解析綜放工作面煤層注水參數與施工工藝

史繼武

（太原理工大學，太原　030024）

解析綜放工作面煤層注水參數與施工工藝

史繼武

（太原理工大學，太原030024）

摘要：煤層注水工作的進行對于煤層開采過程中粉塵的降低具有重要作用，因此在煤層開采的過程中一定要注重注水工作的進行，根據不同的煤層不同特點選擇合適的注水方式和注水參數，促進注水工作作用的充分發揮。

關鍵詞：煤層注水；注水參數；施工工藝

1　前言

煤層注水工作對于整個煤層開采工作的進行都有著重要意義，在煤層開采過程中要根據煤層的干燥度以及強硬度來選擇鉆孔的深度、長度等，為煤層注水工作順利進行創造條件。本文就綜放工作面煤層注水參數與施工工藝進行探析。

2　煤層注水的含義

煤層注水工作的進行對于降低綜放工作面的粉塵有著重要意義，其主要的工作原理就是在正式采煤之前在待采煤層上打若干鉆孔，在把水通過鉆孔用壓力等方式注入，從而使煤的含水量得以增加，進而降低煤層開采時粉塵的產生量。煤層注水的本質就是通過水分子在煤層中的滲入與運動，使煤層產生一定的毛細現象，讓煤分子之間的空隙都有水存在，從而增強了煤體的濕潤程度，降低了在開采過程中粉塵的浮游程度，為煤層的開采創造一個好的條件。

3　煤層的注水方法以及鉆孔相關因素的選擇

3.1長臂注水

在選用長臂注水的時候，為了達到預定的煤層注水的效果，一定要保證注水的水壓，一般情況下，煤層注水至少為2Mpa，與此同時還要注意注水的清潔度，在每個注水的分支都要安裝過濾器，把注水中的雜質以及對煤體有害的物質都過濾出去。在進行長臂注水前，要在順槽超前工作面大約35米的位置上打深孔進行注水工作，一般情況下打孔的深度以及孔的直徑要根據煤層的實際情況決定。

3.2短鉆孔注水

短鉆孔注水過程中最重要的就是孔的布置以及打孔的深度，在進行布孔時要注意讓孔和采煤工作面盡量保持垂直，孔的長度的確定與采煤工作面的循環進度有關，如果沒有特殊情況，把長度確定為2米左右即可。

3.3深度注水

深度注水的布孔方式和短鉆孔注水相似，也得讓孔與工作面垂直。孔的長度比短鉆孔注水孔的長度大得多，一般在10米左右。

3.4鉆孔長度的選擇

不同煤層所需要的鉆孔長度也有所不同，具體的鉆孔長度要根據煤層的間隙的狀況、所需的注水時間和壓力以及工作面的情況等決定。鉆孔長度是否恰當對于注入效果有著直接影響，因此在注水工作進行前，一定要對施工的工作面進行細致的勘察，從實際出發，確定恰當的鉆孔長度。

3.5鉆孔間距的選擇

鉆孔間距的大小和煤層的濕潤半徑有著密切聯系，當孔的深度越大時，孔的間距也就隨之越大，相反，當其孔深度比較小時，孔的間距也會隨之變小。合適的孔的間距要通過不斷對煤層進行檢測以及對孔深進行探究后來具體確定。一般情況下，孔的間距在10米-20米左右。

3.6封孔深度的選擇

在進行打孔后，為了更好的發揮出注水的效果，要對孔進行封孔的處理，封孔的深度的大小也是影響注水效果的重要因素之一，因此要根據生產的具體狀況選擇合適的封孔深度。按照有關規定，封孔的深度一般為2.5米-10米，其具體數值可以根據生產的實際情況進行恰當的調整。對于封孔材料的選擇可以是膨脹劑和水泥的混合物，也可以是某些密封性能較好的化學物，應該根據現實情況來確定其方法以及封孔的材料，最大程度的提升封孔的質量。

4　注水工藝參數的選擇

4.1超前工作面預注水位置

在注水工作的進行中最重要的部分之一就是超前工作面預注水位置的合理選擇，合適的預注水位置能夠促進煤層注水工作的順利進行，在選在預注水的位置時要把煤層支撐部位在開采過程中裂隙變化以及對煤層所需要的注水時間納入考慮范圍。除此之外，對于一些特殊的工作面，要根據其具體情況適當的調整預注水的位置，必要時要對煤層的硬度、承壓度以及頂煤變形的相關規律進行反復檢測和實驗，從而為確定最恰當的預注水位置提供理論基礎。在進行這項工作時，還要特別注重超前工作面最短距離的選擇，這個距離是保證注水工作正常進行的最基本的條件。

假設注水超前工作面的最短距離X

X=Td·s+x

在此公式中s所代表的就是采煤工作面每天推進的進度，x代表則是在注水停止時，工作面和鉆孔之間的距離。

4.2注水系統

靜壓注水系統和動壓注水系統是目前在完成煤層注水工作中最主要的兩個系統，當注水鉆孔比較大時，可以選用動壓注水系統，在這種注水系統中，往往選用型號為KBZ-100/150的注水泵，這種泵的流量很大，一般為6m3/h，壓力15MPa。

4.3注水壓力

煤層的不同，注水的壓力也不相同。一般在低壓注水、中壓注水、中高壓注水、高壓注水以及超高壓注水等都能在不同的采煤面用到。注水壓力在注水工作的進行中并不是一成不變的，能夠對其產生干擾的因素比較多，譬如回采工作面的瓦斯壓力以及煤層的透水性能等。注水壓力的實質就是對鉆孔注水過程中所產生阻力的一種反映。就現在我國大多數煤層的情況，注水壓力應該符合以下要求：

（1.2—1.5）Pw≤P≤Pr

式中：P—注水壓力，MPa；

Pw—煤層中瓦斯壓力，MPa；Pr—上覆巖壓力，MPa。

4.4注水時間

煤層注水的注水時間與注水速度和注水量都有關系，它與前者成反比，與后者成正比。要想確定注水時間必須先確定水泵的類型，不同類型的水泵適用于不同的鉆孔長度與不同滲透性的煤層，在確定水泵類型的前提下，也就能確定每一個鉆孔的注水時間。注水時間滿足于公式t=Q/q，其中q代表的數據是注水泵的單位流量，Q則就代表注水的總量，不同煤層注水時間的計算都適用此公式。

4.5煤層注水水源

在進行煤層注水工作時常選用井下消防灑水系統作為其水源，一般情況下，為了注水工作的順利進行，可以提前把水注入容量為3立方米的多個移動儲水箱當中，在進行注水時，用注水泵吸取水箱中的水。

5　注水施工中需要注意的安全為題

由于井下作業風險性比較高，因此必須注重注水工作注水過程中的安全問題：

（1）在一些必要的設備周圍加強對其的支護，以防意外事故的發生，譬如鉆機以及注水泵周圍等。在對鉆機和注水泵進行安裝前，要對安裝地點的安全狀況進行檢查，盡可能的排除安裝過程中可能出現的危險因素，為其安全安裝奠定基礎。

（2）在進行注水時，相關負責人要做好相關的記錄，尤其對于打孔的個數以及每個孔的注水量的記錄要更加詳盡，以防重復注水或打孔從而導致危險的發生。

（3）在注水過程中如果出現異常的情況，譬如水珠出現在煤壁的預定范圍等，應該立即停止注水，并采取相應措施對異常情況出現的原因進行篩查，確保注水施工能夠在安全的前提下進行。

6　結束語

要想把煤層的注水工作順利完成就必須充分考慮與其相關的各種因素，尤其是煤層本身的某些特性更應該放入重點考慮的范圍。在進行煤層注水的過程中要注重施工安全，盡可能的把比較大的危險因素在前期的準備工作中就把其清除或采取措施進行預防。為煤層注水工作的順利實施打下基礎。

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