Проект мероприятий по управлению состоянием массива при гидрообработке кровли пласта 10 в условиях шахты "Интинская"

Для производства работ по гидрообработке кровли организуется бригада, в обязанности которой входит бурение разведочных и нагнетательных скважин, их герметизация, гидрооботка массива и переноска оборудования за подвиганием очистного забоя. Общее руководство по производству работ возлагается на начальника добьгчного участка. Контроль за правильным, выбором параметров заложения скважин осуществляет геолого-маркшейдерская служба шахты. Общий контроль за ведением работ возложен на главного технолога шахты. Бригады, выполняющие подготовительные работы (бурение скважин, герметизация), а также лица, производящие гидрообработку кровли, и ответственные за соблюдение технологии работ и ведение «Журнала по гидрообработке кровли», назначются приказом директора шахты.

Гидрообработка труднообрушаемой кровли производится по паспорту, который является составной частью паспорта крепления и управления кровли. Паспорт гидрообработки включает в себя:

- технологическую схему заложения нагнетательных скважин;

- геологический разрез выемочного, участка по простиранию;

- схемы расположения оборудования и аппаратуры для нагнетания армировки и герметизации скважин;

- параметры заложения скважин и диаграмму режимов нагнетания;

- пояснительную записку по технологии производства работ и дополнительные меродриятхя по безопасности.

В комплекс мероприятий по гидрообработке входят: бурение нагнетательных скважин, подготовка и монтаж высоконапорного оборудования и аппаратуры, герметизация скважин, гидрообработка породного массива и контроль за качеством выполняемых работ.

Для гидрообработки породного массива основной кровли диаметр нагнетательных скважин принимается равным 59-92 мм. Выбор места заложения нагнетательных скважин должен быть увязан с направлением трещиноватости и возможностью установки бурового оборудования, В случае необходимости вынимаются ниши. Герметизация скважин может осуществляться песчано-цемеит-раствором (рис 5.3.1) или герметизаторами ГАС-60 и ГАС-100. (рис 5.3.2). Основная кровля пласта 10-го в поле лавы №18. представлена крепкими песчаниками мощностью от 78 до 23 м. Прочность пород основной кровли на сжатие составляет 870-1250 кг/см². Высокие прочностные и деформационные свойства песчаников размывного характера при полном отсутствии непосредственной кровли будут способствовать интенсивным проявлениям горного давления со значительно возрастающими динамическими нагрузками на крепь комплекса в особенности в средней и нижней частях лавы как при первичной, так при вторичных осадках основой кровли.

В целях снижения интенсивностей проявления горного давления и обеспечения нормальной эксплуатационных условий для работы комплекса ОКП руководством шахты принято решение о проведение мероприятий по гидрообработке основной кровли в лаве №18 разработанных совместно институтом «Печорниипроект» и техотделом шахты «Интинская».

В соответствии с разработанными мероприятиями при гидрообработке основной кровли в лаве №18. пласта 10-го предлагается 2 варианта заложения и герметизации нагнетательных скважин.

В I варианте (при первоначальном отходе комплекса от монтажной камеры на расстояние 135 м) бурение нагнетательных скважин в породный массив №№ 1,2,3,4,5,6,7 производится с монтажной камеры и рельсового промштрека лавы №18 (лист 1) с герметизацией их цементным раствором.

В II варианте при последующей отработке пласта 10-го - бурение скважин с №8 по №21 (на интервал - 230 производится с рельсового промштрека с герметизацией нижние скважин 1-го яруса №№ 8,10,12,14,16,18,20 цементный раствором, а верхние скважины 2-го яруса №№9,11,13,15,17,19,21 герметизируются вводом герметизатора ГАС-60.

Схема расположения скважин приведена в графической части курсовой проекта (лист 1).

Для обеспечения эффективного влияния гидрообработки в лаве №18 предложен двухярусвий способ расположения скважин, при котором достигается увлажнение верхних и нижних слоев основной кровли. Герметизация верхнего яруса скважин будет осуществляться герметизаторами ГАС-60, нижний ярус - созданием тампонажной пробки.

В комплекс мероприятий по гидрообработке входят:

1). Бурение нагнетательных скважин в породный массив над лавой;

2). Подготовка и монтаж высоконапорного оборудования и аппаратуры;

3). Герметизация скважин в соответствии выбранным способом герметизации;

4). Гидрообработка породного массива;

5). Контроль за качеством выполняемых работ.

Параметры заложения скважин приведены в графической части проекта (лист 1)орта. Допускаемые отклонения углов подъёма не должны превышать 0⁰30^!, углов разворота 1-3⁰. Контроль за соблюдением параметров заложения скважин при буровых работах производится геолого-маркшейдерской службой шахты.

5.3.1 Производство герметизации скважин

Герметизация устья скважины по I варианту производится путём создания цементной пробки на основе высокомарочного (не ниже 600) тампонажного цемента. Средний расход цемента на одну скважину определяется величиной цементной пробки и составляет 100-120 кг. Общая глубина цементации скважин применяется равной 17 и 30 м.

Герметизация скважины производится в следующем порядке (лист 1):

после окончания бурения скважины на проектную длину производятся разбуривание устья скважины на длину не менее 10-15 м диаметром 75-92 мм, после чего скважина тщательно промывается для удаления буровой мелочи и штыба.

Подготавливается колона обсадных труб диаметром 75-89 мм из отрезков длиной не менее 2,1-3,0 м, которые по мере введения в скважину соединяются трубноленточной резьбой.

Нагнетательный став 24-28 мм для подачи жидкости в скважину собирается из отрезков высоконапорных труб длиной не менее 2,5 м.

Длина трубы определяется шириной выработки и возможностью их разворота при вводе в скважину. Соединение труб осуществляется муфтами. Трубы имеют направляющие для центровки става относительно стенок скважины. Перед введением труб в скважину производится их промывка для удаления штыба. При сборке высоконапорных труб проверяется качество резьбовых соединений.

На первой трубке высоконапорного става устанавливается тампонажное уплотнение для изоляции концевого участка перфораторной трубы от дальнейшего поступления цементного раствора. Ограничивающее тампонажное уплотнение состоит из двух металлических колец, диаметр которых меньше диаметра скважины на 20 мм. Кольца имеют внутренний паз по внешнему диаметру, в котором устанавливается резиновая прокладка с диаметром, равным диаметру скважины. Первое кольцо приваривается к высоконапорной трубке перед перфорацией. Крепление резиновой прокладки осуществляется затяжкой второго кольца к первому посредством трёх болтов. Ограничивающее тампонажное уплотнение имеет отверстия диаметром 3 мм располагающиеся вокруг высоконапорной трубки для слива воды и цементного раствора.

После ввода высоконапорного става на расстояние, превышающее необходимую длину герметизации скважины на 1,5-2,0 м, устье скважины герметизируется. К фланцу обсадной трубы посредствам 4-х болтов М10 присоединяется закрывающий фланец с резиновой прокладкой, оборудованный тампонажной трубкой. Через тампонажную трубку диаметром 3/4 дюйма, проходящую в скважину через закрывающий фланец на длину не менее 0,7 м, насосом подается цементный раствор. Нагнетание производится периодически. При появлении цементного раствора из высоконапорного става закачивание прекращается. Через 0,5-1 час производится вторичное нагнетание раствора. При вторичном появлении раствора процесс герметизации заканчивается.

Для ускорения сроков схватывания рекомендуется в цементный раствор вводить 3% хлористый кальций (СаСl₂). Сроки схватывания цементных растворов при различном водоцементном отношении даны в таблице 5.3.1



Таблица 5.3.1

Сроки схватывания цементных растворов

Водоцементное отношение.	Без добавок	С добавкой 3%(СаСl2)
	Начало схватывания, час.	Конец схватывания, час.	Начало схватывания, час.	Конец схватывания, час.
0,5	7,0	14,0	3,0	7,0
0,6	8,0	15,0	4,0	7,5
0,7	8,6	16,0	4,7	8,4
0,8	9,5	17,0	5,5	9,0
0,9	10,0	18,0	6,0	9,7
1,0	10,5	18,7	6,5	10,3

Герметизация скважин верхнего яруса производится с помощью герметизаторов ГАС-60 (пакеров). В случае отсутствия герметизаторов прибегают к обычному способу герметизации с помощью тампонажной пробки. Длина тампонажной пробки должна быть не менее 20-28 м, длина обсадной трубы 10-15 м.

При вводе в скважину герметизатора к нему подсоединяется став из высоконапорных нагнетатетельных трубок с ниппельными соединениями.

При последовательной наращивании или укорачивании нагнетательного става производится передвижка герметизатора (пакера) на заданную глубину.

После установки герметизатора на выбранном участке скважины в ее устье вводится ручной гидрозатвор и устанавливается высоконапорный вентиль, затем подключается установка УВН-2 и производится нагнетание жидкости в скважину.

При доведении давления жидкости до 50 атмосфер гермитезатор закрепляется в скважине, в нем открывается клапан и жидкость поступает и обрабатываемый скважиной участок. При подключении установки УНВ-2 производится проверка герметичности системы. После проверки и устранения недостатков производится гидрообработка породного массива в целом или отдельными участками по 20-25 м в 2-3 этапа в течение 4-6 суток в соответствии с режимом нагнетания.

После окончания гидрообработки породного массива жидкость из става сбрасывается, тем самым снимается давление в скважине, и герметизатор вместе с нагнетательным ставом извлекается из скважины для последующего использования.

5.3.2 Общие требования к нагнетанию жидкости в скважины и контроль за соблюдением параметров и нагнетания

Нагнетания жидкости в скважины и отработка параметров нагнетания производится под контролем сотрудников техотдела шахты. Параметры нагнетания (темп, давление, продолжительность и расстояние от скважины до забоя) отмечают в специальном журнале таблица 5.3.2.

Все работы по нагнетанию производятся специализированной бригадой в составе 2-3 человек.

Работы по увлажнению и подготовке оборудования производится с соблюдением действующих ПБ и дополнительных мероприятий, указанных в паспорте гидрообработки кровли и утвержденных главным инженером шахты:

1. После начала работ по гидрообработке кровли запрещается находится вблизи скважины;

2. При производстве гидроразрыва пород кровли работа в очистном забое прекращается, а рабочие из лавы выводятся;

3. У скважины, в которой производится нагнетание от УВН-2, вывешиваются предупредительные плакаты: «Скважина под высоким давлением»;

4. Контроль за соблюдением параметров нагнетания и требований правил безопасности возлагается на начальника участка спецработ.

5. Результаты нагнетания отмечаются в специальном журнале лицами, назначенными для производства работ по увлажнению массива основной кровли, и начальником участка спецработ один раз в сутки.

Таблица 5.3.2

Журнал гидрообработки кровли:

№№	Расстояние от скважины до забоя лавы	Время работы установки или подключения к ставу.	Давление (атмосфер).	Темп нагнетания л/мин.	Показания расхода мера м3	Количество закаченной жидкости м3.	Активные добавки кг.	Роспись лица, производившего нагнетания
		Дата (число, месяц год.	Начало (час, мин).	Окончание (час, мин).			Начало.	Окончание.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

С паспортом и пояснительной запиской следует заблаговременное ознакомить ИТР и рабочих участка. Контроль за результатами увлажнения пород и их гидроразрывом производится визуальными наблюдениями в лаве за состоянием непосредственной и основной кровли и за характером её обрушения в выработанном пространстве. Наблюдения проводятся горными мастерами ежесменно, результаты наблюдений отмечаются в книге нарядов. Инструментальные наблюдения проводятся сотрудниками «Печорниипроекта» по специальным методикам.

5.3.3 Порядок работ при нагнетании жидкости в скважины для гидрообработки кровли

1. Установить УНВ-2. Произвести сборку арматуры для подключения УНВ-2 к участковому противопожарному и оросительному трубопроводу и к скважине по следующей схеме: гайка Богданова, фильтр, водорасходомер, бачок-смеситель ДСУ-2, УНВ, высоконапорная арматура с вентилями и манометрами, высоконапорный шланг, вентиль на нагнетательной трубе скважины.

2. Опробовать низконапорный шланг после подключения к участковому трубопроводу с включением УНВ-2, без подсоединения высоконапорного шланга к скважине.

3. Промыть всю высоконапорную часть системы и высоконапорный шланг, затем подсоединить его к скважине.

4. Открыть высоконапорный вентиль на скважине, открыть частично гайку Богданова на трубопроводе, включить УНВ-2, отрегулировать распределительный клапан с подачей воды в скважину 15-25 л/мин.

5. Произвести промывку скважины. Работы по промывке производятся в следующем порядке: довести давление в скважине до 75 атмосфер, включить УНВ-2, перекрыть высоконапорный вентиль на скважине и гайку Богданова, отсоединить высоконапорный трубопровод и спустить воду из скважины. Сброс воды производить два раза, промежуток между очередным сбросом должен выдерживаться около часа.

6. После промывки скважины приступают к нагнетанию жидкости. Предварительно перед включением УВН-2 заполнить бачок ДСУ-2 раствором ДБ; одновременно с этим производится подключение следующей скважины к участковому водопроводу; при герметизации скважины с помощью герметизаторов увлажнение породного массива непосредственно от участкового става не производится, в этом случае гидрообработка производится только с помощью установки УВН-2.

7. Нагнетание воды в скважину следует производить в соответствии с режимами нагнетания, имеющимися в графической части паспорта, где указаны зависимости темпа нагнетания и давления от времени работы УНВ-2 (объема закачанной жидкости) и расстояния от устья скважины до забоя лавы.

8. Во всех случаях, когда невозможно по каким-либо причинам поддерживать паспортные параметры нагнетания, начальник участка обязан сообщить об этом главному инженеру шахты и зав. лабораторией управление горным давлением в очистных выработках «Печорниипроекта».

9. При прорыве жидкости в очистной забой с резким спадом давления до 10-15 атмосфер нагнетание прекращается на 1-2 суток. Для закрывания трещин в скважину с помощью грязевого насоса КР-б вводится раствор бентонитовой глины (в зависимости от величены потерь жидкости процентное соотношение бентонитовой глины в растворе составляет от 7 до 25%).

10. При повторном включении скважины, если давление поднять не удается, а жидкость дренируется по трещинам в очистной забой, нагнетание следует прекратить, а оборудование на скважине демонтировать.



6. Расчет ожидаемого эффекта

Расчет ожидаемого эффекта основан на анализе работ по гидрообработке кровли на шахтах «Капитальная», «Пионер», «Восточная». В результате гидрообработки кровли пласта 10 в лаве №18 ожидается получение эффекта по разупрочению пород и экономических показателей добычи не ниже приведённых в таблице 6.3 и 6.7.

Шахта Капитальная объединения «Интауголь». При отработке пластов 10-го и 11-го фактором, сдерживающим расширение области применения механизированных комплексов, явилось наличие труднообрушаемых песчаников в бремсберговых полях лав № 12, 13, 16, 16-бис, 17, 18» 26» 28 пласта 11-го и лав №17,13. 28 пласта 10-го. На этих участках над пластом залегают аргиллиты и алевролиты непосредственной кровли мощностью до 3,6 м. Выше расположены песчаники переменной мощности от 12 до 30-32 м, предел прочности которых на одноосное сжатие составляет от 600 до 1100 кгс/см2.

Шахта посадки песчаников при первичном обрушении составляет 50-76 м. В зоне установившегося сдвижение отмечается зависание песчаников в выработанном пространстве до 23 м. Обрушение происходит крупными блоками, внезапно, с разломом кровли впереди очистного забоя, при этом образуются заколы, вывалы и ступенчатое опускание, которые приводят к деформациям крепи, аварийным ситуациям в забое и резко увеличивают объем работ по управлению кровлей. Применявшиеся на шахте паспорта крепления и управления кровлей с усиленной плотностью призабойных и посадочных стоек не обеспечивали надежного поддержания призабойного пространства и не исключали случаев завалов лав.

Первые опытные работы по применению комплексов типа КМ87М на участке с труднообрушаемой кровлей в лаве №16, горно-геологическая характеристика которой приведена в таблице 6.1, оказались неудачными. При входе комплекса в зону размыва непосредственной кровли и замещения ее песчаником мощностью 18-21,5 м в результате обрушения основной кровли крепь была посажена «нажестко» и частично деформирована, что привело к необходимости демонтажа комплекса. Оставшийся участок лавы был отработан с применением усиленной индивидуальной и посадочной крепей.

Дальнейшие работы по применению механизированных крепей на участках с труднообрушаемыми кровлями проводили только после гидрообработки кровли. С гидрообработкой породного массива отработаны участки с труднообрушаемой кровлей в лавах №12, 13, 16-бис. 17, 25 и 28 пласта 11-го и № 17, 18 и 28 пласта 10-го. Горно-геологическая характеристика некоторых из этих лав приведена в таблице.

Таблица 6.1

Горно-геологическая характеристика лав шахты «Капитальная»

Наименования показателя.	Лава
	№16 пласт 11-го	№13 пласт 11-го	№17 пласт 11-го	№17 пласт 10-го	№18 пласт 10-го	№28 пласт 10-го
Мощность пласта: общая вынимаемая Угол падения Длина лавы	2,6-2,63 2,4 4-8 76-80	2,58-2,63 2,4 2-4 100	2,6 2,4 3-5 90	2,1-2,4 2,0-2,4 6-10 120	2,45 2,2-2,4 9-10 110	2,45 2,3 3 91
Тип крепи	ОМКТМ
Мощность кровли, м: непосредствен	1,5-1,2	0,5-3,5	0-0,75	0-3,55	0,2-0,5	0,75-1,5
АлевролитАргиллит - Алевролит
основной	16-21,5	12-32	19-21,5	17-23	20-25	20-27
ПесчаникПесчаникПесчаник
(конгломераты)

Для гидрообработки кровли при незначительных длинах лав применялись, как правило, односторонние схемы заложения скважин. Лишь в лаве №26 пласта 11-го при длине лавы 126 м использовалась двусторонняя схема заложения скважин. Параметры заложения скважин и режимы обработки массива приведены в таблице 6.2

Оценка эффективности применения гидрообработки в лавах (шахта «Капитальная») осуществлялась как инструментальными и визуальными наблюдениями в очистных забоях, так и по уменьшению времени простоев и улучшению технико-экономических показателей.

Таблица.6.2

Параметры заложения скважин

Параметры скважины и гидрообработки массива.	Лава
	№13 пласт 11-го	№17 пласт 11-го	№17 (III горизонт) пласт 10-го	№18 пласт 10-го	№28 пласт 10-го
Количество нагнетательных скважин, шт.	11	5	29	21	15
Длина скважины, м. Угол наклона скважины к горизонту, град.	70-75 10-11	55-65 4,5-5,0	35-85 3-12	70-80 2-12	50-85 10-15
Угол поворота, гра Глубина герметизатора, м.	65-70 16-23	65-70 20-23	65-82 15-25	65-82 15-27	60 22
Расстояние между скважинами, м.	25-35	25-32	25-50	20-50	35
Средний объём жидкости, закачиваемый в скважину, м3	3,4	75,0	21,6	28,5	21
Давление при нагнетании кгс/см2 максимальное среднее	155 35-70	125 50	115 30-50	110 50-60	105 45
Темп нагнетания, л/мин:
максимальный средней	27-30 13-14	28-30 11,5-15,5	20-30 5-12	27-30 1011	25 10

Так, в лаве №17 пласта 11-го шахты «Капитальная» наблюдения за работой крепи были начаты в начаты в неувлажненной зоне, где непосредственная кровля создавала более благоприятные условия для подбучиваняя крепи. Зона размыва непосредственной кровля и замещения песчаниками была обработана на протяжении 125 м.

Шаг обрушения основной кровли на необработанном участке находился в пределах 15-18 м и в обработанной зове не превышал 8-10 м. Величина зависших в выработанном пространстве пород не превышала 4-6 м. Средние величины опускания стоек за технологический цикл в зоне обработки составляли не более 3-5 мм.

На обработанном участке заколы пород кровли проявлялись редко. Частота вывалов высотой свыше 1,2 м составляла пять вывалов на 52 м подвигания, в необработанной зоне она была в 3 раза больше. В лавах №17,18 и 28 пласта 10-го на обработанных участках обрушение пород происходило более равномерно и без сильных динамических ударов. Значительно уменьшились вывалы пород в призабойное пространство и снизился отжим угля, что создало более безопасные условия трупа.

На обработанных участках значительно улучшились в технико-экономические показатели работы лав (таблица 6.3).

Таблица 6.3

Технико-экономические показатели работы лав

Наименование показателя	Без гидрообработки	С гидрообработки кровли лавы
	Лавы№18 пласта 11-го	№13 пласта 11-го	№17 пласта 10-го	№18 пласта 10-го	№28 пласта 10-го
Среднесуточная добыча, т	600	1174	1402	827	1132
Себестоимость * т угля по участку, руб.	2,39	1,32	0,82	1,13	1,05

* - себестоимость по данным 1975 года.

На шахте «Пионер» труднообрушаемые кровли по пласту 11-му распространены в приосевой части мульды и бремсберговых полях замульдовой части шахтного поля. Шаг посадки при первичном обрушения труднообрушаемых песчаников составлял 50-60 м, а в зоне установившегося сдвижения пород отмечалось периодическое зависание песчаников от 15 до 25 м. Обрушение пород в выработанном пространстве происходило крупными блоками с разломом кровли впереди очистного забоя и образованием закола и значительных вывалов пород.

Для внедрения высокопроизводительных механизированных комплексов на шахте были проведены экспериментальные работы по применению гидрообработки, которые показали эффективность воздействия увлажнения на породный массив.

Дальнейшее внедрение комплексов в павах №1 и 2 III бремсбергового поля 1У горизонта, №1 II бремсбергового поля и №I и 2 бремсбергового поля замульдового горизонта осуществлялось с применением гидрообработхи пород. Горно-геологическая характеристика лав приведена в таблице.

Для гидрообработки кровли применялись различные схемы расположения скважин. Параметры скважин и режимы обработки массива приведены в таблица 6.4

Таблица 6.4

Параметры заложения скважин

Параметры скважин и гидрообработки массива	Лава
	№1 пласта 11-го III бремсбергового поля 1У горизонта	№1 пласта 11-го II бремсбергового поля замульдового горизонта	№1 пласта 11-го I бремсбергового поля замульдового горизонта	№1 пласта 11-го I бремсбергового поля замульдового горизонта
Количество скважин, шт. Длина скважин, м	7 65-75	36 75-90	27 60-75	23 50-70
Угол наклона скважин к горизонту, град,	12-14	12-16	10-18	9-20
Угол поворота, град Глубина- герметизации, м. Расстояние между скважинами, м	65-70 20-22 30-45	65 12-23 30-40	65-83 17-23 20-40	65-70 15-23 20-40ё
Средний объем жидкости, закачанной в скважину, м3	35,2	29,2	54,0	17,3
Давление при нагнетании, кгс/см2
Максимальное	150-165	135	155	110
Среднее	35-70	35-50	45-55	25-30
Темп нагнетания, л/мин:
Максимальный	25-27	21,5-26	30	15-22
Средний	15	12-18	15-16	7-12

В связи со сложными условиями была проведена гидрообработка оставшегося участка лавы, для чего через 30 м были пробурены четыре скважины, в каждую из них закачано в среднем 74-75 м³ жидкости. При входе в обработанную зону состояние кровли и обрушаемость пород значительно улучшились, что позволило увеличить среднесуточную добычу до 600-800 т. В дальнейшем участки с труднообрушаемой кровлей в лавах №1, 2 и 3 III бремсбергового поля замульдового горизонта пласта 10-го отрабатывались с применением гидрообработки породного массива. Горно-геологические условия наиболее характерных лав приведены в таблице 6.5

Таблица 6.5

Горно-геологические условия лав

Наименования показателя	Лава
	№2 пласта 10-го 1У горизонта	№3 пласта 10-го III бремсбергового поля 1У горизонта	№3 пласта 10-го II бремсбергового поля замульдового горизонта
Мощность пласта, м	2,6	2,6	2,6
Угол падения, град	8	7-9	10
Длина лавы, м	100	100	85
Тил крепя	ОМКТМ	ОМКТМ	ОМКТМ
Мощность кровли, м:
Непосредственной	0,2-1,1	0,4-0,8	0-3,7
	Аргиллит	Аргиллит	Алевролит
	Алевролит
Основной	18,5-22	19-21	15-24,3
	Песчаник	Песчаник	Песчаник

Параметры заложения скважин к гидрообработки массива приведены в таблице. 6.6 Анализ данных показывает, что наиболее эффективно гидрообработка кровли применялась в лаве №3 II бремсбергового поля замульдового горизонта, где в среднем в скважину закачивалось 104 м³ жидкости.

Таблица 6.6

Параметры гидрообработки

Параметры заложения скважин гидрообработки массива	Лава
	№3 пласта 10-го III бремсбергового поля 1У горизонта	№3 пласта 10-го II бремсбергового поля замульдового горизонта
Количество скважин, шт.	7	11
Длина скважин, м	60-70	60-70
Угол наклона скважины к горизонту, град	16-18	5-6
Глубина герметизации, м	17-20	17-22
Расстояние между скважинами, м	30	25-35
Средний объем жидкости закачанной в одну скважину, м3	51	104
Давление при нагнетания кгс/см2:
Максимальное	125	175
Среднее	40-60	20-60
Темп нагнетания, л/мин:
Максимальное	До 30	До 30
Средний	10-12	12-14

Первые опытные работы по применению механизированных комплексов типа ОКП на шахте «Восточная» объединения «Интауголь» по пласту 10-му были проведены в лаве № 2 1У горизонта. Перед первичной посадкой кровли была произведена обработка породного массива через три скважины. В каждую скважину закачано 20-26 м³ воды. Участок обработки по простиранию составил около 100 м. При отходе комплекса от монтажной камеры на расстояние 25 кг произошло первичное обрушение кровли, не вызвавшее осложнении и деформаций крепи. В дальнейшем обрушение кровли происходило равномерно, без зависаний больших консолей. Исследованиями проявлений горного давления в этой лаве установлено, что нагрузки на крепь в значительной мере определялись количеством закачиваемой жидкости. Замерами просадок гидростоек установлено, что они не превышали 2-3 мм за технологический цикл, случаев просадки стоек “нажестко” не зафиксировано. Шаг посадки основной кровли на обработанных участках не превышал 8-10 м, а на интенсивно обработанных участках - 4 - 6 м.

Опыт отработки лав комплексами типа ОКП с гидрообработкой породного массива в условиях шахты «Восточная» показал, что в результате увлажнения и гидроразрыва пород их обрушаемостъ значительно улучшилась и значительно снизились интенсивные проявления вторичных осадок кровли. Это позволило улучшить технико-экономические показатели работы очистных забоев (таблица 6.7).

Таблица 6.7

Технико-экономические показатели работы очистных забоев

Наименование показателя	С частичной гидрообработкой кровли	С гидрообработкой кровли
	Лава №2 пласта 10-го 1У горизонта	Лава №3 пласта 10-го III бремсбергового поля 1У горизонта	Лава №3 пласта 10-го III бремсбергового поля замульдового горизонта
Среднесрочная добыча, т	776*/393	815	1176
Производительность труда рабочего на выход, т/месяц	341/173	561,4	671
Себестоимость ** т угля по участку, руб.	1,89/2,18	0,99	1,50
Тип комплекса	Тип комплекса ОМКТМ

* - Числитель - на обработанных участках, знаменатель - на необработанных участках.

** - Себестоимость дана в ценах 1975 года.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщение опыта внедрения метода гидрообработки породного массива на шахтах Печорского бассейна показывает, что применение этого метода явилось основой для возможности эксплуатации серийных механизированных крепей на участках с труднобрушаемыми кровлями и способствовало дальнейшему расширению области применения и повышению эффективности их работы. В результате внедрения способа управления кровлей гидрообработкой породного массива в целом по бассейну получен экономический эффект более 3,5 млн. руб**.

Шахтные исследования эффективности применения гипрообработки, проведенные в различных горно-геологических условиях, показывают, что при нагнетании воды в песчаники основной кровли обеспечивается положительный эффект в части улучшения обрушаемости кровель и снижения концентрации напряжения в прикраевой части разрабатываемого угольного пласта. Однако широкий опыт применения показал, что необходимо его дальнейшее совершенствование. Одно из направлений - снижение поверхностного натяжения воды за счет введения добавок с низким поверхностным натяжением. При этом рабочая жидкость будет участвовать в увлажнении большего объема пород. Однако в данном случае рабочая жидкость оказывает лишь механическое воздействие на массив. Песчаники основных кровель бассейна имеют главным образом карбонатные цементы, поэтому для них перспективно применение рабочих жидкостей не только со сниженным поверхностным натяжением, но и с добавками активных реагентов, воздействующих на слагающие горную породу минералы и цемент.

Другим направлением повышения эффективности гидрообработки и расширения области ее использования является применение растворов повышенной вязкости. Нагнетание этих растворов необходимо для осуществления гидроразрыва в зонах повышенной трещиноватости, если производительность высоконапорной установки недостаточна для создания необходимого давления; для активного управления обрушением зависших пород при расположении скважин в выработанном пространстве, для гидрообработки высокопористых и трещиноватых массивов.

Для уменьшения фильтрационных свойств массива в скважину необходимо периодически закачивать вязкую жидкость (например, раствор бетонитовой глины), после чего при приближении очистного забоя можно производить гидроразрыв песчаников или конгломератов основной кровли.

Следующим направлением, повышающим эффективность гидрообработки породного массива, является разработка схем и параметров по участковой обработки скважин и средств герметизации. При существующей длине очистных забоев длина нагнетательных скважин, значительна (более 80-90 м). При этом большая длина фильтрующего участка скважины не обеспечивает в ряде случаев необходимо плотности фильтрующего потока, рваного или превышающего приемистость скважины, и направленность нагнетания и обработки конкретного участка.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гусельников Л.М. и др. Способ управления кровлей. Авт. свид, № 344130.

2. Калимов Ю.И. Разварин Д.Е. Зимаков Б.М. Опыт управления газовыделением на выемочном участке. Сыктывкар, Коми, кн.изд-во. 1972.

3. Кобранова В.Н. Физические свойства горных пород. М., Гостоптехдздат, 1962.

4. Левинский О.Б. и др. Предварительные результаты промышленных исследований нагнетания воды в угольные и породные уступы на Алмалыкском буроугольном карьере. Сб. трудов Ташкентского политехнического института. Выпуск 81, 1972.

5. Матвеев В.А., Чихирев Н.В. Туров А.П. Способ первичной посадки труднообрушаемой кровли. Авт.свид.№ 155469.

6. Микляев Е.И. и др. Опыт управления гордым давлением в очистных забоях с трудяообрушаемыми кровлями на шахтах комбината «Ростовуголь». - Уголь, 1968, №7.

7. Налджан В.В. Гуменюк Г.Н. Адеянов В.А. Влияние влажности на механические свойства горных пород. - В сб. «Технология, механизация, автоматизация и безопасность работ да шахтах Карагандинского бассейна». М., «Недра», 1987.

8. Панов Г.Е. Предварительное увлажнение массивов на угольных шахтах и карьерах. М., «Недра», 1970.

9. Семенов Ю.А„ Бекбулатов А.К. Рустемов Э.М. Способ управления труднообрушаемой кровлей в очистных забоях. Авт. свид. № 311011.

Размещено на Allbest.ru