Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа

Рис. 5.1. Схема расположения дренажных скважин при обнажении пологих и наклонных пластов

б) при вскрытии крутого пласта - по схеме, показанной на рис. 5.4.

Вскрытие стволами с возведением каркасной крепи

5.2.9. Каркасная ограждающая крепь из металлических стержней периодического профиля диаметром 36-38 мм или труб диаметром 40-50 мм, зацементированных в скважинах диаметром 42-80 мм, должна опережать забой ствола не менее чем на 2 м. Свободные концы стержней заделывают в постоянную крепь ствола на длину не менее 2 м.

Рис. 5.2 Схема расположения дренажных скважин при обнажении крутых пластов

5.2.10. Скважины для каркасной крепи необходимо бурить с рас­стояния 2 м от пласта по нормали и располагать по периметру че­рез 0,3-0,5 м, считая по точкам входа скважин в пласт. Угол наклона скважин должен быть таким5, чтобы в плоскости забоя любой

заходки располагались на расстоянии не менее 1,5 м от проектного контура ствола при бурении скважин по углю.

3.2.11. При обнажении пластов, когда забой очередной заходки находится в породах кровли пласта, расстояние скважин от контура ствола в плоскости этой заходки должно быть не менее I м.

При выходе скважин в породы лежачего бока концы их должны отстоять от почвы пласта на расстоянии не менее I м по нормали.

При вскрытии крутых пластов каркасную крепь можно возводить не по всему периметру ствола, а только в месте его пересечения с пластом.

К выполнению работ по обнажению и пересечению пласта присту­пает спустя не менее суток после окончания установки каркаса.

Вскрытие стволами с гидрорыхлением угольного массива

Рис. 5.3. Схема расположения дегазационных скважин при пересечении мощного пологого пласта

6.2.12. Гидрорыхление угольного массива при вскрытии пластов осуществляют через скважины диаметром 42-60 мм, пробуренные с расстояния не менее 3 м по нормали к пласту. В середине забоя по оси ствола бурят контрольную скважину диаметром 100 мм (рис.5.5).

При диаметре ствола 6 м бурят 5-6 скважин для нагнетания воды при диаметре ствола 8 м бурят 7-8 скважин. Герметизацию сква­жин осуществляют цементным раствором на величину породной пробки.

Рис. 5.4. Схема расположения дегазационных скважин при пересечении крутого пласта

Нагнетание воды производят под давлением р_Н = (0,75... 2,0) γ Н. Нагнетание можно производить через серии скважин, которые бурят по мере подвигания забоя. Нагнетание осуществляют последовательно в каждую скважину до тех пор, пока вода не про­никнет в соседнюю и центральную контрольную скважины.

Процесс нагнетания должен быть закончен после снижения дав­ления нагнетания и увеличения расхода воды. Нагнетание считают эффективным после снижения давления газа в контрольных шпурах до величины менее 10 кгс/см² .

Рис.5.5 Схема расположения скважины для гидрообработки

крутого пласта из забоя ствола:

1,2,3,4,5,6,7,8-скважины для гидрорыхления угольного массива

9,10,11,12- шпуры для замера давления газа;

К- контрольная скважина;

I, II -циклы обработки пласта

5.3. Вскрытие угольных пластов квершлагами и другими выработками

5.3.1.Вскрытие пластов квершлагами и другими выработками за пределами околоствольного двора осуществляют после проведе­ния вентиляционной сбойки на вышележащий горизонт для обеспече­ния проветривания нового горизонта за счет общешахтной депрес­сии. Проветривание тупиковой части вскрывающей выработки производят вентилятором местного проветривания.

5.3.2. При вскрытии угольных пластов квершлагами и другими выработками для предотвращения внезапных выбросов производят бурение дренажных скважин, возведение каркасной крепи, гидрорыхление или увлажнение угольного массива, гидровымывание угольного пласта, образование разгрузочных полостей во вмещающих породах проходческими комбайнами, а в сложных горно-геологических условиях допускается сочетание этих способов.

5.3.3. При вскрытии тонких и средней мощности выбросоопасных пластов проходческими комбайнами приближение, пересечение и удаление от пласта осуществляют после выполнения прогноза выбросоопасности и способов предотвращения выбросов в опасных зонах. Проведение выработки на участке вскрытия можно произво­дить с образованием разгрузочных щелей, гидрорыхлением угольного пласта, гидровымыванием угольного массива в сочетании с ог­раничением скорости проходки выработки до 1 м/смену и скорости внедрения коронки исполнительного органа комбайна в массив до 0,5 м/мин. При контроле эффективности способов предотвращения выбросов безопасный уровень давления газа в пласте должен быть менее 4 кгс/см ².

После входа пласта в сечение выработки дальнейшее ее проведение комбайном осуществляют по технологии проведения пластового штрека с выполнением текущего прогноза и способов предотвращения выбросов с контролем их эффективности.

При вскрытии мощных пластов, для которых установлены опас­ные значения показателей выбросоопасности, удаление породной пробки (обнажение угольного пласта) производят буровзрывным способом. Пересечение таких пластов производят проходческими ком­байнами с дистанционным управлением после применения способов предотвращения внезапных выбросов и контроля их эффективности или буровзрывным способом.

5.3.4. Вскрытие выбросоопасных пластов промежуточными квершлагами породными скатами (ортами) производят путем сбойки их с заранее пройденной по пласту выработкой.

Допускается вскрытие промежуточными квершлагами и другими выработками выбросоопасных пластов на угольный массив при условии выполнения требований, изложенных в п.5.1.

Вскрытие сотрясательным взрыванием с расстояния 2 м до выбросоопасного крутого пласта углеспускными скатами (ортами) можно производить на участке, обработанном противовыбросными меро­приятиями из забоя нижней печи.

При наличии впереди лавы ранее пройденных скатов, вскрывших пласт буросбоечной машиной, сбойку их с забоями следует произво­дить только из забоя нижней печи.

При вскрытии крутых пластов буросбоечными машинами доджны выполняться противовыбросные мероприятия, пульт управлений ма­шиной должен находиться на расстоянии не менее 30 м на свежей струе воздуха, при этом запрещаются все другие работы в опережении штрека, в нижней печи и на расстоянии 30 м от нижней печи по исходящей струе воздуха.

Вскрытие с бурением дренажных скважин

5.3.5. В зависимости от мощности вскрываемого пласта применяют следующие схемы расположения дренажных скважин;

а) при мощности пласта до 3 м дренажные скважины диаметром 80-100 мм бурят на пласт из вскрывающей выработки таким образом, чтобы точки выхода скважин из пласта в пределах необходимой зо­ны обработки были удалены друг от друга не более чем на 2R эф и на расстоянии R эф от контура этой зоны, R эф_ принимают равным 0,75 м.

Дегазацию считают эффективной после снижения давления газа в контрольных шпурах (не менее 2-х), пробуренных на расстояние 4 м за контур выработки, до величины менее 10 кгс/см ²;

б) при мощности пласта более 3 м бурят дренажные скважины диаметром 100-250 мм. Проектное количество опережающих скважин определяют из условия, что защищаемая (опасная) область вскрываемого пласта должна располагаться в контуре квершлага и на 1,5-2 м в бока и выше него по нормали (1,5 м - для пологого 2 м - для крутого или наклонного пластов).

Проектное количество скважин n_(n) или n_(k,n) рассчитывают по формулам:

для случаев вскрытия квершлагами пологих пластов

n_(n)= (a_k+2b)(h+b)/6,8Sin ά ,

для случаев крутых или наклонных пластов

n_(k,n)= (a_k+2b)(h+b)/5,2Sin ά ,

где a_k - ширина квершлага вчерне, м; h - высота квершлага вчерне, м; b - ширина полосы обработанного скважинами массива угля с боков квершлага и выше него по нормали, м; - угол падения пласта, град.

При мощности более 3,5 м или угле падения пласта до 18° необходимо бурить скважины сериями по мере движения забоя. Оче­редную серию опережающих скважин следует бурить при неснижае­мом опережении скважин 5 м. Проектное количество опережающих скважин в каждой серии рассчитывают по формулам (5.1) и (5.2),

Перед бурением второй и последующих серий опережающих сква­жин забой выработки должен быть огражден предохранительным щи­том. При неспокойном поведении пласта следует производить пери­одические остановки в бурении на 5-20 мин.

После окончания бурения первой серии скважин осуществляют контроль их эффективности по снижению давления газа в контроль­ных скважинах (используемых для прогноза выбросоопасности). Если давление газа в этих скважинах не снизилось ниже критичес­кого значения P_Г.КР (для Кузбасса P_Г.КР 14f²min, для Кара­гандинского бассейна P_Г.КР= 336/((√(∆P_w-10,5))(2f²_min)) , для

Печорского бассейна, месторождений Приморья и Сахалина

P_Г.КР = 10 кгс/см² ), следует пробурить дополнительные опережающие скважины или остановить забой до снижения давления газа ниже ве­личины P_Г.КР .

После бурения второй и последующих серий опережающих сква- жин и далее через каждые 4-5 м подвигают квершлага осуществляют контроль их эффективности по показателю выбросоопасности R . В случае неэффективности бурят дополнительные скважины или оста­навливают забой до достижения неопасных значений показателя выбросоопасности.

5 3.6. Вскрытие мощных пологих пластов с помощью бурения дегазационных скважин можно применять в сочетании с предварительным гидроразрывом пласта через скважину, пробуренную по оси вскрывающей выработки.

Параметры дегазации с гидроразрывом пласта устанавливают в соответствии с "Руководством по дегазации угольных шахт". Конт­роль эффективности дегазации с гидроразрывом осуществляют в со­ответствии с п. 5.3.5.

Вскрытие с нагнетанием воды в пласт

5.3.7. При вскрытии пластов тонких и средней мощности нагне­тание воды производят в режиме гидрорыхления при давлении рн = (0,75...2,0)γН. При вскрытии мощных пластов нагнетание воды производят в режиме низконапорного увлажнения при давлении не более 0,75 Н.

Диаметр скважин для нагнетания воды должен составлять 45-60 мм.

5.3.8. При вскрытии тонких и средней мощности крутых пластов гиадрорыхление производят через 5-6 скважин, расположенных по схе­ме, показанной на рис. 5.6. В середине забоя по оси квершлага бурят контрольную скважину диаметром 100 мм.

При вскрытии тонких и средней мощности пологих, наклонных и крутонаклонных пластов гидрорыхление производят через скважины, расположенные по схеме, показанной на рис. 5.7. обработку водой угольного массива осуществляют через серии скважин, которые бу­рят по мере подвигания забоя. Неснижаемое опережение обработан­ной части угольного массива должно быть не менее 4 м.

Нагнетание воды производят последовательно в каждую скважи­ну до тех пор, пока вода не проникнет в соседнюю скважину и цен­тральную контрольную скважину (на крутом пласте).

Процесс нагнетания должен быть закончен после снижения дав­ления нагнетания не менее чем на 30% от установившегося, при ко­тором производили нагнетание.

Проверку эффективности гидрорыхления осуществляю измерени­ем давления газа в трех шпурах на крутом пласте и в двух шпурах на пологом, наклонном и крутонаклонном пласте. Шпуры должны пере­секать пласт на расстоянии 4 м за контуром выработки. Гидрорыхле­ние считается эффективным после снижения давления газа в шпурах до 10 кгс/см² и менее.

Рис. 5.6. Схема расположения скважин для гидрообработки угольного массива перед вскрытием крутого пласта: 1, 2, 3, 4, 6 - скважины для гидрорыхления массива; 6, 7, 8 - шпуры для замера давления газа; 9 - контрольная скважина; к - контур обработанного массива

В тех случаях, когда давление газа не будет снижено до 10 кгс/см2 и давление нагнетания воды останется высоким, вскрытие пласта необходимо производить с применением дополнительных спо­собов: возведения металлического каркаса, гидровымывания угля, бурениа дренажных скважин.

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 0,04 м3 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 1,5 м.

Гидровымывани осуществляют через скважины диаметром 105-200 мм, 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 6-10 мм. 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 4 м 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 80 мм и через нее осуществляют предварительное гидровымывание.

Если по объему вымываемой угольной мелочи установлено, что в пласте образуется полость условным диаметром более 800 мм, 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 1,5 м от контура квершлага. Число скважин устанав­ливает опытным путем с таким расчетом, чтобы полости скважин, соединившись, образовали горизонтальную щель.