Вскрытие выбросоопасных пластов квершлагами и другими выработками

При вскрытии угольных пластов квершлагами и другими выработками для предотвращения внезапных выбросов производят бурение дренажных скважин, возведение каркасной крепи, гидро-рыхление или увлажнение угольного массива, гидровымывание угольного пласта, образоеание разгрузочных полостей во вмещающих породах проходческими комбайнами, а в сложных условия.к допускается сочетание этих cnocoбов.

Вскрытие выбросоопасных пластов промежуточными квершлагами и породными скатами производят путем сбойки их с заранее пройденной по пласту выработкой.

Вскрытие с бурением дренажных скважин. 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 зоны обработки были удалены друг от друга не более чем на 2Rэ_ф и на расстоянии Rэ_ф, от контура этой зоны. Эффективный радиус (Rэф) принимают равным 0,75 м.

Дегазацию считают эффективной после снижения давления газа не менее чем в двух контрольных шпypax, пробуренных на расстояние 4 м за контур выработки, до величины 1 МПа.

Схема расположения дренажных скважин при вскрытии выбросоопасного пласта:

а - при вскрытии полого пласта; б, в, г – при вскрытии крутого пласта.

Схема расположения скважин для обработки угольного массива перед вскрытием:

а – при вскрытии пологого пласта, находящегося в почве выработки; б – при вскрытии крутого пласта; в – при вскрытии пологого пласта, находящегося в кровле выработки

Дренажные скважины диаметром 100-250 мм бурят при мощности пласта более 3 м. Проектное число опережа-ющих скважин определяют из условия, что защищаемая область вскрываемого пласта должна располагаться в контуре квершлага и на 1,5-2 м в боках и выше по нормали (1,5 м- для пологого, 2 м - для крутого и наклонного пластов).

Вскрытие и нагнетание воды в пласт. При вскрытии пластов тонких и средней мощности нагнетание воды в пласт производят в режиме гидрорыхления при давлении 0,75-2,0 Н

При вскрытии мощных пластов нагнетание воды производят в режиме низконапо_урного увлажнения при давлении не более 0,75 уН и диаметре скважин 45-60мм.

Гидрорыхление производят через 5-6 скважин, а для контроля бурят скважину диаметром 100 мм, располагая ее по оси выработки. Нагнетание воды производят 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 не менее чём на 30°/о от установившегося, при котором производили нагнетание. Проверка эффективности выполняется аналогично ранее рассмотренному способу.

Вскрытие с гидрорыхлением угольного массива. Гидрорыхление угольного массива при вскрытии пласта осуществляют через скважины диаметром 42-60 мм, пробуренные с расстояния не менее 3 м по нормали к пласту. В средней части забоя по оси выработки бурят контрольную скважину диаметром 100 мм.

При диаметре ствола б м бурят 5-б скважин для нагнетания воды, при диаметре 8 м бурят 7-8 скважин.

Герметизацию скважин осуществляют цементным раствором на величину породной пробки. Нагнетание воды производят под давлением Р=0,75-2,0Н. Нагнетание осуществляют после-довательно в каждую скважину до тех пор, пока вода не проникнет в соседнюю и центральную контрольную скважину.

Вскрытие с гидровымыванием угля. Применяют на пластах, имеющих мягкие пачки с коэффициентом крепости углей f<1, боковые породы не ниже средней устойчивости. При гидровы-мывании необходимо создавать полость по всей мощности пласта или отдельной его пачки, контур которой должен выходить за проектный контур квершлага на 1,5 м. Гидровымывание осуществляют через скважины диаметром 105-200 мм, которые должны полностью пересекать пласт. Нижние скважины бурят под таким углом, чтобы они пересекали пласт на 1 м ниже подошвы выработки. Верхние скважины бурят под углом 6-7^° к горизонту. Число скважин может быть от 3 до 9 в зависимости от сечения выработки и принятой технологии гидровымывания.

Гидровымывание осуществляют специальной передвижной насосной установкой при давлении воды у насадки 4-7 МПа, расход не менее 18 м³/ч и диаметре насадки 6-10 мм. Процесс вымывания угля непрерывен до создания полости необходимых размеров, которые определяют с помощью разведочных шпуров и объемов вымытого уrля.

Вскрытие пласта производится после снижения давления газа в контрольных шпурах, при пересечении пласта на расстоянии 4м за контуром квершлага, до 1,0 МПа и менее.

Для удержания навесающего угольного массива на пластах с неустойчивыми углями должны применять:

· возведение металлической крепи по своду выработки;

· предварительный вымыв нависающей части угольного массива;

· тампонирование всей вымытой полости твердеющим раствором с таким расчетом, чтобы при пере-сечении пласта вокруг выработки образовалось кольцо толщиной не менее 1м.

Контроль эффективности гидровымывания осуществляют по снижению давления газа в контрольных скважинах.

Вскрытие с возведением каркасной крепи применяют при вскрытии тонких и средней мощности пластов, представленных мягкими, сыпучими углями п слабыми боковыми породами (pис. 5.10).

Для возведения крепи через породную толщу по периметру квершлага на расстоянии 0,3 м друг от друга бурят скважины. Их располагают 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 металические трубы диаметpoм не менее 50 мм. Под их выступающие концы возводят железобетонную или металлическую арку. Её соединяют с трубами каркаса и закрепляют в стенках и кровле выработки пятью-шестью анкерами длиной- 1,5-2 м.

Запрещаются работы по демонтажу металлического каркаса после вскрытия пласта.

Способ пластифицирующей физико-химической обработки пласта. Сущность способа заключается в пластификации угля и блокировании перехода потенциальной энергии газа в кинетическую энергию выброса при нагнетании в пласт водных растворов лигносульфонатов.

Применяется в качестве противо-выбросного мероприятия при вскрытии крутых выбросоопасных угольных пластов, за исключением вскрытия особо выбросоопасных пластов и зон геологических нарушений. Является дополнительной мерой к сущесгвующим способам вскрытия выбросоопасных пластов Центрального района Донбасса.

Вскрытие выбросоопасного пласта с применением металлической каркасной крепи:

1-перфорированные металлические трубы; 2-каркас из труб; 3-анкеры; 4-проволочная обвязка.

Схема расположения скважин при пластифицирующей физико-химической обработке крутого пласта.

Технология вскрытия. На расстоянии не менее 3 м по нормали от забоя к пласту по контуру выработки равномерно бурят 7 скважин диаметром 45 мм. Скважины пересекают пласт на 4 м от контура будущего пересечения выработки с пластом. Расстояние между забоями скважин составляет 5-6 м. В середине забоя no оси выработки бурят компенсационную скважину.

Для нагнетания 30%-ного раствора лигносульфоната используют сульфито-дрожжевые концентраты марок КБЖ и КБТ. Состав подогревается паром и смешивается с водой до однородной консистенции. Затем состав нагнетают через скважины 1-7 под давлением Р=0,75 Н до удельного насыщения массива в зоне обработки не менее 20 л/т или проникновения раствора в соседнюю нагнетательную или компенсационную скважину.

При неустойчивых боковых породах и склонных к высыпанию угля устанавливают крепь из 5-7 труб по верхней части выработки.

Применение способа считают эффективным, если после нагнетания измеренное давление газа в пласте меньше 1 МПа, а скорость газовыделения меньше 2 л/мин. Вскрытие пласта производят полным сечением в режиме сотрясательного взрывания.

Схема расположения скважин при гидродинамическом способе воздействия на угольный массив крутого пласта

Способ гидродинамического воздействия через скважины. Сущность способа заключается в гидродина-мическом воздействии на выбросо-опасный угольный пласт через скважины и использовании энергии массива для его разрушения.

Назначение. Вскрытие из забоев квершлаг^ов выбросоопасных крутых угольных пластов газоносностью более 5 м³/т, с коэффициентом крепости yгля по М.М. Протодьяконову f≤1,5 при породах любой устойчивости. Применяется в качестве противовыбросного мероприя-тия при вскрытии крутых выбросо-опасных угольных пластов.

Технология вскрытия. На расстоянии не менее 3 м по нормали от забоя к пласту бурят 3-4 контрольные скважины диаметром 42 мм и на 4 м за проектный контур выработки. контрольные манометры и замеряют начальную скорость газовыделения. Спустя двое суток после установления давления газа на всех манометрах приступают к бурению технологических скважин диаметром 70 мм.

Их располагают таким образом, чтобы забои пересекали пласт на удалении 1,5 м за проектным контуром проводимой выработки, а угол наклона скважин к горизонту составлял не менее 15⁰. Затем их разбуривают до диаметра 150 мм и обсаживают стальными трубами с внешним диаметром 102-114 мм. Трубы внедряют в пласт на глубину не менее 100мм. Затрубное пространство тампонируют песчаноцементным раствором. Первоначальное воздействие на пласт осуществляют через восстающие скважины. Насосная установка производит нагнетание воды в пласт под давлением более 7 МПа. Затем задвижка открывается и происходит резкий сброс давления в гидродинамической системе не менее 2 МПа. Цикл сброса протекает менее 1 с. Пульта (газ, вода и уголь) периодически сбрасывается в выработку.

Процесс протекает до тех пор, пока из каждой скважины не извлечется 5-10% запасов угля c учетом 4-метровой зоны за контуром выработки. Гидродинамическое воздействие на пласт прекращается и считается эффективным при снижении давления газа в контрольных скважинах не менее 0,5 МПа и скорости газовыделения менее 1,0 л/мин. Управление установкой выполняется дистанционно.

Гидродинамическое воздействие на пласт выполняют непрерывно до полной разгрузки пласта. Обнажение пласта должно производиться только после оценки эффективности способа.

Вскрытие зон геологических нарушений. Геологические нарушения представлены в основном зонами разгрузки c разрывами в массиве на разных масштабных уровнях. B настоящее время в качестве тпротивовыбросных мероприятий при вскрытии пластов в зонах геологических нарушений применяют дегазацию вскрываемого участка пласта c одновременной установкой металлической каркасной крепи.

Дата добавления: 2013-12-13