煤层注水技术在低瓦斯矿井综掘工作面的应用.pdf

第１１卷第１期２００９年２月资源与产业ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ＆ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳＶｏｌ  １１Ｎｏ  １Ｆｅｂ  ２００９收稿日期２００８－０９－０１；修订日期２００８－１２－０１；责任编辑段丽萍。作者简介刘雨涛（１９８４），男，助理工程师，主要从事煤巷综掘工艺优化和矿井瓦斯、煤尘治理研究。Ｅ  ｍａｉｌＬＵＹＵＴＡ＠１２６  ｃｏｍ资源开发煤层注水技术在低瓦斯矿井综掘工作面的应用刘雨涛（永煤控股集团龙宇能源车集煤矿，河南永城４７６６００）摘要结合低瓦斯矿井瓦斯异常区域的治理以及综掘煤尘问题的实际情况，采用煤层注水技术，完成了煤层注水在车集煤矿综掘工作面的工程应用实例，得出煤层注水技术在永夏矿区可以有效降低瓦斯并减少煤尘的结论，具有很大的推广价值。关键词低瓦斯矿井；综掘；煤层注水；煤尘中图分类号ＴＤ８２３  ８文献标识码Ａ文章编号１６７３－２４６４（２００９）０１－００８９－０３ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＯＦＣＯＡＬＢＥＤＩＮＪＥＣＴＩＯＮＡＴＷＯＲＫＩＮＧＦＡＣＥＩＮＬＯＷ ＭＥＴＨＡＮＥＭＩＮＥＳＬＩＵＹｕ  ｔａｏ（ＣｈｅｊｉＣｏａｌＭｉｎｅ，ＹｏｎｇｍｅｉＣｏａｌＧｒｏｕｐ，Ｙｏｎｇｃｈｅｎｇ４７６６００，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｂｎｏｒｍａｌｍｅｔｈａｎｅａｒｅａａｎｄｃｏａｌｄｕｓｔｗｈｉｌｅｍｉｎｉｎｇｉｎｌｏｗ  ｍｅｔｈａｎｅｍｉｎｅｓ，ａｐｐｌｉｅｓｔｈｅｃｏａｌｂｅｄｉｎｊｅｃｔｉｏｎａｔｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｉｎＣｈｅｊｉｃｏａｌｍｉｎｅ，ｗｈｉｃｈｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｍｅｔｈａｎｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏａｌｄｕｓｔ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｓｈａｌｌｂｅｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｌｏｗ  ｍｅｔｈａｎｅｍｉｎｅ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎ；ｃｏａｌｂｅｄｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ｃｏａｌｄｕｓｔ车集煤矿是河南永煤集团的主力生产矿井之一，核定原煤生产能力为２４５万ｔ／ａ，属低瓦斯矿井。车集煤矿２７０７上、下巷均采用综掘工艺掘进，巷道设计净宽３  ４ｍ，煤层平均厚度２  ５ｍ，设计净高见顶见底不低于２  ５ｍ，煤层倾角４～１５。煤质属低灰、低磷、特低硫、高发热量优质无烟煤，煤层硬度系数ｆ＝０  ９～１  ５。２７０７上、下巷掘进时均揭露煤层瓦斯富集区，多次出现瓦斯超限事故。为增加风量稀释瓦斯，掘进采用两组２１５ｋｗ对旋局部通风机、两趟∮ ６００ｍｍ风筒供风，但增风排瓦斯的能力是有限的，同时风量太大对作业环境不利。为了降低瓦斯与煤尘的浓度，保证职工的身体健康，决定采用煤层注水技术，实践应用１年来，效果明显，煤层注水技术具有全面推广价值。１煤层注水技术原理煤层注水是将一定压力的水通过钻孔注入煤体内，超前释放瓦斯，起到减少瓦斯超限事故的发生以及降低煤尘的作用［１］。其具体机理为１  １减少瓦斯事故１）对浅部瓦斯的 “ 排” 。水体进入煤层的各种裂隙占据瓦斯所在的空间，从而将瓦斯 “ 排出” ，达到提前释放瓦斯的目的。２）对深部瓦斯的 “ 堵” 。注水后，水占据着煤体内的部分空间，减少了煤孔隙的有效容积，导致透气性能的降低。由于水形成的薄膜附在孔隙表面，封闭了深部瓦斯排放，注水后煤层瓦斯释放量减少，防止涌出的瓦斯造成瓦斯超限事故。资源与产业２００９年１  ２降低煤尘１）湿润煤体的原生煤尘，使其失去飞扬的能力。２）有效地包裹煤体的每个细小部分，当煤体在开采破碎时避免细粒煤尘的飞扬。３）水的湿润作用使煤体塑性增强、脆性减弱，当煤体受外力作用时，许多脆性破碎变为塑性形变，大大减少煤体破碎为尘粒的可能性，降低煤尘的产生量。２工程应用实例２  １注水压力注水压力大小直接关系到透水半径、注水时间和注水效果［２］。所开采的二２煤层具有强度硬、不易破碎以及透水性差的特点，注水压力过高，不利于迎头煤壁管理和养护，注水压力小，则有效渗水半径小，需要注水时间长，注水效果差。通过现场试验，注水压力范围定为１０～１５ＭＰａ，１３ＭＰａ为最合适，大于１５ＭＰａ，煤壁易片帮，注水管容易损坏，低于１０ＭＰａ，润湿半径太小，注水效果不好。因此，注水压力选定在１０～１５ＭＰａ。２  ２注水孔布置巷道掘进采用锚网索支护，净宽３  ４ｍ，巷道净高根据现场试验，水压在１３ＭＰａ时水的润湿半径达２～３ｍ，全断面注水孔采用一个孔布置［３］。由于使用封孔器长度为１  ５ｍ，要保证一定量的润湿面积，注水孔深度必须大于１  ５ｍ，且孔越深，润湿面积越大，但注水孔过深会影响打孔效率，且注水孔超过卸压区后，裂隙减少，达不到预期效果。受上述条件制约，根据现场试验，注水孔长度选定为７  ５ｍ。钻孔位于巷道的中央，钻孔沿水平方向或微向上方向打设。注水孔位置见图１。图１注水孔位置示意图２  ３注水工艺在交接班时间和掘进面简单检修期间进行注水工作。１）打孔。打钻工艺对保证钻孔质量，提高封孔质量十分重要。由于钻孔在掘进面施工，钻孔深度浅，采用矿用隔爆型煤电钻配合轻型可接麻花钻杆即能满足打钻需要。２）封孔。采用ＦＳＫＹ  ２０／３８型封孔器，采用 ∮４３ｍｍ钻头打孔，加压后能实现封孔器与钻孔壁的无缝结合。经实践，封孔器有效长度选定为１  ５ｍ，注水孔超前距５ｍ。３）注水。利用８０液压泵（最大注水压力４０ＭＰａ）供水，注水作业融合掘进生产工艺之中，每个掘进班前３０～６０ｍｉｎ进行煤体注水，每次１个孔，完成注水工艺［４］。２  ４注水效果１）由２００７年７１２月的数据记录可见，巷道内瓦斯浓度明显减少，割煤时最大瓦斯浓度平均减少０  ２％，且瓦斯涌出比较均匀，瓦斯超限事故自实施煤层注水以来没有发生过（表１表２）。表１未实施注水时综掘机割煤期间巷道内瓦斯所占比例最大值统计表％月份７８９统计值２７０７上巷０  ３８～０  ７２０  ４５～０  ６８０  ４２～０  ７００  ３８～０  ７２２７０７下巷０  ５～０  ８００  ４６～０  ８００  ５１～０  ８２０  ４６～０  ８２表２实施注水后综掘机割煤期间巷道内瓦斯所占比例最大值统计表％月份１０１１１２统计值２７０７上巷０  １６～０  ５１０  １２～０  ３８０  ２１～０  ３２０  １２～０  ５１２７０７下巷０  ２６～０  ６１０  １６～０  ５７０  １７～０  ５６０  １６～０  ６１０９第１期刘雨涛煤层注水技术在低瓦斯矿井综掘工作面的应用２）通过对掘进工作面正常掘进生产时期掘进巷道内回风流中煤尘浓度的测定统计情况分析，采取注水措施前，掘进巷道风流中的煤尘浓度约５０  ５ｍｇ／ｍ３，采取注水措施后，掘进巷道风流中的煤尘浓度降至５  ５ｍｇ／ｍ３，平均降低４５ｍｇ／ｍ３，实现了巷道风流中煤尘浓度在１０ｍｇ／ｍ３以内，符合煤矿安全规程的有关规定，有利于改善作业环境和保障作业人员身体健康。３）工程质量。注水前，由于煤尘大，割煤时看不见迎头情况，造成巷道超挖或欠挖，影响工程质量达标。注水后，对于巷道成形控制起到一定的作用。４）掘进速度。注水前，由于瓦斯浓度较高，首先要打瓦斯释放孔，每班打１５个，需要３ｈ，其次再释放瓦斯２ｈ，每天进尺３  ２～４  ８ｍ。注水后，每天进尺８～１０ｍ，效率提高了１～２倍［５］。５）通过向水里加洗衣粉，可以提高瓦斯的释放量，减小瓦斯浓度。３结语在保证掘进进度和工程质量有所提高的前提下，掘进面迎头煤壁注水排瓦斯、降煤尘效果明显。掘进迎头煤壁注水工艺技术上可行、操作方便、维护简单、安全可靠，具有全面推广价值。参考文献［１］何正勇，程国军，戴广龙．煤巷综掘工作面煤层注水防尘技术［Ｊ］．煤矿安全，２００７（１）１２  １５［２］张景瑞．浅谈低瓦斯矿井瓦斯管理问题［Ｊ］．陕西煤炭，２００６（１）５０，４６［３］卢连宁，王广智．掘进工作面瓦斯综合治理技术［Ｊ］．煤矿安全，２００８（６）８  １０［４］陈永让，安超军．浅孔注水防治煤矿瓦斯［Ｊ］．煤炭技术，２００８，２７（２）９０  ９２［５］白占芳．应用中高压注水综合防突技术实现煤巷快速掘进［Ｊ］．煤矿安全，２００６（６）２０  ２２１９

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 煤层注水技术瓦斯矿井工作面应用行业标准煤矿开采 20200702150913463129 煤矿开采采矿技术煤矿文库，行业标准法律法规培训课件案例分析规程措施技术规范煤矿论文考试题库技术方案技术标书施工组织技术总结安全管理通知公告设计图纸实用文档图书资料文档下载在线阅读视频课程培训视频

矿业文库所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。