松软煤层工作面网格式注水的实践效果.pdf

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1、煤矿现代化2012年第3期总第108期松软煤层工作面网格式注水的实践效果郭超，朱水平(义煤集团洛阳义安矿业有限公司。河南洛阳472300)摘要在综采工作面应用上下巷及瓦斯预抽巷深孔煤层注水结合工作面切眼浅孔注水，形成“网格式”煤层注水，大大提高了注水效果，解决了松软破碎煤层回采期间煤墙片帮严重，煤尘大和瓦斯涌出异常的现象，筑起了“人造煤墙”，很好的改善了工作面生产条件，为高效安全生产打下良好基础。关键词松软煤层；人造煤墙；煤层注水；网格式中图分类号：TD713+．3文献标志码：B文章编号：1009—0797(2012)03-0019—03义安矿为煤与瓦斯突出矿井，设计年

2、产煤微小孔隙，水的表面张力作用封闭了瓦斯的流动通1．2Mt。矿井采用立井开拓方式，井深707m。所采山道，使瓦斯由吸附状态转为游离状态，从而使煤中西组二煤层煤质松软，瓦斯含量大，煤尘有爆炸危的瓦斯涌出量大幅度下降；高压水注入煤体后，增险性。FD003工作面回采过程中，煤墙易片帮，并引加煤体的水分，使煤体得到预先湿润，大大减少采起瓦斯涌出异常，大大降低生产效率，影响矿井安煤时产生煤尘量。全生产。为解决这一问题，义安矿采取工作面上下3影响煤层注水效果的因素巷及预抽巷深孔煤层注水和切眼浅孔煤层注水相结合，这样的网格式注水取得了良好效果，杜绝了3．1煤层裂隙、孔隙的发育程度煤墙

3、片帮现象，筑起了“人造煤墙”。当煤层的孔隙率小于4％时，透水性较差，注水效果不明显；孑L隙率达15％以上时，注水效果非常1FDO03工作面地质条件及工程概况明显。在地质构造带和集中应力作用下，形成的外FDO03工作面采用倾斜长壁综合机械化采煤生裂隙和次生裂隙对煤层中压注水有重要的影响。法，倾向长度740m，切眼长135m，煤厚0～6m，平均当煤壁性脆易碎时，支承压力使煤壁压裂，次生裂厚度为4．3m，煤层倾角平均为5。。直接顶为砂质隙发育；当煤壁塑性大时，支承压力使一部分孔裂泥岩、泥岩，厚度0~3．5m，平均1．0m；直接底为砂质隙闭合，煤体渗透性降低。泥岩、粉(细)砂岩

4、，厚度8．3~10．7m；所采二煤层组3．2水与煤的湿润边角和水的表面张力系数织疏松，煤的视密度为1．43dm，真密度为1．5lfm。煤体的湿润能力取决于水与煤的湿润边角和煤质硬度系数f_0．19—0．46。水的表面张力系数。水与煤体的湿润边角大小反映由于煤质松软，煤体承载力差，工作面在回采了水分子与煤分子的吸引力大小，吸引力越大湿润期间煤墙片帮严重。为防止由于空顶引起塌落、冒边角越小，越易于注水，相反则难于注水。因此注水顶和片帮严重时引起瓦斯涌出异常，保证安全生时可以在水源中加入活性湿润剂来降低水的表面产，开始在FD003工作面进行煤层注水实验。张力可以增强水在煤层中

5、的渗透能力，使注水效果更加理想。2煤层注水作用机理3-3地压的集中程度及煤层内的瓦斯压力煤层注水，是回采工作面在开采前预先在煤层煤层埋藏越深则地层压力越大，煤层内的瓦斯中打若干个钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入压力越大，水克服瓦斯压力后才是注水的有效压煤体内部，破坏煤体内原有的煤一瓦斯两相体系的力，所以，在瓦斯压力大的煤层中注水时，越要提高平衡，形成煤一瓦斯一水三相体系。三相体系内各注水压力。个介质相互作用，使煤的物理化学性质、力学性质4注水孔布置及注水参数发生变化。按照钻孔深浅，煤层注水分为深孑L注水和浅孔注水。4．1注水孔布置煤层注水其实质为：通过钻孔并利用水的压

6、力注水时，在FD003工作面上下巷和瓦斯预抽巷将水注入煤层中，依靠压力水使煤体产生大量裂内进行深孔注水，在工作面切眼进行浅孔注水。详隙，游离瓦斯释放，瓦斯压力降低；水分浸人煤体的见图1。·19·煤矿现代化2012年第3期总第108期度，g=lt／m。；K为富余系数，一般为1．0~1．55(取1．2)；T为一个注水孔承担的湿润煤量，t；W为预计含水率增值，取2％。表2上下巷注水记录(部分)图1深浅注水孔布置示意4．2注水参数一个注水孑L承担的湿润煤量计算：根据义安矿实际情况，FD003工作面煤层孔隙T=L’SM-y率为3．8％，裂隙不发育，且二煤层埋藏深瓦斯压式中：L为待

7、注水煤体在钻孔轴向方向的尺寸，in；S力大，因此采用高压注水，采用BRW80—31．5型液压为注水孔间距，in；M为注水孔附近煤层平均厚度，泵，额定压力16MPa。封孔深度取决于注水压力、沿m；为煤的密度，t／m。巷道边缘煤体的破碎宽度等。通过实验，在义安矿在封孔理想的情况下，考虑注水时的各种漏水二煤层注水压力在616MPa范围时，封孔深度量，注水量可按15L／t来计算。应取1．5～12m。深浅孔注水参数见表1。4．3．2工作面切眼表1深浅孔注水参数表采用风钻在煤壁上打设注水孔。注水孔距支架髫度／m篡径孔／ra直m距悯／m度／m方式力／M