順層抽放鉆孔深孔靜壓注水的應用技術與探討

梁成軍

摘 要：祁南礦715綜采工作面利用順層抽放鉆孔進行深孔靜壓注水取得了較好的效果。本文對深孔靜壓注水的適應環境、應用技術及效果進行探討。

關鍵詞：煤層注水；靜壓注水；順層鉆孔；深孔

1 背景分析

祁南礦715綜采工作面煤體瓦斯含量約8.47ml/g，為突出煤層。工作面準備期間，采用了傾斜順層鉆孔為主、底板網格式穿層鉆孔為輔預抽整個工作面煤層瓦斯措施消除煤與瓦斯突出危險性。工作面走向長度527m，傾斜長度160m，為兩層煤大釆高一次采全厚工作面，采高3.7～6.1m，煤層結構簡單，硬度0.5～1，屬軟煤層。工作面煤體含水率1.95%，回采前期采用圓班循環淺孔動壓注水措施，孔深3m、注水壓力8mp、孔間距5m、循環注水量1.5～2m3。但由于煤體較軟，采高較大，煤壁易發生片塌，成孔率差，且在施工安全方面存在較大隱患。

鑒于工作面準備期間，機、風巷施工大量順層抽放鉆孔，故將淺孔動壓注水改為利用順層鉆孔進行超前深孔靜壓注水。

2 注水工藝

2.1 工藝概況

2.1.1 注水范圍

工作面機、風巷順層鉆孔間距3m，平均孔深90m，封孔管直徑38mm。經檢測，工作面超前應力集中區在20～40m范圍內，確定順層鉆孔注水范圍為工作面煤壁向外20m至65m，共計45m，機、風巷分別各布置3組共15個注水孔。每5個注水孔為1組，每個注水孔安裝控制閘閥，每組注水孔安裝一個流量表，用于注水水量的檢測、統計，并在現場設置注水檢測牌版，統計注水時間及水量。

2.1.2 封孔裝置

順層鉆孔封孔管為光滑壁PE管，正壓注水易出現漏水現象，封孔難度較大。經現場試驗，采用竹節摩擦方式封孔，效果最佳，最終確定封孔裝置采用鋼管+套管焊接方式加工。

2.2 注水操作流程

2.2.1 注水孔安裝完成后，利用高壓軟管分組連接。每個注水孔安裝控制閘閥，若發現溢水，能及時關閉。

2.2.2 流量表型號為GB/1778.1～3-2007，最大流量4.0m3/h。流量表配套壓力表，靜壓供水壓力一般控制在1～2Mp左右。

2.2.3 每天早班安排專人統計注水量，統一檢查注水系統，打開關閉的注水孔，繼續注水，并及時填寫注水記錄。

2.2.4 隨著工作面回采推進，采用分組循環向外挪移推進方式，工作面每推進15m，挪移、安裝一次。

3 效果考察

深孔靜壓注水相較于淺孔動壓注水具有長時間、小流量、間歇式的特點，特別適用于透氣性較差煤層，具體注水參數如表一：

通過對715綜采工作面注水效果考察，其主要具有以下特點：

3.1 總注水量大。根據統計結果，每孔平均注水量達到6m3，特別是在距工作面20～40m的應力集中區域，注水水量明顯增大。

3.2 投入成本低。封孔器均為自制加工，投入主要為閘閥及流量表費用，相對淺孔動壓注水需要投入的高壓泵、膨脹管等，費用支出大大降低。

3.3 用工投入小。715綜采工作面日推進速度約為3m，一般為5天挪移一次，工作量相對較小，且易于管理。

3.4 含水率明顯增加。通過注水前后煤層含水率測定結果可以看出，采取靜壓注水措施后，平均含水率增加2.5%以上，注水前后（動壓注水與靜壓注水）煤體含水率對比如表二。

3.5 減塵效果明顯。采用靜壓注水后，工作面回采期間粉塵濃度明顯降低（如表三）。

3.6 工作面煤體塑性增加非常明顯，煤壁片幫現象明顯減少，工作面回采期間安全保障得到提升。

表二 動壓注水與靜壓注水含水率對比表

[取樣地點＼&原始含水率（%）＼&動壓注水含水率（%）＼&靜壓注水含水率（%）＼&715機巷

715工作面

715風巷＼&1.96

2.02

1.92＼&3.65

3.49

3.58＼&4.32

4.14

4.41＼&]

表三 715綜采工作面除塵效果表

[回采期間原始粉塵濃度（mg/m3）＼&注水減塵后粉塵濃度（mg/m3）＼&采取降塵措施后粉塵濃度（mg/m3）＼&263.7＼&41.1＼&8.6＼&]

4 結論

煤層深孔靜壓注水與淺孔動壓注水各有優缺點，針對不同的采煤工作面，要相較對比使用。深孔靜壓注水對回采生產工序影響較小，但對于無順層鉆孔的采煤工作面，施工成本相對較高；淺孔動壓注水相對具有更高的靈活性，但對生產工序有較大影響，需每班在煤壁施工鉆孔，且在注水期間無法進行回采作業。故，根據不同類型的采煤工作面，應選擇更加合適的注水工藝，在保證施工安全、高效生產的前提下，最大化地提升注水效果。

隨著煤礦生產機械化水平的不斷提高，粉塵治理工作日益得到重視，但粉塵治理技術相較于機械化水平的提升存在明顯差距。既經濟高效，又操作簡便，對工作環境影響小的粉塵治理技術，有待繼續深入探討、研究。

參考文獻：

[1]高海賓.采煤工作面深孔煤層注水技術研究[D].安徽理工大學，2007：10-12.

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