XXIV. РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОСТИ "РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ"

293. Обустройство дегазационных скважин рекомендуется осуществлять с помощью оборудования обвязки скважин, которое обеспечивает подачу промывочной жидкости при бурении и герметизацию устьев скважин.

294. Для увеличения эффективности дегазации и получения пригодной для использования высококонцентрированной метановоздушной смеси устье каждой дегазационной скважины герметизируется согласно пунктам 569 - 571 Инструкции по аэрологической безопасности угольных шахт. Герметизация устьев скважин производится при помощи специальных паккеров или цементацией обсадных труб согласно пункту 565 Инструкции по аэрологической безопасности угольных шахт.

295. Для герметизации устьев скважин рекомендуется применять цементно-песчаный раствор в соотношении (цемент: песок = 1:1) марки цемента 400 или 500, количество воды рекомендуется определять в зависимости от назначения и типа скважины.

296. Длину герметизации рекомендуется определять глубиной зоны растрескивания массива угля или породы. При бурении в ненарушенном массиве герметизация проводится на 6 - 10 м согласно пунктам 568 и 569 Инструкции по аэрологической безопасности угольных шахт, при бурении скважин вблизи выработанных пространств герметизацию рекомендуется производить на глубину не менее 20 м.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ДЕГАЗАЦИОННЫХ СКВАЖИН
ЦЕМЕНТНЫМ РАСТВОРОМ

297. Устье пробуренной до начала подработки пласта дегазационной скважины рекомендуется разбурить на длину герметизации до диаметра 115 - 130 мм. В разбуренную часть рекомендуется вставлять обсадную трубу с приваренными с внешней стороны металлическими бортиками, обеспечивающими правильную центровку трубы в скважине. У устья скважины обсадную трубу рекомендуется расклинивать деревянными клиньями. Затрубное пространство у устья скважины рекомендуется тампонировать с применением вяжущего раствора. Через нагнетательную трубку с рекомендуемой длинной до 2 м и диаметром 42 мм в кольцевое затрубное пространство подается цементный раствор (Т:Ж = 1:5) (отношение твердого к жидкому в цементном растворе частей). Окончательную цементацию обсадной трубы рекомендуется произвести после затвердения раствора. Цементный раствор (Т:Ж - 1:8 1:10) рекомендуется подавать в затрубное пространство до тех пор, пока раствор не начнет вытекать через обсадную трубу. После затвердевания раствора скважина присоединяется к газопроводу.

Этим же способом рекомендуется герметизировать скважины, буримые в два приема, первоначально на глубину герметизации и затем, после установки и цементации обсадной трубы, на проектную длину (с бурением скважины через обсадную трубу). Обсадная труба состоит из отрезков с рекомендуемой длиной по 1,5 - 1,7 м, расстояние между центрирующими трубу бортиками рекомендуется принимать 1 - 1,3 м.

298. При небольшой длине герметизируемой части скважины в условиях крепких нетрещиноватых пород после установки обсадной трубы разбуренное до диаметра 115 - 130 мм устье скважины рекомендуется тампонировать с применением вяжущего раствора. После затвердения затампонированной части затрубного пространства устья скважины в кольцевое затрубное пространство рекомендуется подавать герметизирующий состав до тех пор, пока не заполнится все тампонируемое пространство.

299. Тампонаж трещин в массиве пород в зоне герметизации устья скважины для цементации обсадной трубы рекомендуется производить с помощью бурового станка. В скважину, пробуренную диаметром 130 мм на длину герметизации (6 - 10 м) вставляется обсадная труба, внутренний диаметр которой больше, чем окончательный диаметр скважины. Обсадную трубу рекомендуется центририровать в скважине при помощи приваренных бортиков. Устье дегазационной скважины тампонируется и в затрубное пространство по загнутой на конце трубке подается раствор (Т:Ж = 1:10). После затвердевания цементного раствора в кольцевое затрубное пространство по обсадной трубе при помощи деревянного поршня, подаваемого буровым станком, рекомендуется нагнетать цементный раствор Т:Ж = от 1:2 до 1:4. Этот способ рекомендуется применять для герметизации нисходящих угольных и породных скважин.

300. Герметизацию восстающих угольных скважин рекомендуется производить по пункту 297 или 298 настоящего Руководства. Разбуривание устья восстающих угольных скважин с диаметра 76 - 97 мм до диаметра 132 мм рекомендуется производить на глубину до 10 м. В разбуренную часть скважины рекомендуется устанавливать обсадную трубу с внутренним диаметром 75 - 100 мм и две трубки длиной по 10 м и диаметром 25 мм. На верхнем конце обсадной трубы рекомендуется устанавливать фланец с двумя отверстиями для трубок, предназначенных для подачи цементного раствора (Т:Ж = 1:6 1:8) в кольцевое затрубное пространство и выпуска воздуха из него.

301. При герметизации нисходящих угольных и породных скважин цементный раствор подается в кольцевое затрубное пространство по обсадной трубе при помощи деревянного поршня или самотеком. В последнем случае скважину до надрабатываемого пласта (газоносной трещиноватой породы) рекомендуется бурить в два приема: сначала на глубину герметизации, а затем, после установки и цементации обсадной трубы, на проектную глубину. Для цементации обсадной трубы на ее конце рекомендуется устанавливать стальное кольцо с резиновым уплотнителем, препятствующее вытеканию цементного раствора (Т:Ж = 1:3 1:5) внутрь обсадной трубы.

302. Дегазационные скважины, пробуренные в неустойчивых породах от участка герметизации до устойчивых пород, рекомендуется обсаживать перфорированными трубами.

303. При бурении скважин из полевых или групповых выработок через выработанное пространство устья скважин рекомендуется герметизировать следующим способом в два этапа. Для герметизации устья скважины скважина разбуривается, в нее вставляется и цементируется обсадная труба диаметром 75 - 100 мм и длиной до 10 м. Затем в обсадную трубу вводится внутренняя труба диаметром 50 мм на длину скважины, пробуренной через обрушенные и нарушенные трещинами породы междупластья. На расстоянии Юм от верхнего конца внутренней трубы снаружи рекомендуется устанавливать резиновую манжету. По внутренней трубе подается цементный раствор. Раствором рекомендуется заполнять затрубное пространство до манжеты, перекрывающей затрубное пространство между внутренней трубой и стенками скважины.

304. Длину обсадной трубы рекомендуется выбирать с условием, чтобы верхний конец трубы был углублен в нетрещиноватый массив на Юм по длине скважины.

305. Устье скважины при бурении ее на длину, предусмотренную проектом, рекомендуется разбуривать диаметром 93 - 97 мм на длину 3,5 - 7,5 м.

306. Герметизацию устья коротких скважин рекомендуется производить герметизатором, выполненным из цельной пластиковой трубы.

307. Герметизацию устья длинных скважин рекомендуется производить составной трубой, отрезки которой соединяются между собой металлическими муфтами длиной 200 мм и фиксируются резиновой манжетой. Крепление муфты и манжеты рекомендуется производить непосредственно во время установки составной трубы в скважину.

В скважину вводится труба с уплотнительной манжетой на ее конце. Рекомендуемая длина участка трубы, не введенного в скважину, составляет не более 400 мм.

На невведенный участок трубы устанавливается вторая уплотнительная манжета. Рекомендуемое расстояние между манжетами - не более 50 мм.

Трубу рекомендуется вводить в скважину с таким расчетом, чтобы расстояние от устья скважины до второй установленной манжеты составляло не менее 50 мм, а свободный конец трубы - 300 мм.

В околотрубное пространство за первой от устья скважины резиновой манжетой через отверстие вводится металлическая трубка и по ней подается герметизирующий состав.

Способ подачи герметизирующего состава и его количество рекомендуется определять проектной документацией.

После подачи герметизирующего состава металлическая трубка извлекается.

308. Для герметизации устьев скважин рекомендуется использовать:

пластиковые дегазационные трубы;

пластиковые армированные соединительные трубы;

герметизирующие резиновые и пенопластовые манжеты;

пены для заполнения пространства между стенкой скважины и обсадной трубой.

309. Число труб, используемых для герметизации устья дегазационной скважины, рекомендуется определять глубиной герметизации. В стыках труб размещаются расширяющие резиновые втулки или прокладки.

310. Резиновые герметизирующие манжеты рекомендуется устанавливать в стыках труб у устья скважины и в верхней/нижней части обсадной трубы.

311. Определение мест подсосов воздуха (притечек) в скважину рекомендуется производить после герметизации скважины, а также в тех случаях, когда содержание метана в участковом газопроводе или эффективность дегазации ниже принятых в проекте.

312. Места подсосов воздуха рекомендуется определять при измерении расхода газовоздушной смеси из скважины и содержания метана в скважине.

313. Отбор проб газа из скважины рекомендуется производить с помощью специального зонда (рисунок 70). В его комплект входит тройник с патрубками 2 и 5. Патрубок 2 служит для ввода в скважину штанг 8, а патрубок 3 для соединения скважины 6 с газопроводом 4.

На конце патрубка 2 имеется уплотнительный элемент 7, препятствующий подсосам воздуха в скважину при перемещении штанг. Штанги 8 соединяются муфтами. На первой штанге установлено газоотборное устройство 9. Для отбора проб газа в комплекте зонда имеется гибкая трубка 10, намотанная на катушку 11, двухклапанный насос 12 и камера 13.

Рисунок 70 - Схема устройства и применения зонда
для измерения содержания метана в скважине

314. Работы по зондированию скважины рекомендуется выполнять в следующем порядке. С помощью диафрагмы, установленной на обсадной трубе, измеряют расход газовой смеси, содержание в ней метана и разрежение. Затем отключают скважину от газопровода, снимают патрубок с диафрагмой и на его месте крепят к обсадной трубе 5 тройник 1. Патрубок 3 с помощью гофрированного шланга 14 соединяют с газопроводом 4. Через уплотнительный элемент 7 вводят первую штангу с газоотборным устройством 9. Гибкую трубку 10 соединяют с газоотборным устройством и крепят к штангам.

Всасывающий патрубок насоса 12 соединяют со свободным концом гибкой трубки 10, а нагнетательный - с камерой 13. Зонд готов к работе.

Открывают задвижку 15 и отбирают пробы газа для определения концентраций метана C1, C2, C3, C4 а из характерных пунктов скважины (рисунок 70), перемещая газозаборное устройство по скважине и наращивая штанги. Пробу, набранную в камеру, рекомендуется анализировать на месте. В каждом пункте рекомендуется отбирать не менее двух проб. Если они отличаются не более чем на 4%, то результаты рекомендуется усреднять. При большем различии измерение рекомендуется повторить.

Определение концентраций метана C1 и С2 рекомендуется производить в нижней и верхней частях обсадной трубы, концентрации метана C3 - на расстоянии 0,5 м от верхнего конца обсадной трубы, концентрации метана C4 - на расстоянии 20 - 25 м от устья скважины.

315. По результатам измерений рассчитывают подсосы воздуха в скважину на интервалах измерений концентраций C2 и C3, C3 и C4. Рекомендуемая погрешность измерения содержания метана, при которой результаты допускается относить к одинаковым составляет менее 4%.

Подсосы воздуха , м3/мин, в скважину на интервале измерений концентраций C2 и C3 рассчитывается:

(140)

Подсосы воздуха м3/мин, в скважину на интервале измерений концентраций C3 и C4 рассчитываются:

(141)

316. Результаты измерений рекомендуется записывать в рекомендуемую форму таблицы N 30.

Таблица N 30 - Рекомендуемая форма внесения результатов определения места и величины подсосов воздуха в скважины

317. По результатам измерений концентраций C2 и C3 устанавливается наличие подсосов воздуха в скважину из зоны герметизации скважины, а по результатам измерений концентраций C3 и C4 - подсосов воздуха в скважину через угольный или породный массив.

Подсосы воздуха в скважину могут считаться допустимыми при выполнении условия:

(142)

При невыполнении условия (142) рекомендуется повысить качество герметизации последующих скважин. Для сокращения величины подсосов рекомендуется повысить качество герметизации скважины или изменить способ ее герметизации. Для сокращения величины подсосов рекомендуется увеличить длину герметизации скважины.

318. Для проверки качества герметизации восстающих дегазационных скважин рекомендуется применять способ на основе измерения давления водяного столба в скважине. Для этого в скважине рекомендуется создать столб воды высотой на 0,2 - 0,3 м больше, чем высота обсадной колонны труб. Если столб воды удерживается на этой высоте, то герметичны и затрубное пространство, и обсадная колонна. Если вода удерживается только на высоте обсадной колонны, то стыки труб герметичны, а затрубное пространство негерметично. Если вода удерживается на отметке ниже высоты обсадной колонны, то на этой отметке колонна труб имеет негерметичный стык.

319. Для выполнения таких замеров к устью скважины рекомендуется подсоединять специальное приспособление для контроля герметичности скважин (рисунок 71). При открытом вентиле высота столба воды, подаваемой в скважину по шлангу от противопожарного водопровода, увеличивается. По параметрам заложения скважины известно до какой высоты поднимется столб воды, чтобы он стал на 0,2 - 0,3 м выше обсадной колонны. Когда вода поднимается до этой высоты, вентиль закрывается. Высота столба воды определяется по манометру (10 кПа соответствуют 1 м столба воды).

Рисунок 71 - Приспособление для контроля
герметичности скважины:

1 - скважина без обсадки; 2 - обсадная колонна; 3 - герметизирующая среда; 4 - ветошь; 5 - деревянные клинья; 6 - патрубок обсадной колонны; 7 - уплотнение; 8 - фланец; 9 - трубка; 10 - тройник; 11 - манометр; 12 - вентиль; 13 - переходной штуцер; 14 - шланг

320. Проверку качества герметизации рекомендуется проводить способом контроля качества герметизации скважин, основанным на измерении давления в скважине. После герметизации устья скважины ее подключают к дегазационному трубопроводу и создают в ней разрежение. Затем с помощью задвижки скважину рекомендуется перекрыть и по скорости роста давления (снижения вакуума) определить наличие подсосов воздуха. Если подсосы большие, то их можно измерить в обсадной трубе.