Если прогнозом установлены опасные значения показателей выбросоопасности, вскрытие угрожаемых пластов и пропластков мощностью более 0,3 м производят с применением способов предотвращения выбросов. После выполнения способов предотвращения выбросов и контроля их эффективности вскрытие пластов и пропластков производится сотрясательным взрыванием или комбайнами с дистанционным управлением.
Допускается вскрытие пропластков мощностью 0,1-0,3 м сотрясательным взрыванием или комбайнами с дистанционным управлением без применения прогноза выбросоопасности и способов предотвращения выбросов.
5.1.7. Мероприятия по предотвращении выбросов угля и, газа перед вскрытием пластов с углом падения более 55° осуществляют с
расстояния не менее 3 м по нормали к пласту, а перед вскрытием пластов с углом падения менее 55° - с расстояния не менее 2 м. При этом величина обработанной зоны должна составлять не менее 4 м за контуром выработки.
5.1.8. Обнажение пластов и пересечение пропластков при помощи буровзрывных работ производят при величине породной пробки между выработкой и крутым пластом (пропластком) не менее 2м пологим, наклонным и крутонаклонным - не менее 1 м по нормали к пласту.
5.1.9. При вскрытии пластов в зонах, полностью защищенных отработкой защитных пластов, прогноз выбросоопасности и способы предотвращения выбросов не применяют. Вскрытие осуществляют взрывными работами в режиме, установленном для сверхкатегорных по газу шахт, или проходческими комбайнами без дистанционного управления.
5.1.10. В условиях восточных бассейнов и месторождений по согласованию о ВостНИИ при вскрытии пластов допускается применение проходческих комбайнов или взрывных работ в режиме, установленном для сверхкатегорных по газу шахт, в следующих случаях:
если прогнозом в месте вскрытия установлены неопасные значения показателей выбросоопасности;
если контролем установлена эффективность примененного способа предотвращения внезапных выбросов угля и газа;
если вскрытие производится путем сбойки с предварительно пройденной по пласту выработкой при условии, что между сбиваемыми выработками не оставлена толща угля.
5.1.11. В забой вскрывающей выработки с расстояния 4 м по нормали к пласту для работы одновременно допускают не более 3-х человек.
В забой ствола с расстояния 6 м по нормали к пласту допускают количество рабочих из расчета обеспечения возможности подъема всех людей в один прием.
5.2. Вскрытие угольных пластов стволами
5.2.1. Перед началом проведения вертикального ствола должна быть произведена предварительная разведка всей пересекаемой стволом толщи пород до нижней проектной огтметки ствола. Разведочнаяя скважина должна быть пробурена в контуре ствола.
5.2.2. В углубляемых стволах дополнительную разведку пересекаемой стволом толщи пород производят разведочными скважина-ми с расстояния 10 м до пласта по нормали в соответствии с п. 2.2.2.
5.2.3. При вскрытии стволами угольных пластов для предотвращения внезапных выбросов производят бурение дренажных скважин, возведение каркасной крепи, гидрообработку угольного массива, а в сложных горно-геологических условиях допускается сочетание
этих способов.
5.2.4. Вскрытие выбросоопасных пластов стволами, проводимыми способом бурения, производят без применения способов предотвращения внезапных выбросов при условии дистанционного управления комплексом с поверхности.
Вскрытие стволами с бурением дренажных скважин
5.2.5. При вскрытии пластов стволами дренажные скважины бурят таким образом, чтобы точки выхода скважин из пласта были удалены друг от друга не более чем на 2Rэф. Точки выхода скважин из пласта должны быть расположены в пределах необходимой зоны его обработки на расстоянии не болееRэф от контура этой зоны,Rэф принимается равным 0,75 м. Дегазация считается эффективной после снижения давления газа в контрольных шпурах до величины менее 10 кгс/см2.
5.2.6. При обнажении пластов скважины бурят с расстояния 2 м до пласта по нормали. Диаметр скважин должен быть 80-100 мм. Расстояние от контура ствола до скважины и между скважинами в плоскоти забоя последней заходки, проходимой под защитой этих скважин, должно составлять 1,5 м. Длину скважины определяют из расчета постоянного опережения забоя ствола скважинами на 2 м.
5.2.7. Дренажные скважины при обнажении пласта должны бурить по следующим схемам:
а) при вскрытии пологого и наклонного пласта - по схеме, показанной на рис. 5.1;
б) при вскрытии крутого пласта - по схеме, показанной на рис. 5.2.
5.2.8. Дренажные скважины при пересечении мощных пологих или крутых пластов любой мощности бурят диаметром 200-250 мм по следующим схемам:
а) при вскрытии мощного пологого пласта - по схеме, показанной на рис. 5.3;
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 менееIм.
При выходе скважин в породы лежачего бока концы их должны отстоять от почвы пласта на расстоянии не менееIм 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 рН= (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/см2.
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 2Rэф и на расстоянииRэф от контура этой зоны,Rэф_ 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/см2;
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 скважинn (n)илиn (k,n)рассчитывают по формулам:
для случаев вскрытия квершлагами пологих пластов
n(n)=(ak+2b)(h+b)/6,8Sin ά ,
для случаев крутых или наклонных пластов
n(k,n)=(ak+2b)(h+b)/5,2Sin ά ,
гдеak - 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 значенияP Г.КР(для КузбассаP Г.КР14f 2 min, для Карагандинского бассейнаP Г.КР= 336/((√(∆Pw -10,5))(2f 2min)), 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 величиныP 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 выбросоопасностиR. 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/см2и 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 наIт 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;
rскв- 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 угляf<Iи 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 наIм 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/см2и 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 менееIм.
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.
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 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.