ОБ УТВЕРЖДЕНИИ «ВРЕМЕННОГО РУКОВОДСТВА ПО СПУСКУ ВОДЫ ИЗ ЗАТОПЛЕННЫХ ВЫРАБОТОК НА ШАХТАХ МИНИСТЕРСТВА УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР»

(Приказ Министерства от 07.10.75. Ni 397)

Москва — 1975

Приложение к приказу Мднуглепрома СССР от 07.10.75.    *    397

СОГЛАСОВАНО: Госгортехнадзор СССР ^я26^я мая 1975г.

ЦК профсоюза рабочих угольно! промышленности •16 " апреля 1975г.

ВРЕМЕННОЕ РУКОВОДСТВО ПО СПУСКУ вода ИЗ ЗАТОПЛЕННЫХ ВЫРАБОТОК НА ШАХТА! МИНИСТЕРСТВА УГОЛЬНОЛ ПРОШЦДШОСТИ СССР

(к разделу 2 главы УП Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах.

-9-

-    методику проверь работы скважины и её чистку;

-    методику проходки скважин через изолирующие перемычки и целики, закрепления устья и обсадки труб, прокладки в них трубопроводов с учетом напоров воды и наличия газа в затопленных выработках;

-    методы проверки работы трубопроводов и их прочистки;

-    методы замеров напоров воды манометрами с обеспечением требуемой точности замеров.

Проект утверждается главным инженером шахты.

2.14. На заложонио и техническое исполнение в соответствии о проектом проходки наблюдательной скважины и оборудование трубопроводов через изолирующую перемычку или целик составляются в трехдневный срок акты, к которым прилагаются проектные к фактические геологические и технические разрезы скважины, результаты контрольного опробования герметичности крепления устья. Акты подписываются ответственным исполнителем работ, главным геологом, главным маркшейдером и утверждается главным инженером шахты.

Акты хранятся у главного геолога.

Контрольное опробование на герметичность крепления "кондуктора" в уотье скважины выполняются путем закачки воды в скважину под давлением, превышающим напор в затопленной выработке в 1,5 раза. Для этого применяются буровые насосы.

£.15. Замеры уровпей воды в наблюдательных скважинах и по манометрам выполняются геологической службой и выделенными для этой работы сотрудниками в установленные главным инженером шахты сроки и фиксируются в специальном журнале, где также указывается метод замеров, состояние и работоспособность скважины и трубопровода через изолирующую перемычку или целик после каждого замера уровня воды. Данные наблюдений за уровнями воды ежекар-тально, а также при выявлении каких-либо значительных изменений в уровнях или при решении вопросов по спуску воды из затопленных выработок докладываются главному инженеру шахты.

- 10-

3. СПУСК ВОДЫ ИЗ ЗАТОПЛЕННЫХ ВЫРАБОТОК

3.1.    В целях предупреждения опасности прорыва воды и газов мэ затопленных выработок необходимо руководствоваться "Правилами технической эксплуатации угольных шахт" (ПТЭ) и "Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах" (ПБ).

3.2.    Горные работы в зопе опасной по прорыву воды из затопленных выработок должны производиться по специальному проекту»! составленному в соответствии с требованиями ПБ и ПТЭ и предусматривающему обеспечение безопасности для всех лиц, находящихся в зоне возможного прорыва воды.

3.3.    При подходе к затопленной выработке водоспускной или другой подготовительной выработки, которая должна вскрывать затопленную выработку, на расстоянии не менее ширины барьерного целика, рассчитанного согласно ПБ, из водоспускной или другой подготовительной выработки бурятся водоспускные скважины. До конца спуска воды жз затопленной выработки подготовительные выработки не проходятся.

До бурения водоспускных скважин необходимо:

-    подготовить пути стока и водоотливные средства для откачки ожидаемого притока воды из водоспускной скважины;

-    при наличии угрозы внезапного прорыва в действующие выработки больших объемов воды (в случае слабых или нарушенных пород или угля в целике и т.п.) следует устанавливать в подводящих выработках изолирующие перемычки согласно ПБ.

3.4.    Для спуска воды из затопленной выработки, как правило, из водоспускных или других подготовительных выработок бурятся парные скважины, закладываемые в непосредственной близости друг от друга - одна скважина водоспускная, а другая контрольная. Оборудуются эти скважины одинаково. Контрольная скважина при выходе из строя водоспускной может использоваться для спуска воды, но для контроля должна быть пробурена новая контрольная скважина. При необходимости ускорения спуска большого объема воды из затопленных выработок может буриться несколько спаренных скважин либо из одной, а на наклонных и крутых пластах да

обоих парных выработок (проходимых согласно ПБ), При близком расположении водоспускных скважин, количество контрольных скважин может быть уменьшено.

Все раочеты по расположению, направлению и длине водоспускных скважин выполняются по данным маркшейдерской съемки о расположении затопленных горных выработок. При отсутствии данных маркшейдерской съемки о расположении затопленных выработок, должны выполняться разведочные работы по определению их контуров. Разведочные скважины должны располагаться а буриться так, чтобы черев них не затапливались другие выработки, а при пересечении водоносных горизонтов над затопленными выработками и не соединенных с ними скважины, при ликвидации должны тщательно тампонироваться.

Для определения дополнительного притока подземных или поверхностных вод к затопленной выработке в процессе спуска воды из неё целесообразно перекрывать временно водоспускные скважины и вести наблюдения за восстановлением уровня воды в затопленной выработке продолжительностью 15-25 часов.

3.5. На спуск воды из затопленной выработки службой главного технолога о учаотием главного геолога, главного маркшейдера и главного механика шахты и исполнителя буровых работ составляется проект, который должен содержать:

-    сведения в соответствии с пунктом 2,11 настоящой инструкции;

-    данные наблюдений для решения вопроса о спуске воды из вытопленной выработки;

-    расчетное количество воды, подлежащее спуску;

-    расчет времени, необходимого на спуок воды из затопленной выработки, исходя из пропускной способности водоспускных скважин;

-    расчет количества водоспускных скважин в увязке с водоотливными средствами шахты;

-    геолого-технические проекты на проходку одиночных или группы скважин о указанием точек заложения, азимута и угла

- 12 -

наклони, длины скважин с соответствующими техническими, геологическими и маркшейдерскими чертежами;

-    указания по режиму спуска еоды,список лиц. ответственных за контроль при проходке и документации скважин и по спуску боды,а также за выделением газа;

-    условия по определению окончания работ по спуску воды из затопленной выработки;

-    указания о порядке отбора проб воды на химический анализ и агросоивность, а также на бактериологический анализ (учитывая, что характеристика воды может меняться по мере ее спуска);

-    методику и очередность выполнения работ по подготовке к спуску воды из затопленной выработки;

-    мероприятия по безопасности для работающих при возможных прорывах воды.

При давлении воды до 20 атм. проект утверждается главным инженером шахты, свыше 20 атм. - разрабатывается специальный проект и утверждается главным инженером объединения, комбината (треста),

3.6.    Исполнителю работ ведается на руки проект по бурению каждой водоспускной и контрольной скважины, утвержденный главным инженером шахты.

В проекте указывается:

-    местоположение,проектная глубина, ожидаемый напор воды, наличие газа в затопленной выработке, марка бурового станка, схема установки его ъ выработке;

-    геологический и технический разрез скважины;

-    способ крепления устья скважины ^кондуктора") и методика выхода скважины в затопленную выработку.

Длина "кондуктора" определяется в зависимости от крепости угля, породы и напора воды в затопленной выработке, а его диаметр из расчёта,что дальнейшая проходка скважины должна быть диаметром не более 75 мм;

3.7.    Водоспускные скважины бурятся следующим образом.

В указанной точке скважина бурится диаметром под "кон-

- 15-

дуктор" на установленную глубину. Затем скважина обсаживается ^икондуктором^и.

Устье скважины уплотняется сальником, который прижимается упорным флянцем на "кондукторе". Кондуктор распорными стойками укрепляется в забое горной выработки.

При ожидаемом напоре воды более 5 атм. дополнительно в затрубное пространство подается насосом цементный раствор (под напором 3-5 атм.) для дополнительной изоляции затрубного пространства и крепления кондуктора. Цементный раствор в затрубное пространство подается до постановки сальникового уплотнения затрубного пространства в устье скважины. С целью обеспечения большей связи цемента с кондуктором и углем или породой, рекомендуетен навривать на кондуктор полукольца и располагать их так, чтобы нагнетаемый цемент выходил через устье скважины. Пооле закачки цемента в затрубное пространство, кондуктор очищается от него.

После схватывания цемента производится проверка на прочность и герметичность крепления "кондуктора" в скважине путем закачки воды в скважину под давлением, превышающим напор в затопленной выработке в 1,5 раза. Для этого применяются вы-соконапорние буровые насосы,.

Результаты опресовкя закрепления и герметичности кондуктора в скважине, готовность её и выработок к приему воды оформляются актом. В акте указываются: диаметр к длина кондуктора, породы и их состояние, выдержанность направления скважины, результаты опресовки, готовность водоотливных срод-отв к приему воды, способ замера дебита воды из скважины и дру« гпе характерные данные. Акт подписывается исполнителем работ, главным геологом, главным маркшейдером, главным механиком и утверждается главным инженером шахты.

После опресовки скважины на кондуктор навинчивается тройник с двумя гидрозадвижками. Одна ив них перекрывает трубу по оои скважины, вторая устанавливается на отводящем патрубке тройника. По оси кондуктора за гвдроВадвнжкой навив-

- 14 -

читается труба-тендер с гидрозедзкжной на конце, ь которой устанавливается сапышк для пропуска бурового инструмента и уплотнения при бурении с целью исключигиг: внтекеякл больших объемов годы и газа. Длина тендера должна вмещать буровой яакопеч-иик.(1,6-2 м).

vЗатем скважина бурится до проектной длины диаметром по более 75 ж через сальник и тендер. Ъ процессе бурения скьаглны принимаются мерк для определения попадания ее ь затопленную выработку (наличие пустоты,пробурка крегш выработки, повышение давления воды в скважине и другие). В прмежешш У 2 позевала схема оборудошшш водоспускной скеа;шш.

3.3« 0 целью ускорения и удеиовиения работ но спуску воды из натопленной выработки при малом ожидаемом давлении и объемов еоды (до 200 м^{1 2 3} при давлении менее 10 м водяного столба или 500 м³ при давлении менее 5 и водяного столба) в проекте допускается вдодеш.е оборудовании устья екм'яшы (не поизводить цементацию затрублого пространства ? опресовку скважины, иногда не устанавливать тендер и гидрозадвижки, а в крепких породах, даже кондуктор).

Для расчета пропуска води через водоспускную сквшашу предлагается следующая Формула инженера Омвльяпохчша В,*.'.:

Q= F* V' 3600 мУде,

гд«: F - площадь сечения скважины в квадратных метрах;

V - теоретическая скорость еоды в скважине м/сек, определяемая по формуле:

где: Н “ давление воды в метрах;

jt - коэффициент трения воды о стенки, скважины принимается равным 0,03*

ВВЕДЕНИЕ

Во "Временном руководстве по спуску воды из затопленных выработок на шахтах ?.шнистеротва угольной промышленности СССР" регламентируется состав и содержание гидрогеологических работ,проведение горных выработок и бурение скважин для спуска воды из затопленных горных выработок шахт.

Руководство предназначено для всех шахт,входящих в систему Министерства угольной промышленности СССР и ведущих горные работы на месторождениях углей и горючих сланцев вне зоны многолетней мерзлоты.

Руководство является документом,в соответствии с которым должны составляться проекты для спуска воды из затопленных выработок шахт,предусмотренные параграфами 537 и 541 "Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах".

Руководство составлено Всесоюзным научно-исследовательским институтом горной геомеханики и ?ларкшейдврского дела (БНИМИ) совместно о Всесоюзным геологическим объединением "Союзуглегеология" Мияуглепрома СССР.В составлении инструкции принимали учаотие сотрудники ВШШ: заведующий лабораторией гидрогеологии и оползней Ю.А.Норватов (разделы I и 2) .старший научный сотрудник Ф.П.Стрель-ский (разделы I и 2) .старший научный оотрудник лаборатории сдвижения горных пород Н.Н.Кацнельсон (разделы 1,2) и заместитель начальника геологического отдела объединения "Союзуглегеология" В.И.Горбушия (разделы 1,2,3).

- '4 -

Общие сведения

I.X. Настоящим руководством рассматриваются гидрогеологические, горние и буровые работы, необходимые для обеспечения безопасного спуска воды из затопленных горних выработок*

1*2. В отработанных погашенных пространствах пли законсервированных очистных и подготовительных выработок скапливается вода.

Притоки воды к горным выработкам при их осушении формируются;

-    подземными водаш фильтрующимися из окружающих обводненных слоёв;

-    поверхностными водами,поступающими через провалы и водопроводящие трещины, т.е. трещины, образовавшиеся в цровле при сдвижении пород п сообщающиеся с впработашшм пространством;

-    шахтными водами из соседних горных выработок,

1.3.    В период мокрой консервации или ликвидации горных выработок фактические притоки воды в mix оцениваются по всличене затапливаемого в единицу времени их свободного объема (объёма пустот см, п.1,6.), что позволяет уточнить гидрогеологические параметры водоносных слоёв толщи, являющейся основой прогноза режима спуска водыю них.

1.4,    Притоки, воды к горним выработкам при спуске из них воды оцениваются методом аналогии по удельным притокам, зафиксированным при проходке горных выработок в сходных горногеологических условиях, или по расчётным формулам исходя из данных- о фильтрационных параметрах водоносных горизонтов.

1.6. Подземные, поверхностные и шахтные воды поступают в выработки при их затоплении и спуске воды из них главным образом по водопроводящим трещинам. Водопрошщательность пород в зоне водопроводящих трещин, при анализе условий спуска воды из затопленных горных выработок, следует принимать бесконечно большой.

Ориентировочно высота зоны водопроводящих трещин над очистной выработкой определяется по таблице, предложенной БИШИ /таблица I/,

Таблица Jfc I

{ Высота зоны водопроводящкх трещин в иодра-I ботанной толще с содержанием глинистых } пород (по вертикали, в м)_

j_менее    50#_I_более 50#_

1.0	50	40
2.0	100	80
3.0	120	100
4.0	140	115
5.0	160	125

Примечание: более точные данные о высоте зоны водопроводящих трещин при обрушения кровли над выработкой могут быть получены по результатам специальных исследований (см. "Методические указания по натурному определению высоты зоны водопроводящих трещин" ВНИМИ, 1973).

1.6.    Объем воды в затопленных и прилагающих к ним подготовительных выработках оценивается исходя из объема пустот и уровней воды в них.

При этом следует принимать, что:

-    ликвидированные или законсервированные подготовительные выработки полностью сохраняют свой объем;

-    в очистных выработках, пройденпых о обрушением кровля, объем пустот составляет от 30 до 50/6 объема вынутого угля, а при сложном отроения угольных пластов - объема горной массы (в соответствии с прочностью пород кровли);

-    объем пустот очистной выработки, пройденной о закладкой, оцениваетоя исходя из объема выработанного пространства и пористости материала закладки.

1.7.    В сложных горногеологячеоких условиях для выбора рационального режима спуска воды из горных выработок следует привлекать специализированные организация (научно-исследовательские, проектные, разведочные).

-4-

2. НАБЛЩЕНИЯ ЗА НАПОРАМИ ВОДЫ В ЗАТОПЛЕННЫХ ВЫРАБОТКАХ, A TAME ПРИ СПУСКЕ ИЛИ ОТКАЧКЕ ВОДЫ ИЗ НИХ

2.1.    Наблюдения за напорами вода в затопленное и осушаемых выработках выполняются следующими способами:

-    измерением уровней воды в наблюдательных скважинах, пройденных и оборудованных на затопленные выработки с поверхности или из действующих подготовительных выработок вышележащего горизонта иля пласта, при уровнях вода в затопленных выработках ниже устьев наблюдательных скважин;

-    измерением давления манометрами из действующей подготовительной выработки через трубы, проложенные в изоляционных перемычках или целиках, при уровнях воды в затопленных выработках, превышающих отметки пункта наблюдений, В группе сообщающихся затопленных выработок замеры могут выполняться одним манометром,

2.2.    Для определения скорости и полноты спуска воды из затопленной выработки (или группы сообщающихся выработок) при изменчивой гипсометрии её почбы необходимо оборудовать не менее 2-х скважин с поверхности земли или выработок более высоких горизонтов, которые должны располагаться в наиболее низких 01^s-метках почин затопленной выработки (или группы сообщающихся затопленных выработок).

На глубоких горизонтах для наблюдения за уровнями вода в затопленных выработках предпочтительнее бурить наблюдательные скважины из соседних действующих горных выработок вышележащего горизонта.

2.3.    Для наблюдений за уровнями вода в затопленных выработках необходимо использовать в качестве пьезометров все сообщающиеся с ними стволы, шурфы, бремсберги, печи и другие выработки.

2.4.    Диаметр наблюдательных скважин выбирается из расчета установки колонн труб с внутренним диаметром не менее 50 мм.

Колонна труб в наблюдательной скважине должна быть герметичной в соединениях со свободным пропуском уровнемера, желонки для отборе проб воды и чистни скважины.

- s -

Нижняя часть колонны труб (фильтр) перфорируется отверстиями диаметром 5-10 мм на участке длиной, равной трехкратной мощнооти угольного пласта в месте установления фильтра. Трубы в уотье оборудуются крышкой для предохранения скважины от засорения. Изоляция водоносных горизонтов, залегающих над зоной водопроводящих трещин, и контроль её качества выполняются в соответствии о действующими методическими руководствами по изучению режима подземных вод.

2.5. Во время изоляции намечаемых к затоплению, консервации или ликвидации выработок в изолирующих одной или нескольких перемычках на высоте 0,5-1,0 м от почвы выработки прокладывается и бетонируется горизонтальная водопроводящая труба о манометром. Внутренний диаметр этой трубы не должен превышать 30 мм. Прочность трубы и закрепление её в перемычке должна быть в 1,5-2 раза больше,чем давление воды в ней при ожидаемом максимальном напоре. Для обеспечения более прочной связи цемента с водопроводящей трубой и материалом перемычки рекомендуется на трубу наварить несколько колец.

Манометр подбирается на давление в 1,5 раза больше, чем давление воды при ожидаемом максияальном напоре и устанавливается между двумя вентилями на конце трубы, выходящем в действующую выработку. Другой конец трубы, обращенный в затапливаемую выработку, перфорируется отверстиями 5-10 мм по длине 0,5-1,0 м и закрывается колпаком из сетки галунного плетения.

г.6. Прокладка водопроводящкх труб через существующие перемычки, а также через барьерные целики угля или пород требует сложной техпологии (см.приложение I). Поэтому выполнение таких работ рекомендуется в исключительных случаях: при невозможности проходки наблюдательных скважин о поверхности ила из выработок более высоких горизонтов.

2..8. Все пункты наблюдения за напорами воды в затопленных выработках и результаты наблюдений регистрируются в специальном журнале. Для получения данных о напорах воды в единой оиотеме измерений, все наблюдения за уровнем воды в журнале выражаются в абсолютных отметках.

- 6 -

Применяехше для замеров уровня вода в наблюдательных скважинах и горных выработках электроуровнеморы и другие приборы должны обеспечивать точность замеров в пределах ОД м. При замерах напоров вода в затопленных и осушаемых выработках манометры, при напорах воды до 10 м гарантированная точность измерений давления должна быть в пределах I м, а при давлении более 10 м - в пределах 10# величины измеряемого давления.

Периодичность наблюдений за уровнями вода в наблюдательных скважинах, горных выработках я по манометрам в зависимости от развития горных работ, затопления или осушения затопленных выработок устанавливается главными инженерами шахты, но во всех случаях замеры производятся не реже одного раза в месяц.

2.9.    Наблюдения за уровнями в затопленных и осушаемых выработках сопровождаются:

-    наблюдениями на поверхности за наличием и образованием провальных воронок, скопления воды и снега в провальных воронках и в понижениях рельефа, в местах возможного выхода на поверхность трещин, сообщающихся с выработанным пространством;

-    гидрометрическими наблюдениями за выходами воды из затопленных выработок и замерами расходов вода, сбрасываемой иля откачиваемой из затопленной наработки;

-    визуальными наблюдениями за высачиванием вода из затопленных и затапливаемых выработок череэ изоляционные перемычки и целики с целью предупреждения развития оуффозии и прорывов вода через цел яки я перемычки;

По данным указанных наблвдений руководством шахты принимаются меры для предупреждения прорывов вода в действующие выработки.

2.10.    Для обеспечения достоверности замеров воды наблюдательные скважины проверяются спуском в неё соответствующего груза до забоя и восстановлением уровня после налива в неё вода, В случав заяленности скважины, она прочищается желонкой и наливом воды чероз устье. Перфорация труб очищается металлическим ершом и промывкой под давлением насосом с гидрозатвором. Бели

наблюдательная скважина после прочистки и промывки остается неработоспособная, то необходимо пробурить новую скважину.

Работоспособность трубопроводов в перемычках и целиках проверяется пропуском по ним воды из действующих выработок в затопленные. Такой контроль производится только в тех случаях, когда давление на манометре отсутствует.

2.11.    При планировании развития горных работ определяется:

-    подход или вскрытие планируемыми горными выработками затопленных выработок;

-    необходимая сеть пунктов наблюдений за уровнями воды в затопленных выработках;

-    работы по созданию сети пунктов наблюдений за уровнями воды в затопленных выработках на позднее, чем за 3 месяца до подхода очистных горных выработок к границе безопасности ведения горных работ от контура затопленных выработок.

2.12.    Все работы по созданию сети пунктов наблюдений за уровнями воды в затопленных выработках выполняются по проекту, утвержденному главным инженером шахты.

Проект должен содержать:

-    план горных работ участка с затопленными выработками;

-    сведения характеризующие геологическое строение, тектонику, гидрогеологические условия, возможную загазованность и другие особенности в районе затопленных выработок;

-    сведения о местоположении, размерах и профиле почвы затопленных подготовительных выработок, имеющиеся данные об объеме и напоре (уровне) воды, о достоверности контуров выработок, газовом составе атмосферы выше поверхности воды, данные о горных и разведочных выработках в контуре затопленных выработок, о качестве тампонажа разведочных скважин и возможное их влияние на обводнение выработок;

-    сведения о связи водоносных горизонтов с зоной водопроводящих трещин в породах над выработкой;

-    сведения о состоянии рельефа и обводненности поверхности поля шахты в районе затопленных выработок;

- 8 -

-    наличие провальных воронок и оградительных устройств, исключающих поступление воды в них, наличие водотоков временных и постоянных,возможностей гидравлической связи указанных источников воды с затопленными выработками, применяемые меры по предотвращению возможного поступления воды из указанных водоемов в горние выработки ;

-    сведения о наличии наблюдательных скважин,горних выработок и водопроводов с манометрами через изолирующие перемычки

и целики,пригодных для наблюдений за уровнями воды в затопленных выработках и другие сведения,относящиеся к проектируемым работа^

-    обоснование и описание проектируемых работ по созданию сети пунктов наблюдений,ыест заложения наблюдательных скважин

и прокладки трубопроводов с манометрами в изолирующих затопленные выработки перемычках и целиках;

-    соответствующие выкопировки из графической маркшейдерской и геологической документации с нанисениек указанных выше данных,а также другие необходимые сведения.

Проекты по созданию сети наблюдательных скважин ежегодно корректируются с учётом развития горних работ.

2.13. Проекты на бурение наблюдательных скважин с поверхности или из горных выработок вышележащих горизонтов и скважин через изолирующие перемычки и целики и на прокладку трубопроводов через них по заданию главного инженера составляются техяичео кой службой шахты с участием исполнителя бурения, а также главного геолога,главного маркшейдера, главного механика шахты и должны содержать;

-    выкопировку из плана работ;

-    геологический разрез по линии направления скважины;

-    геологический разрез по скважине /в т.ч. в целике/ с

указанием зоны обрушения пород,положенно вышележащих

отработанных выработок и затопленной выработки, возможное содержание газа в mix п породах выше уровня воды, а также материала,из которого сделала перемычка.

-    техническое оборудование скважины и ее сохранение на весь период наблюдений;

-    технологию проходки скважин с учётом возможных галоввделений; моры безопасности при бурении скважин;

1

- длине скжикшш в метрах от кондуктора до затопленной

2

выработки;

3

ср - ускорение, м/сек?