綜采工作面淺層動態煤層注水技術研究與應用

姜福領

摘要：煤炭在我國工業建設中占據不可動搖的地位，依托煤炭資源進行國民建設依然是近一個階段和時期內的主要方式和手段，但隨著人民生產生活水平的不斷提升，煤炭的高死亡率和惡劣的勞動環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建設單位不得不重視和考慮的重點和難點問題，利用煤層注水技術達到降塵、改善作業環境已被寫入煤礦安全規程，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煤層注水這一技術方案制定進行技術分析。

關鍵詞：綜采工作面; 煤層注水;技術研究

一、問題的提出

順和煤礦隸屬河南永煤集團，設計生產能力 0.6Mt/_，地質條件中等， 主采煤層二 2 煤，平均厚度 2.6m，井下標高在 -631.1 ～ -549.8m 之間。為減少 2102 綜采工作面生產期間產塵量，降低粉塵濃度，改善工人作業環境，減少采煤機械磨損，根據《煤礦安全規程》、《煤礦安全質量標準 化基本要求及評分辦法》中綜合防塵相關規定：采煤工作面應按規定采取煤層注水防塵措施。

二、煤層注水應注意的問題

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，煤層成為多孔均質體，天然含水率已達 1，無需注水。注水前應根據各單位煤層賦存條件和煤質特性，選擇合適全理的注水方案。

短孔注水適用于煤層賦存不穩定、地質結構復雜、煤層薄、產量低的采煤工作面，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性，缺點是鉆孔多，濕潤范圍小，易跑水，容易與回采發生矛盾。三、注水主要技術參數依據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。根據順和煤礦煤質特點，2102 綜采工作面短孔注水參數做如下設計。

1、鉆孔直徑：主要由鉆機和鉆桿決定，應考慮煤的硬度，破碎情況， 封孔技術、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：綜采工作面注水經驗值 2102 綜采工作面注水孔間距取5m. 誤差 ±0.5m（在瓦斯濃度較高及煤層灰分較大區域，可適當減小注水孔間距）。

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，取 1.2;n 為濕潤系數，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，也可以壓力值到達和周圍煤壁反應為準（根據實際生產確定）。

三、注水方案及主要設備

本工作面煤層注水以動壓淺孔注水為主，即由作業人員持 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。

所需相關設備如下：

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、注水相關技術要求

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_。采用調節鉆孔的注水流量（通過調節球閥來實現）來控制注水壓力，注水時從低壓逐漸升壓，直至注水壓力穩定為止。

3、注水時間要求：根據生產情況，注水時間 10～15min，如果設計注水時間內煤壁出水或相鄰鉆孔出水，煤壁片幫，則立即停止注水。

五、結論

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設計：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設計，為 2102 工作面安全清潔高效開采提供了技術保障，同時也為后續工作面的回采提供了技術參考。

參考文獻：

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