5.2. Гидроотжим призабойной части пласта
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
┌──────────────┬─────────────────────────────────────────────────┐ │ m , м │ l , м, при m , м │ │ пл │ г н │ │ ├─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┤ │ │ 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 │ └──────────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘
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
5.2.6. Темп нагнетания V определяется в зависимости от
мощности пласта m по табл. 5.2.
пл
Таблица 5.2
┌─────────────────────────────────┬──────────────────────────────┐ │ m , м │ V, л/мин. │ │ пл │ │ ├─────────────────────────────────┼──────────────────────────────┤ │ Менее 1 │ 25 │ ├─────────────────────────────────┼──────────────────────────────┤ │ 1 - 2 │ 35 │ ├─────────────────────────────────┼──────────────────────────────┤ │ 2 - 3 │ 50 │ ├─────────────────────────────────┼──────────────────────────────┤ │ 3 - 4 │ 75 │ └─────────────────────────────────┴──────────────────────────────┘
Насосная установка выбирается в зависимости от необходимого темпа нагнетания.
Технология гидроотжима
5.2.7. Пульт управления гидроотжимом располагается у насосной установки и комплектуется водомером, манометром высокого давления и сливным вентилем на высоконапорном водопроводе.
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 выработки.
5.2.8. Шпуры для гидроотжима должны быть пробурены в пачке пласта, в которой достигается их качественная герметизация. Для обеспечения качественной герметизации шпуры могут быть пробурены через породную пробку. Шпуры должны располагаться в направлении движения забоя. При выполнении гидроотжима концы шпуров должны выходить на 0,5 м за контур выработки.
5.2.9. Пункты замера выдвигания пласта располагаются на расстоянии 0,5 м от левой и правой сторон забоя и в середине между шпурами.
5.2.10. Замер величины выдвигания пласта производится по смещению забивных реперов или реперов в шпурах длиной 0,3 - 0,7 м.
5.2.11. Для герметизации шпуров используются рукавные гидрозатворы, рассчитанные на давление 200 - 400 кгс/кв. см. Длина уплотнительного участка гидрозатвора должна быть не менее 1,25 м.
При использовании для гидроотжима двух шпуров более эффективным является нагнетание воды одновременно через оба шпура.
5.2.12. Перед началом нагнетания воды в пласт производится
опробование высоконапорного водопровода на герметичность, а также
определяются полные (с гидрозатвором) потери напора в гидросети
Р .
с
5.2.13. При снижении давления нагнетания до Р насосная
к
установка выключается, перекрывается низконапорный водопровод и
открывается на слив высоконапорный. Затем замеряется величина
выдвигания пачки нарушенного угля по контрольным реперам.
5.2.14. Для предотвращения загазирований в процессе нагнетания воды в 15 - 20 м от забоя устанавливается дополнительный датчик контроля концентрации метана, отключающий электродвигатель насосной установки при достижении заданного порога срабатывания, равного 1%.
Если этого мероприятия недостаточно для предотвращения загазирований, то применяется предварительное увлажнение массива перед выполнением гидроотжима.
Результаты выполнения гидроотжима заносятся в журнал по форме 14.
Параметры и технология предварительного увлажнения
5.2.15. Количество воды, которое необходимо закачать в
низконапорном режиме, определяется с таким расчетом, чтобы
максимальная концентрация метана при последующем нагнетании в
режиме гидроотжима не превысила допустимую концентрацию С . Для
доп
этого рассчитывается ожидаемый максимальный прирост газовыделения
в выработку J (порядок расчета приведен в Приложении 8) и
г.о
определяется ожидаемая максимальная концентрация метана в
выработке в процессе гидроотжима по формуле:
max
J
о г.о
С = С + ----, %, (5.11)
max ф Q
в
где:
С - фоновая концентрация метана в выработке, %;
ф
Q - расход воздуха для проветривания выработки, куб. м/мин.
в
о
Если величина C превышает допустимую концентрацию метана
max
С , то существует необходимость предварительного увлажнения
доп
призабойного массива перед гидравлическим отжимом. В этом случае
рассчитывается коэффициент зависимости газоотдачи угля от его
влажности, который необходимо получить после предварительного
увлажнения:
C - С
доп ф
k = k ---------, (5.12)
wу wн о
С - С
max ф
где k - величина коэффициента, соответствующая влажности
wн
угля в окрестности забоя выработки до выполнения мероприятия.
Величина k определяется из приведенной ниже табл. 5.3 в
wн
зависимости от влажности угля до увлажнения.
Таблица 5.3
┌──────┬──────┬──────┬───────┬──────┬──────┬──────┬──────┬───────┐ │W, % │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │ 7 │ 7,5 │ ├──────┼──────┼──────┼───────┼──────┼──────┼──────┼──────┼───────┤ │k │ 0,58 │ 0,53 │ 0,46 │ 0,39 │ 0,31 │ 0,22 │ 0,12 │ 0,06 │ │ wн │ │ │ │ │ │ │ │ │ └──────┴──────┴──────┴───────┴──────┴──────┴──────┴──────┴───────┘
После расчета k по этой же таблице определяется влажность
wу
угля W , которую необходимо получить после низконапорного
у
увлажнения.
Рассчитывается норма подачи воды q по формуле:
q = (W - W ) 0,01 + 0,01, куб. м/т, (5.13)
у н
и определяется количество воды, которое необходимо закачать в
скважины в низконапорном режиме:
Q = (a + 4) l m гамма q, куб. м. (5.14)
у с
5.2.16. Давление нагнетания в режиме низконапорного
увлажнения Р не должно превышать 0,75 гамма Н.
н.у
5.2.17. Предварительное увлажнение осуществляется через шпуры для гидроотжима при той же глубине герметизации, после чего увеличивается давление нагнетания и выполняется гидроотжим.
Меры безопасности при гидроотжиме
5.2.18. Насосные установки для производства гидроотжима должны быть размещены в соответствии с п. 5.2.7.
5.2.19. В период нагнетания воды в пласт в выработках, расположенных на исходящей струе воздуха, запрещается ведение взрывных работ.
5.2.20. Во время нагнетания воды запрещается нахождение людей между насосной установкой и забоем выработки.
5.2.21. Места нахождения людей должны быть оборудованы отводами сжатого воздуха или средствами жизнеобеспечения.
5.2.22. Осмотр забоя допускается после отключения насоса при содержании метана в выработке менее 1%.
5.2.23. Работы по выемке угля в обработанной части пласта допускаются не раньше чем через 30 мин. после завершения гидроотжима.
5.2.24. Перед началом гидроотжима отставание постоянной крепи от забоя не должно превышать 0,4 м. Рамы крепи должны быть прочно расклинены в массиве и между собой. Перетяжка бортов и кровли выработки должна быть сплошной, а забой выработки должен быть затянут или огражден прочным предохранительным щитом вплотную к забою. Рама крепи, удерживающая щит, должна быть закреплена не менее чем четырьмя анкерами в борта выработки.
