|
Стр. 4
бурением барьерных скважин. Из него бурятся дегазационные скважины
вверх по наслоению с недобуриванием на 10 м до вентиляционного
штрека и вниз по наслоению с перебуриванием на 5 м контуров
будущего конвейерного или вентиляционного штрека.
3.2.5. Для предотвращения внезапных выбросов в забоях
подготовительных выработок применяются следующие варианты
дегазации.
Ограждающая дегазация (рис. 3.4 "а"). Из ниш, расположенных в
шахматном порядке по бокам выработки, бурятся одна или более
дегазационных скважин длиной, обеспечивающей неснижаемое
опережение забоя с каждой стороны на 10 м.
Дегазация из ранее пройденных выработок (рис. 3.4 "б"; 3.4
"в"). Схема бурения дегазационных скважин выбирается в зависимости
от схемы развития горных работ. При наличии близко расположенной
(до 40 м), пройденной или опережающей параллельной выработки, в
том числе и полевой, бурятся скважины или вееры скважин под прямым
углом к проектируемой выработке в пределах ее предполагаемого
сечения. При отсутствии такой выработки скважины бурят из ниш,
сопрягающихся с проектируемой выработкой.
3.2.6. На рис. 3.3 и 3.4 приведены отдельные типовые схемы
предварительной дегазации.
На практике могут применяться сочетания различных вариантов
дегазации.
Дегазационные скважины, как правило, должны подключаться к
дегазационному трубопроводу.
Технология, параметры и оборудование для выполнения
предварительной дегазации регламентируются Руководством по
дегазации угольных шахт (М., 1990) и Инженерными методами расчета
параметров региональных способов предотвращения внезапных выбросов
угля и газа (Кемерово: ВостНИИ, 1986).
3.2.7. Для интенсификации процесса дегазации может применяться
гидроразрыв пласта, осуществляемый в соответствии с Руководством
по дегазации угольных шахт.
3.2.8. В журнале буровых работ должны регистрироваться участки
аномального бурения, на которых при бурении скважин наблюдались
толчки, проскальзывания (провалы) бурового става, выбросы газа и
водоугольного шлама, зажимы и выход скважины в породу. В этих
местах производится разведка в целях уточнения характера и
местоположения возможного тектонического нарушения по схеме,
составленной главным геологом шахты.
3.2.9. Технология и мероприятия по обеспечению безопасности
работ по дегазации угольных пластов должны соответствовать
требованиям Руководства по дегазации угольных шахт.
3.2.10. На дегазированных участках при проведении
подготовительных выработок эффективность дегазации контролируется
способом текущего прогноза выбросоопасности.
3.3. Увлажнение угольного пласта
3.3.1. Увлажнение угольного пласта осуществляется через длинные
скважины диаметром 42 - 100 мм. Герметизация скважин
осуществляется рукавными герметизаторами или цементно-песчаным
раствором.
3.3.2. Выбор схемы расположения скважин производится в
зависимости от системы разработки, высоты этажа, порядка отработки
пластов и участков.
3.3.3. Увлажнение угольного пласта производится при давлении
нагнетания Р , соответствующем условию Р < 0,75 гамма H, где
н н
гамма - средний удельный вес пород вышележащей толщи (гамма =
2,5 т/куб. м), Н - глубина выработки от поверхности, м.
3.3.4. Нагнетание воды в угольный пласт осуществляется в режиме
4-часовой работы нагнетательной установки с 2-часовым перерывом.
3.3.5. При плохой смачиваемости угля необходимо производить
гидрофилизацию путем добавок к воде поверхностно-активных веществ
(ПАВ).
Выбор типа и концентрации ПАВ производится согласно табл. 3.1.
Таблица 3.1
----------T------------------------------------------------------¬
¦ Тип ПАВ ¦ Концентрация ПАВ по маркам угля, % ¦
¦ +---------T----------T---------T---------T---------T---+
¦ ¦ Г ¦ Ж ¦ К ¦ ОС ¦ Т ¦ А ¦
+---------+---------+----------+---------+---------+---------+---+
¦Сульфанол¦0,1 - 0,2¦0,2 - 0,3 ¦0,3 - 0,4¦0,1 - 0,5¦0,1 - 0,5¦- ¦
+---------+---------+----------+---------+---------+---------+---+
¦ДБ ¦0,2 - 0,3¦0,2 - 0,4 ¦- ¦- ¦- ¦- ¦
L---------+---------+----------+---------+---------+---------+----
3.3.6. В случаях, когда при закачке не обеспечивается подача
расчетного количества раствора в пласт, производится увлажнение
через дополнительную скважину, пробуренную на расстоянии 4 м от
предыдущей. Давление жидкости в этом случае должно быть на 15 -
20% ниже, чем в основной скважине, которая должна быть закрыта
заглушкой.
3.3.7. Технология, параметры и оборудование, применяемые при
увлажнении пластов, регламентируются "Схемами и технологией
прогноза и предотвращения внезапных выбросов угля и газа при
проведении подготовительных выработок комбайнами на выбросоопасных
мощных и средней мощности пластах" (Кемерово: ВостНИИ, 1989) и
"Инженерными методами расчета параметров региональных способов
предотвращения внезапных выбросов угля и газа" (Кемерово: ВостНИИ,
1986).
4. Способы предотвращения внезапных выбросов угля
и газа при вскрытии угольных пластов
4.1. Общие положения
4.1.1. Вскрытие выработками выбросоопасных и угрожаемых
угольных пластов и пропластков (мощностью более 0,3 м)
осуществляется с применением комплекса работ по предотвращению
выбросов и созданию безопасных условий труда.
Работы по вскрытию пласта производятся в такой
последовательности:
разведка положения пласта относительно забоя вскрывающей
выработки с помощью разведочных скважин;
введение режима сотрясательного взрывания при проведении
вскрывающей выработки с помощью буровзрывных работ;
прогноз выбросоопасности в месте вскрытия;
выполнение способов предотвращения выбросов при опасных
значениях показателей выбросоопасности, установленных прогнозом;
осуществление контроля эффективности способов предотвращения
выбросов;
введение дистанционного управления проходческими комбайнами;
обнажение и пересечение пласта;
возведение усиленной крепи в местах сопряжения выработки с
пластом;
удаление от пласта.
4.1.2. Вскрытие особо выбросоопасных участков осуществляется
путем сбойки с пройденной по пласту выработкой или с обязательным
выполнением способов предотвращения выбросов.
4.1.3. При проведении вскрывающей выработки с помощью
буровзрывных работ сотрясательное взрывание вводится при
приближении забоя выработки к выбросоопасному и угрожаемому пласту
на расстояние не менее 4 м и отменяется после удаления забоя
выработки от пласта на расстояние не менее 4 м по нормали к
пласту.
При сбойке с ранее пройденной по пласту выработкой, а также при
приближении забоя выработки к угрожаемому пласту или к пропластку
режим сотрясательного взрывания вводится с расстояния 2 м.
При проведении выработки проходческим комбайном дистанционное
включение и выключение вводится и отменяется при приближении и
удалении забоя выработки на расстояние не менее 2 м по нормали к
выбросоопасному пласту.
4.1.4. Если прогнозом в месте вскрытия установлены неопасные
значения показателей выбросоопасности, то выбросоопасные пласты
могут вскрываться без применения способов предотвращения выбросов
с помощью сотрясательного взрывания или комбайном с дистанционным
включением и выключением.
Если прогнозом установлены опасные значения показателей
выбросоопасности, вскрытие выбросоопасных пластов должно
производиться с применением способов предотвращения выбросов.
После выполнения способов предотвращения выбросов и контроля их
эффективности вскрытие пластов должно производиться сотрясательным
взрыванием или комбайнами с дистанционным включением и
выключением.
4.1.5. При вскрытии выбросоопасных пластов стволами с помощью
буровзрывных работ прогноз в месте вскрытия и способы
предотвращения выбросов могут не применяться при условии, что
обнажение и пересечение пласта на полную мощность будет
произведено за одно взрывание по всему сечению ствола.
4.1.6. При приближении забоя вскрывающей выработки к
угрожаемому пласту, а также к пропластку мощностью более 0,3 м,
если прогнозом установлены неопасные значения показателей
выбросоопасности, вскрытие может осуществляться без применения
способов предотвращения выбросов с помощью взрывных работ в
режиме, установленном для сверхкатегорных по газу шахт, или
комбайнами с дистанционным включением и выключением.
Если прогнозом установлены опасные значения показателей
выбросоопасности, вскрытие угрожаемых пластов и пропластков
мощностью более 0,3 м производится 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 включением и выключением.
Допускается вскрытие пропластков мощностью 0,1 - 0,3 м
сотрясательным взрыванием или комбайнами с дистанционным
включением и выключением без применения прогноза выбросоопасности
и способов предотвращения выбросов.
4.1.7. Мероприятия по предотвращению выбросов угля и газа перед
вскрытием пластов с углом падения более 55- осуществляются 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.
4.1.8. Обнажение пластов и пересечение пропластков при помощи
буровзрывных работ производятся при величине породной пробки между
выработкой и крутым пластом (пропластком) не менее 2 м, пологим,
наклонным и крутонаклонным - не менее 1 м по нормали к пласту.
4.1.9. При вскрытии пластов (пропластков) в защищенных зонах
прогноз выбросоопасности и способы предотвращения выбросов не
применяются. Вскрытие может осуществляться взрывными работами в
режиме, установленном для сверхкатегорных по газу шахт, или
проходческими комбайнами без дистанционного включения и
выключения.
4.1.10. В забой вскрывающей выработки с расстояния 4 м по
нормали к пласту для работы одновременно допускается не более трех
человек.
В забой ствола с расстояния 6 м по нормали к пласту допускается
количество рабочих из расчета обеспечения возможности подъема всех
людей в один прием.
4.2. Вскрытие угольных пластов стволами
4.2.1. В углубляемых стволах дополнительная разведка
пересекаемой стволом толщи пород производится разведочными
скважинами с расстояния 10 м до пласта по нормали в соответствии с
п. 2.2.2.
4.2.2. При вскрытии стволами угольных пластов для
предотвращения внезапных выбросов производятся бурение дренажных
скважин, возведение каркасной крепи, гидрообработка угольного
массива, а в сложных горно-геологических условиях допускается
сочетание этих способов.
4.2.3. Вскрытие выбросоопасных пластов стволами, проводимыми
способом бурения, производится без применения способов
предотвращения внезапных выбросов при условии дистанционного
управления комплексом с поверхности.
Вскрытие стволами с бурением дренажных скважин
4.2.4. При вскрытии пластов стволами дренажные скважины
бурятся таким образом, чтобы точки выхода скважин из пласта были
удалены друг от друга не более чем на 2R . Точки выхода скважин
эф
из пласта должны быть расположены в пределах необходимой зоны его
обработки на расстоянии не более R от контура этой зоны, R
эф эф
принимается равным 0,75 м.
4.2.5. При обнажении пластов скважины бурятся с расстояния 2 м
до пласта по нормали. Диаметр скважин должен быть 80 - 100 мм.
Величина законтурной обработки должна составлять 2 м. Расстояние
между скважинами в плоскости забоя последней заходки, проходимой
под защитой этих скважин, должно быть не менее 1,5 м, а до контура
зоны обработки - не более 0,75 м. Длина скважины определяется из
расчета постоянного опережения забоя ствола скважинами на 2 м.
4.2.6. Дренажные скважины при обнажении пласта необходимо
бурить по следующим схемам:
а) при вскрытии пологого и наклонного пласта - по схеме,
показанной на рис. 4.1;
б) при вскрытии крутого пласта - по схеме, показанной на рис.
4.2.
4.2.7. Дренажные скважины при вскрытии мощных пологих или
крутых пластов любой мощности бурят диаметром 200 - 250 мм по
следующим схемам:
а) для мощного пологого пласта - по схеме, показанной на рис.
4.3;
б) для крутого пласта - по схеме, показанной на рис. 4.4.
Вскрытие стволами с возведением каркасной крепи
4.2.8. Каркасная ограждающая крепь из металлических стержней
периодического профиля диаметром 36 - 38 мм или труб диаметром 40
- 50 мм, зацементированных в скважинах диаметром 60 - 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.
4.2.9. 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 таким, чтобы в плоскости забоя любой
заходки они располагались на расстоянии не менее 1,5 м от
проектного контура ствола при бурении скважин по углю.
4.2.10. При обнажении пластов, когда забой очередной заходки
находится в породах кровли пласта, расстояние скважин от контура
ствола в плоскости этой заходки должно быть не менее 1 м.
При выходе скважин в породы лежачего бока концы их должны
отстоять от почвы пласта на расстоянии не менее 1 м 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 приступают
спустя не менее суток после окончания установки каркаса.
Вскрытие стволами с гидрорыхлением угольного массива
4.2.11. Гидрорыхление угольного массива при вскрытии пластов
осуществляется через скважины диаметром 42 - 60 мм, пробуренные с
расстояния не менее 3 м по нормали к пласту. В середине забоя по
оси ствола бурится контрольная скважина диаметром 100 мм (рис.
4.5).
При диаметре ствола 6 м бурятся 5 - 6 скважин для нагнетания
воды; при диаметре ствола 8 м бурятся 7 - 8 скважин. Герметизация
скважин осуществляется цементным раствором на величину породной
пробки.
Нагнетание воды производится под давлением 0,75 - 2,0 гамма Н.
Нагнетание можно производить через серии скважин, которые бурятся
по мере подвигания забоя. Нагнетание осуществляется
последовательно в каждую скважину до тех пор, пока вода не
проникнет в соседнюю и центральную контрольную скважины.
Процесс нагнетания воды в скважину должен быть закончен после
снижения давления нагнетания не менее чем на 30% от
установившегося, при котором производилось нагнетание.
4.3. Вскрытие угольных пластов квершлагами
и другими выработками
4.3.1. Вскрытие пластов квершлагами и другими выработками за
пределами околоствольного двора осуществляется после проведения
вентиляционной сбойки на вышележащий горизонт для обеспечения
проветривания нового горизонта за счет общешахтной депрессии.
Проветривание тупиковой части вскрывающей выработки производится
вентилятором местного проветривания.
4.3.2. При вскрытии угольных пластов квершлагами и другими
выработками для предотвращения внезапных выбросов производятся
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.
4.3.3. При вскрытии тонких и средней мощности выбросоопасных
пластов проходческими комбайнами на шахтах Ростовской области
приближение, пересечение и удаление от пласта осуществляются после
выполнения прогноза выбросоопасности и способов предотвращения
выбросов при прогнозе "опасно". 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 в
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/кв. см.
После входа пласта в сечение выработки дальнейшее ее проведение
комбайном осуществляется 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) производится буровзрывным способом в
режиме сотрясательного взрывания. Пересечение таких пластов
производится проходческими комбайнами с дистанционным включением и
выключением после применения способов предотвращения внезапных
выбросов и контроля их эффективности или буровзрывным способом в
режиме сотрясательного взрывания.
4.3.4. Вскрытие выбросоопасных пластов тонких и средней
мощности промежуточными квершлагами и породными скатами (ортами)
на шахтах Ростовской области производится 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. 4.1.1.
Вскрытие сотрясательным взрыванием с расстояния 2 м до
выбросоопасного крутого пласта углеспускными скатами (ортами)
можно производить на участке, обработанном способами
предотвращения выбросов из забоя нижней печи.
При наличии впереди лавы ранее пройденных с помощью
буросбоечных машин скатов сбойку с ними следует производить только
из забоя нижней печи.
При вскрытии крутых пластов буросбоечными машинами пульт
управления 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. Допускается вскрытие пласта не
более чем тремя ортами впереди нижней печи при обеспечении
эффективного проветривания ортов. На особо выбросоопасных участках
мероприятия по безопасности должны быть согласованы с ВостНИИ.
Вскрытие с бурением дренажных скважин
4.3.5. 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 бурятся на пласт из вскрывающей выработки таким
образом, чтобы точки выхода скважин из пласта в пределах
необходимой зоны обработки были удалены не более чем на 2R
эф
друг от друга и на расстояние R от контура этой зоны, R
эф эф
принимают равным 0,5 м;
б) при мощности пласта более 3 м бурятся дренажные скважины
диаметром 100 - 250 мм. Проектное количество опережающих скважин
определяется из условия, что защищаемая (опасная) область
вскрываемого пласта должна располагаться в контуре квершлага и на
1,5 - 2 м распространяться в бока и выше него по нормали (1,5 м -
для пологого, 2 м - для крутого или наклонного пласта).
Проектное количество скважин n рассчитывают по формулам:
для случаев вскрытия квершлагами пологих пластов:
(а + 2b)(h + b)
к
n = ----------------; (4.1)
п 6,8 х sin альфа
для случаев вскрытия квершлагами крутых или наклонных пластов:
(а + 2b)(h + b)
к
n = ----------------, (4.2)
к.н 5,2 x sin альфа
где:
а - ширина квершлага вчерне, м;
к
h - высота квершлага вчерне, м;
b - ширина полосы обработанного скважинами массива угля с боков
квершлага и выше него по нормали, м;
альфа - угол падения пласта, град.
4.3.6. При мощности пласта более 3,5 м или угле падения до 18-
необходимо бурить скважины сериями по мере подвигания забоя.
Очередную серию опережающих скважин следует бурить при неснижаемом
опережении 5 м. Проектное количество опережающих скважин в каждой
серии рассчитывается по формулам (4.1) и (4.2).
Перед бурением второй и последующих серий опережающих скважин
забой выработки должен быть затянут или огражден предохранительным
щитом вплотную к забою. При неспокойном поведении пласта следует
производить периодические остановки в бурении на 5 - 20 мин.
Вскрытие с нагнетанием воды в пласт
4.3.7. При вскрытии пластов тонких и средней мощности
нагнетание воды производится в режиме гидрорыхления при давлении
0,75 - 2,0 гамма Н. При вскрытии мощных пластов нагнетание воды
производится в режиме низконапорного увлажнения при давлении не
более 0,75 гамма Н.
Диаметр скважин для нагнетания воды должен составлять 45 - 60
мм.
4.3.8. При вскрытии тонких и средней мощности крутых пластов
гидрорыхление производится через каждую из 5 - 6 скважин,
расположенных по схеме, показанной на рис. 4.6. В середине забоя
по оси квершлага бурится контрольная скважина диаметром 100 мм.
При вскрытии тонких и средней мощности пологих, наклонных и
крутонаклонных пластов гидрорыхление производится через скважины,
расположенные по схеме, показанной на рис. 4.7. Обработка водой
угольного массива осуществляется через серии скважин, которые
бурятся по мере подвигания забоя. Неснижаемое опережение
обработанной части угольного массива должно быть не менее 4 м.
Нагнетание воды производится последовательно в каждую скважину
до тех пор, пока вода не проникнет в соседнюю скважину и
центральную контрольную скважину (на крутом пласте).
Процесс нагнетания в скважину должен быть закончен после
снижения давления нагнетания не менее чем на 30% от
установившегося, при котором производилось нагнетание.
4.3.9. При вскрытии мощного крутого пласта из забоя квершлага
бурится одна горизонтальная увлажнительная скважина, пересекающая
пласт на всю мощность.
При вскрытии мощных пологих и наклонных пластов для увлажнения
угольного массива бурятся две увлажнительные скважины с
расположением 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, определяется
из расчета нормы подачи воды 0,04 куб. м на 1 т обрабатываемого
угля.
Вскрытие с возведением каркасной крепи
4.3.10. Каркасная крепь применяется в сочетании со способом
предотвращения выбросов для предотвращения обрушений при вскрытии
тонких и средней мощности крутых и крутонаклонных пластов,
представленных мягкими, сыпучими углями и слабыми боковыми
породами.
4.3.11. Перед выполнением способа предотвращения выбросов через
породную толщу по периметру выработки через 0,3 м друг от друга
бурятся 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 вводятся металлические трубы диаметром не менее 50 мм
или арматурная сталь диаметром не менее 32 мм, под их выступающие
концы возводится железобетонная или металлическая арка.
Арка соединяется с трубами каркаса и закрепляется в стенках и
кровле выработки пятью-шестью анкерами длиной 1,5 - 2 м.
4.3.12. В пластах со слабыми и сыпучими углями расстояние между
устьями скважин должно быть уменьшено до 0,2 м. В слабых сыпучих
углях возводится двухрядная каркасная крепь, в углях средней
крепости - однорядная крепь.
На пластах с обрушающимися боковыми породами и углем установка
металлического каркаса должна вестись 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.
На шахтах Ростовской области при вскрытии крутых и
крутонаклонных угольных пластов полевыми выработками может
применяться донный каркас в соответствии с Руководством по
применению донного каркаса при вскрытии крутых и крутонаклонных
угольных пластов.
5. Локальные способы предотвращения внезапных выбросов
угля и газа
5.1. Бурение опережающих скважин
5.1.1. Бурение опережающих скважин применяется 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 устанавливаются таким
образом, чтобы обеспечить разгрузку и дегазацию пласта в сечении
выработки и за ее контуром на 4 м.
Параметры опережающих скважин
5.1.2. Параметрами способа являются: диаметр скважин, длина,
радиус эффективного влияния скважин, величина неснижаемого
опережения скважинами забоя, расстояние между скважинами.
Длина скважины принимается исходя из условия обеспечения
неснижаемого опережения.
Скважины располагаются рядами в виде веера по наслоению пачки
тектонически нарушенного угля для ее обработки в сечении выработки
и за ее контуром.
5.1.3. В выбросоопасных зонах пластов восточных и северных
районов бурят опережающие скважины диаметром 130 мм, длиной 10 -
20 м. На особо выбросоопасных участках диаметр опережающих скважин
должен составлять 200 - 250 мм.
Проектное количество скважин определяется из следующих условий:
область эффективного влияния скважины принимается в виде
прямоугольника, размер которого по наслоению составляет l , а
н
вкрест наслоения - l ;
к
величина l для скважин диаметром 200 - 250 мм принимается
н
равной 2,6 м при проведении штрека по пологому пласту или уклона
по пласту любого падения и 2 м для штрека по крутому или
наклонному пласту. Для скважин диаметром 130 мм l составляет
н
соответственно 1,7 и 1,3 м;
величина l составляет 1,4 м для скважин диаметром
к
200 - 250 мм и 0,9 м для скважин диаметром 130 мм;
количество вееров скважин принимается равным отношению
н / l , округленному в большую сторону до целого числа, где m -
н н н
средняя мощность пачки тектонически нарушенного угля в сечении
забоя и зоне законтурной обработки. Вееры скважин распределяются
равномерно по сечению пачки тектонически нарушенного угля в
плоскости наслоения. Количество скважин в веере принимается
равным (а + 8) / l , также округленному до целого числа в большую
н
сторону, где а - ширина выработки в плоскости веера, м; l -
н
величина законтурной обработки, м.
Крайние скважины в каждом веере бурятся таким образом, чтобы на
границе зоны неснижаемого опережения расстояние от оси скважины до
границы зоны было не более величины радиуса эффективного влияния
скважины по наслоению. Остальные скважины в веере располагаются
равномерно между этими скважинами.
5.1.4. Перед бурением опережающих скважин забой выработки
затягивается или ограждается предохранительным щитом вплотную к
забою. Рамы крепи прочно расклиниваются в массиве и между собой
для удержания ограждения забоя в случае развязывания внезапного
выброса при бурении скважины. С этой целью в неустойчивом массиве
раму крепи следует закреплять анкерами в борта выработки.
При проведении штрека с бурением опережающих скважин на мощных
пластах с сыпучим углем необходимо, чтобы крепь отставала от забоя
не более чем на 0,5 м.
5.1.5. Применение бурения опережающих скважин для
предотвращения выбросов в очистных забоях целесообразно при
расположении выбросоопасных зон по длине лавы в пределах до 30 м
от верхнего или нижнего сопряжения. Скважины бурятся из
оконтуривающих лаву по направлению ее подвигания подготовительных
выработок.
Диаметр скважин принимается равным 130 или 200 - 250 мм. Длина
опережающих скважин определяется по формуле:
l = l + l + l , м, (5.1)
c з м кн
где:
l - протяженность выбросоопасной зоны вдоль очистного забоя,
з
м;
l - расстояние от выработки, с которой производится бурение,
м
до опасной зоны, м;
l - величина законтурной обработки, м.
кн
Скважины располагаются рядами в виде вееров по наслоению
пачки тектонически нарушенного угля. Количество скважин в веере
принимается равным а / l , также округленному до целого числа в
об н
большую сторону, где a - ширина обрабатываемой зоны.
об
Неснижаемое опережение забоя обработанной зоной должно быть не
менее 10 м.
Выработка, из которой производится бурение скважин, должна быть
надежно закреплена в месте бурения, и борта должны быть тщательно
затянуты.
5.1.6. Бурение опережающих скважин должно осуществляться
установками с дистанционным включением и выключением.
5.1.7. Для предотвращения проявлений газодинамической
активности в процессе бурения опережающих скважин применяются
выбор порядка бурения скважин в плоскости забоя, ограничение
скорости бурения и профилактические остановки в процессе бурения,
использование защитного действия соседних скважин, поэтапное
бурение, предварительное увлажнение в районе бурения скважины.
5.1.8. Порядок бурения скважин определяется результатами
текущего прогноза выбросоопасности.
Первая опережающая скважина забуривается непосредственно в
месте расположения устья контрольного шпура для текущего прогноза
выбросоопасности, по которому установлено наименьшее значение
максимальной начальной скорости газовыделения по сравнению с
другими шпурами.
Каждая последующая скважина бурится рядом с уже пробуренной.
5.1.9. Максимальная скорость бурения не должна превышать 0,5
м/мин. При появлении выбросов газа, угольного штыба или
водоугольного шлама бурение немедленно прекращается и делается
профилактическая остановка на 5 - 20 мин., но не менее чем до
прекращения газодинамических проявлений.
5.1.10. Для более полного использования защитного действия
опережающей скважины в целях снижения интенсивности газовыделения
при бурении соседней с ней скважины проектное расстояние между
осями соседних скважин может быть уменьшено до критической ширины
целика между скважинами, при которой сохраняется его
устойчивость, l .
кр
Величина l рассчитывается по эмпирической формуле:
кр
____
/S
/ max
l = d (4,65 \/ ----- - 4,4), м, (5.2)
кр S
пр
где:
d - диаметр скважины, м;
0,5
4,65 - размерный коэффициент, кв. м/л ;
S - максимальный выход бурового штыба с интервала скважины
max
длиной 1 м, л/м;
S - выход бурового штыба с интервала скважины длиной
пр
l = 1 м, соответствующий ее проектному диаметру, без учета
деформаций стенки шпура, рассчитываемый по формуле:
2
S = k пи r l, куб. м, (5.3)
пр p c
здесь r - радиус скважины, м;
c
k - коэффициент разрыхления угля (можно принять k = 1,45).
p p
5.1.11. Поэтапное бурение заключается в бурении скважин малого
диаметра с последующим их разбуриванием до проектного диаметра.
Начальный диаметр скважин составляет обычно 60 - 80 мм, а затем
они разбуриваются до 130 или 250 мм.
В случаях интенсивных газовыделений в выработку начальный
диаметр скважины принимается равным 45 мм, а затем скважина
разбуривается за один прием или ступенями до проектного диаметра.
5.1.12. Предварительное увлажнение позволяет снизить
интенсивность газовыделения при бурении опережающей скважины и,
кроме того, устранить возможность развязывания выброса при
бурении.
Предварительное увлажнение, как правило, применяется в районе
бурения первой опережающей скважины для снижения интенсивности
газовыделения в процессе ее бурения. Остальные скважины бурят с
использованием защитного действия предыдущей соседней скважины.
Скважина для предварительного увлажнения бурится по
проектируемой оси опережающей скважины на ту же длину. Диаметр
увлажнительной скважины должен составлять 45 или 60 мм.
Количество нагнетаемой в скважину жидкости определяется по
следующей зависимости:
2
Q = 4П d l гамма q, куб. м, (5.4)
ос
где:
d - диаметр опережающей скважины, м;
ос
l - длина увлажнительной (и опережающей) скважины, м;
гамма - удельный вес угля, т/куб. м;
q - норма подачи воды в пласт, куб. м/т.
Величина q определяется из выражения:
q = (W - W ) 0,01 + 0,01, куб. м/т, (5.5)
у н
где:
W - необходимая влажность угля после увлажнения
у
(W = 6%, а на больших глубинах W соответствует полному
у у
водонасыщению угля с учетом его пористости), %;
W - влажность угля в окрестности выработки до увлажнения, %.
н
Давление нагнетания воды в пласт не должно превышать 0,75 гамма
Н.
На высокогазоносных пластах может применяться предварительное
увлажнение не только в районе первой скважины, но и перед бурением
остальных скважин. Однако в этом случае контрольные шпуры при
выполнении контроля эффективности опережающих скважин необходимо
бурить в обязательном порядке между каждыми соседними скважинами.
5.2. Гидроотжим призабойной части пласта
5.2.1. Гидроотжим применяется при проведении подготовительных
выработок. К параметрам гидроотжима относятся: длина шпура l,
глубина герметизации шпура l , неснижаемое опережение l ,
г н.о
максимальное Р и конечное Р давление нагнетаемой воды, темп
max к
нагнетания и продолжительность нагнетания. При мощности пласта до
1 м гидроотжим может осуществляться через один шпур, гидроотжим
через два шпура может осуществляться в любых условиях
(расположение шпуров в плане показано на рис. 5.1).
5.2.2. Глубина герметизации шпуров гидроотжима l
г
устанавливается в зависимости от обнажаемой забоем мощности
пласта m и мощности пачки (или пачек) нарушенного угля m в
пл н
сечении выработки согласно табл. 5.1.
Таблица 5.1
---------------T-------------------------------------------------¬
¦ m , м ¦ l , м, при m , м ¦
¦ пл ¦ г н ¦
¦ +---------T---------T---------T---------T---------+
¦ ¦ 0,2 ¦ 0,2 - 1 ¦ 1 - 2 ¦ 2 - 3 ¦ 3 - 4 ¦
+--------------+---------+---------+---------+---------+---------+
¦Менее 1 ¦3,0 ¦3,5 ¦- ¦- ¦- ¦
+--------------+---------+---------+---------+---------+---------+
¦1 - 1 ¦4,0 ¦4,5 ¦5,0 ¦- ¦- ¦
+--------------+---------+---------+---------+---------+---------+
¦2 - 3 ¦4,5 ¦5,0 ¦5,5 ¦6,0 ¦- ¦
+--------------+---------+---------+---------+---------+---------+
¦3 - 4 ¦4,5 ¦5,0 ¦5,5 ¦6,0 ¦6,5 ¦
L--------------+---------+---------+---------+---------+----------
Длина шпура l принимается на 0,3 м больше глубины
герметизации.
5.2.3. Для расчета неснижаемого опережения l необходимо
н.о
предварительно определить условную площадь сечения пласта угля в
зоне обработки:
d
100 - А - w
o
S = m (a + 4) (-------------), кв. м, (5.6)
у пл 100
где:
m - наибольшая мощность пласта в сечении выработки, м;
пл
а - средняя ширина выработки по наслоению пласта вчерне на
забое, м;
d
A - пластовая зольность угля, %;
w - природная влажность угля, %.
o
Требуемое значение неснижаемого опережения:
m
н
19,2S l (X - 5,5)(1 - 0,1 w ) (1 + ---)
у o m
пл
l = ----------------------------------------, м, (5.7)
н.о Q
з.п
где Q - расход воздуха, необходимого для проветривания
з.п
призабойного пространства выработки, куб. м/мин.
Безопасное подвигание забоя l после выполнения способа
б
определяется как разность между глубиной герметизации и
неснижаемым опережением, т.е.:
l = l - l , м. (5.8)
б г н.о
5.2.4. Величина Р устанавливается в зависимости от глубины
max
горных работ и глубины герметизации с учетом потерь напора в
гидросети:
Р = Р + Р , кгс/кв. см, (5.9)
max н с
где:
Р - необходимое давление нагнетания (определяется в
н
соответствии с рис. 5.2), кгс/кв. см;
Р - потери напора в гидросети, кгс/кв. см.
с
5.2.5. Конечное давление должно составлять не более
30 кгс/кв. см плюс потери напора в гидросети:
Р <= 30 + Р , кгс/кв. см. (5.10)
к с
|
