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

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 Р_Г.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 0,3 м друг от друга бурят скважины с таким расчетом, чтобы они пересекали пласт и выходили в породу кровли (или почвы) пласта не менее чем на 0,5 м, В сква­жины вводят металлические трубы диаметром не менее 50 мм, 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 1,5-2 м.

5.3.17. В пластах со слабыми и сыпучими углями расстояние между скважинами должно быть уменьшено до 0,2 м. 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 0,3 м и ширина не менее 2-3 м.

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 43-45 мм, длина скважин 6-9м, глуби­на герметизации l_r = 4-7 м. Величина неснижаемого опережения принимается равной длине фильтрующей части скважин и составляет

l_НО - 2,0 м.

Эффективный радиус нагнетания воды в пласт составляет R _эф< 0,81_r, а расстояние между скважинами не должно превышать

2R _эф.

Выемку угля после гидрорыхления допускается производить не более чем на глубину 1_r .

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)(l_r+l_н.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 P_н=(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= 1 м.

Число скважин в подготовительной выработке должно быть не менее двух. Скважины бурят на расстоянии 1,0 м 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 2R_эф, 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 2R_эф. 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 1,0 м от кутка с подъемом 5-7° к линии простирания, нижняя - горизонтально на расстоя­нии 0,5 м 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 2,5 м с использованием удлинителей, позволяющих устанавливать гидрозатворы на требуемой глубине. В случае, если гидрозатвор длиной 2,5 м 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 30 м от нагнетаемой скважины. Перед началом наг-нетания производят проверку високонапорного водопровода на герметичность.

6.1.8. На высоконапорном трубопроводе не ближе 15 м 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 2 м 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 4-6 м и глубине герметизации 3-4 м.

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.

Для предотвращения самопроизвольного выбрасывания гидрозатвора из скважины перед нагнетанием воды его прикрепляют гибкой связью (цепью, тросом) к элементу крепи.

6.1.17. Высоконапорное нагнетание воды через скважины (шпу-ры) длиной менее 6 м должны производить с соблюдением мер безопасности, предусмотренных. пп 6.3.14...6.3.17 для гидроотжима.

Люди, занятые нагнетанием воды в тупиковых забоях и лавах пологих пластов через скважины длиной 6м. и более, должны находиться на расстоянии не менее 30м от нагнетательной скважины, а в потолкоуступных забоях крутых пластов - в соседних уступах.

В очистных забоях на пологих пластах при выполнения гидрорыхления между местом нахождения людей, занятых нагнетанием, и местом установки насоса должна быть налажена переговорная связь.

6.1.18. Запрещается:

соединять, разъединять и ремотировать высоконапорную арматуру; если высоконапорный трубопровод находится под давлением, эксплуатировать высоконапорный трубопровод при нарушении его герметичности;

оставлять без присмотра работающую насосную установку во вре­мя нагнетания воды.

6.2. Низконапорное увлажнение угольных пластов

6.2.1. Низконапорное увлажнение применяют в восточных и северных бассейнах при проведении подготовительных выработок на мощных и средней мощности пластах и осуществляют через передовую скважину, пробуренную по оси выработки, или через барьерные скважины, пробуренные по бокам выработки из специальных ниш.

Параметры низконапорного увлажнения.

б.2.2. К параметрам способа относятся: длина l и диаметр d сважин, глубина герметизации скважин l _г , величина неснижаемого опережения l _н.о., норма подачи воды на I т угля q , давение Р и продолжительность t нагнетания, общее количество воды Q , которое необходимо закачать в скважины.

6.2.3. Диаметр скважин составляет 60 мм. Длина скважин не ограничивается.

Глубина герметизации должна составлять не менее 5 м.

Неснижаемое опережение увлажненной зоной забоя выработки должно составлять не менее 5 м.

Расстояние от стенок выработки до границы увлажненной зоны должно составлять не менее 5 м.

Норму подачи воды на I т угля устанавливают из расчета достижения величины влажности угля не менее 6%.

Давление нагнетания воды не должно превышать О,75pH.

Объем воды Q (м³), который необходимо закачать в скважины, определяют по формуле

Q = (a = 10)m l γ_y q , (6:2)

где а - ширина выработки, м; m - мощность пласта, l - длина скважин, м; γ_y - удельный вес угля, т/м³; q - норма подачи воды

в пласт, м³/т.

Продолжительность нагнетания воды t определяет по объему воды q и средней производительности насосной установки.

На шахтах восточных и северных бассейнов и месторождений па­раметры низконапорного увлажнения пластов уточняют в соответст­вии с "Методикой определения оптимальных гидравлических пара­метров локальной гидрообработки выбросоопасных угольных пластов с использованием сейсмоакустического метода" ВостНИИ.

Технология низконапорного увлажнения

6.2.4. Скважины для увлажнения необходимо бурить по крепкой пачке пласта. Герметизацию скважин осуществляют рукавными гидрозатворами или цементно-песчаным раствором.

6.2.5. При увлажнении пласта через барьерные скважины нагне­тание воды можно производить через обе скважины одновременно. Для повышения качества увлажнения нагнетание воды необходимо

производить с перерывами на 1-2 ч в смену. Давление нагнетания и количество закачанной в скважину воды фиксируют каждый час.

Увлажнение считается законченным после подачи в скважины расчетного количества воды и эффективным при достижении влажности угля не менее 6%.

6.2.6. Меры безопасности при увлажнении осуществляются в соответствии с пп. 6.1.16, 6.1.17.

6.3. Гидроотжим угольного пласта

6.3.1. Гидроотжим пласта применяют в забоях очистных и под­готовительных выработок за исключением восстающих подготовительных выработок с углом более 25° и очистных потолкоуступных за­боев на крутых и крутонаклонных пластах.

Параметры гидроотжима

6.3.2. К параметрам гидроотжима относятся: длина шпура l , глубина герметизации шпура l_г , расстояние между шпурами a , расстояние от кутка до шпура b₁ , расстояние от второй обнаженной поверхности пласта до шпура b₂ , глубина выемки l_в, , максимальное P_max и конечное Р_к давление нагнетаемой воды, продолжи-тельность нагнетания t и производительность V насосной установки.

6.3.3. Глубина герметизации шпуров составляет 2,0...5,5 м, Длину шпура l принимают на 0,3 м больше глубины герметизации.