5322综放工作面煤层注水和效果研究

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1、5322综放工作面煤层注水和效果研究　　摘要：根据恒大公司综采放顶工作面状况，通过合理选择煤层注水钻孔施工工艺，优化煤层注水参数，减少煤层注水效果的因素，加强煤层注水的日常管理，使采煤工作面各回采工序产尘两大幅度降低，收到了良好的效果，从技术上杜绝了煤尘事故的产生。关键词：综放工作面；煤层注水；降尘；参数优化中图分类号：P618.11文献标识码：A文章编号：煤层注水是回采工作面最重要的降尘措施之一，在回采前超前在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程中煤尘的产尘量。

2、煤层注水其实质为：通过钻孔并利用水的压力将水注入煤层中，依靠压力水在煤体裂隙中渗透，压差，毛细和分子扩散运动，使注入煤层中的水沿着煤的裂隙分割的煤块渗透并储存于裂隙与空隙之中，增加煤体的水分，使煤体得到预先湿润，以减少采煤时产生浮游粉尘的能力。现场试验表明，煤层含水量达到4%时，煤尘的生成量在原有的基础上将减少80%以上。一、煤层注水实践1、工作面概况95322工作面走向长度1460m，倾斜长度145~191m，倾角2°~10°，平均4°，煤层厚度最大6.6m，最小4.6m，平均为5.69m，可采平均煤厚为5.4m，

3、局部有夹矸，厚度为0~0.8m，采用综采方顶煤回采工艺。煤层瓦斯含量0.082~0.48mL/g，自然发火期为1~3个月，煤层原生水分为2.87%，煤层总的孔隙率为4.958%，煤尘爆炸指数为36.96%具有爆炸危险性，局部煤质松软，破碎，内生裂隙发育。2、钻具选择及钻孔布置根据5322工作面参数及现有设备，5322轨道巷施工时选用MK—4全液压坑道钻机进行双向施工，运输巷选用KHYD—75diA岩石电钻进行施工，同时根据煤层注水化验结果，在煤层全水分达不到4%的地点，使用煤电钻实施短孔注水，钻孔布置见下图（图1）。

4、3、钻孔参数图17407工作面钻孔布置示意图95322工作面深孔施工时，使用Φ50mm钻杆，Φ75mm的钻头，上行孔钻孔倾角为4.3°，下行孔时为3.7°，钻孔间距为10~15m，双向钻孔深度达面长的2/3以上，该面大面145m，单向钻孔即要求注水深度达到97m以上，实施双向注水时，利用MK-4钻机施工的钻孔深度一般在70~90m，最浅的为65m，最深的为90m，钻孔平均深度为82.1m，岩石电钻施工的钻孔达到25~35m，运输巷平均孔深为26.5m，小面注水孔长度平均为26.1m。短孔注水时，钻孔深度为6m，孔径为

5、Φ42mm。4、封孔工艺煤层注水的效果很大程度上取决于封孔方法及封孔质量。为有效地杜绝漏水，该矿一是选择使用KFB封孔泵进行封孔，Φ20mm封孔器长度8m，使用海带，水泥，砂浆对封孔器里段进行预先封孔，外段使用锚固剂，砂浆进行分段封孔，封孔时使用专用工具，靠封孔泵推力将砂浆把钻孔周围空隙堵塞，推力达3Mpa，封孔深度8m，凝固后进行高压注水，煤体及煤帮未出现漏水现象，二是选择使用ZF—4封孔器进行封孔，注水后其自然膨胀堵孔，开始注水。5、注水参数注水压力，流量和注水实践是决定超前注水湿润煤体效果的主要参数，一般应以在

6、较低的注水压力情况下保持足够的流量和较长的注水时间为宜。该面注水方式采用双向长孔静压注水方式，静压为6Mpa，注水动压为2.5~3Mpa，一般每道同时注2个钻孔，注水流量保持在7.2L/（hm）左右。单孔注水时间一般为6d左右。二、煤层注水作用及效果1、降尘效果9注水后，工作面煤层全水分平均为4.58%，新增水分平均为1.7%，煤层注水对减少采煤各环节的粉尘起很大作用，水进入煤体后的减尘作用表现在以下3个方面：1.1、煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润，使其在破碎时失去了飞扬的能力，从而有效地消

7、除这一尘源。1.2、水进入煤体的内部使之均匀湿润。当煤体在开采中收到破碎时，绝大多数的破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生。1.3、水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤体的物理力学性质。当煤体因外力而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。注水后各工序的降尘率：割煤：81.7%，司机处：90.8%，移架：92.6%，回风：94.9%，运煤：88.8%，平均降尘率：88%。2、抑制工作面瓦斯的涌出煤层注水对瓦斯治理的作用，不仅表现在防治瓦斯突出方面，而且对降低瓦斯涌出量也有

8、十分明显的效果。这是因为注水时高压水客服瓦斯压力后才能注进水，水改变了煤的力学性质，增加了煤的可塑性，降低了弹性模量，使应力分布均匀化，弹性能释放的速度变小，降低了释放的功率，水进入煤的孔隙，降低了瓦斯的排放。9根据5322、5326各综放工作面上偶角的瓦斯涌出情况，上偶角瓦斯浓度平均下降了20%左右，回风流中瓦斯浓度基本降低为0。3、降低工作