После закрепления направляющей трубы маркшейдером производится проверка ее фактического направления.
4.14. Бурение водоспускных скважин в сильнотрещиноватых и мягких породах при давлении воды в затопленных выработках более 1 МПа (10 кгс/см2) производят, как правило, под прикрытием бетонных водонепроницаемых перемычек. В этих случаях направляющая труба заделывается в перемычки при их сооружении.
4.15. Заделку направляющей трубы в горные породы производят цементным раствором, приготовленным на тампонажном цементе марки 400—500. Закачку цементного раствора в затрубное пространство производят через обратный клапан.
В устойчивых породах при коротком сроке службы скважины допускается заделывать направляющую трубу с помощью секционного пакера (набором резиновых колец с затяжкой упорной гайки)
Для установки направляющей трубы в мягких углях и трещиноватых породах вырубается уголь (порода) и сооружается бетонная подушка, в которой укрепляется труба.
При недостаточной устойчивости целика угля или породы (высыпание угля, обрушение породы и т. д.) в камере бурения целесообразно возвести упорную стенку (из бетонитов или кирпича) для предотвращения возможности разрушения угольного целика, а также более жесткого крепления направляющей трубы и предупреждения возможности ее выдавливания при закрытии задвижки и большом давлении воды на устье скважины.
При давлении воды на устье скважины более 2 МПа (20 кгс/см2) крепление направляющей трубы можно усилить 2—4 швеллерами, заведенными в почву, кровлю и стенки камеры бурения.
4 16. Для обеспечения большей связи цемента с направляющей трубой на нее равномерно по всей длине наваривают полукольца
4.17. Проверка на прочность и герметичность заделки направляющей трубы после схватывания цемента и разбуривания цементной пробки производится путем закачки воды в скважину под давлением, превышающим в 1,5 раза давление воды в затопленных выработках Такое давление поддерживается в течение 2—3 часов путем периодической подкачки воды в скважину.
4.18. Подбор задвижек производится по ГОСТ 3706—67 в зависимости от давления воды в затопленных горных выработках и проходного отверстия направляющей трубы
4.19. При бурении водоспускных скважин применяется уплотнение бурового инструмента в устье скважины с помощью герметизаторов различных конструкций (рис 4) в зависимости от давления воды в затопленных выработках. Герметизатор следует применять с приемной трубой, длина которой должна соответствовать длине колонкового набора (1,6—2 м)
4.20. При значительной трещиноватости угля или пород, перебуренных скважиной, и ожидаемом давлении воды более 2 МПа (20 кгс/см2) следует за до выхода скважины в затопленные
Рис. 4. Герметезация устья скважины:
1-корпус ; 2-гайка ; 3-сальниковая набивка ; 4-фланец; 5-бурильная труба; 6-уплотнительные кольца ;
7-войлочные кольца; 8-резиновые кольца ; 9-бронзовые кольца ; 10-масленка.
выработки рассмотреть вопрос цементации всего ствола скважины. Решение по вопросу цементации ствола скважины принимается главным геологом шахты.
Замеры искривления скважин
4.21. Замер искривления вертикальных и наклонных скважин, пробуренных из подземных горных выработок, возможен серийными приборами, действующими по принципу горизонтального уровня жидкости и отвеса, а именно: бросовым патроном с плавиковой кислотой, прибором Петросяна, индикатором кривизны систем Яко-би и Киенталли, прибором Полякова и др.
4.22. Замер искривления горизонтальных и восстающих скважин можно производить прибором с плавиковой кислотой, изготовленным в мастерских предприятия, или гидравлическим способом. Принципы работы этих приборов описаны С. С. Сулакшиным и В. М. Омельяновичем*.
4.23. Частота замера искривления скважин определяется и обосновывается в проекте ведения горных работ в опасной зоне.
Методика наблюдений за давлением воды
при спуске и откачке воды из выработок
или при их затоплении
4.24. Наблюдения за давлением воды в сообщающихся осушаемых выработках большой площади выполняются следующими способами:
а) измерением уровней воды в горных выработках (шахтных стволах, шурфах и др.), сообщающихся с затопленными, а также в скважинах, пробуренных на затопленные выработки с поверхности или из горных выработок при уровнях воды в затопленных выработках ниже устьев скважин;
б) измерением давления воды манометрами, установленными на устьях скважин (при отметках уровня воды в затопленных выработках, превышающих отметки устьев скважин) или на трубах, проложенных в изоляционных перемычках.
4.25. Для определения скорости и полноты спуска воды из затопленной выработки при изменчивой гипсометрии ее почвы необходимо оборудовать в разных ее частях не менее 2-х пьезометров на наиболее низкие отметки почвы затопленные выработок.
4.26. Диаметр наблюдательных скважин выбирается из расчета установки колонн труб с внутренним диаметром не менее .
Колонна труб в наблюдательной скважине должна быть герметичной в соединениях и свободно пропускать уровнемер, а также желонку для отбора проб воды или чистки скважины
* Су л а к ш и н С. С. Руководство по измерению искривления М. Госгеол-техиздат, 1954, О м ел ь я н о в и ч В М Вопросы безопасности в шахтах при слож-ных горно-геологических условиях Киев Техника, 1974
Нижняя часть колонны труб (фильтр) перфорируется отверстиями диаметром 5—10 мм на участке длиной, равной трехкратной мощности угольного пласта в месте установки фильтра. Устье скважины оборудуется крышкой для предохранения от засорения. Изоляция водоносных горизонтов и контроль качества этой изоляции выполняются в соответствии с действующими методическими руководствами по изучению режима подземных вод.
4.27. Во время изоляции выработок, намечаемых к затоплению, в одной или нескольких изолирующих перемычках на высоте 0,5— от почвы выработки прокладывается и бетонируется горизонтальная водопроводящая труба с манометром. Внутренний диаметр этой трубы не должен превышать 30/мм. Прочность закрепления трубы в перемычке должна соответствовать давлению, в 1,5—3 раза превышающему давление воды при ожидаемом максимальном напоре. Для обеспечения более прочной связи цемента с водопрово-дящей трубой и материалом перемычки рекомендуется на трубу наварить несколько колец.
Манометр подбирается на давление в 1,5 раза больше, чем давление воды при ожидаемом максимальном напоре, и устанавливается между двумя вентилями на конце трубы, выходящем в действующую выработку. Другой конец трубы, размещаемый в затапливаемой выработке, перфорируется отверстиями 5—10 мм по длине 0,5—1 м и закрывается сеткой галуцного плетения.
4.28. Бурение наблюдательных скважин в опасных зонах у затопленных выработок должно производиться с соблюдением требований настоящей Инструкции к бурению водоспускных скважин. Учитывая сложность выполнения этих работ, бурение наблюдательных скважин в опасных зонах рекомендуется только при невозможности их проходки с поверхности или из выработок более вы соких горизонтов
4.29. Электроуровнемеры и другие приборы должны обеспечивать точность замеров в пределах , причем при замерах давления воды в затопленных и осушаемых выработках гарантированная точность манометра должна быть в пределах 5% величины измеряемого давления.
4.30. Наблюдения за уровнями воды в затопленных, затапливаемых и осушаемых выработках сопровождаются:
а) наблюдениями за выходами воды из затопленных выработок с замерами расходов;
б) наблюдениями за интенсивностью высачивания воды из затопленных или затапливаемых выработок через изоляционные перемычки и барьерные целики с целью предупреждения их размыва и прорывов воды; эти наблюдения проводятся не реже одного раза в месяц, а в период затопления — более часто;
в) наблюдениями на поверхности за наличием и образованием провальных воронок, скоплением воды и снега в провальных воронках и в других понижениях рельефа, в местах возможного выхода на поверхность трещин, сообщающихся с выработанным пространством.
4.31. Для обеспечения достоверности замеров уровней воды качество наблюдательных скважин контролируется периодическим промером ее глубины и желонированием (или наливом) с восстановлением уровня воды. В случае засорения скважины, она очищается и промывается под давлением.
4.32 Все работы по созданию сети пунктов наблюдений за уровнями воды в затопленных выработках выполняются в соответствии с утвержденным проектом ведения горных работ в опасной зоне.
Проект должен дополнительно содержать:
а) сведения о рельефе поверхности поля шахты в районе затопленных выработок, о наличии водоемов и водотоков, а также о возможности гидравлической связи затопленной выработки с поверхностными и подземными водами;
б) сведения о наличии наблюдательных скважин, горных выработок и трубопроводов с манометрами, проложенных через изолирующие перемычки, пригодных для наблюдений за уровнями воды в затопленных выработках;
в) обоснование и описание проектируемых работ по созданию сети пунктов наблюдений, мест заложения наблюдательных скважин или трубопроводов с манометрами в перемычках, изолирующих затопленные выработки;
г) соответствующие выкопировки из графической маркшейдерской и геологической документации с нанесением указанных выше пунктов наблюдений;
д) данные о конструкциях скважин и о мероприятиях по их сохранению на весь период наблюдений;
е) технологию проходки скважин с поверхности и из действующих горных выработок с учетом возможных газовыделений и давления воды в осушаемых выработках;
ж) меры безопасности при бурении скважин, з) методы контроля работы скважины и их чистки: и) методы проверки работы трубопроводов и их прочистки; к) методы замеров давления воды манометрами с обеспечением требуемой точности замеров.
4 33. На техническое исполнение наблюдательной скважины и на оборудование трубопроводов через изолирующую перемычку составляются в трехдневный срок акты, к которым прилагаются проектные и фактические геологические и технические разрезы скважины, результаты контрольного опробования герметичности крепления трубопровода. Акты подписываются ответственным исполнителем работ, главным геологом, главным маркшейдером и утверждаются главным инженером шахты. Акты хранятся у главного геолога.
4. 34. Замеры уровней воды выполняются геологической службой в установленные главным инженером шахты сроки и фиксируются в специальном журнале, где указываются также положение (высотное и плановое) пункта замера, метод замера, состояние и работоспособность скважины или трубопровода через изолирующую перемычку.
Периодичность наблюдений за уровнями воды в скважинах, горных выработках и по манометрам устанавливается главным инженером шахты в зависимости от скорости развития горных работ и графика затопления выработок или списка воды из них. Замеры уровней (давлений) должны проводиться не реже одного раза в месяц, а в период затопления выработок или спуска воды из затопленных выработок частота замеров увеличивается и может достигать 1—2 раз в сутки (в зависимости от скорости затопления или осушения выработок, причем изменение уровня воды между двумя замерами не должно превышать ). Результаты наблюдений за спуском воды из выработок или за их затоплением должны быть увязаны с данными режимных наблюдений, которые проводятся по наблюдательным скважинам, оборудованным на основные водоносные горизонты в пределах шахтного поля.
Раздел 5
ПРИМЕРЫ
5.1. Построение границ опасной зоны
в пласте с затопленными выработками
и в нижележащем пласте (рис. 5)
Отработанный участок уклонного поля по пласту 2 на глубине 170—330 м от земной поверхности затоплен. Контур затопленных выработок АБВГ является достоверным. Вынутая мощность пласта на затопленном участке , угол падения пласта 28°. Протяженность теодолитных ходов, использованных для определения контура затопленных выработок и барьерного целика, составляет . Маркшейдерская съемка выработок до затопления выполнена в .
Под пластом 2 залегает пласт 1 мощностью . Мощность междупластья . Суммарная мощность аргиллитов и алевролитов в междупластье . Пласты не опасные по горным ударам
Расчет и построение опасной зоны (барьерного целика)
в пласте 2
В соответствии с п. 1.4 настоящей Инструкции ширину опасной зоны у затопленных выработок в пласте 2 рассчитаем по формуле
d=5m + 0,05H +0,001l.
При m—1,2 м, l = и HH=330 м ширина опасной зоны dH составит
dH = 5 • 1,2 + 0,05 • 330 + 0,001 • 2000 =
Рис. 5. Построение опасных зон (барьерного и предохранительного целиков) у
затопленных выработок:
1 — вертикальный разрез вкрест простирания; 2 — вертикальный разрез по простиранию
На глубине вода из затопленных выработок свободно изливается по штреку. В этом случае опасная зона у верхней границы затопленных выработок строится только по простиранию пласта.
При HB=170 м и l=2000 м ширина опасной зоны составит
dB=5•1,2 + 0,05•170 + 0,001• 2000= .
Поскольку расчетная ширина опасной зоны получилась менее , то в соответствии с п. 1.4 ширина ее принимается равной .
Отложив от точек А и Г по простиранию пласта, получим граничные точки а и г опасной зоны на глубине .
От точек Б и В откладываем dH=24,5 м по простиранию пласта и горизонтальную проекцию опасной зоны — по падению пласта. Получим точки 1, 2, 3 и 4. Соединив точки а и 1 прямой и продолжив ее до пересечения с линией, проходящей через точки 2 и 3, получим точку б. Аналогичным образом получим точку в. Точки а, б, в и г являются угловыми точками границы опасной зоны (барьерного целика) в пласте 2.
Построение границы опасной зоны
(предохранительного целика) в пласте 1
Пласт 1 залегает под затопленными выработками на расстоянии
по нормали менее величины Nб, рассчитанной по таблице (п. 1.8) при мощности пласта и суммарной мощности аргиллитов и алевролитов в междупластье 70%. Поэтому в соответствии с п. 1.8 в пласте
