順層抽放鉆孔深孔靜壓注水的應(yīng)用技術(shù)與探討

梁成軍

摘 要：祁南礦715綜采工作面利用順層抽放鉆孔進(jìn)行深孔靜壓注水取得了較好的效果。本文對(duì)深孔靜壓注水的適應(yīng)環(huán)境、應(yīng)用技術(shù)及效果進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：煤層注水；靜壓注水；順層鉆孔；深孔

1 背景分析

祁南礦715綜采工作面煤體瓦斯含量約8.47ml/g，為突出煤層。工作面準(zhǔn)備期間，采用了傾斜順層鉆孔為主、底板網(wǎng)格式穿層鉆孔為輔預(yù)抽整個(gè)工作面煤層瓦斯措施消除煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。工作面走向長(zhǎng)度527m，傾斜長(zhǎng)度160m，為兩層煤大釆高一次采全厚工作面，采高3.7～6.1m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，硬度0.5～1，屬軟煤層。工作面煤體含水率1.95%，回采前期采用圓班循環(huán)淺孔動(dòng)壓注水措施，孔深3m、注水壓力8mp、孔間距5m、循環(huán)注水量1.5～2m3。但由于煤體較軟，采高較大，煤壁易發(fā)生片塌，成孔率差，且在施工安全方面存在較大隱患。

鑒于工作面準(zhǔn)備期間，機(jī)、風(fēng)巷施工大量順層抽放鉆孔，故將淺孔動(dòng)壓注水改為利用順層鉆孔進(jìn)行超前深孔靜壓注水。

2 注水工藝

2.1 工藝概況

2.1.1 注水范圍

工作面機(jī)、風(fēng)巷順層鉆孔間距3m，平均孔深90m，封孔管直徑38mm。經(jīng)檢測(cè)，工作面超前應(yīng)力集中區(qū)在20～40m范圍內(nèi)，確定順層鉆孔注水范圍為工作面煤壁向外20m至65m，共計(jì)45m，機(jī)、風(fēng)巷分別各布置3組共15個(gè)注水孔。每5個(gè)注水孔為1組，每個(gè)注水孔安裝控制閘閥，每組注水孔安裝一個(gè)流量表，用于注水水量的檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)，并在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置注水檢測(cè)牌版，統(tǒng)計(jì)注水時(shí)間及水量。

2.1.2 封孔裝置

順層鉆孔封孔管為光滑壁PE管，正壓注水易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，封孔難度較大。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采用竹節(jié)摩擦方式封孔，效果最佳，最終確定封孔裝置采用鋼管+套管焊接方式加工。

2.2 注水操作流程

2.2.1 注水孔安裝完成后，利用高壓軟管分組連接。每個(gè)注水孔安裝控制閘閥，若發(fā)現(xiàn)溢水，能及時(shí)關(guān)閉。

2.2.2 流量表型號(hào)為GB/1778.1～3-2007，最大流量4.0m3/h。流量表配套壓力表，靜壓供水壓力一般控制在1～2Mp左右。

2.2.3 每天早班安排專人統(tǒng)計(jì)注水量，統(tǒng)一檢查注水系統(tǒng)，打開關(guān)閉的注水孔，繼續(xù)注水，并及時(shí)填寫注水記錄。

2.2.4 隨著工作面回采推進(jìn)，采用分組循環(huán)向外挪移推進(jìn)方式，工作面每推進(jìn)15m，挪移、安裝一次。

3 效果考察

深孔靜壓注水相較于淺孔動(dòng)壓注水具有長(zhǎng)時(shí)間、小流量、間歇式的特點(diǎn)，特別適用于透氣性較差煤層，具體注水參數(shù)如表一：

通過對(duì)715綜采工作面注水效果考察，其主要具有以下特點(diǎn)：

3.1 總注水量大。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，每孔平均注水量達(dá)到6m3，特別是在距工作面20～40m的應(yīng)力集中區(qū)域，注水水量明顯增大。

3.2 投入成本低。封孔器均為自制加工，投入主要為閘閥及流量表費(fèi)用，相對(duì)淺孔動(dòng)壓注水需要投入的高壓泵、膨脹管等，費(fèi)用支出大大降低。

3.3 用工投入小。715綜采工作面日推進(jìn)速度約為3m，一般為5天挪移一次，工作量相對(duì)較小，且易于管理。

3.4 含水率明顯增加。通過注水前后煤層含水率測(cè)定結(jié)果可以看出，采取靜壓注水措施后，平均含水率增加2.5%以上，注水前后（動(dòng)壓注水與靜壓注水）煤體含水率對(duì)比如表二。

3.5 減塵效果明顯。采用靜壓注水后，工作面回采期間粉塵濃度明顯降低（如表三）。

3.6 工作面煤體塑性增加非常明顯，煤壁片幫現(xiàn)象明顯減少，工作面回采期間安全保障得到提升。

表二 動(dòng)壓注水與靜壓注水含水率對(duì)比表

[取樣地點(diǎn)＼&原始含水率（%）＼&動(dòng)壓注水含水率（%）＼&靜壓注水含水率（%）＼&715機(jī)巷

715工作面

715風(fēng)巷＼&1.96

2.02

1.92＼&3.65

3.49

3.58＼&4.32

4.14

4.41＼&]

表三 715綜采工作面除塵效果表

[回采期間原始粉塵濃度（mg/m3）＼&注水減塵后粉塵濃度（mg/m3）＼&采取降塵措施后粉塵濃度（mg/m3）＼&263.7＼&41.1＼&8.6＼&]

4 結(jié)論

煤層深孔靜壓注水與淺孔動(dòng)壓注水各有優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)不同的采煤工作面，要相較對(duì)比使用。深孔靜壓注水對(duì)回采生產(chǎn)工序影響較小，但對(duì)于無順層鉆孔的采煤工作面，施工成本相對(duì)較高；淺孔動(dòng)壓注水相對(duì)具有更高的靈活性，但對(duì)生產(chǎn)工序有較大影響，需每班在煤壁施工鉆孔，且在注水期間無法進(jìn)行回采作業(yè)。故，根據(jù)不同類型的采煤工作面，應(yīng)選擇更加合適的注水工藝，在保證施工安全、高效生產(chǎn)的前提下，最大化地提升注水效果。

隨著煤礦生產(chǎn)機(jī)械化水平的不斷提高，粉塵治理工作日益得到重視，但粉塵治理技術(shù)相較于機(jī)械化水平的提升存在明顯差距。既經(jīng)濟(jì)高效，又操作簡(jiǎn)便，對(duì)工作環(huán)境影響小的粉塵治理技術(shù)，有待繼續(xù)深入探討、研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]高海賓.采煤工作面深孔煤層注水技術(shù)研究[D].安徽理工大學(xué)，2007：10-12.

[2]趙從國(guó).煤層注水工藝與效果分析[J].煤炭科技，2005（1）：45-47.