南阳煤矿3209综采面煤层长孔注水的试验研究.pdf

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1、能源技术与管理2013年第38卷第4期52EnergyTechnologyandManagementVo1．38No．4doi：lO．3969／j．issn1672-9943．2013．04．020南阳煤矿3209综采面煤层长孔注水的试验研究宋志荣，焦宁，孙飞z(1．山西高平科兴南阳煤业有限公司，山西高平484000；2．河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454002)[摘要]煤层注水是在回采前通过钻孔将压力水注入煤体，以改变煤的物理力学性质，减少回采过程中的产尘量。通过对现场试验煤层注水前后煤样含水率、粉尘浓度和瓦斯涌出量的变化，得出煤层注水能有效地降

2、低综采工作面粉尘和瓦斯体积分数。[关键词]煤层注水；粉尘；注水参数；降低[中图分类号]TD714+．4[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2013)04_005222．2煤层注水参数设计0引言2．2．1钻孔煤矿粉尘不仅危害工人身体健康，还能加速钻孔平面布置和剖面布置如图2、3所示。磨损机械，造成重大安全灾害，是困扰煤矿发展的另一大难题。因此，制定有效防尘、降尘措施对煤矿安全具有重大意义。采用降低综采工作面粉尘产生量的最有效的主动防尘措施煤层注水技术，能有效地解决这一问题阻]。图2钻孔平面布置图I5[I11试验工作面概况o—ooooo煤层南阳煤矿3煤

3、层位于山西组中下部，煤层厚3．77～6．62m，平均5．41m，可采性指数100％。井图3钻孔剖面布置图田内该煤层呈西厚东薄之趋势，含03层泥岩及(1)钻孔长度的计算公式为：炭质泥岩夹矸，时夹黄铁矿结核。3209工作面位于L=(2／3-3／4)Lg矿井西南部的二采区，煤层赋存深度150～360m，式中，为工作面长度，m。平均埋深为300m。3209工作面采用倾斜长壁采经计算，钻孔长度为130m。煤法，上行开采，工作面走向长150m，倾斜长(2)钻孔间距B：钻孔间距B取15m。1900m，运输顺槽和回风顺槽沿煤层底板布置，(3)钻孔位置。从开切眼始前700m，注

4、水孔采高2．8m，放煤高度2．61m，采放比为1：0．93。开口高度距运输顺槽巷道底板1．7m，钻孔孔底距采煤机截深0．8m，循环进尺0．8m。煤层底板0．5m，注水孔倾斜长度130m。从700m起至1200m停采线处，注水孔开口高度距运输顺2煤层注水系统及注水参数确定槽巷道底板1．7m，钻孔孔底距煤层底板0．5m。2．1煤层注水系统2．2．2注水参数工作面动压注水系统如图1所示。(1)单孔注水量Q的计算公式为：Q=K1·K2·K3·h‘L·S·。式中，h为煤层厚度，m；L为工作面长度，m；S为注水孔间距，取15m；y为煤的容重，t／m；为煤体注水后提高的含水

5、率，取低压注水浸泡煤层提高0．72％；K为重复浸润系数，取1．2；K2为采1．供水管；2．水箱(容积不小于2m)；3．吸水胶管；4．过滤器；动裂隙增加的贮水系数，取1．2；K，为注水过程中5．注水泵；6．单向阀；7．流量表；8．压力表；9．高压胶管；10．分流器的漏失系数，取1．1。11．截止阀；12．封孔段；13．注水管；14．注水孔图1工作面动压注水系统示意图经计算，单孔注水量为265m。2013年8月Feb．，2013宋志荣，等南阳煤矿3209综采面煤层长孔注水的试验研究53(2)注水压力。粉样品1．0g，轻轻堆放于表面活性剂溶液的表面煤层注水压力强度应

6、以不压裂煤层为前提，上，同时用秒表记录煤粉全部沉人湿润剂溶液所煤层被压裂的压力与上覆岩层厚度的关系计算公需要的时间，为煤尘沉降时间。平行实验重复10式为I2_3]：次，然后求其平均值作为实验测量结果。利用该值≤≤的大小来评价表面活性剂溶液对煤粉润湿性的好式中，为煤层中的瓦斯压力，MPa；PR为上坏，沉降时间越短表示对煤粉的润湿越好。覆岩层压力；取9．8(印为上覆岩层与土层平根据实际需要，将湿润剂质量分数分别设定均密度，取2500kg／m，H为上覆岩层的平均厚为0．05％、0．10％、0．30％、0．50％共4组。通过沉降度，取300m)。法测量出湿润时间，煤粉

7、在各湿润剂的作用下所水压较小，则注水速度太低；水压过高，则可需沉降时间如表1所示。能使煤层裂隙猛烈扩散，导致大量跑水。一般根据表1润湿剂不同质量分数作用下煤粉沉降时间条件计算得出合理注水压力，计算得出的结果为：质量分数，％NQ—l／sNQ一2／sNQ一3IsNQ一4／sNQ一5／s0≤≤7．5MPaO．O56oo5503209469在注水过程中考虑注水压力损失，水压力损0．1O60053024059420．302371801383318失一般为注水压力的1／10，因此在注水试验过程O．5O176154l102712中实际注水压力为：O≤≤8．3MPa由表1可以

8、看出，NQ一4、NQ一5两种湿润剂(3