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

Расстояние между шпурами в очистных забоях определяют из вы­ражения a = 1,8 l _г.

Оптимальные параметры гидроотжима, при которых достигаются наибольшие значения выдвигания угольного забоя или нагнетание воды завершается разрушением угольного пласта с выдавливанием разрушенной горной массы, определяют контрольным гидроотжимом по согласованию с МакНИИ (ВостНИИ).

В очистных забоях расстояние между кутком и шпуром b₁ , должно составлять I м. Расстояние между шпуром и второй обнаженной поверхностью пласта b₂ определяют по форме

b_г = 0,5а + m . (6.З)

Неснижаемое опережение отжатой зоны l_но принимают 0,7-1,5 м для очистных забоев и 1,0-2,0 м для подготовительных забоев. В зонах геологических нарушений и ПГД величина неснижаемого опережения должна быть увеличена на 0,3 м.

Давление нагнетаемой воды должно составлять:

P_max ≥ 0.75γН+Р_С ,кгc/см² , (6.4)

Р_к = 30 + Рс , кГс/см²,

где Р_с - потери напора в гидросети, кгс/см².

На шахтах восточных и северных бассейнов и месторождений при проведении подготовительных выработок на выбросоопасных пла­стах применяют регулируемый гидроотжим в соответствии с "Руково­дством по применению безопасного и контролируемого способа ин­тенсивной дегазации призабойной части пласта для предотвращения внезапных выбросов угля и газа с использованием эффекта гидроотжима и аппаратуры контроля метана (регулируемый гидроотжим)". При регулируемом гидроотжиме глубину герметизации шпуров и неснижаемое опережение гидроотжима устанавливают с учетом мощности пласта, мощности пачки (или пачек) тектонически нарушенного угля и обеспеченности забоя свежим воздухом. Процесс гидроотжима и связанное с ним выделение метана в выработку автоматически регу­лируют системой автоматического контроля метана (АКМ), отключаю­щей электродвигатель насосной установки заблаговременно до дос­тижения предельно допустимой концентрации метана в выработке.

Технология гидроотжима

6.3.4. Насосные установки, предназначенные для гидроотжима должны иметь производительность не менее 30 л/мин и располагать­ся на свежей струе воздуха на расстоянии не менее 120 м от за­боя подготовительной выработки и не менее 20 м от забоя очист­ной выработки. Допускается установка насосов на исходящей струе при производстве гидроотжима в вентиляционном штреке, в очистном забое, а также в тупиковой выработке большой протяженности при наличии средств обеспечения безопасности работающих в соответст­вии с подразделами 8.5 и 8.6.

6.3.5. Пульт управления при проведении гидроотжима в подго­товительных выработках располагают у насоса, в очистных выработ­ках - у места расположения людей. Пульт управления комплектуют средствами дистанционного включения насоса, манометром высокого Давления и сливным вентилем на высоконапорном водопроводе.

6.3.6. Шпуры для гидроотжима должны быть пробурены в пачке пласта, в которой достигается их качественная герметизация. В подготовительных выработках для обеспечения качественной герме-

тизации шпуры могут быть пробурены через породную пробку, нагнетание воды можно производить в два или несколько шпуров одновременно отдельными насосными установками. При нагнетании воды в два соседних шпура (как в очистных, так и подготовительных за­боях) включение второй насосной установки производят после того, как в первой давление воды достигнет Р_mах .

6.3.7. В очистных и подготовительных забоях шпуры для гидроотжима бурят в направлении движения забоя, в кутках - под углом, обеспечивающим выход фильтрующей части шпура за контур кутка на расстояние до 0,5 м.

Пункты замера выдвигания пласта располагают на расстоянии 0,5 м от кутка, посередине между шпурами и на расстоянии 0,5 b₂ (рис, 6.1).

Рис. 6.1. Схема расположения нагнетательных шпуров и пунктов замера выдвигания забоя

6.3.8. Пункты замера выдвигания пласта в подготовительных выработках должны быть расположены в угольном забое на расстоя­нии, 0,6 м от боков выработки, посередине забоя и на примыкающих к забою обнаженных поверхностях пласта на расстоянии 1,0 м от забоя.

6.3.9. Замер величины выдвигания пласта производят по смещению забивных реперов или реперов в шпурах длиной 0,3-0,7 м.

6.3.10. Для герметизации шпуров используют рукавные гидрозатворы, рассчитанные на давление 200-400 кгс/см² . Длина уплотнительного участка гидрозатвора должна быть не менее 1,25 м.

Перед началом нагнетания воды в пласт производят опробование высоконапорного водопровода на герметичность, а также определяют полные (с гидрозатвором) потери напора в гидросети Р _с.

Контроль эффективности гидроотжима

6.3. 11. Контроль эффективности гадроотжима осуществляют в соответствии с требованиями пп. 2.5.2...2.5.10 или по выдвиганию забоя. Гидроотжим считается эффективным, если выдвигание забоя составит в очистных выработках не менее 0,01 l го в подготовительных выработках не менее 0,02 l _го , а в подготовительных выработках мощных пластов не менее 2 см; давление воды снизится до P_n, и произойдет выход воды на забой. В забоях подготовительных выработок, а также в очистных забоях, в кутках смещение пласта на боковых поверхностях на расстоянии 1,0 м от забоя должно составлять не менее I см.

В случаях, когда после гидроотжима не достигается необходи­мая величина выдвигания угольного забоя, производят контрольный гидроотжим через шпур, пробуренный на равном расстоянии от преды­дущих. Гидроотжим считается завершенным, если при контрольном нагнетании давление воды не превысит значения 0,5 P_max, замеренного при предшествующем нагнетании, с последующим снижением до

Р_к .

Результаты выполнения способа заносят в "Журнал регистрации гидроотжима" (форма 3.14).

Меры безопасности при гидроотжиме

6.З.12. В период нагнетания воды в пласт в выработках, расположенных на исходящей струе воздуха, запрещается ведение взрывных работ, а электроэнергия должна быть выключена.

6.3.13. При производстве гидроотжима в забоях тупиковых вы­работок во время нагнетания воды люди должны находиться не ближе места установки насоса в соответствии с п. 6.3,4.

В выработке возле насосной установки при выполнении гедроотжима должен находиться переносной автоматический газоанализатор метана непрерывного действия.

6.3.14. Люди, занятные производством гидроотжима в очистных забоях, в момент нагнетания воды должны находиться на расстоянии не менее 30 м от нагнетательного шпура на свежей струе воздуха.

Места нахождения людей должны быть оборудованы отводами сжа­того воздуха или средствами жизнеобеспечения.

6.3.15. В лавах, где применяют гидроотжим, между местом на­хождения людей и местом установки насоса должна быть налажена прямая связь.

5.3.16. Осмотр забоя подготовительной и очистной выработки допускается после отключения насоса при содержании метана в вы­работке менее 1%.

Если при выемке отжатой части массива наблюдаются предупре­дительные признаки выброса угля и газа, выемку необходимо пре­кратить и произвести в этом месте повторный (контрольный) гидроотжим.

6.3.17. Выемка угля и бурение шпуров в обработанной части пласта допускаются не раньше, чем через 30 мин после завершения гидроотжима.

6.4. Гидровымывание опережающих полостей

6.4.1. Гидровымывание опережающих полостей применяют на плас­тах (отдельных пачках) нарушенного угля с коэффициентом крепости не более 0,6.

6.4.2. При применении гидровымывания опережающих полостей возможно проведение выработок комбайнами или отбойными молотками. Взрывная отбойка угля допускается только в штреках при условии заполнения полостей песком, глиной или инертной пылью.

Параметры гидровымывания полостей

6.4.3. Гидровымывание опережающих полостей для создания опережающей цели осуществляют по пачке тектонически нарушенного угля с небольшими изменениями мощности и угла падения. При наличии не-скольких таких пачек гидровымывание полостей следует осуществлять по наименее прочной и наименее мощной пачке (минимальная мощность размываемой пачки 5 см). При наличии в забое одной пачки мощность более 25 см полости следует вымывать у верхней границы этой пачки.

Вначале следует вымыть центральную (по оси выработки) разведочную полость длиной 30 м, а затем - остальные щелеобразующие полости длиной по 15 м в виде веера в последовательности от нижней к верхней. Неснижаемое опережение полостей 10 м. Ширина обработан­ного полостями массива угля за контуром выработки 4 м (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Схема гидровымывания опережающих полостей:

1 - пачка нарушенного угля; 2 - разведочно-профилактическая полость ; 3- щелеобразующие полости;

l но- неснижаемое опережение полостей.

6.4.4. Проектное количество опережающих полостей для штрека на пологом пласте и для уклона на пласте любого падения рассчиты­вают по формуле

n = 4,3 + 0,5а, (6.6)

где а - ширина выработки по наслоению размываемой пачки , м.

Технология гидровымывания полостей

6.4.5. Для гидровымывания используют составной гидроствол, на конца которого навинчена насадка с отверстием диаметром 3 мм, и насосная установка, создающая напор воды перед гидроставом не менее 100 кгс/см² и имеющая производительность около 60 л/мин. Скорость гидровымывания полостей за зоной неснижаемого опережения не более 0,5 м/мин.

На гидрошахтах Кузбасса в подготовительных выработках применяют дистанционное гидровымывание опережающей щели при помощи гидромонитора в соответствии с "Руководством по применению способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа с использова­нием технических средств и технологии гидрошахт Кузбасса" ВостНИИ и ВНИИГидроуголь.

Контроль параметров и эффективности гидрозвымывания полостей

6.4.6. Для учета величины неснижаемого опережения на расстоя-нии 1 м от забоя в крепь забивают репер, который переносят через каждые 5-б м. У репера вывешивают доску, на которой отмечают да-ты и время гидровымывания, расстояние от репера до забоя и глуби­ну вымытых полостей. По замеренным данным определяют расстояние, на которое может быть подвинут забой.

6.4.7. Эффективность гидровымывания полостей на шахтах вос-точных и северных бассейнов и месторождений оценивают по величи­не активной газоносности пачек нарушенного угля, которую рассчи-тывают на основании замеров метановыделения при вымывания полос­тей с использованием аппаратуры АКМ с непрерывной записью кон­центрации метана.

Показатель эффективности гидровымывания опережающих полостей N_га (активная газоносность пласта) определяют по формуле

N_га = (X-X_ост ) - ((C - C₀)t _n Q) / 100γ(a+2b)(l-l_ост )m_n, м³/Т , (6.6)

X - природная метаноносность пласта, м³/т; Х_ост - остаточная метаноносность угля, м³/т; С_гвС₀ - концентрация метана в исходящей из выработки струе при гидровымывании и до гидровымывания, %; 1 - продолжительность повышенного метановыделения при гидровымывании, мин; Q- количество воздуха, проходящего по выработке, м³/мин; j-удельный вес угля, т/м³; а - средняя ширина выработ­ки по напластованию пачек нарушенного угля вчерне, м ; b - ширина полосы обработанного полостями угольного массива за контуром вы­работки, м; l - длина вновь вымываемых полостей, м; 1о_ст - оста­точная длина полостей предыдущей серии, м; m_n - суммарная мощ­ность пачек нарушенного угля, м.

При N_гв < 6 м³/т считается, что гидровымывание полостей эф­фективно, а при N_гв> 6 м³/т необходимо вымыть дополнительные полости или остановить забой до тех пор, пока показатель N_гв не снизится до неопасного значения.

6.4.8. Контроль эффективности осуществляется по методике ВостНИИ, результаты которого заносят в журнал (форма 3.15).

Меры безопасности при гидровымывании полостей

6.4.9. При гидровымывании полостей необходимо выполнение сле­дующих мер безопасности:

а) перед началом работы забой выработки перекрывать щитом с оставлением окна шириной не более 250 мм в месте вымывания оче­редной полости;

б) насосную установку устанавливают в выработке на свежей струе;

в) при появлении в процессе гидровымывания признаков выбросоопасности (микровыбросов из полости, появления "сухой" угольной массы и др.), а также достижении концентрации раствора менее 2%, вымывание прекращается и работающие удаляются на расстояние не менее 20 м от забоя.

Гидровымывание возобновляют после прекращения признаков выбросоопасности и снижения концентрации метана в забое выработки до 1,0% и менее.

6.5. Образование разгрузочных пазов

6.5.1. Разгрузочные пазы образуют с помощью специальных машин с дистанционным управлением и применяют как в подготовитель­ных, так и в очистных выработках.

Разгрузочные пазы должны удовлетворять следующим требовани­ям;

а) паз должен быть сплошным;

б) плоскостъ паза должна быть перпердикулярна к почве (кров­ле) пласта;

в) ширина паза должна составлять 60-80 мм;

г) глубина паза должна составлять не более 2,5 м;

д) минимальное неснижаемое опережение должно быть равным I м.

6.5.2. Разгрузочные пазы в подготовительных выработках поло­гих пластов располагают на расстоянии 0,5 м от стенок угольного забоя под углом 5-10° к оси выработки в сторону угольного масси­ва.

6.5.3. Разгрузочные пазы в нишах лав на пологих пластах об­разуют в кутках на расстоянии не более 0,5 м от стенок ниши и ориентируют к направлении подвигания лавы.

Для случаев перехода лавами геологических нарушений необхо­димое количество разгрузочных пазов и их расположение устанавли­ваете по согласованию с МакНИИ.

Выемку угля в нишах между разгрузочными пазами разрешается производить только последовательными полосами шириной не более 0,8 м.

6.5.4. В штреках на крутых и крутонаклонных пластах два раз­грузочных паза ориентируют под углом не более 5-10° к направле­нию проведения выработки: один в нижнем кутке (у подошвы), а вто­рой в верхнем кутке выработки.

6.5.5. В очистных забоях с потолкоуступной формой в верхнем кутке каждого уступа образуют один разгрузочный паз, ориентирован­ный под углом 5-10° к направлению подвигания забоя. Паз распола­гается на 0,5 от кутка уступа и образовывается на величину под­вигания забоя, но не более I м, плюс неснижаемое опережение.

6.5.6. На крутых пластах нависающий угольный массив по мере образования пазов перекрывают на всю глубину обрезными досками

толщиной не менее 40 мм, под свободный конец которых подбивают стойки. По мере выемки угля под перекрытием устанавливают стойки через 0,3 м. При мощности пласта 1,5 м и более, а также в зонах геологических нарушений крепление нависающего массива необ­ходимо усиливать.

6.5.7. Каждый цикл образования разгрузочных пазов должен со­провождаться контролем эффективности в соответствии с п. 2.5.2.

6.6. Образование разгрузочных щелей во вмещающих породах

6.6.1. Данный способ предотвращения выбросов применяют при вскрытии пластов и проведений подготовительных выработок по тон­ким и весьма тонким пластам смешанными забоями комбайнами избира­тельного действия.

6.6.2. При проведении выработок комбайнами избирательного действия разгрузочную щель создают путем выемки комбайном вмеща­ющих пород в кровле или почве угольного пласта на глубину не ме­нее 2 м. Между разгрузочной щелью и угольным пластом оставляют предохранительный породный слой толщиной не менее 0,5 м (рис. 6.3).