2. Способы предотвращения внезапных выбросов при ведении подготовительных и очистных работ

Низконапорное увлажнение применяется при проведении подготовительных выработок на мощных и средней мощности пластах и осуществляется через передовую скважину, пробуренную по оси выработки или через барьерные скважины, пробуренные по бокам выработки из специальных ниш. Расположение скважин для низконапорного увлажнения пласта приведено на рис.5.1.

Рис.5.1. Схема низконапорного увлажнения угольного пласта

К параметрам способа относятся:

• длина скважин L_c, м;

• диаметр скважин d, мм;

• глубина герметизации скважин L_г, м;

• величина неснижаемого опережения L_но, м;

• норма подачи воды на 1 т угля q, м³/т;

• давление нагнетания P, МПа;

• продолжительность нагнетания t, ч;

• общее количество воды для закачивания в скважины Q, м³.

Длина скважин не ограничивается (обычно принимается 20-40 м). Диаметр скважин 60 мм.

Глубина герметизации скважин должна составлять не менее 5 м.

Неснижаемое опережение увлажненной зоной забоя выработки должно составлять не менее 5 м.

Норму подачи воды q устанавливают из расчета достижения величины влажности угля не менее 6%. Для расчета можно принимать 20-30 л/т (0,02-0,03 м³/т).

Давление нагнетания воды не должно превышать 0,75Н.

Объем воды Q (м³), который необходимо закачать в скважины, определяется по формуле

, (5.1)

где а - ширина выработки, м;

m - мощность пласта, м;

 - объемный вес угля, т/м³.

Продолжительность нагнетания воды t определяется по формуле

, (5.2)

где q_н - производительность насосной установки (1,2-1,8 м³/ч).

Увлажнение считается законченным после подачи в скважины расчетного количества воды.

Гидрорыхление пласта основано на высоконапорном нагнетании воды в угольные пласты через скважины, пробуренные из забоев горных выработок. Сущность способа заключается в разрушении угля внутри массива водой под давлением, сопровождающемся разгрузкой и дегазацией призабойной части пласта.

Скважины для гидрорыхления бурятся по наиболее крепкой пачке пласта. Число скважин в подготовительной выработке должно быть не менее двух. Скважины бурят на расстоянии 1,0 м от кутков с наклоном 5-7^о в сторону массива. В очистных выработках скважины каждого последующего цикла гидрорыхления необходимо бурить между скважинами предыдущего цикла. В лаве скважины бурятся перпендикулярно забою.

Расположение скважин для гидрорыхления в подготовительном и очистном забоях приведено на рис.5.2.

К параметрам способа относятся:

• длина скважин L_c, м;

• диаметр скважин d, мм;

• глубина герметизации скважин L_г, м;

• расстояние между скважинами, м;

• величина неснижаемого опережения L_но, м;

• количество воды Q, м³;

• давление нагнетания Р, МПа;

• темп нагнетания q_н, л/мин.

Рис.5.2. Схемы расположения скважин для гидрорыхления пласта:

а - в подготовительном забое

б - в очистном забое

Диаметр скважин принимается 43-45 мм, длина скважин 6-9 м.

Глубина герметизации скважин составляет 4-7 м. Величина неснижаемого опережения принимается равной длине фильтрующей части скважин и составляет 2 м.

Расстояние между скважинами не должно превышать 2 R_эф, где R_эф - эффективный радиус нагнетания воды в угольный пласт, определяемый из условия

. (5.3)

Количество воды Q (м³), нагнетаемой в одну скважину, определяется по формуле

, (5.4)

где q - расчетный удельный расход воды, л/т (должен составлять не менее 20 л/т);

m - мощность пласта, м;

 - объемный вес угля, т/м³.

Давление при нагнетании принимают равным (0,75-2,0)Н.

Темп нагнетания должен составлять не менее 3 л/мин.

Выемку угля после гидрорыхления допускается производить не более чем на глубину L_г.

Гидрорыхление считается законченным, если в скважину подано расчетное количество воды и давление в высоконапорном трубопроводе снизилось не менее чем на 30% от максимального, достигнутого в процессе нагнетания.

Гидроотжим пласта применяют в забоях очистных и подготовительных выработок за исключением восстающих подготовительных выработок с углом наклона более 25^о.

Схемы расположения шпуров при гидроотжиме пласта приведены на рис.5.3.

К параметрам способа относятся:

• длина шпура L_ш, м;

• глубина герметизации шпура L_г, м;

• расстояние между шпурами B, м;

• расстояние от кутка до шпура b₁, м;

• расстояние от второй обнаженной поверхности пласта до шпура b₂, м;

• глубина выемки L_в, м (в очистных забоях 0,63 или 0,8 м);

• максимальное давление нагнетаемой воды Р_max, кГс/см²;

• конечное давление нагнетаемой воды Р_к, кГс/см²;

• производительность насосной установки V, л/мин.

Глубина герметизации шпуров составляет 3,0-6,5 м. Длину шпура принимают на 0,3 м больше глубины герметизации.

Расстояние между шпурами в очистных забоях определяют из выражения

. (5.5)

Рис.5.3. Схема расположения шпуров для гидроотжима пласта:

а - в подготовительном забое

б - в очистном забое при сплошной системе разработки

В очистных 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 (рис.5.3, б). Расстояние между кутком и шпуром b₁ должно составлять 1 м. Расстояние между шпуром и второй обнаженной поверхностью пласта b₂ определяется по формуле

, (5.6)

где m - мощность пласта, м.

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

Давление нагнетаемой воды должно составлять:

; (5.7)

, (5.8)

где Р_с - потери напора в гидросети, кГс/см² (для расчета можно принимать 1-5 кГс/см²).

Насосные установки, предназначенные для гидроотжима, должны иметь производительность не менее 30 л/мин. Темп нагнетания жидкости в пласт V принимается в зависимости от мощности пласта в сечении выработки по табл.5.1.

Таблица 5.1