綜采工作面淺層動態(tài)煤層注水技術(shù)研究與應(yīng)用

姜福領(lǐng)

摘要：煤炭在我國工業(yè)建設(shè)中占據(jù)不可動搖的地位，依托煤炭資源進行國民建設(shè)依然是近一個階段和時期內(nèi)的主要方式和手段，但隨著人民生產(chǎn)生活水平的不斷提升，煤炭的高死亡率和惡劣的勞動環(huán)境越來越多地受到人民和社會病垢，特別是塵肺病對勞動者健康的影響，已成為廣大煤炭生產(chǎn)建設(shè)單位不得不重視和考慮的重點和難點問題，利用煤層注水技術(shù)達(dá)到降塵、改善作業(yè)環(huán)境已被寫入煤礦安全規(guī)程，作為一項強制措施，本文以永煤集團順和煤礦 2102 綜采工作面為例重點就淺層動態(tài)煤層注水這一技術(shù)方案制定進行技術(shù)分析。

關(guān)鍵詞：綜采工作面; 煤層注水;技術(shù)研究

一、問題的提出

順和煤礦隸屬河南永煤集團，設(shè)計生產(chǎn)能力 0.6Mt/_，地質(zhì)條件中等， 主采煤層二 2 煤，平均厚度 2.6m，井下標(biāo)高在 -631.1 ～ -549.8m 之間。為減少 2102 綜采工作面生產(chǎn)期間產(chǎn)塵量，降低粉塵濃度，改善工人作業(yè)環(huán)境，減少采煤機械磨損，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 化基本要求及評分辦法》中綜合防塵相關(guān)規(guī)定：采煤工作面應(yīng)按規(guī)定采取煤層注水防塵措施。

二、煤層注水應(yīng)注意的問題

煤層厚度小于 0.6m 時，不宜注水;孔隙率小于 4% 時，其透水性接近于零，不宜注水;孔隙率大于等于 40% 時，煤層成為多孔均質(zhì)體，天然含水率已達(dá) 1，無需注水。注水前應(yīng)根據(jù)各單位煤層賦存條件和煤質(zhì)特性，選擇合適全理的注水方案。

短孔注水適用于煤層賦存不穩(wěn)定、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、煤層薄、產(chǎn)量低的采煤工作面，由于短孔注水壓力低，所以工藝簡單，具有較大的靈活性和適應(yīng)性，缺點是鉆孔多，濕潤范圍小，易跑水，容易與回采發(fā)生矛盾。三、注水主要技術(shù)參數(shù)依據(jù)煤層注水方式是指鉆孔的位置、長度和方向，我國目前使用較多的注水方式有長孔注水、短孔注水、深孔注水和巷道鉆孔注水四種方式。根據(jù)順和煤礦煤質(zhì)特點，2102 綜采工作面短孔注水參數(shù)做如下設(shè)計。

1、鉆孔直徑：主要由鉆機和鉆桿決定，應(yīng)考慮煤的硬度，破碎情況， 封孔技術(shù)、注水量等因素，一般取 40～50mm，該工作面取 43mm。

2、鉆孔深度：L = Lc+0.25

式中：L 為鉆孔深度，Lc 為工作面每日推進度（按每天 5 刀煤計算）。L=5×0.6+0.25=3.25m

2102 綜采工作面孔深暫定 5m，誤差 ±0.5m。

3、鉆孔間距：綜采工作面注水經(jīng)驗值 2102 綜采工作面注水孔間距取5m. 誤差 ±0.5m（在瓦斯?jié)舛容^高及煤層灰分較大區(qū)域，可適當(dāng)減小注水孔間距）。

4、每孔注水量：q=K×n×Vb×100%

式中 ：q 為每孔注水量;K 為漏水系數(shù)，取 1.2;n 為濕潤系數(shù)，取 2.5%; Vb 為濕潤體積，Vb =L×B×M（L 為鉆孔深度，B 為鉆孔間距，M 為煤層厚度）.L=1.2×2.5%×5×4×2.6=1.6m3

2102 綜采工作面每孔注水量暫定為 1.6m3，也可以壓力值到達(dá)和周圍煤壁反應(yīng)為準(zhǔn)（根據(jù)實際生產(chǎn)確定）。

三、注水方案及主要設(shè)備

本工作面煤層注水以動壓淺孔注水為主，即由作業(yè)人員持 Z0sJ-100/2.5s 架柱支撐氣動手持式鉆機，配合 ①43mm×1m 的麻花鉆桿（配備①43mm 鉆頭），在工作面煤墻側(cè)施工一排注水孔，注水孔三花布置，孔距 5m，誤差 ±1m，孔深 5m，誤差 ±0.5m，分別位于底板向上 1.5m、2m 位置，注水孔距工作面上下端頭煤壁 10m，誤差 ±2m。2102 軌道運輸順槽設(shè)備列車噴霧泵作為注水泵，自噴霧泵上引出 ①25mm 高壓膠管作為注水系統(tǒng)主管路，作為注水主水源，注水主管路上備齊單向閥、高壓水表。 設(shè)備列車至工作面上端頭主管路采用 ①25mm×10m 的高壓膠管，工作面主管路借助液壓支架噴霧水供水管路，在液壓支架噴霧水供水管截止閥處接 ①10mm 的高壓膠管作為注水管路，同時在注水管路上接人壓力表。單孔注水壓力不低于 5MP_，注水時間不低于 10～15min，使用 FKss-40/15 型封孔器進行封孔。

所需相關(guān)設(shè)備如下：

1、打眼鉆機：Z0sJ-100/2.5s 架柱支 撐 氣 動 手 持 式 鉆 機。 配①43mm×1m 麻花鉆桿、①43mm 鉆頭。2、封孔設(shè)備：FKss-40/15 型封孔器進行封孔。

3、注水泵：BPw320/6.3 噴霧泵及 0x320/20A 清水泵箱

四、注水相關(guān)技術(shù)要求

1、封孔長度及方法：煤層動壓注水使用 FKss-40/15 型封孔器進行封孔，將封孔器送人鉆孔，接上注水管，利用注水壓力使封孔器膨脹封住鉆孔， 封孔長度 2m。

2、注水壓力及流量：采用動壓注水，注水壓力不低于 5MP_。采用調(diào)節(jié)鉆孔的注水流量（通過調(diào)節(jié)球閥來實現(xiàn)）來控制注水壓力，注水時從低壓逐漸升壓，直至注水壓力穩(wěn)定為止。

3、注水時間要求：根據(jù)生產(chǎn)情況，注水時間 10～15min，如果設(shè)計注水時間內(nèi)煤壁出水或相鄰鉆孔出水，煤壁片幫，則立即停止注水。

五、結(jié)論

1、深人研究了煤層注水及降塵機理，對不同的注水方式進行了分析， 結(jié)合 2102 綜采工作面的實際情況，對 2102 工作面煤層注水方案進行了參數(shù)設(shè)計：2012 工作面采取工作面煤壁短孔注水;鉆孔深度 6m;鉆孔間距 4.5m;單孔注水量 1.6 m3;單孔注水時間 20min;注水壓力 5Mp_;封孔長度 2m。

2、2102 綜采工作面煤層注水的參數(shù)設(shè)計，為 2102 工作面安全清潔高效開采提供了技術(shù)保障，同時也為后續(xù)工作面的回采提供了技術(shù)參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫文標(biāo); 劉輝.煤層注水在煤礦安全中的應(yīng)用及淺析[J].煤礦安全2004，12（2）：12-19.

[2]陳炎光，錢鳴高.中國煤礦采場圍巖控制 [M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1994.

[3]高海濱.采煤工作面深孔注水技術(shù)研究 [D]. 準(zhǔn)南：安徽理工大學(xué)，2007.