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/см2и 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 полостейN га(активная газоносность пласта) определяют по формуле
N га= (X-X ост) - ((C-C )t n Q) / 100γ(a+2b)(l-l ост)mn , м3/Т , (6.6)
X- природная метаноносность пласта, м3/т; Хост- остаточная метаноносность угля, м3/т; СгвС- 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; 1ост- остаточная длина полостей предыдущей серии, м;mn - суммарная мощность пачек нарушенного угля, м.
ПриN гв< 6 м3/т считается, что гидровымывание полостей эффективно, а приN гв> 6 м3/т необходимо вымыть дополнительные полости или остановить забой до тех пор, пока показательN гвне 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 равнымIм.
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 болееIм, 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).
Разгрузочная щель должна выходить на контур выработки на расстояние не менее 0,4 м, а на особо выбросоопасных пластах не менее 0,6 м. Неснижаемое опережение разгрузочной щели в направлении проведения выработки должно быть не менее 1,0 м.
Мимальную высоту щели при проведении выработок комбайнами определяют диаметром исполнительного органа комбайна. Максимальную высоту щели не ограничивает. На крутых пластах при расположении щели в породах кровли щель за контуром выработки создают только в верхней части.
После образования разгрузочной щели производят контроль эффективности применения способа в соответствии с п. 2.5.2, При этом контрольные шпуры бурят на расстоянии 0,5 м от боков выработки таким образом, чтобы забой шпура на расстоянии, равном глубине щели, выходил за контур выработки на величину 0,4 м, а на особо выбросоопасных пластах на 0,6 м.
Рис. 6.3. Схема проведения выработок по выбросоопасному угольному пласту смешанным забоем комбайнами избирательного действия:
I- разгрузочная щель: 2 - предохранительный породный слой; 5 - контур заходки
6.7. Бурение опережающих скважин
6.7.1. Бурение опережающих скважин применяют в подготовительных и очистных выработках на пластах любой мощности. Опережающие скважины необходимо бурить по наиболее перемятой (выбросоопасной) пачке пласта.
Число скважин и схемы их расположения устанавливают таким образом, чтобы обеспечить разгрузку и дегазацию пласта в сечении выработки и за ее контуром на 4 м.
Параметры опережающих скважин
6.7.2. Параметрами способа являются: диаметр скважин, длина, радиус эффективного влияния скважин, величина неснижаемого опережения скважинами забоя, расстояние между скважинами.
Диаметр опережающих скважин должен составлять 30-250 мм, длину скважин не ограничивают, величина несиижаемого опережения на момент бурения новой серии скважин должна составлять не менее 5м , а расстояние между скважинами не должно превышать 2R эф. Контроль эффективности опережающих скважин осуществляется в соответствии с п. 2.5.2.
Радиус эффективного влияния скважин на тонких пластах определяют опытным путем. В забое выработки бурят по опасной пачки пласта 3-5 параллельных шпуров через 0,5 м друг от друга диаметром 42 мм, длиной 5-7 м. В пластах сложного строения число щпуров может быть увеличено для того, чтобы измерительные камеры были расположены в пачках угля мощностью более 10 см.
После окончания бурения каждого шпура в него помещают металлическую трубку диаметром 6-8 мм и герметизируют измерительную камеру длинойIм. Длина герметизации должна быть не менее 2 м. Сразу же после герметизации трубки в шпуре, а затем через каждые 10 мин измеряют скорость газовыделения.
Произведя не менее пяти измерений скорости газовыделения из шпура, пробуренного последним, приступают к бурению скважины на расстоянии 0,5 м от крайнего шпура. В процессе бурения скважины продолжают измерять скорость газовыделения из всех шпуров с периодичностью не более 10 мин и фиксируют пробуренную к этому времени длину скважины.
При регистрации повышения скорости газовыделения из шпура, когда забой скважины будет находиться в пределах длины газовых камер, производят не менее трех повторных измерений скорости га-зовыделения с интервалом в 3-5 мин.
После окончания бурения скважины продолжают измерение скорости газовыделения из всех шпуров в течение 30 мин с интервалом между замерами 5-10 мин. Результаты измерений заносят в таблицу и по ним строят графики изменения скорости газовыделения из шпу-ров во времени (рис. 6.4).
За радиус эффективного влияния опережающей скважины принимают расстояние от нее до наиболее удаленного шпура, скорость газовы-деления из которого увеличилась по трем замерам не менее чем на 10% по сравнению с последним значением скорости газовыделения до ее увеличения.
Рис. 6.4. Графики изменения скорости газовыделения;
1-3 - газовыделение из шпуров, 4, 5 - продолжтельность бурения скважин диаметром 120 и 250 мм соответственно,t- время, ч;q- скорость газовыделения, л/мин
Допускается определение радиуса эффективного влияния двух скважин различного диаметра, например 120 и 250 мм. Сначала бурят скважину меньшего диаметра и производят измерения, а затем не менее чем через час после окончания бурения разбуривают ее до большего диаметра, продолжая измерения с той же периодичностью.
6.7.3. На мощных и средней мощности пластах северных и восточных районов опережающие скважины бурят диаметром 200-250 мм (буровой коронкой такого диаметра со шнеками) или диаметром 130 мм (буровой коронкой такого диаметра с гладкими штангами с промывкой).
Опережающие скважины бурят в ряд в виде веера по пачке тектонически нарушенного угля длиной 10-20 м.
Проектное количество опережающих скважин определяют исходя из радиуса эффективного влияния и четырехметровой полосы за контуром выработки.
Защищаемая область по пачке тектонически нарушенного угля в сечении, параллельном забою, располагается в контуре выработки и на 2-4 м выше контура для штрека по крутому или наклонному пласту, а для штрека по пологому пласту или для уклона по пласту любого падения - в контуре выработки и на 2-4 м за ее контуром.
Проектное количество опережающих скважинm книлиn (н)рассчитывают по формулам:
для штрека на крутом или наклонном пласте
m кн=((а+в)m н) / 2,8 (6.7)
а для штрека на пологом пласте или уклона на пласте любого падения
n (н)= ((а+в)m н) / 3,6 (6.8)
где а - средняя ширина выработки по наслоению пачки тектонически нарушенного угля вчерне, м; в - ширина полосы обработанного скважинами массива нарушенного угля за контуром выработки, м ;m н- мощность пачки (или пачек) нарушенного угля, м.
После окончания бурения опережающих скважин и далее через каждые 4 -5 м подвигания выработки осуществляют контроль их эффективности в соответствии с п.2.4.20. В случае неэффективности способа, необходимо остановить забой выработки, после чего повторить контроль эффективности.
6.7.4. При проведении штрека с бурением опережающих сквакин на мощных пластах с сыпучим углем необходимо, чтобы крепь отставала от забоя не более чем на 0,5 м. Перед бурением скважин необходимо производить полную перетяжку забоя.
6.8. Торпедирование угольного массива
6.8.1. Способ применяют на пологих пластах в подготовительных и очистных выработках.
Торпедирование угольного массива осуществляют как с предварительным нагнетанием воды в пласт, так и без предварительного нагнетания воды в пласт.
Параметры торпедирования угольного массиве
6.8.2. При торпедировании угольного массива без предварительного нагнетания воды в пласт взрывание зарядов ВВ производят в скважинах диаметром 55-60 мм. Длину скважинLпринимают в зависимости от величины зоны разгрузкиl рв необработанном
массиве:
| lр,м | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 |
| L,м | 8,5 | 9,0 | 10,0 | 11,0 | 12 ,0 | 13,5 |
Величинуlр, определяют в необработанном локальными способами предотвращения выбросов угля и газа массиве по группе контрольных шпуров (не менее трех), которые располагают по той же схеме, что и скважины для торпедирования.
Неснижаемое опережение скважин должно составлять в подготовительных забоях не менее 5 м, в очистных забоях не менее 3 м. Скважины, расположенные в кутках забоя, должны выходить за контур выработки не менее чем на 2 м. Число скважин определяют исходя из ширины обрабатываемой зоны и расстояния между скважина-ми. Расстояние между скважинами не должно превышать в нишах 2 м, в комбайновой части лавы и в забоях подготовительных выработок 2,5 м.
Массу заряда ВВ в скважине определяют по формуле
Q=g(L-L з), кг , (6.9)
гдеL з- общая длина забойки, м (принимаютL з= 3,5 м приL= 8,5 м;L з= 4 м приL= 8,5-9,5 м;L з= 5,0 м приL≥ 10 м;g- масса одного погонного метра заряда, кг/м.
Для отдельных пластов масса заряда ВВ в скважинах может быть уточнена по согласованию с МакНИИ.
6.8.3. Торпедирование угольного массива с предварительным нагнетанием воды в пласт осуществляют в режиме гидрорыхления через скважины диаметром 45 мм и длиной 8 м.
Величина неснижаемого опережения забоя скважинами должна быть не менее 2-х метров. Скважины, расположенные в кутках забоя, должны выходить за контур выработки не менее чем наIм. Расстояние между скважинами не должно превышать в нишах и в забоях подготовительных выработок 2,5 м, в комбайновой части лавы 3 м.
Глубину герметизации скважин при нагнетании воды в пласт принимают равной 5,5-6,5 м.
Массу заряда ВВ принимают равной 2,5-3 кг. Общая длина забойки должна составлять не менее 3,5 м.
Технология торпедирования угольного массива
6.8.4. Скважины каждой новой серии при наличии неснижаемого опережения бурят на расстоянии не менее 0,5 м от скважин предыдущей серии (рис.6.5).
Рис. 6.5. Схема расположения скважин в нижней нише очистного забоя
В наклонных выработках, проводимых сверху вниз, скважины для торпедирования бурят по падению пласта, а горизонтальных - с наклоном 4 -7° (для заливки водой).
Допускается в забоях горизонтальных подготовительных выработок скважины бурить через породную пробку с выходом их на пласт с таким расчетом, чтобы заряд располагался в угольном массиве (рис.6.6).
6.8.5. Предварительное нагнетание воды в пласт осуществляют в следующей последовательности. Первоначально нагнетают воду в крайние скважины до прорыва воды в соседние скважины или в забой. Затем нагнетают воду в остальные скважины. В скважины, в которые был прорыв воды, нагнетание не производят.
6.8.6. Применяют сплошной колонковый однорядный заряд ВМ. В качестве ВМ используют взрывчатое веществоIIкласса предохранительности {скальный аммонит №I), детонирующие шнур или лента и електродетонаторы мгновенного действия.
Рис. 6.6. Схема расположения скважин в забое наклонной подготовительной выработки
Заряд для торпедирования изготовляют в специально отведенном месте, патроны ВВ укладывают в один ряд торец к торцу, вплотную друг к другу. Вдоль патронов по длине всего заряда прокладывают два детонирующих шнура, а при величине заряда более 3 кг -пеньковую веревку. Патроны ВВ вместе со шнуром и веревкой обматывают суровой бязью и обвязывают шпагатом или помещают в специальный рукав шириной (в сложенном состоянии) 60 мм, сшитый из суровой бязи. При массе заряда более 3 кг на одном конце монозаряда, со стороны торца скважины, из пеньковой веревки и суровой бязи делают петлю,
Инициирование заряда прямое, осевое производят двумя последовательно расположенными патронами-боевиками. Соединение электродетонаторов в одном заряде ВМ параллельное, а подсоединение заряда ВМ в электровзрывную сеть последовательно. Заряды ВМ взрывают в скважинах большой глубины, вследствие чего необходимо производить наращивание проводов электродетонаторов. Для этой цели у электродетонаторов оставляют концы длиной 15-40 см, которые соединяют параллельно, а к местам соединений наращивают соединительные провода. Длина соединительных проводов должна обеспечить подключение каждого заряда в магистральную сеть. Для закрепления электродетонаторов в патроне-боевике их обвязывают петлями из соединительных проводов. Наращивание соединительных проводов к электродетонаторам и проверку их на токопроводимость производят на складе ВМ (рис.6.7).
6.8.7. Заряжание скважин диаметром 55-60 мм производят составными свинчивающимися металлическими досыльниками, изготавливаемыми из стального прута диаметром 10 мм, имеющим вилку на конце для захвата петли веревки, на которой монтируется заряд ВМ при досылке его в скважину. Заряд ВМ досылают до забоя скважины. Допускается недосылка, заряда ВМ до конца скважины не более чем наIм.
Заряжание скважин диаметром 45 мм производят после нагнетания воды в пласт с помощью свинчивающихся деревянных забойников. Заряд ВМ досылают в скважину на глубину герметизации.
После заряжания всех скважин устье их герметизируют на глубину 0,2 м песчано-глинистой забойкой, в которой оставляют отверстие диаметром 10-16 мм для заливки скважины водой.
6.8.8. Взрывание скважинных зарядов производят за один при-ем. В забоях с легкообрушающимися породами кровли, а также при числе скважин более 4-х допускается торпедирование массива отдельными участками. При этом в пределах одного участка заряды группы скважин взрывает за один прием. Взрывание осуществляют с использованием обособленной взрывной магистрали.
6.8.9. Взрывание скважинных зарядов ВМ производят в режиме сотрясательного взрывания. Время от заливки скважин водой до инициирования зарядов ВМ не должно превышать 45 мин. Взрывание зарядов ВМ при торпедировании угольного массива осуществляют за один прием не более чем в 10 скважинах.
Рис. 6.7. Технология монтажа заряда и досылки его в скважину;
а- конструкция заряда; б - металлические досыльники с резьбовым соединением;I- технология заряжания; г- конструкция скважинного заряда;I- патроны ВВ: 2 - детонирующий шнур; 3 - пеньковая веревка;4- бязь суровая; 5 - шпагат; 6 - песчано-глинистая забойка 7 - вода
Обнажение и ликвидацию отказавшего заряда ВМ производят в соответствии с требованиями "Единых правил безопасности при взрывных работах". Если отказ произошел в результате нарушений целостности внешней взрывной сети, устраняют нарушение взрывной сети и производят повторное взрывание заряда. Если внешняя взрывная сеть исправна, из устья скважины извлекают песчано-глинистую забойку и вплотную к отказавшему заряду досылают такой же дополнительный заряд ВМ массой 2 кг, с помощью которого инициируют отказавший заряд.
6.8.10. Контроль эффективности торпедирования угольного пассива производят в соответствии с п.2.5.2. Для конкретных условий схемы расположения контрольных шпуров могут изменяться по согласованно с МакНИИ.
Раздел 7. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ И ЛОКАЛИЗАЦИЯ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ ПОРОДЫ И ГАЗА
7.1. Общие положения
7.1.1. Проведение выработок по выбросоопасным породам в незащищенных зонах осуществляют с применением прогноза их выбросоопасности и способов борьбы с выбросами: оптимизацией параметров буровзрывных работ, проведением выработки с опережающим забоем, возведением заградительных перемычек, применением комбайнов со специальным исполнительным органом, образованием разгрузочных щелей. В неопасных зонах, установленных прогнозом, проведение выработок можно осуществлять без применения противовыбросных мероприятий, а взрывные работы - в режиме, предусмотренном для газовых шахт.
7.1.2. При проведений выработок буровзрыьным способом вблизи выбросоопасного песчаника взрывные работы должны вестись в режиме сотрясательного взрывания при расстоянии по нормали от песчаника высокой степени выбросоопасности менее 4 м, средней степени выбросоопасности - менее 3 м и низкой степени выбросоопасности - менее 2 м.
7.1.3. При подходе вскрывающей выработки к выбросоопасному песчанику осуществлявляют его разведку в соответствии с требованиями п.2.2.2. Керновое бурение производят с расстояния 5,0 м. Перед вскрытием выбросоопасного песчаника или песчаника, выбросоопасность которого неизвестна, на глубине 600 м и более при подходе к нему с расстояния не менее 4 м необходимо осуществлять прогноз выбросоопасности в соответствии с п.7.2.5.
Если прогноз выбросоопасности не производят или прогнозом установлено, что пласт песчаника выбросоопасный, то подход к нему с расстояния не менее 4 м, пересечение и отход от него на