利用瓦斯抽放钻孔进行煤层注水的施验.pdf

江西煤炭科技 2 0 0 3年 第 3期 利用瓦斯抽放钻孔进行煤层注水的试验 傅华东， 陈根仔 丰城矿务局 ， 江西 丰城 3 3 1 1 4 1 摘 要 利用风巷下向瓦斯抽放钻孔进行煤层注水， 是省时省力的注水方法， 具有良好的防尘降尘效 果 和可观 的经济 效益。 关键词 利用 瓦斯抽放钻孔 煤层注水 中图分类号 T D 7 1 4 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 62 5 7 2 2 0 0 3 0 3 0 0 5 2 0 2 1 问题 的提 出 丰城 矿务 局各 生产 矿井 ， 煤 尘 都具 有爆 炸性 。 煤尘爆炸指 数为 2 0 ％ 一2 4 ％， 矿井在 开采过 程中产 生大量的煤尘 ， 尤其是 回采工作 面更 为严重， 煤尘含 量 达 2 0 07 5 9 0 m g ／ m 3 ， 尽 管 我 们 采取 了洒 水 喷 雾 、 清 洗煤尘等措施 ， 仅仅是 治表 而已 ， 收效甚微 ， 煤尘 飞 扬和堆积仍然非常严重。煤层注水是降尘的一种最 有效的方法 ， 但在实 际生产 中因增加 打孔工作 量而 未能很好地坚持使用。如能利用 瓦斯抽放钻孑 L 对回 采工作面进行煤层 注水 ， 岂不是一举两得。 2 利用 瓦斯 抽 放钻孔 对 回采工 作 面进 行煤 层注水 的可行 性 丰城矿务局各矿井都 为高 突矿井 ， 在准备 回采 工作面或在开采过程中都进行 r瓦斯 预抽 。按照江 西省煤炭工业科学研究所对 丰城矿务局 瓦斯抽放技 术试验研究提供 的研究 成果 ， 在现有 瓦斯抽 放技 术 条件下， 对坪湖矿 6 1 7工作面进行瓦斯抽放时 间 1 0 2 天， 即可达到瓦斯抽 出率 3 5 ％。我局在煤 巷掘进过 程中就实行了先抽后掘或边抽边 掘措 施。回采工作 面两道抽放钻场按设计 要求和 现场 实际情况 ， 钻场 问距一般为 l 5～2 0 m， 每个钻 场有 3个瓦斯抽 放钻 孔 ， 钻孑 L 呈扇形 布置 ， l 撑孔 平行工作 面煤 壁 ， 2撑孔 与 3撑孑 L 分别与 l 孑 L 的夹角为 3 0 ～3 5 o ， 钻孑 L 深度 为 4 56 0 m， 注水 钻 场 的 2 孔 与 3孔 沿 走 向注 水 宽度为 4 5 m以上 ， 采用钻场 隔位注水方法 见 图 1 。 从工作面准备到开采一般都在 6～8个月 ， 工作 面开 采时间一般都在 6～1 2个月 ， 按照瓦斯抽 放钻孔 自 收稿 日期 2 0 0 3 0 7 0 9 5 2 然流量衰减系数 0 ． 0 0 3 0 ． 0 5 d 和现场实测表 明， 瓦斯抽放 6个月后 ， 抽 放负压 为 5 ． 38 ． 0 k P a ， 未受 回采动压影响时 ， 基本上再抽不 出瓦斯 ， 为利用 瓦斯 抽放钻孑 L 进行煤层注水提供 了条件。这样既不影响 瓦斯 抽 放 ， 又 能 利用 瓦斯 抽 放 钻 孑 L 进 行 煤 层 注水 ， 不 需再打注水钻孔 ， 省 时省力 ， 又有 良好 的综 合效 益。 实践 证 明 也是 可 行 的 。 1 一 瓦斯抽 放钻 场 ； 2 一 注水钻 场 ； 3 一 瓦斯抽 放管路 ； 4 _ 注水管路 ； 5 一 回风 巷 ； 6 一 - 进风巷 图 l 利用回采工作面风巷下向瓦斯钻孔注水 3 工 艺操作 过程 利 用瓦斯 抽放 钻孔 对 回采 工作 面进 行煤 层 注 水 ， 就是待 回采工作 面距 瓦斯抽 放钻场抽放 达到一 定的时间及距离后 ， 将 隔位钻场 瓦斯抽放管路拆除 。 接人注水管路 见 图 2 ， 利用瓦斯抽放钻孔 对回采 工 作面进行煤层注水， 以达到防尘降尘 的目的。 3 ． 1 注水超前距离 注水超前距离 即为开始注水时钻孔距工 作面煤 维普资讯 1 一 瓦斯抽放 钻孔 ； 2 一高压 胶管 ； 3 一 阀 门； 4 _压力 表 ； 5 一 供水管路 图 2 静压注水 系统 壁的距离 ， 合理 确定注水超 前距 离对防尘 降尘效 果 有着重大的影响。注水前要掌握 回采工作面矿 山压 力显现规律 ， 以确定最佳 的注 水超前距 离。超前 距 离过大， 煤体 尚未 产生裂 隙， 煤 体透水性 差， 难 以达 到润湿煤体； 超前距 离过小 ， 煤 体裂隙过 于发育 ， 注 入的水 沿 较大 的 裂 隙流 失 ， 煤 层 吸 附 水 量 的时 间短 ， 吸附的水量小 ， 注水效 果差。根据 丰矿矿 山压力 显 现规律 ， 动压影响范 围沿走 向长度为 4 0～ 6 0 m。在动 压区内， 煤体产生大量的次生 裂隙 ， 距工作面煤 壁 4 ～ 6 m， 煤体产生的次生裂 隙更多更宽。为此 确定 4 0 ～ 4 5 m。 3 ． 2 注水方法 利用矿井地 面贮水池 ， 通 过井下供 水管 网对煤 层实施静压注水。注水压力一般控制在 2～ 3 M p a 。 3 ． 3 注水时间 在实际工作中， 常以煤体 出现“ 出汗” 现象后 ， 再 注一 段时 间后 即可 停止 注水 。一 般 为 l 5～2 0天 。 4注水 实践 笔者在坪湖矿 3 2 3工作 面利用瓦斯抽放钻孔 用静 压注水方法进行注水实践 ， 注水静压为 2 ． 5 Mp a ， 取得 较好的效果 ， 同时也发现了一些问题。 4 ． 1 注水效 果 通过静 压 注水 可降 尘 6 o ％ ～9 0 ％。如表 1所 示 4 ． 2 安全评价 煤尘在空气 中达到一定 的浓度遇高温热源会发 生煤尘爆炸 ， 煤尘爆炸浓度下限为 4 5 m 3 ， 爆 炸威力 最强的煤尘浓度为 3 0 0～4 0 0 g ,／ m 3 。通过静 压注水可 降尘 6 o ％ 9 0 ％， 煤尘浓度大大降低 ， 引爆煤尘爆炸 的危险程度大大减少， 安全的可靠性大大提高。 4 ． 3 经济效益 利用瓦斯抽 放钻孔进 行煤 层注水 。 不需再 另打 注水钻场及钻孔 ， 节省 了人力物力 ， 一个走 向长度 为 6 0 0 m的工作面 ， 打瓦斯抽放钻场 4 0个 ， 按照采用风 巷隔位抽放 钻场 向下进行 煤层注水 的方法 ， 注水钻 场 2 0 ， 按每个钻场费用 3 0 0 0元计， 可节约资金 6万元 以 上 。 4 ． 4 职业健康 井下作业 人员 经 常接 触煤 尘， 会 导致煤 肺 病。 据我局职业 防疫部门对井下接触煤尘人员 的健康检 查统计 ， 煤 肺病 患者 为 1 ％左右。采取煤 层注 水方 法 ， 大大减少煤尘飞扬 ， 对净化作业环境 和保护职工 的身体健康起到关键的作用。 表 1 静压注水参数对比 工 序 煤尘含量 n m 3 打 眼 1 8 3 ～6 6 7 放炮 3 2 9～5 8 2 6 出煤 2 0 6～8 7 2 运输8 8～3 4 0 8． 4～7 6 7 ． 2～6 8 6． 6～6 5 1 5～ 1 3 0． 8 1 3． 8～ 1 3 8． 7 1 3～l 2 8 1 2～7 9 l 1 ． 4～7 2 l 0． 7～6 9． 2 l 2～3 6 l 1 ． 3～4 3． 8 1 0． 2～3 9 4 ． 5 存在 问题及处理 1 封孔质量是 煤层注 水的重要 环节。注水静 压为 2 ． 5 M p a时 ， 一般封孔 长度至少需 5 m， 由于是 利 用 瓦斯 抽放 钻 孔 进 行 煤 层 注水 ， 如 瓦 斯 抽 放 钻 孔 的 封孔长度不到 5 m 瓦斯抽放设计要求封孔长度达到 5 m ， 将影响注 水的效果。因此 ， 在打 瓦斯抽 放钻孔 时必须严 格按 照 瓦斯抽 放钻孔 设计把 好封 孔质 量 关 。 2 注水管与钻孔连接不严密 ， 产生漏液跑水影 响注水 的效 果。为 防止注 水过程 中的漏液 跑水 现 象 ， 在埋抽放管路时 ， 外露抽放钢管 的露头必须是丝 接 ， 便于注水时用丝接接注水管路。 3 对于泥质页岩底板的工作面 ， 注水后 易产生 底鼓 ， 给风巷及工作 面管理增加 了难 度。要 严格控 制注水量 ， 并采取相应防范措施 。 5 结束 语 煤层注水是 防尘降尘最有效 的一种方法 ， 在高 瓦斯矿井中 ， 利用 瓦斯抽放钻孔进 行煤层注水是 可 行的， 防尘 降尘效 果 是明显 的， 经 济效 益也 是可 观 的。对防止煤尘事故和保护矿工的人 身健康具有十 分 重要 的意 义 。 编辑叶忠群 维普资讯