть перекрыта средствами герметизации, а нагнетание в дополнительную скважину продолжено до появления признаков законченности гидрообработки приведенных в п.6.1.9. с учетом объема ранее закачанной воды.
Если на отдельных участках пласта не удается бурение и герметизация скважин на глубину, указанную в п. 6.1.4. или не удается выдержать предусмотренные проектом параметры нагнетания воды, то для перехода таких участков главный инженер шахты по согласованию с МакНИИ может разрешить временное ведение работ при длине скважин 4- и глубине герметизации 3-.
6.1.11. Для крутых и крутонаклонных пластов, сложенных мягкими сыпучими углями, а паспортах необходимо предусматривать сплошную затяжку забоя в месте расположения скважин и усиленное креп-ление нависающего массива кутковой части забоя.
Контроль параметров и эффективности гидрорыхления
6.1.12. При контроле за гидрорыхлением пласта определяют соответствие паспортным следующих параметров: длины и расположения скважин, глубины их герметизации, величины неснижаемого опе-режения, давления и количества нагнетаемой воды.
6.1.13. Каждая насосная установка должна быть снабжена водомером, предохранительным клапаном и манометром, которые предварительно пломбируются. Исправность оборудования проверяют в процессе ведения работ по гидрорыхлению.
Давление воды и темп нагнетания определяют по показаниям манометра и водомера через каждые 5 мин. после начала нагнетания. При этом фиксируют максимальное и конечное давление, средний темп нагнетания и суммарный расход воды, закачанной в скважину.
6.1.14. Контроль эффективности гидрорыхления осуществляют в соответствии с пп. 2.5.2-2.5.10, а в восточных бассейнах и месторождениях - в соответствии с п. 2.5.1.
6.1.15. На участке, выполняющем работы по нагнетанию, или на службе (группе) прогноза и контроля противовыбросных мероприятий должен вестись "Журнал контроля и учета работы по нагнетанию воды в пласт (форма 3.13) и планшет с нанесением положения забоя, расположения скважин и шпуров с привязкой к постоянному маркшейдерскому знаку.
Меры безопасности при гидрорыхлении
6.1.16. 0борудование и приборы, а также режимы и нормы их эксплуатация должна отвечать требованиям заводских инструкций. Состояние и работоспособность оборудования для нагнетания воды в пласт должны проверяться перед каждым циклом нагнетания лицом технического надзора, ответственным за нагнетание, и ежемесячно механиком участка. Результаты проверки отмечают в "Журнале контроля и учета работ по нагнетанию воды в пласт.
