РУКОВОДСТВО ПО ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ РОССИИ (первая редакция)

Москва - Люберцы, 2002

РУКОВОДСТВО ПО ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ РОССИИ (первая редакция)

Москва - Люберцы, 2002

а для выработки, проводимой с отставанием, бурение скважин в боковой стенке со стороны целика необязательно.

Таблица 2.1 Л Число и расположение барьерных скважин_

Мощ ность 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

Барьерные скважины, расположенные на расстоянии более 100м от забоя выработки, могут быть отключены от дегазационной сети, если они не влияют на газообильность выработки.

2.1.6. Для снижения подсосов воздуха и повышения концентрации метана в каптируемой смеси применяется схема барьерной дегазации массива угля с использованием перекрещивающихся скважин (см. рис. 2Л.5, б).

По мере удаления забоя выработки барьерные скважины (серии I) отключают от дегазационного трубопровода и оставляют под вакуумом только короткие скважины серии II.

2Л .7, При расположении полевой выработки не далее 30м от крутого пласта дегазация осуществляется скважинами, пробуренными вкрест простирания пласта (рис. 2Л .7). Скважины бурятся аз полевого штрека таким образом, чтобы один ряд скважин располагался на 2-4м выше будущей выработки, а другой ряд скважин - вблизи оси выработки.

2Л.8. Для повышения эффективности дегазации необходимо применять 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-иссследовательских институтов.

При проходке выработок гидроразрыв пласта осуществляется через скважины, пробуренные из забоя проводимой выработки, до бурения барьерных скважин.

2.1.9. При проведений выработок вблизи геологических нарушений или при пересечений последних скважины бурят из камер заблаговременно за 30-40м 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.

Схема дегазации пласта барьерными скважинами

а-бурение одиночных скважин; б-бурение перекрещивающихся скзанин;

I и П - серии перекрестных барьерных скважин?

Щ - серия барьерных скважин?

1-штрек; 2-камера; 3- скважина; 4- - газопровод

Рис.2.1.5

Схема дегазации пласта длинны:.!;; е квасник а мл направленного бурения:

1,1* - выработки;

2    - сбойка;

3    - скважины направленного бурении;

4    - дегазационный трубопровод;

5    - забои спаренных выработок

Рис.2.1.б

Схема дегазации крутого пласта скважинами,

ПрОбуреННКиИ ИЗ ПО.;,;ВО;, ВЫрабОТКИ

1    - полевая выработка;

2    - скважина вблизи оси проводимой выработки;

3    - скважина над будущей выработкой ;

4    - дегазационный трубопровод;

5    - пластовая выработка

Рис.2.1.7

2.1 JO. Возможная эффективность различных способов дегазации при проведении выработок по угольным пластам приведена в табл. 2,1.2, а расчет параметров изложен в Приложении 2 (раздел 2 J).

Таблица 2 Л .2. Эффективность дегазации угольных пластов при проведении выработок

Способ дегазации Коэффициент дегазации Минимальная величина разрежения п/п Без гидроразрыва С предварительным ошрораз-рывом Krtla (КПа) мм рт.ст. 1. Дегазация угольного массива по схеме: рис. 2.1.1 0,15-0,2 0,2-0,3 13.3 100 рис. 2.1,2 0.2-0,25 0,3-0,35 13,3 100 рис. 2.1.3. а 0.3-0.4 0.4-0.5 6.7 50 рис. 2.1.3. 6 0,2-0,3 0,4-0,5 6,7 50 i рис. 2.1.4 0,2-0,25 0,25-0,3 13,3 100 рис. 2Л .7 0,25-0,3 0.35-0.45 6,7 50 2. 1 Дегазация барьерными скважинами по схеме: рис. 2.1.5, а 0,15-0,2 0,25-0.3 6,7 50 рис. 2.1.5, б 0,2-0,3 0,25-0,3 5 6,7 50 рис. 2.1.6 0.2-0,3 - 6,7 50

2.2. Подземная дегазация разрабатываемых пластов на выемочных участках

2.2.1.    Дегазация разрабатываемых угольных пластов скважинами, пробуренными из подготовительных выработок, применяется как при столбовых, так и при сплошных системах разработки, если в последнем случае имеется достаточное опережение подготовительной выработки относительно забоя лавы.

Дегазационные скважины бурятся в плоскости пласта по восстанию, простиранию, падению или под углом к линии простирания (параллельно линии очистного забоя, веером или перекрестно).

На крутых шахтах допускается бурение скважин через породную толщу вкрест простирания крутого пласта.

2.2.2.    Дегазационные скважины на выемочном поле целесообразно бурить из проводимой выработки. При этом предпочтение следует отдавать схемам дегазации, при которых скважины бурятся за контуры будущей выработки (см.рис.2.1.3).

2.2.3.    На оконтуренных выработками выемочных участках скважины не добуриваются до противоположной выработки на 10-15 м.

2.2.4.    Скважины, пробуренные в плоскости пласта, герметизируются на 6-10 м, а пробуренные вкрест пласта - на 3-5 м в зависимости от состояния массива горных пород у устьев скважин,

2.2.5.    Если буровая техника позволяет бурить сверхдлинные скважины, то дегазацию пласта целесообразно проводить по схеме, которая показана на рнс,2.2Л, а при ограниченных возможностях бурения длинных скважин - на рис.2.2.2-2.2.4.

2.2.6.    На пластах, склонных к внезапным выбросам угля и газа, необходимо применять схемы дегазации пласта с использованием перекрещивающихся скважин (см.рис.2.1.3,а, 2.2.1-2.2.3).

2.2.7.    При слоевой отработке высокогазоносных и выбросоопасных мощных пологих пластов целесообразно применять: 1) схему дегазации, изображенную на рис.2.2.5, когда восстающие перекрещивающиеся скважины бурятся из конвейерного штрека, пройденного по верхнему слою, и дополнительно к ним бурятся восстающие ориентированные на очистной забой скважины по нижнему слою или 2) схему дегазации, показанную на рис.2.2,6, когда из конвейерного штрека бурятся восстающие перекрещивающиеся скважины по верхнему слою и скважины на нижний слой (желательно восстающие).

2.2.8.    Дегазация крутых пластов осуществляется скважинами, пробуренными веером в плоскости разрабатываемого пласта (рис.2.2.7) или веером вкрест пласта (рис.2.2.8). В первом случае (ем.рис.2.2.7) опорными точками геометрического расположения забоев дегазационных скважин являются вентиляционные квершлаги и линии, разделяющие очистной забой пополам и длину столба (высоту этажа) на части, равные 1/3 и 2/3, а во втором (см.рис.2.2.8) -линии, разделяющие высоту этажа пополам и на части, равные 1/3 и 2/3.

2.2.9.    В случае, когда на пологих и наклонных пластах не удается пробурить скважины на всю ширину столба, применяются схемы дегазации, предусматривающие бурение скважин из двух подготовительных выработок. При этом скважины располагаются таким образом, чтобы их забойные части перекрещивались и способствовали осушению нисходящих скважин путем перетока из них воды по трещинам в восстающие скважины.

2.2.10.    Предварительная дегазация пластов должна осуществляться не менее 6 месяцев восходящими (горизонтальными) скважинами и не менее 12 месяцев нисходящими.

Если обеспечивается осушение нисходящих скважин путем перетока воды в восходящие скважины (см.п.2.2.9), то срок предварительной дегазации пласта принимается равным 6 мес.

2.2.11.    Дегазационные скважины, используемые для увлажнения пласта, вновь подключаются к газопроводу на расстоянии не менее 30 м от забоя лавы, чтобы воспользоваться эффектом интенсивной газоотдачи пласта в разгружаемой от горного давления зоне.

Схема дегазации угольного пласта при бурении параллельных п сверхдлинных,направленных на очистной забои скважин

Рис.2.2.1

Схема дегазации угольных пластов при ограничениях возможностях буровой техники

1    - очистной забой;

2    - скважины,параллельные очистному забою;

3    - скважины,ориентированные на очистной забой,пробуренные

из конвейерного штрека;

У- скзажины,ориектированные на очистной забой,пробуренные из уклона;

4    - участковый газопровод;

5    - магистральный газопровод

Рис.2.2.2

iv.

Схема дегазации угольных пластов перекрещивающимися скважинами,пробуреиными из конвейерной выработки (штрека)

1    - очистной забой;

2    - скважина^параллельная очистному забою;

5 - скважина*ориентированная на очистной забой; 4 - дегазационный трубопровод

Рис,2.2.3

-U-

Схема дегазации пласта параллельными скважинами и веерными,ориентированными на очистной забой скважинами

1    - очистной забой;

2    - параллельные очистному забою скважины;

3    - веерные скважины,ориентированные на очистной забой

4    - дегазационный трубопровод; оС- угол падения пласта

В первой редакции руководства дано описание способов и схем дегазации, приведены их параметры и эффективность, изложены общие положения по проектированию дегазации, вопросы организации и технологий ведения дегазационных работ, техники безопасности, контроля эффективности дегазации и определения объемов каптируемого в шахтах метана.

Руководство разработали ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского, МГТУ, ВостНИЙ и ПечорНИИпроект по заданию Департамента угольной промышленности Министерства энергетики Российской Федерации

20

Cxeva дегазации топкого пласта зоеходяп.;тп скважинах:;, пробуренными ив выработок верхнего к нижнего слоев \ o::e:ja I ):

А-А

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

!, I. Дегазация шахт - совокупность мероприятий, направленных на извлечение и улавливание метана, выделяющегося из различных источников, с изолированным отводом его на поверхность или в горные выработки, в которых возможно разбавление метана до безопасных концентраций.

1.2.    Дегазация должна осуществляться на газообильных угольных шахтах, где средствами вентиляции невозможно обеспечить содержание метана в воздухе в пределах установленных ПБ норм.

Дегазация также должна применяться во всех случаях, когда экономически выгодно извлекать и использовать угольный метан.

1.3.    Работы, связанные с проектированием дегазации, строительством дегазационных систем, осуществлением дегазации на шахтах и ее контролем, должны осуществляться в строгом соответствии с положениями настоящего руководства по дегазации угольных шахт.

1.4.    Проектные решения на проведение дегазации, строительство и эксплуатацию дегазационных систем шахт, новых горизонтов, блоков, крыльев разрабатываются по заказу угольной компании, акционерного общества или шахты проектной организацией, согласовываются с ВостНИИ и утверждаются техническим руководителем заказчика в установленном порядке.

1.5.    В проектах строительства (реконструкции) шахт, вскрытия и подготовки горизонтов дегазация должна быть представлена пояснительной запиской и графическими материалами, содержащими строительную, технологическую и электромеханическую части, контрольно-измерительные приборы и автоматику, а также обоснование способа и средств для использования каптируемого метана.

1.6.    На газовых шахтах сдача в эксплуатацию горизонтов, блоков и панелей производится при выполнении всех работ по дегазации, предусмотренных проектной документацией, а выемочных участков и подготовительных забоев -при функционирующей на участке дегазационной системе в соответствии с проектом.

1.7.    Комплекс мер и объемы работ по дегазации с поквартальной их разбивкой утверждаются угольной компанией, акционерным обществом, шахтой при рассмотрении программы развития горных работ на планируемый период и на основании проектов дегазации, прошедших экспертизу.

1.8.    Раздел «Дегазация» является составной частью паспорта выемочного участка или подготовительного забоя, разрабатывается работниками шахт и утверждается в установленном порядке техническим руководителем шахты до начала работ на участке.

В случаях изменения геологических или горнотехнических условий, га-зообильности или газового баланса выработок осуществляется корректировка раздела «Дегазация» в срок не свыше 1 недели.

В случае загазирования выемочного участка или проводимой выработки раздел «Дегазация» должен быть пересмотрен в суточный срок

1.9.    Раздел «Дегазация», входя ши й составной частью в паспорт выемочного участка или подготовительной выработки, должен состоять из пояснительной записки и графических матери азов.

В пояснительной записке содержатся: данные об ожидаемой газообиль-ности участка (выработки), в том числе по источникам выделения метана; обоснование способов (схем) и параметров дегазации; расчет необходимой эффективности дегазации участка (выработки) и источников метановыделения; обоснование параметров скважин и газопровода.

В графических материалах содержатся: геологические разрезы по ближайшим разведочным скважинам; выкопировка из плана горных работ с нанесением дегазационных скважин; схема газопроводов от выемочного участка (выработки) до вакуум-насосов с указанием расположения контрольноизмерительной аппаратуры и запорно-регулирующей арматуры.

При дегазации скважинами, пробуренными с поверхности, прилагается выкопировка из плана горных работ, совмещенного с планом поверхности.

1.10.    Применение новых способов дегазации, не изложенных в настоящем руководстве, допускается по специальному проекту, согласованному с ВостНИИ и управлением округа Госгортехнадзора России и утвержденному в установленном порядке.

1.11.    В том случае, когда снижение содержания метана в рудничном воздухе до установленной нормы не удается с помощью одного способа, применяется комплексная дегазация, т.е. сочетание способов или схем дегазации одного или нескольких источников метановыделения.

Методы определения эффективности комплекса способов или схем дегазации приведены в Приложении 1.

1.12.    Работа дегазационной системы на шахте в аварийной ситуации определяется планом ликвидации аварий.

1.13.    Дегазация шахты, выемочного участка или отдельной горной выработки может быть прекращена, если фактическая газообильность ниже проектной и средства вентиляции обеспечивают разбавление выделяющегося метана до содержания, регламентированного ПБ.

Решение о прекращения дегазации на выемочном участке или в выработке принимается техническим руководителем шахты по согласованию с местными органами Госгортехнадзора РФ и оформляется протоколом.

Это решение не распространяется на случаи применения дегазации для предотвращения внезапных выбросов угля и газа, расширения зоны защитного влияния надработки (подработки) выбросоопасных пластов или для предотвращения прорывов метана и суфлярных выделений из вмещающих угольные пласты пород.

1.14.    Ответственность за своевременное и качественное выполнение дегазационных работ возлагается на главного инженера шахты.

2. СПОСОБЫ ДЕГАЗАЦИИ НЕРАЗГРУЖЕННЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

2. /. Дегазация пластов при проведении горных выработок

2 Л Л. При проведении вертикальных выработок (стволов, шурфов, гезенков) дегазация осуществляется скважинами, пробуренными с поверхности или из камер (рис. 2 Л Л ), Скважины располагаются параллельно выработке на расстоянии 2,5-Зм от ее стенок. Расстояние между забоями скважин составляет 4-5м. Величина неснижаемого опережения скважинами забоя выработки должна быть не менее Юм. Газоносный угольный пласт или слой газосодержащей породы перебуривается полностью.

2Л .2. При проведении квершлагов дегазация газосодержащего пласта осуществляется скважинами, пробуренными из забоя или из камер (рис. 2Л .2). Бурение скважин начинают до подхода забоя квершлага к угольному пласту или газосодержащему слою породы не ближе 5м.

Направление бурения и количество скважин выбираются так, чтобы скважины пересекали газоносный слой пород или пластов угля по окружности, диаметр которой равен удвоенной ширине выработки.

2.1.3. При проведении полевых выработок вблизи метаноносных 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 на подрабатываемый пласт составляет 20-25м, на надрабатываемый - 10-15м.

2Л.4. Для снижения газообилъности выработок, проводимых по угольному пласту, применяется предварительная дегазация пластов или дегазация угольного массива вблизи проводимой выработки.

Предварительная дегазация угольного пласта проводится до начала проходческих работ по схемам, приведенным на рис. 2Л .3, 2Л .4. Срок каптажа газа составляет не менее 6 и 12 месяцев соответственно для восстающих (горизонтальных) и нисходящих скважин, буримых за контур будущих подготовительных выработок.

В целях сокращения сроков предварительной дегазации пласта следует применять гидроразрыв угольного массива.

2.1.5. Если не представляется возможным осуществить предварительную дегазацию угольного пласта, то во время проведения выработки производят бурение барьерных скважин (рис. 2 Л .5 - 2.1.6).

Барьерные скважины бурятся из камер под утлом 3-5° к оси выработки. Длина скважин до 100-150м. Расстояние между’ камерами на 15-20м меньше длины скважин, устья скважин располагаются на расстоянии 2-2,5м от стенки выработки. Количество и расположение скважин принимаются по табл. 2.1.1.

Если парные выработки проводятся с опережением одного из забоев и ширина целика между выработками не превышает 15м, то бурение барьерных скважин с обеих сторон выработки проводится только для опережающего забоя.

6

А-А

1 - газоносный пласт угля;

Z - газосодерзацая порода;

3    - дегазационная сквазина;

4    - дегазационный трубопровод;

5    - ниша

Рис.к.1.1

8

Схема дегазации пласта зосс тающими скважинами, пробуренными за контуры проводимых выработок

а - перекрещивающимися скважинами ; б - параллельными и барьерными скважинами;

I - монтажная камера; 2 - скважина,параллельная забою;

3 - скважина.ориентированная на забой; 4 - дегазационный трубопровод; 5 - забой подготовительной выработки

Рис.2.1.3

2

I - лава; 2 - штрек вентиляционная действующей лазы;

3 - скважины нисходящие; 4 - газопровод;

5 - штрек будущей лазы