Предварительное увлажнение угля в массиве

Предварительное увлажнение угля в массиве должно применяться при ведении очистных работ, а также при проведении выработок комбайнами избирательного действия по пластам средней мощности.

Допускается с разрешения Госгорпромнадзора по заключению МакНИИ или ЭТЦ не применять предварительное увлажнение при влажности угля 12% и более, при условии поддержания запыленности воздуха с помощью других противопылевых мероприятий в пределах ПДК, если нагнетание воды в пласт приводит к ухудшению условий труда и снижает безопасность ведения горных работ (например, происходит обрушение кровли или размокание почвы), или если производство работ по бурению скважин или шпуров для предварительного увлажнения угля в массиве и нагнетание в них воды невозможно по горно-геологическим или горнотехническим условиям (например, невозможно выполнить бурение шпуров или скважин на необходимую глубину или пласт «воду не принимает»).

Нагнетание воды в пласт в очистных выработках должно производиться, как правило, через длинные скважины, пробуренные из подготовительных выработок параллельно забою лавы Увлажнение по такой схеме применяют при столбовой системе разработки, опережении хотя бы одной из подготовительных выработок забоя лавы при сплошной системе разработки и при щитовой выемке крутых пластов. Скважины для нагнетания воды могут быть пробурены из одной или навстречу из двух выработок. В щитовых лавах нагнетание воды должно производиться в подготавливаемую к выемке полосу угля (рис.5.2).

Рисунок 5.2 - Технологические схемы нагнетания воды из подготовительных выработок в очистных забоях пологих пластов (а) и при щитовой выемке на крутых пластах (б): 1 - вентиль; 2 - фильтр штрековый; 3 - дозатор смачивателя; 4 - расходомер; 5 - насосная установка высоконапорная; 6 - штрековый трубопровод; 7 - герметизатор; 8 - буровой станок

Длина скважин принимается из условия обеспечения увлажнения угля по всей длине лавы и исключение порыва воды в подготовительную выработку, а при бурении скважин из двух выработок навстречу в соседнюю скважину

l_c = L_л - l_г, м или l_c = 0,5L_л - l_г, м,

где L_л - длина лавы, м; l_г - глубина герметизации скважин, м.

Глубина герметизации скважины должна перекрывать протяженность разгружающего влияния выработки и принимается l_г = 10-15 м.

Расстояние между скважинами принимается равным двойной длине герметизации скважин l_р = 2l_г, м.

Расстояние между первой скважиной и плоскостью забоя на момент начала бурения рассчитывается по зависимости

L₁ = (T_б+ T_н V)+15, м,

где L_: - расстояние между первой скважиной и плоскостью забоя, м; T_б и T_н - соответственно продолжительность бурения скважины и нагнетания в нее воды, сут; V - средняя скорость подвигания очистного забоя, м/сут.

Рисунок 5.3 - Технологическая схема нагнетания воды в пласт через шпуры (короткие скважины) в прямолинейном забое: 1 - злектросверло; 2 - герметизатор; 3 - забойный водопровод; 4 - установка насосная; 5 - расходомер; 6 - дозатор смачивателя; 7 - фильтр штрековый; 8 - вентили; 9 - штрековый трубопровод

В случае отсутствия необходимого опережения подготовительной выработкой очистного забоя, а также при сложной гипсометрии пласта, наличия тектонических нарушений или невозможности обеспечения направленного бурения скважин на всю высоту этажа нагнетание воды в пласт может производиться через шпуры или короткие скважины, пробуренные из очистной выработки (рис. 5.3)

Длина шпуров (скважин), пробуренных из очистной выработки, составляет в прямолинейных забоях 1,8-10 м, в уступных - более половины его длины и должна быть кратной циклам выемки угля

l_c(ш) = l_г +nl_ц, м,

где l_г - глубина герметизации шпуров или скважин, м (должна производиться за зоной опорного давления и принимается в прямолинейных забоях не менее 1 м, в уступных - не менее половины его длины); l_ц, - глубина выемки угля за один цикл, м; n - число циклов выемки.

Расстояние между скважинами принимается равным двойной длине герметизации скважин l_р = 2l_г, м.

Скважины (шпуры) располагают посередине мощности пласта, а на пластах сложного строения по самой прочной пачке угля. Если кровля или почва пласта теряет устойчивость при увлажнении, то шпуры (скважины) располагают от них на расстоянии 2/3 мощности пласта.

При проведении подготовительных выработок комбайнами увлажнение угля в массиве должно производиться через скважину, пробуренную в средней части выработки посередине мощности пласта (или пачки пласта с наиболее крепким углем). Длина скважины принимается кратной величине суточного подвигания забоя, а глубина герметизации - равной половине ширины выработки

l_c(ш) = l_г +nl_п, м,

где l_п величины суточного подвигания забоя, м,.

Нагнетание воды в пласт должно осуществляться с помощью высоконапорной насосной установки. При этом максимальное давление нагнетаемой в пласт воды должно приниматься на 20-30% ниже величины, при которой происходит гидроразрыв пласта. Расчет давление воды производится по формуле

Р = 0,014К_мН, МПа,

где К_м - коэффициент влияния степени метаморфизма угля пласта, значения которого находятся в пределах 1,2 - 2,6; Н - глубина ведения горных работ, м.

Надрабатываемые или подрабатываемые угольные пласты могут увлажняться от пожарно-оросительного трубопровода при давлении 1,5 - 3,0 МПа. Если при нагнетании жидкости в пласт от пожарно-оросительного трубопровода в течение 1-2 суток не обеспечивается темп нагнетания более 1 л/мин., необходимо переходить на нагнетание жидкости в массив угля с использованием насосных установок.

Количество жидкости, которое необходимо подавать в шпур или скважину, определяется по формуле

где l_р(ш) - расстояние между скважинами при увлажнении угля в очистных выработках или ширина подготовительной выработки, м; m - мощность пласта, м; q - удельный расход жидкости принимается в зависимости от марки (метаморфизма) угля и составляет 10-25 л/т (для антрацитов определяется опытным путем); g - плотность угля, т/м³.

Продолжительность нагнетания жидкости в скважину (шпур) определяется по формуле

где q_н - темп нагнетания, который для эффективного нагнетания должен составлять 10-15 л/мин.