掘进工作面煤层中深孔高压注水卸压降尘技术论文_高永山

抚顺矿业集团有限责任公司 老虎台矿 辽宁抚顺 113003

摘要：本文通过对73004#掘进工作面中深孔煤层高压注水应用考察分析，进而阐述了高压注水是掘进工作面卸压降尘抑制瓦斯涌出的主要技术措施之一，是绿色掘进开采的主要途径。

关键词：原理 中深孔 煤层高压注水 效果分析

73004#工作面位于老虎台矿井田的西部，南为炮采旧采迹及四分层夹矸，北为井田开采边界，东为中央煤柱，西为西部煤柱，上部为73003#、73001#综放面旧采迹，煤层走向近视东西，煤层倾角平均20°-48°，煤层有自然发火危险，发火期1-3个月，最短13d,有煤尘爆炸危险，爆炸指数为46.24%，预计瓦斯涌出量1.04m3/min。由于该区受F25断层影响，派生的断层及裂隙较多，地质条件复杂 ，瓦斯预抽不充分 ，冲击地压时常发生，煤尘发生量严重超标，给安全生产带来诸多不利因素。经过反复论证，我们采取了简便、快速、高效的中深孔高压注水，经过在73004#生产准备面的实践考察，认定高压注水是掘进面卸压降尘最有效的措施。

1、卸压预湿煤体原理

1）湿润煤体原生煤尘

随着采掘的进行，煤体内部各类裂隙中存在原生煤尘，它随着煤体破碎而飞扬空气中，水进入裂隙后，将其中的原生煤尘预先湿润，使其失去飞扬能力，从而消除这一尘源。

2）钻孔注入高压水，产生的压力12Mpa—15Mpa,扩大预裂孔隙，注水初始释放煤体中的瓦斯压力，支承压力，之后再抑制瓦斯涌出，使三带应力重新分布。如图所示：

2）注水参数

①钻孔直径d

根据煤的硬度，注水流量及钻具条件，孔径d取42mm

②钻孔长度L一般取L=Ld+L压力+0.25

L—钻孔长度

Ld—工作面日进度m 取3m

L压力—工作面支承压力 取7m

③封孔长度

封空器长度1m，封孔深度1.0—2.0m,空外端1.0m。

④钻孔间距取2m

⑤注水压力：注水压力12—15Mpa

⑥注水速度V:注水速度控制在v=30L/min

⑦单孔注水量q

q=knvc×103=1.2×3%×10×2×3.5×1000

q—单孔注水量

k—漏水系数 取k=1.2

n—湿润系数 n=3%

vc—湿润体积，vc=LBM,m3

L—钻孔长度，m

B—钻孔间距，m

M—煤层掘进高度，m

⑧注水时间t=2q/v=168min

⑨注水压力

采用动注水压力，注水压力控制在10—12Mpa,泵压最大不超过14 Mpa，最小注水压力6 Mpa。

⑩注水系统

2）降低煤层压力

对注水前后的钻屑指标进行对比分析，测定钻孔布置在两个注水孔中间，深度10m，每1m收集一次钻屑称量，然后进行注水前后的钻屑量比较。在钻进过程中，钻孔内的应力大，孔径收缩变形，使钻屑量增大，另外钻孔受瓦斯压力作用或因煤的结构破坏，也使钻屑量增加。注水前后钻屑量测定比较见下表：

3）抑制瓦斯涌出

注水前工作面瓦斯涌出量达到0.0065/min，注水后降到0.00541/min注水后初期阶段，瓦斯涌出量没有降低，反而急剧增加，高达0.00868/min，但持续时间较短，在30min后降到0.00541/min左右。分析认为，注水压力达10MPA以上时，注水压力远远大于煤层瓦斯压力，因而水注入煤体后充满煤体孔隙，使瓦斯通道阻断，解吸困难，难以流通，减少了瓦斯向采掘空间的涌出量。但在注水初始阶段，靠近采掘空间的煤体，由于注水压力的作用，其孔隙间的瓦斯被水排挤而涌向采掘空间，造成短时间内采掘空间瓦斯的急剧增加。

4、结束语

高压注水在不同程度上缓解了冲击地压、瓦斯、煤尘等对安全生产的威胁其主要优点表现为：

1）省时，见效快，一般2小时就可以满足要求。

2）胶管、封孔器可以回收利用，安装方便。

3）高压注水工艺有效降低掘进期间煤尘浓度，充份保障员工身体健康，减少煤肺病发生。

4）改善矿井作业环境，创造了宽敞空间和清洁的作业现场，有利于质量达标。

论文作者:高永山

论文发表刊物:《防护工程》2017年第22期

论文发表时间:2017/12/27

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