摘要：根據(jù)新方礦業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際，積極引進(jìn)煤層長(zhǎng)孔注水新技術(shù)，新工藝，在4202下山3#采煤面進(jìn)行應(yīng)用該技術(shù)，大幅度降低機(jī)采而風(fēng)流中的蝶塵，是礦井生產(chǎn)中的一項(xiàng)極其重要的防塵技術(shù)，降生效果顯著。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)孔注水 防塵技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X(2012)2(b)-0092-01

1煤層長(zhǎng)孔注水的原理

機(jī)采煤工作面在回采過(guò)程中產(chǎn)生大量煤塵，雖經(jīng)濕式打眼、采煤機(jī)內(nèi)外噴霧、爆破噴霧等多種綜合防塵技術(shù)及措施，采煤工作面回風(fēng)流中的礦塵仍然較高，對(duì)作業(yè)人員的身體健康及礦井的安壘生產(chǎn)構(gòu)成威脅。就此新方礦業(yè)通過(guò)深入調(diào)查研究積極引進(jìn)機(jī)采工作面長(zhǎng)孔注水技術(shù)及工藝，大大降低了各采煤工作面風(fēng)流中的煤塵，效果明顯。煤層注水是機(jī)采工作面最重要的防塵措施之一，煤層注水的減塵作用主要有以下三方面：(1)煤體內(nèi)的裂隙中存在著原生煤塵，水進(jìn)入后，可將原生煤塵濕潤(rùn)并粘結(jié)，使其在破碎時(shí)失去飛揚(yáng)能力，從而有效地消除這一塵源。(2)水進(jìn)入煤體內(nèi)部，并使之均勻濕潤(rùn)。在破碎時(shí)消除了細(xì)粒煤塵的飛揚(yáng)，預(yù)防了浮塵的產(chǎn)生。(3)水進(jìn)入煤體后使其塑性增強(qiáng)，脆性減弱，改變了煤的物理力學(xué)性質(zhì)，當(dāng)煤體因開(kāi)采而破碎時(shí)，脆性變?yōu)樗苄宰冃?，因而減少了煤塵的產(chǎn)生量。且進(jìn)行煤層注水后起到弱化煤層作用，確保回采期間安壘。

2影響煤層注水效果因素 根據(jù)煤層注水的難易程度，習(xí)慣上將煤層分為三類：第一類煤層為容易注水煤層。第二類煤層為較容易注水煤層；第三類煤層為難注水煤層。影響水在煤體內(nèi)滲透的主要因素有。(1)煤的裂隙和孔隙。煤的裂隙性和孔隙性是煤體的主要結(jié)構(gòu)特征。煤層的透水性與煤的裂隙發(fā)育程度、裂隙寬度及裂隙方向有密切關(guān)系。經(jīng)有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在與主要原生裂隙面和層理面平行的方向上滲透系數(shù)最大，在與主要原生裂隙面垂直而與層理平行的方向上滲透系數(shù)較小，在與主要原生裂隙面平行而與層理面垂直的方向上滲透系數(shù)最小。孔隙率是孔隙的總體積與煤體的總體積的百分比。國(guó)內(nèi)外對(duì)煙煤的研究結(jié)果表明，當(dāng)孔隙率小于4％時(shí)，煤層的透水性極差，不能實(shí)行注水，大于5％時(shí)煤層的透水性較好，能實(shí)施注水；當(dāng)孔隙率達(dá)到15％以上時(shí)煤層的透水性和濕潤(rùn)效果都很好。而當(dāng)孔隙率達(dá)到40％時(shí)，煤層成為多孔均質(zhì)體，天然水分豐富則無(wú)需注水，此多屬于褐煤。(2)煤的變質(zhì)程度。高變質(zhì)程度的煤，液體的滲透系數(shù)小，低變質(zhì)程度的煤，滲透系數(shù)中等；中等變質(zhì)程度的煤，滲透系數(shù)最大。(3)上覆巖層壓力及支承壓力?？偟内厔?shì)是，煤的孔隙率隨煤層埋藏深度的增加而縮小，煤層透水性隨埋藏深度的增加而降低。在長(zhǎng)壁采煤工作面的超前支承壓力帶、應(yīng)力集中帶以及其他大面積采空區(qū)附近的集中應(yīng)力帶，因承受的壓力增高，其煤體的孔隙率與受采動(dòng)影響的煤體相比，要小60％至70％，減弱了煤的透水性。(4)液體性質(zhì)。煤是疏水性物質(zhì)，與水不甚親合。如果在水中添加表面活性劑，水的表面張力就會(huì)降低，從而提高水對(duì)煤的濕潤(rùn)能力和滲透系數(shù)。

3煤層長(zhǎng)孔注水工藝

3.1鉆孔布置與施工方法 4202下山3#采煤工作面開(kāi)采煤厚一般在2.4m左右，開(kāi)孔位置距頂板1/3煤層厚為宜，開(kāi)孔時(shí)應(yīng)注意煤層的各小分層的硬度及圍巖性質(zhì)，必要時(shí)作修改。并應(yīng)使鉆孔基本上平行于煤層頂?shù)装寤蜚@孔傾角略小于煤層傾角1度左右，并始終保持在煤層中。注水孔的施工選用紅旗150鉆機(jī)，該型-號(hào)鉆機(jī)拆卸組裝靈活，運(yùn)輸方便，施工鉆孔孔深大，可施工不同角度注水孔。

3.2鉆孔參數(shù)

鉆孔長(zhǎng)度一般單向鉆孔為工作面長(zhǎng)度的1/2 2/3；雙向鉆孔長(zhǎng)度應(yīng)比工作面長(zhǎng)度的1/2少10-15m。現(xiàn)4202下山3#采煤工作面最長(zhǎng)為120m，最短為70m，因此采用在該采煤工作面進(jìn)回風(fēng)巷分別布置注水鉆孔的雙向鉆孔注水法。鉆孔時(shí)采用大直徑鉆頭~52mm，開(kāi)口孔徑要稍大些，用108mm-鉆頭，開(kāi)口段長(zhǎng)度3-5m。鉆孔注水長(zhǎng)度取決于工作面長(zhǎng)度。由于工作面長(zhǎng)度變化較大，故計(jì)算雙向鉆孔長(zhǎng)度時(shí)分最大長(zhǎng)度和最小長(zhǎng)度分別計(jì)算，具體可按下面公式計(jì)算： 最大：L=0.5L-15=0.5×120-15=45m，取45m。

最?。篖=0.5L.-1 5=0.5×70-1 5=20m，取20m。 其中：L一鉆孔長(zhǎng)度。L一工作面長(zhǎng)度，最大取120m，最小取70m。

由以上計(jì)算得知，該采煤工作面最長(zhǎng)注水孔為45m，最短注水孔為20m。

3.3鉆孔間距及注水鉆孔個(gè)數(shù)

(1)根據(jù)新方礦業(yè)煤層透水性、裂隙程度、煤層厚度、傾角及鉆孔深度、方向、注水壓力、注水時(shí)間等實(shí)際情況注水鉆孔間距一般取30m雙向鉆孔上、下鉆孔一般錯(cuò)距5m，防止上下孔貫通，導(dǎo)致無(wú)法注水。(2)根據(jù)4202下山3#采煤工作面的實(shí)際情況，共對(duì)其設(shè)置布置13個(gè)注水鉆孔。

3.4封孔 采用先插入水管后灌入水泥沙漿灌方法封孔時(shí)，先在注水管首端距管口100mm處焊一比擴(kuò)孔直徑略小的圓盤(pán)，在管前端100mm位置捆扎少量棉紗等物，并將注水管插入孔內(nèi)，以固定注水管和防止漏漿。注水管露出煤壁0.5m，水泥沙漿采用l：(2～3)，封孔深度為6-8m，待砂漿凝固后進(jìn)行注水。

3.5注水

(1)根據(jù)本礦實(shí)際，注水方式采用動(dòng)壓注水。注水泵選用2TGE/120的雙管高壓注漿泵，注水量最大3.6m3/h，注水壓力一般為10MPa，其最大注水壓力為20MPa，該設(shè)-備體積小。使用方便，適用于井下各種規(guī)格巷道。(2)在注水時(shí)注水量一般應(yīng)使煤層的全水分含量達(dá)到3.5％6％。在當(dāng)前不易掌握煤層水分的情況下，以上、下巷煤壁見(jiàn)到濕潤(rùn)為宜。(3)采煤工作面在回采前20天內(nèi)實(shí)行好煤層注水。(4)注水采用單孔注水法，一個(gè)孔注完，并經(jīng)相關(guān)人員驗(yàn)收后方可進(jìn)行第二孔的注水工作。(5)在泵的出水口處應(yīng)安裝三通，使出水管分別連接到注水管和回水管上，在回水管上安裝調(diào)壓閥門(mén)，以調(diào)節(jié)注水管的壓力和流量，在調(diào)壓閥前高壓側(cè)安裝壓力表觀測(cè)壓力的變化，并用高壓膠質(zhì)軟管和注水孔相連接。在高壓側(cè)禁止用一般管子，發(fā)免發(fā)生崩管事故。(6)在注水過(guò)程中做到班班記錄，主要記錄為注水壓力、注水流量、每班注水量等，升井后經(jīng)整理及時(shí)記入注水臺(tái)賬內(nèi)。

4結(jié)語(yǔ) 通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、分析，本工作面煤層水參數(shù)為每米鉆孔有效流量為36L/h，機(jī)采回采時(shí)采煤工作面回風(fēng)流中粉塵濃度較未實(shí)行煤層注水時(shí)下降67％，大大降低回采作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)流中的粉塵濃度，改善作業(yè)環(huán)境，確保礦井的安全生產(chǎn)；另外實(shí)行煤層長(zhǎng)孔注水工藝還可以降低工作面氣溫，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)能降低1℃，降低煤的硬度，容易開(kāi)采；能降低采煤機(jī)截齒的消耗-還可抑制瓦斯涌出，降低工作面和回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?。煤層長(zhǎng)孔注水技術(shù)大大降低采煤工作面回風(fēng)流中的粉塵濃度，但注水流量還受煤種及地質(zhì)構(gòu)造影響，且對(duì)于深部煤層個(gè)別注水鉆孔有塌孔現(xiàn)象，及有些煤層滲透性差的問(wèn)題，在今后工作中還要不斷實(shí)踐、研究和創(chuàng)新，進(jìn)一步改進(jìn)施工工藝，改善煤層深孔注水效果、降低施工成本，走出一條多快好省的路子來(lái)。

參考文獻(xiàn)

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