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 герметизацииlr = 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 составляетRэф< 0,81 r , а расстояние между скважинами не должно превышать
2Rэф.
Выемку угля после гидрорыхления допускается производить не более чем на глубину 1 r .
Расчетный удельный расход водыqдолжен составлять не менее 20 л/т, а количество водыQ(м3), нагнетаемой в одну скважину, определяют по формуле
Q=(2Rэф qmγу/1000)(lr +l н.о)
гдеm- 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 равнымP 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 иRэф.
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 менееRэф= 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 последующегoцикла гидрорыхления необходимо бурить между скважинами следующего цикла. В лаве скважины бурят перепендикулярно забою. В комбайновых нишах на пологих пластах скважины необходимо бурить на расстоянииIм 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 расстоянииIм 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: длинаlи диаметрdсважин, глубина герметизации скважинlг, величина неснижаемого опереженияlн.о., норма подачи воды наIт угляq, давение Р и продолжительностьtнагнетания, общее количество водыQ, 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 наIт угля устанавливают из расчета достижения величины влажности угля не менее 6%.
Давление нагнетания воды не должно превышать О,75pH.
Объем водыQ(м3), который необходимо закачать в скважины, определяют по формуле
Q = (a = 10)m l γyq , (6:2)
где а - ширина выработки, м;m- мощность пласта,l- длина скважин, м;γy - удельный вес угля, т/м3;q- норма подачи воды
в пласт, м3/т.
Продолжительность нагнетания водыtопределяет по объему водыqи 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 шпураl, глубина герметизации шпураl г, расстояние между шпурамиa, расстояние от кутка до шпураb 1, расстояние от второй обнаженной поверхности пласта до шпураb 2, глубина выемкиl в, , максимальноеPmax и конечное Ркдавление нагнетаемой воды, продолжи-тельность нагнетанияtи производительностьVнасосной установки.
6.3.3. Глубина герметизации шпуров составляет 2,0...5,5 м, Длину шпураlпринимают на 0,3 м больше глубины герметизации.
Расстояние между шпурами в очистных забоях определяют из выраженияa= 1,8lг.
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 шпуромb 1, должно составлятьIм. Расстояние между шпуром и второй обнаженной поверхностью пластаb 2определяют по форме
b г= 0,5а +m. (6.З)
Неснижаемое опережение отжатой зоныl нопринимают 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:
Pmax ≥ 0.75γН+РС,кгc/см2, (6.4)
Рк= 30 + Рс , кГс/см2,
где Рс- 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 0,5b 2(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 Рс.
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 0,01lго в подготовительных выработках не менее 0,02lго, а в подготовительных выработках мощных пластов не менее 2 см; давление воды снизится доPn , 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 менееIсм.
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 0,5Pmax , замеренного при предшествующем нагнетании, с последующим снижением до
Рк.
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;
lно- 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