川煤集团芙蓉公司杉木树煤矿 四川宜宾 644501
摘要：根据N24102综采工作面的瓦斯涌出情况，煤壁溢出高浓度瓦斯，杜绝割煤过程中割燃高浓度瓦斯。现场采取了对煤壁施工注水孔，分析出注水孔在解决割煤过程中高浓度瓦斯的作用，使工作面回采过程中回风流中的瓦斯大幅降低，减少 “瓦斯三级报警”，收到了良好的效果。
关键词：综采工作面 煤层注水 瓦斯治理 瓦斯三级报警
工作面煤层注水是在回采的工作面施工钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，破坏煤体内原有的煤－瓦斯两相体系的平衡，形成煤－瓦斯－水三相体系，体系内各个介质相互作用，使煤的物理性质、力学性质及热力学性质发生变化。工作面煤层注水实质是：其一通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体间隙内并湿润煤体，煤体的水分对瓦斯的运动起阻碍作用，使一部分瓦斯在煤体破坏后不涌入采掘空间而是随煤体被运出工作面。其二钻孔注入压力水，渗入煤体间隙内，可置换出煤体间隙内游离的瓦斯，增加瓦斯涌出量，减少生产过程中瓦斯浓度。
1浅孔注水的应用
1.1 工作面概况
N24102综采工作面位于N24采区西翼,上至+340m标高,下至+285m标高,东至采区中间上山保安煤柱线,西为采区边界。北为未布置的N24102（上）工作面,开切眼西为采区边界（边界以西为亿荷沟煤矿）,东为采区中间上山保安煤柱，南为已回采结束的N2482采空区。工作面煤层为B3+4煤层，为半暗~半亮型煤。煤层结构较为复杂。煤层在顶部青杠炭以下有一层厚度在0.1~1.5m左右的层滑构造，煤层内裂隙发育；工作面煤层厚度在3.5~6.5m,平均4.6m。煤岩层产状为：倾向135~150度、倾角6~13度。
工作面开采前瓦斯治理主要是施工顺层钻孔对煤体进行超前预抽。该工作面瓦斯储量1585.2万m3，于2008年10月正式投抽至今。回采期间绝对瓦斯涌出量在10.0~30.0m3/min之间。与之邻近的N2482工作面回采过程中曾出现过多次采空区来压，导致瓦斯涌出量突然增大的情况。
1.2 钻工布置及参数
注水钻孔布置在工作距上出口10m至下出口10米段。注水钻孔按单排布置，孔径为42mm，孔深4.5m ，间距5.0m，挂孔高度为工作面底板以上1.5m处。
1.3 封孔工艺
选择使用橡胶封孔器进行封孔，注水时其注水压力将前方胶囊膨胀达到注水时封孔要求。
1.4 注水参数
压力注水采用综采自带液压系统注水，注水压力不低于8Mpa，注水时发现水由煤壁、相邻注水钻孔或煤体因片帮顶部流出时，即停止注水。
2 注水效果
2.1注水孔内瓦斯浓度变化
（1）注水孔内瓦斯在注水前后变化较大；注水后，孔内瓦斯浓度降低，煤层内瓦斯含量减少。具体数据如表一所示。
（2）煤层较软（Ⅱ、Ⅲ类）部分比煤层较硬（Ⅰ类）部分瓦斯变化大。
2.2回风流中瓦斯浓度变化情况
（1）注水前后，注水孔内瓦斯浓度变化较大。注水后，割煤期间注水孔内瓦斯浓度减低，煤体湿润，杜绝了因割煤引起瓦斯燃烧。
（2）注水前后，风量变化不大的情况下工作面割煤瓦斯浓度减小；在后期风量减小的情况下，煤体进行注水后，瓦斯浓度有所上升，但比注水前割煤瓦斯浓度小。（3）注水后，由于煤体中的水对煤体内瓦斯运动有阻碍作用，割煤后瓦斯随落煤运出工作面，工作面 “瓦斯三级报警”基本杜绝。
3 影响煤层浅孔注水的因数
（1）注水压力对注水效果影响较大。
24102工作面在注水压力为6mpa时，由于注水器胶囊受压不足，不能膨胀，注水时水流直接从钻孔内流出，水不能进入煤体间隙；当注水压力达到10mpa时，注水器胶囊受压膨胀，水受压后进入煤体间隙。
（2）注水器埋藏深度对煤体注水的影响。
N24102工作面注水时注水器在钻孔内的埋深小于1.0m时，煤壁、顶部在注水较短时间内就有水流出，煤体受注水影响范围变小。当注水器埋深大于1.5m时，注水时间、煤壁出水情况较为均衡，注水效果较好，煤体注水范围与钻孔深度较为合理。
（3）注水钻孔间距对注水效果的影响。
N24102工作面在进行预测预报后，预测钻孔与注水孔距离较近约2.0m左右，当注水孔注水时，水流直接从预测钻孔内流出，注水效果明显减弱。合理布置钻孔间距对注水效果有很大影响。
（4）煤体结构对注水效果的影响。
N24102工作面煤层构造段，注水后煤体瓦斯变化较为明显，煤体含水量增加。在距运输巷口50米段，由于煤体较硬，煤体间隙较少，注水后回水较多。
（5）注水的成分对水的渗入效果有较大的关系。
N24102工作面注水采用泵站乳化液，比防尘水对煤体的渗入效果较好。
4 结论
（1）在厚煤层工作面采用浅孔注水杜绝了煤壁割燃高浓度瓦斯且降低回风巷中的瓦斯浓度，减少瓦斯超限及“瓦斯三级报警”具有较好的效果。
（2）注水压力、注水孔间距、注水器与封孔等因数的合理要求是对浅孔注水效果的保证。
（3）对煤体采用间歇注水，可使水充分的渗入煤体中，提高注水效果。
（4）煤层注水后，工作面煤尘减少，工人吸入煤尘减少，一定程度保证了身体健康。
作者简介：陈鹏（1981—），男，四川人，本科，工程师，川煤集团芙蓉公司杉木树煤矿通防部主任工程师. Tel: 13990972010, E-mail: 93949794@qq.com
作者简介：杨雄（1985—），男，四川人，硕士，工程师，川煤集团芙蓉公司杉木树煤矿党工部部长. Tel: 18881998705, E-mail: 364181631@qq.com
论文作者:陈鹏,杨雄
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/4
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