注水防尘技术在疏水性厚煤层综放工作面的应用研究

发布时间：2020-02-15 18:50

【摘要】：针对中煤华晋王家岭煤矿综放工作面开采2号煤层含水量低、孔隙率低、湿润性差、产尘量大的特点,根据煤层赋存条件在回风巷布置单向长钻孔,选用动静压相结合的煤层注水系统,并结合前期注水试验结果确定适宜的注水技术参数,最终取得了较好的降尘效果。考察结果表明,注水后煤体水分增量可达1.04%以上,此项措施可使综放工作面司机处的总粉尘降尘效率达到36.7%,呼吸性粉尘的降尘效率达到31.5%。
【图文】：

示意图,钻孔布置方式,工作面,参数

为短孔、深孔、长孔和巷道注水等四种注水方式。选取时需充分考虑岩石压力、裂隙和孔隙发育程度、煤层厚度、煤层倾角、有无断层、围岩性质及回采工艺、作业组织方式等影响因素。王家岭煤矿综放工作面2#煤层赋存稳定、结构简单、采动影响小，宜采用长孔注水的方式。矿井初步设计确定为双向钻孔布置的注水方式，但由于双向钻孔成本高，钻孔实施过程中影响运输巷作业，且现有钻机能满足单向钻孔深度的要求，最终确定该工作面的注水方式为布置于回风巷的单向长孔注水。20106工作面钻孔布置方式及参数示意图如图1所示。图120106工作面钻孔布置方式及参数示意图(m)2.2注水系统注水系统分静压注水系统和动压注水系统。王家岭煤矿开采的2#煤层孔隙率仅为2.7%，，透水性较差，宜采用动压注水，且动压注水中的多孔注水效率高，技术也已成熟，并可实现动静压相互切换，因此最终选用动静压相结合的多孔注水系统。同时考虑到2#煤层湿润性差的特点，在注水过程中添加湿润剂，动静压煤层注水系统具体如图2所示。2.3钻孔布置钻孔布置包括开孔位置和钻孔参数，其中钻孔参数主要指钻孔直径、钻孔长度、钻孔间距和钻孔倾角，具体布1—水泥沙浆封孔段;2—KJ13球阀;3—双功能高压水表;4—双阳子接头;5—等量分流器;6—异径三通;7，8—Φ25mm注水高压胶管;9—湿润剂自动添加装置;10—煤层注水泵;11—自动控制水箱;12—KJ25球阀图2动静压煤层注水系统示意图置如图3、图4所示。图3钻孔开孔位置布置示意图图4钻孔角度布置示意图1)开孔位置:靠近煤层上部，距离底板高度大约1.5～2.0m，具体施工过程中根据煤层夹矸分布进行调整。2)钻孔直径。采用现有坑道钻机施工注水钻孔，考虑封孔工艺技术，选用Φ75mm钻头施工注水钻孔。3)钻孔长度。工作

示意图,位置,示意图,封孔

，并可实现动静压相互切换，因此最终选用动静压相结合的多孔注水系统。同时考虑到2#煤层湿润性差的特点，在注水过程中添加湿润剂，动静压煤层注水系统具体如图2所示。2.3钻孔布置钻孔布置包括开孔位置和钻孔参数，其中钻孔参数主要指钻孔直径、钻孔长度、钻孔间距和钻孔倾角，具体布1—水泥沙浆封孔段;2—KJ13球阀;3—双功能高压水表;4—双阳子接头;5—等量分流器;6—异径三通;7，8—Φ25mm注水高压胶管;9—湿润剂自动添加装置;10—煤层注水泵;11—自动控制水箱;12—KJ25球阀图2动静压煤层注水系统示意图置如图3、图4所示。图3钻孔开孔位置布置示意图图4钻孔角度布置示意图1)开孔位置:靠近煤层上部，距离底板高度大约1.5～2.0m，具体施工过程中根据煤层夹矸分布进行调整。2)钻孔直径。采用现有坑道钻机施工注水钻孔，考虑封孔工艺技术，选用Φ75mm钻头施工注水钻孔。3)钻孔长度。工作面长度为230m，巷道周围破碎带长度10～15m左右，为在有效封孔的前提下保证注水效果，钻孔长度取200m。4)钻孔间距。合理的钻孔间距取决于钻孔的湿润半径，由于王家岭煤矿综放工作面透水性差，为保证注水效果，根据煤体强制性试验结果确定钻孔间距为10m。5)钻孔倾角。煤层倾角为5°～10°，终孔位置与煤层顶部距0.5m，计算得到实际钻孔倾角大于煤层倾角1°。2.4封孔工艺目前，煤层注水封孔方式主要有水泥封孔、封孔器封孔、聚氨酯封孔等多种。前期采用以上三种方式在20104综放工作面进行对比试验，结果表明:采用封孔器封孔，在6～8m范围内可很好地解决煤壁跑水问题，但封孔器送入过程较为麻烦，且采用高压注水时(注水压力8MPa)，封孔器突然泄压时容易弹出，具有一定的危险性;聚氨酯材料封孔在瓦斯抽采方面应用较为广泛，但应用于煤层?

【参考文献】