Приложение 8
технологические схемы нагнетания жидкости в угольный массив и параметры предварительного увлажнения
Нагнетание жидкости в пласт в очистном забое
1. Увлажнение угольных пластов в очистных забоях производится через скважины диаметром 45-100 мм по одной из технологических схем, приведенных ниже.
Схемы нагнетания выбирают в каждом отдельном случае в зависимости от системы разработки, высоты этажа, порядка отработки пластов и участков, а также скорости подвигания очистного забоя. При длине лавы до 200 м применяется схема, при которой жидкость нагнетается в пласт через скважины, пробуренные из одной подготовительной выработки (схемы 1, 4). В случае невозможности бурения на всю длину очистного забоя (при длине лавы более 200 м, либо наличии породных включений) скважины следует бурить из двух подготовительных выработок (схемы 2, 5).
2. На пластах, имеющих сложную гипсометрию, тектонические нарушения, рассредоточенные породные включения, допускается увлажнение угольного массива через скважины, пробуренные из очистного забоя (схема 3). Увлажнение через шпуры, пробуренные из очистного забоя, допускается применять в исключительных случаях, когда увлажнение через скважины невозможно по горнотехническим условиям. Эти схемы допускаются к применению только по согласованию с территориальными органами Ростехнадзора.
3. Технологические схемы нагнетания жидкости с использованием высоконапорных насосных установок (схемы 1,2) рекомендуются для применения на пластах независимо от угла падения при значениях пористости угля 5-10 % и влагоемкости 2-4 %. Нагнетание жидкости в угольный массив в этих случаях осуществляется с помощью высоконапорных насосных установок.
4. Технологические схемы увлажнения от противопожарно-оросительного трубопровода рекомендуются для пластов средней мощности с высокой проницаемостью независимо от угла падения.
Нагнетание жидкости от противопожарно-оросительного трубопровода (схемы 4, 5) характеризуется значительной продолжительностью процесса увлажнения, поэтому этот способ профилактической обработки угольного массива через скважины, пробуренные из очистного забоя, не приемлем. Параметры данного способа (длина скважин, глубина герметизации и т.д.) практически имеют такие же значения, что и при нагнетании насосными установками. Возможность его применения устанавливают путем опытного нагнетания жидкости в пласт. При этом, если темп нагнетания более 1 л/мин не обеспечивается в течение 1-2 суток, то переходят на нагнетание воды в массив с помощью насосной установки.
5. В высокопроизводительных забоях с нагрузками более 7 тыс. тонн в сутки нагнетание жидкости в пласт должно осуществляться заблаговременно в период подготовки очистного блока в режиме низконапорного увлажнения, т.е. по мере проходки подготовительных выработок (схемы 6, 7). При этом расположение скважин так же, как и ранее, определяется в зависимости от длины лавы. Если длина лавы менее 200 м, скважины бурят из одной выработки (схема 6). При длине лавы более 200 м рекомендуется использование технологической схемы 7, в которой нагнетательные скважины бурят с двух подготовительных выработок по мере их проходки. Технологические схемы нагнетания жидкости с использованием высоконапорных насосных установок (схемы 8,9) рекомендуются для применения на пластах при значениях пористости угля 5-10 % и влагоемкости 2-4 %. Нагнетание жидкости в угольный массив в этих случаях осуществляется с помощью высоконапорных насосных установок.
6. При заблаговременном увлажнении очистного блока из подготовительных выработок следует особое внимание уделять тому, чтобы последняя скважина для нагнетания жидкости в пласт располагалась на расстоянии 30-40 м от монтажной камеры.
7. Диаметр скважин составляет, как правило, 45-100 мм и зависит от длины скважин и диаметра бурового инструмента.
Длина скважин зависит от наклонной высоты этажа (подэтажа) или длины лавы и определяется из выражения:
 , м. (1)
В том случае, когда скважины для нагнетания бурят из вентиляционного и откаточного штреков, длину их определяют из выражения
lс= , м. (2)
8. Скважины, как правило, должны располагаться посредине мощности пласта, однако допускается их бурение у почвы или кровли пласта при условии равномерного насыщения жидкостью каждого вынимаемого слоя угля.
9. При слоевой выемке угольных пластов возможно производить заблаговременное увлажнение сразу двух-трех слоев через скважины, пробуренные из выработок одного слоя. Опережение выемки первого слоя относительно последнего не должно при этом превышать 6 месяцев, а параметры нагнетания принимаются из расчета увлажнения всей вынимаемой этими слоями мощности пласта.
10. Расстояние между скважинами принимают в пределах L=2lг м, а расстояние между перовой скважиной и плоскостью очистного забоя определяют из выражения
Lз=Тơ   +15, м. (3)
При этом значение Lз рекомендуется принимать не чем на 10 % больше зоны опорного давления.
11. Герметизацию скважин в зависимости от мощности пласта необходимо производить на глубине 5-15 м.
12. Количество жидкости Qс, которое необходимо подавать в скважину, определяется по формуле:
 ,м3. (4)
13. Продолжительность нагнетания жидкости в скважину Т определяют из выражения
Т= , ч. (5)
Темп нагнетания устанавливается по результатам нагнетания жидкости в опытную скважину или принимается в соответствии с производительностью применяемой насосной установки.
14. Давление нагнетания жидкости устанавливается в соответствии с табл. 4.2 настоящей Инструкции. Окончательно величина давления устанавливается по результатам опытного нагнетания жидкости. Диаметр, длина и глубина герметизации всех нагнетательных скважин на данном участке шахтопласта должны быть аналогичны параметрам опытной скважины.
15. Максимальная длина восстающих скважин, через которые можно подать жидкость в угольные пласты, определяется из выражения
lс.мах= , м. (6)
Если при восстающих скважинах lс ≤ lл-15 (м), то необходимо применять насосную установку.
Темп нагнетания жидкости должен приниматься в пределах 1-10 л/мин.
16. Количество воды, которое необходимо закачать в скважину, определяют по формуле
Qс= , м3. (7)
Продолжительность нагнетания жидкости в одну скважину определяется по формуле (5). Количество жидкости, поданное в скважину в процессе нагнетания, устанавливается по показаниям расходомера.
С целью сокращения продолжительности работ по увлажнению целесообразно подключать к водопроводной магистрали одновременно 2-3 скважины. В этом случае расходомеры должны устанавливаться у каждой скважины.
17. Длина скважин для нагнетания жидкости в крутые разгруженные пласты зависит от наклонной высоты этажа (подэтажа) или длины лавы и определяется в соответствии с п. 7 данного Приложения.
В том случае, когда скважины бурят из откаточного и вентиляционного штреков в шахматном порядке с оставлением в средней части выемочного поля целика шириной 30 м, длина скважин должна определяться по формуле (2).
Скважины должны располагаться на равном расстоянии от кровли и почвы пласта.
Глубина герметизации выбирается такой, чтобы перекрывалась зона трещиноватости массива, прилегающая к подготовительной выработке, и принимается 10-15 м.
18. Темп нагнетания должен определяться путем опытного нагнетания при минимальном давлении жидкости. Минимальное давление нагнетания принимается таким, при котором жидкость начинает поступать в угольный массив.
С целью сокращения продолжительности и повышения качества увлажнения целесообразно нагнетать жидкость в пласт одновременно через несколько скважин (групповое нагнетание жидкости в пласт). При этом необходимо контролировать количество жидкости, подаваемой в каждую скважину.
При подходе линии очистного забоя на расстояние 5 м до подключенной к противопожарно-оросительному трубопроводу или насосу скважины, она отключается и подключается новая скважина.
19. Для повышения эффективности предварительного увлажнения угольного массива необходимо применять добавку смачивателя вне зависимости от принятой схемы нагнетания жидкости в пласт. Выбор типа и определение оптимальной концентрации смачивателя для конкретного угольного пласта осуществляется только экспертными организациями, имеющих в своей структуре аккредитованную испытательную лабораторию и обладающую необходимой аттестованной стендовой, лабораторной базой и средствами измерений.
Нагнетание жидкости в пласт в подготовительном забое
20. При проведении подготовительных выработок комбайнами по пластам необходимо производить предварительное увлажнение через передовую скважину (схема 10).
Диаметр скважины определяется типом бурового станка и инструмента и принимается в пределах 45-100 мм.
Площадь сечения вынимаемой угольной пачки определяется из выражения
Sвуп=h*b, м2. (8)
Длина скважин принимается кратной суточному или недельному подвиганию забоя.
Глубина герметизации принимается равной 3-5 м, давление нагнетания - 3-10 МПа, темп нагнетания – 5-30 л/мин, удельный расход жидкости - в соответствии с табл. 4.2 настоящей Инструкции.
21. Количество жидкости Qс, которое необходимо подавать в скважину, определяется по формуле:
Qс= м3. (9)
22. В отдельных случаях для предотвращения отслаивания угля (породы) от бортов и кровли выработки рекомендуется рассчитывать количество жидкости по формуле:
Qс= м3. (10)
23. Перед выемкой угля должна оставаться полоса увлажненного угля, равна величине суточного подвигания забоя.
24. Для повышения эффективности предварительного увлажнения угольного массива необходимо применять добавку смачивателя. Выбор типа и определение оптимальной концентрации смачивателя для конкретного угольного пласта осуществляется только экспертными организациями, имеющих в своей структуре аккредитованную испытательную лабораторию и обладающую необходимой аттестованной стендовой, лабораторной базой и средствами измерений.
Образцы документов для оформления результатов контроля нагнетания жидкости в пласт приведены ниже.
 
   
  
  
       
Форма 1
Рабочая книжка нагнетания воды в скважину___________________
Дата
|
Время
|
Показание манометра, МПа
|
Показание расходомера, м3
|
Примечание
|
Подпись
|
час
|
мин
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
Форма 2
Журнал контроля и учета работ по нагнетанию жидкости в пласт
пласт____________________ выработка _________________________ участок _________
начата ____________________________________ окончена ______________________________________________
параметры нагнетания:
длина скважины, м __________________________________________________________________________________________
|
д иаметр скважины, м ________________________________________________________________________________________
|
угол наклона скважины, градус _______________________________________________________________________________
|
глубина герметизации, м _____________________________________________________________________________________
|
количество воды, закачиваемой в одну скважину, м3 ______________________________________________________________
|
минимальное расстояние между выработкой и обрабатываемой скважиной, м ________________________________________
|
расстояние между скважинами, м ______________________________________________________________________________
|
предельное давление нагнетания, МПа __________________________________________________________________________
|
Результаты контроля
дата
|
№ скважины
|
Длина скважины, м
|
Глубина герметизации скважины, м
|
Показания расходомера, м3
|
Кол-во закаченной воды, м3
|
Показания манометра, МПа
|
Продолжительность нагнетания, ч
|
Фамилия и подпись горного мастера спецслужбы (участка)
|
Замечания главного инженера, начальника службы
|
начальное
|
конечное
|
рабочее
|
конечное
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
Приложение 9
СхемЫ установки обеспыливающих завес
Схема установки лабиринтно-тканевой завесы (ЛТЗ)
Схема установки туманообразующих завес
Схема установки водяной завесы
|
