史繼武

（太原理工大學(xué)，太原　030024）

解析綜放工作面煤層注水參數(shù)與施工工藝

史繼武

（太原理工大學(xué)，太原030024）

摘要：煤層注水工作的進(jìn)行對(duì)于煤層開(kāi)采過(guò)程中粉塵的降低具有重要作用，因此在煤層開(kāi)采的過(guò)程中一定要注重注水工作的進(jìn)行，根據(jù)不同的煤層不同特點(diǎn)選擇合適的注水方式和注水參數(shù)，促進(jìn)注水工作作用的充分發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：煤層注水；注水參數(shù)；施工工藝

1　前言

煤層注水工作對(duì)于整個(gè)煤層開(kāi)采工作的進(jìn)行都有著重要意義，在煤層開(kāi)采過(guò)程中要根據(jù)煤層的干燥度以及強(qiáng)硬度來(lái)選擇鉆孔的深度、長(zhǎng)度等，為煤層注水工作順利進(jìn)行創(chuàng)造條件。本文就綜放工作面煤層注水參數(shù)與施工工藝進(jìn)行探析。

2　煤層注水的含義

煤層注水工作的進(jìn)行對(duì)于降低綜放工作面的粉塵有著重要意義，其主要的工作原理就是在正式采煤之前在待采煤層上打若干鉆孔，在把水通過(guò)鉆孔用壓力等方式注入，從而使煤的含水量得以增加，進(jìn)而降低煤層開(kāi)采時(shí)粉塵的產(chǎn)生量。煤層注水的本質(zhì)就是通過(guò)水分子在煤層中的滲入與運(yùn)動(dòng)，使煤層產(chǎn)生一定的毛細(xì)現(xiàn)象，讓煤分子之間的空隙都有水存在，從而增強(qiáng)了煤體的濕潤(rùn)程度，降低了在開(kāi)采過(guò)程中粉塵的浮游程度，為煤層的開(kāi)采創(chuàng)造一個(gè)好的條件。

3　煤層的注水方法以及鉆孔相關(guān)因素的選擇

3.1長(zhǎng)臂注水

在選用長(zhǎng)臂注水的時(shí)候，為了達(dá)到預(yù)定的煤層注水的效果，一定要保證注水的水壓，一般情況下，煤層注水至少為2Mpa，與此同時(shí)還要注意注水的清潔度，在每個(gè)注水的分支都要安裝過(guò)濾器，把注水中的雜質(zhì)以及對(duì)煤體有害的物質(zhì)都過(guò)濾出去。在進(jìn)行長(zhǎng)臂注水前，要在順槽超前工作面大約35米的位置上打深孔進(jìn)行注水工作，一般情況下打孔的深度以及孔的直徑要根據(jù)煤層的實(shí)際情況決定。

3.2短鉆孔注水

短鉆孔注水過(guò)程中最重要的就是孔的布置以及打孔的深度，在進(jìn)行布孔時(shí)要注意讓孔和采煤工作面盡量保持垂直，孔的長(zhǎng)度的確定與采煤工作面的循環(huán)進(jìn)度有關(guān)，如果沒(méi)有特殊情況，把長(zhǎng)度確定為2米左右即可。

3.3深度注水

深度注水的布孔方式和短鉆孔注水相似，也得讓孔與工作面垂直。孔的長(zhǎng)度比短鉆孔注水孔的長(zhǎng)度大得多，一般在10米左右。

3.4鉆孔長(zhǎng)度的選擇

不同煤層所需要的鉆孔長(zhǎng)度也有所不同，具體的鉆孔長(zhǎng)度要根據(jù)煤層的間隙的狀況、所需的注水時(shí)間和壓力以及工作面的情況等決定。鉆孔長(zhǎng)度是否恰當(dāng)對(duì)于注入效果有著直接影響，因此在注水工作進(jìn)行前，一定要對(duì)施工的工作面進(jìn)行細(xì)致的勘察，從實(shí)際出發(fā)，確定恰當(dāng)?shù)你@孔長(zhǎng)度。

3.5鉆孔間距的選擇

鉆孔間距的大小和煤層的濕潤(rùn)半徑有著密切聯(lián)系，當(dāng)孔的深度越大時(shí)，孔的間距也就隨之越大，相反，當(dāng)其孔深度比較小時(shí)，孔的間距也會(huì)隨之變小。合適的孔的間距要通過(guò)不斷對(duì)煤層進(jìn)行檢測(cè)以及對(duì)孔深進(jìn)行探究后來(lái)具體確定。一般情況下，孔的間距在10米-20米左右。

3.6封孔深度的選擇

在進(jìn)行打孔后，為了更好的發(fā)揮出注水的效果，要對(duì)孔進(jìn)行封孔的處理，封孔的深度的大小也是影響注水效果的重要因素之一，因此要根據(jù)生產(chǎn)的具體狀況選擇合適的封孔深度。按照有關(guān)規(guī)定，封孔的深度一般為2.5米-10米，其具體數(shù)值可以根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對(duì)于封孔材料的選擇可以是膨脹劑和水泥的混合物，也可以是某些密封性能較好的化學(xué)物，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況來(lái)確定其方法以及封孔的材料，最大程度的提升封孔的質(zhì)量。

4　注水工藝參數(shù)的選擇

4.1超前工作面預(yù)注水位置

在注水工作的進(jìn)行中最重要的部分之一就是超前工作面預(yù)注水位置的合理選擇，合適的預(yù)注水位置能夠促進(jìn)煤層注水工作的順利進(jìn)行，在選在預(yù)注水的位置時(shí)要把煤層支撐部位在開(kāi)采過(guò)程中裂隙變化以及對(duì)煤層所需要的注水時(shí)間納入考慮范圍。除此之外，對(duì)于一些特殊的工作面，要根據(jù)其具體情況適當(dāng)?shù)恼{(diào)整預(yù)注水的位置，必要時(shí)要對(duì)煤層的硬度、承壓度以及頂煤變形的相關(guān)規(guī)律進(jìn)行反復(fù)檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)，從而為確定最恰當(dāng)?shù)念A(yù)注水位置提供理論基礎(chǔ)。在進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)，還要特別注重超前工作面最短距離的選擇，這個(gè)距離是保證注水工作正常進(jìn)行的最基本的條件。

假設(shè)注水超前工作面的最短距離X

X=Td·s+x

在此公式中s所代表的就是采煤工作面每天推進(jìn)的進(jìn)度，x代表則是在注水停止時(shí)，工作面和鉆孔之間的距離。

4.2注水系統(tǒng)

靜壓注水系統(tǒng)和動(dòng)壓注水系統(tǒng)是目前在完成煤層注水工作中最主要的兩個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)注水鉆孔比較大時(shí)，可以選用動(dòng)壓注水系統(tǒng)，在這種注水系統(tǒng)中，往往選用型號(hào)為KBZ-100/150的注水泵，這種泵的流量很大，一般為6m3/h，壓力15MPa。

4.3注水壓力

煤層的不同，注水的壓力也不相同。一般在低壓注水、中壓注水、中高壓注水、高壓注水以及超高壓注水等都能在不同的采煤面用到。注水壓力在注水工作的進(jìn)行中并不是一成不變的，能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生干擾的因素比較多，譬如回采工作面的瓦斯壓力以及煤層的透水性能等。注水壓力的實(shí)質(zhì)就是對(duì)鉆孔注水過(guò)程中所產(chǎn)生阻力的一種反映。就現(xiàn)在我國(guó)大多數(shù)煤層的情況，注水壓力應(yīng)該符合以下要求：

（1.2—1.5）Pw≤P≤Pr

式中：P—注水壓力，MPa；

Pw—煤層中瓦斯壓力，MPa；Pr—上覆巖壓力，MPa。

4.4注水時(shí)間

煤層注水的注水時(shí)間與注水速度和注水量都有關(guān)系，它與前者成反比，與后者成正比。要想確定注水時(shí)間必須先確定水泵的類型，不同類型的水泵適用于不同的鉆孔長(zhǎng)度與不同滲透性的煤層，在確定水泵類型的前提下，也就能確定每一個(gè)鉆孔的注水時(shí)間。注水時(shí)間滿足于公式t=Q/q，其中q代表的數(shù)據(jù)是注水泵的單位流量，Q則就代表注水的總量，不同煤層注水時(shí)間的計(jì)算都適用此公式。

4.5煤層注水水源

在進(jìn)行煤層注水工作時(shí)常選用井下消防灑水系統(tǒng)作為其水源，一般情況下，為了注水工作的順利進(jìn)行，可以提前把水注入容量為3立方米的多個(gè)移動(dòng)儲(chǔ)水箱當(dāng)中，在進(jìn)行注水時(shí)，用注水泵吸取水箱中的水。

5　注水施工中需要注意的安全為題

由于井下作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)性比較高，因此必須注重注水工作注水過(guò)程中的安全問(wèn)題：

（1）在一些必要的設(shè)備周圍加強(qiáng)對(duì)其的支護(hù)，以防意外事故的發(fā)生，譬如鉆機(jī)以及注水泵周圍等。在對(duì)鉆機(jī)和注水泵進(jìn)行安裝前，要對(duì)安裝地點(diǎn)的安全狀況進(jìn)行檢查，盡可能的排除安裝過(guò)程中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)因素，為其安全安裝奠定基礎(chǔ)。

（2）在進(jìn)行注水時(shí)，相關(guān)負(fù)責(zé)人要做好相關(guān)的記錄，尤其對(duì)于打孔的個(gè)數(shù)以及每個(gè)孔的注水量的記錄要更加詳盡，以防重復(fù)注水或打孔從而導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生。

（3）在注水過(guò)程中如果出現(xiàn)異常的情況，譬如水珠出現(xiàn)在煤壁的預(yù)定范圍等，應(yīng)該立即停止注水，并采取相應(yīng)措施對(duì)異常情況出現(xiàn)的原因進(jìn)行篩查，確保注水施工能夠在安全的前提下進(jìn)行。

6　結(jié)束語(yǔ)

要想把煤層的注水工作順利完成就必須充分考慮與其相關(guān)的各種因素，尤其是煤層本身的某些特性更應(yīng)該放入重點(diǎn)考慮的范圍。在進(jìn)行煤層注水的過(guò)程中要注重施工安全，盡可能的把比較大的危險(xiǎn)因素在前期的準(zhǔn)備工作中就把其清除或采取措施進(jìn)行預(yù)防。為煤層注水工作的順利實(shí)施打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何豪飛.關(guān)于煤層注水在煤層開(kāi)采過(guò)程的具體作用的分析[J].河南煤炭，2009（08）：98-99.

[2]程青.對(duì)煤層注水工程中鉆孔工藝的探討[J].煤層注水，2011（04）：56-57.

[3]孔言凈.對(duì)煤礦生產(chǎn)中注水工程的相關(guān)討論[J].煤炭生產(chǎn)，2007（06）：65-66.

[4]胡民衛(wèi).淺析煤層注水在煤礦生產(chǎn)中的作用[J].Safety In Coal Mines，2004（06）：87-88.

[5]孫輝偉.對(duì)煤層注水在實(shí)際應(yīng)用中幾個(gè)問(wèn)題的討論[J].煤礦生產(chǎn)，2010（12）：121-123.

[6]王新民.對(duì)煤層開(kāi)采的相關(guān)探討[J].江蘇煤炭，2013（08）：63-64.