I. ДЕГАЗАЦИЯ ПЛАСТОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
1. При проведении вертикальных выработок (стволов, шурфов, гезенков) дегазация угольных пластов и пород осуществляется скважинами, пробуренными с поверхности или из камер (рисунок 1). Скважины располагаются параллельно выработке на расстоянии 2,5 - 3 м от ее стенок. Расстояние между забоями скважин составляет 4 - 5 м. Величина неснижаемого опережения скважинами забоя выработки принимается не менее 10 м. Газоносный угольный пласт или слой газосодержащей породы перебуривается полностью.
2. При проведении квершлагов дегазация газосодержащего пласта осуществляется скважинами, пробуренными из забоя или из камер (рисунок 2). Бурение скважин начинают до подхода забоя квершлага к угольному пласту или газосодержащему слою породы не ближе 5 м.
Направление бурения и количество скважин выбираются так, чтобы скважины пересекали газоносный слой пород или пластов угля по окружности, диаметр которой равен удвоенной ширине выработки.
3. При проведении полевых выработок вблизи газоносных угольных пластов скважины на них бурят с опережением забоя выработки. Бурение и оборудование скважин должно быть завершено до начала разгрузки сближенных пластов. Расстояние между скважинами, пробуренными на подрабатываемый пласт, составляет 20 - 25 м, на надрабатываемый - 10 - 15 м.
Рис. 1. Схема дегазации газоносного массива при проходке
вертикальных выработок:
1 - газоносный пласт угля; 2 - газосодержащая порода; 3 - дегазационная скважина; 4 - дегазационный трубопровод; 5 - ниша; D - диаметр ствола
Рис. 2. Схема дегазации газоносного массива
при вскрытии квершлагом:
1 - угольный пласт; 2 - квершлаг; 3 - скважина; 4 - дегазационный трубопровод; 5 - ниша
4. Для снижения газообильности выработок, проводимых по угольным пластам, применяется предварительная дегазация пластов или текущая дегазация угольного массива вблизи проводимой выработки.
Предварительная дегазация угольного пласта проводится до начала проходческих работ по схемам, приведенным на рисунках 3 и 4. Срок каптажа газа устанавливается условием достижения проектного коэффициента дегазации с учетом показателей газоотдачи пласта в скважины: интенсивности начального удельного метановыделения (
Рис. 3. Схема дегазации пласта восстающими
скважинами, пробуренными за контуры проводимых выработок:
а - перекрещивающиеся скважины; б - параллельные и барьерные скважины. 1 - монтажная камера; 2 - скважина, параллельная забою; 3 - скважина, ориентированная на забой; 4 - дегазационный трубопровод; 5 - забой подготовительной выработки; 6 - скважина барьерная
Рис. 4. Схема дегазации пологого пласта нисходящими
скважинами, пробуренными за контуры будущей выработки:
1 - лава; 2 - штрек вентиляционный действующей лавы; 3 - скважина нисходящая; 4 - газопровод; 5 - штрек будущей лавы;
В целях сокращения сроков предварительной дегазации пласта проводится гидроразрыв угольного массива с целью повышения его газопроницаемости.
Дегазация угольного массива вблизи проводимой выработки осуществляется с помощью барьерных или забойных и барьерных скважин.
На пластах с высокой газоносностью, когда одной схемой дегазации не удается снизить газообильность проводимой выработки, применяется сочетание (комбинация) нескольких схем дегазации.
5. Дегазация угольного массива вблизи проводимой выработки осуществляется с помощью барьерных или забойных и барьерных скважин (рисунки 5 и 6).
Барьерные скважины бурятся из камер под углом 3 - 5° к оси выработки. Длина скважин до 100 - 150 м. Расстояние между камерами на 15 - 20 м меньше длины скважин, устья скважин располагаются на расстоянии 2 - 2,5 м от стенки выработки. Число и расположение барьерных скважин принимаются по таблице N 1.
При проведении парных выработок с опережением одного из забоев и шириной целика между ними менее 15 м бурение барьерных скважин с обеих сторон выработки проводится только для опережающего забоя. Бурение скважин в боковой стенке отстающей выработки со стороны межштрекового целика при его ширине более 15 м определяется паспортом проведения выработки.
Таблица N 1
Число и расположение барьерных скважин
|
Мощность
пласта, м
|
Расположение выработки
|
Число скважин
|
|||
|
по бокам
выработки
|
в почве
выработки
|
в кровле выработки
|
всего
|
||
|
6 - 8
|
В верхней части пласта
|
4
|
2
|
-
|
6
|
|
6 - 8
|
В середине
|
4
|
-
|
-
|
4
|
|
6 - 8
|
В нижней части пласта
|
4
|
-
|
2
|
6
|
|
4 - 6
|
В верхней части пласта
|
4
|
-
|
-
|
4
|
|
4 - 6
|
В нижней части пласта
|
4
|
-
|
-
|
4
|
|
2 - 4
|
В пласте
|
4
|
-
|
-
|
4
|
|
Менее 2
|
В пласте
|
2
|
-
|
-
|
2
|
Ранее пробуренные барьерные скважины, расположенные на расстоянии более 100 м от забоя выработки, отключаются от дегазационной сети по решению технического руководителя (главного инженера) шахты.
6. Для снижения подсосов воздуха и повышения концентрации метана в каптируемой смеси применяется схема барьерной дегазации массива угля с использованием перекрещивающихся скважин (рисунок 5, б).
Рис. 5. Схема дегазации пласта барьерными скважинами:
а - одиночные скважины; б - перекрещивающиеся скважины.
I и II - серии перекрещивающихся барьерных скважин; III - серия барьерных скважин; 1 - штрек; 2 - камера; 3 - скважина; 4 - газопровод;
Рис. 6. Схема дегазации пласта длинными ограждающими
скважинами направленного бурения:
1, 1' - выработки; 2 - сбойка; 3 - скважины направленного бурения; 4 - дегазационный трубопровод; 5 - забои спаренных выработок.
При данной схеме дегазации применяется следующий порядок отключения скважин: первыми отключаются от дегазационного трубопровода непродуктивные скважины I серии и оставляют под вакуумом только короткие скважины серии II.
7. При расположении полевой выработки не далее 30 м от крутого пласта дегазация осуществляется скважинами, пробуренными вкрест простирания пласта (рисунок 7). Скважины бурятся из полевого штрека таким образом, чтобы один ряд скважин располагался на 2 - 4 м выше будущей выработки, а другой ряд скважин - вблизи оси выработки.
Рис. 7. Схема дегазации крутого пласта
скважинами, пробуренными из полевой выработки вкрест
простирания пласта:
1 - полевая выработка; 2 - скважина вблизи оси проводимой выработки; 3 - скважина над будущей выработкой; 4 - дегазационный трубопровод; 5 - пластовая выработка;
8. Для повышения эффективности дегазации проводится гидроразрыв угольного пласта.
Жидкость в пласт подается через скважину в статическом режиме либо проводится поинтервальный разрыв пласта. Условия применения, способы и параметры гидроразрыва устанавливаются в соответствии с рекомендациями научно-исследовательских институтов.
При проходке выработок гидроразрыв пласта осуществляется через скважины, пробуренные из забоя проводимой выработки, до бурения барьерных скважин.
9. При проведении выработок вблизи геологических нарушений или при пересечении последних скважины бурят из камер заблаговременно за 30 - 40 м до подхода забоя выработки к нарушению. Скважины должны пересекать зону геологического нарушения как внутри контура будущей выработки, так и на расстоянии двух-трех ее диаметров от оси выработки.
10. Максимально достижимая эффективность различных способов дегазации при проведении выработок по угольным пластам приведена в таблице N 2, а определение параметров - в приложении N 5 к настоящей Инструкции.
Таблица N 2
Максимально достижимая эффективность дегазации угольных
пластов при проведении выработок
|
N п/п
|
Способ дегазации
|
Коэффициент дегазации
|
Минимальная величина
разрежения у устья скважины
|
||
|
без гидроразрыва
|
с предварительным гидроразрывом
|
||||
|
кПа
|
мм
рт. ст.
|
||||
|
1.
|
Дегазация угольного массива по схеме:
|
||||
|
рисунок 1
|
0,15 - 0,2
|
0,2 - 0,3
|
13,3
|
100
|
|
|
рисунок 2
|
0,2 - 0,25
|
0,3 - 0,35
|
13,3
|
100
|
|
|
рисунок 3, а
|
0,3 - 0,4
|
0,4 - 0,5
|
6,7
|
50
|
|
|
рисунок 3, б
|
0,2 - 0,3
|
0,4 - 0,5
|
6,7
|
50
|
|
|
рисунок 4
|
0,2 - 0,25
|
0,25 - 0,3
|
6,7
|
50
|
|
|
рисунок 7
|
0,25 - 0,3
|
0,35 - 0,45
|
6,7
|
50
|
|
|
2.
|
Дегазация барьерными скважинами по схеме:
|
||||
|
рисунок 5, а
|
0,15 - 0,2
|
0,25 - 0,3
|
6,7
|
50
|
|
|
рисунок 5, б
|
0,2 - 0,3
|
0,25 - 0,35
|
6,7
|
50
|
|
|
рисунок 6
|
0,2 - 0,3
|
0,3 - 0,4
|
6,7
|
50
|
|
Примечание. При невозможности обеспечения концентрации метана в газовоздушной смеси в дегазационном трубопроводе более 25% допускается снижение минимальной величины разряжения в дегазационных скважинах.