劉春生
【摘 要】煤層深孔高壓注水技術(shù)是煤礦采煤工作面防治礦塵的主要技術(shù)措施之一,根據(jù)告成煤礦21031綜采工作面進(jìn)行的煤層注水試驗(yàn),介紹了煤層深孔注水技術(shù)工藝及參數(shù),并對(duì)注水前后粉塵濃度進(jìn)行考察分析,得出深孔煤層注水是降低綜采工作面粉塵濃度的一項(xiàng)有效技術(shù)措施。
【關(guān)鍵詞】礦塵;深孔;煤層高壓注水
1 21031綜采工作面概況
21031工作面位于告成礦-110水平21采區(qū),該面北臨-110運(yùn)輸大巷;南接中央集中下山;東為已回采的21021工作面,西為已回采的21041工作面。走向長(zhǎng)度1309米,傾斜長(zhǎng)度134米,可采長(zhǎng)度1257米。該工作面煤層為二1煤,黑色,粉末狀,半光亮型,煤層原生構(gòu)造受滑動(dòng)構(gòu)造的影響而遭受破壞,層理不清,滑面及摩擦鏡面發(fā)育,強(qiáng)度低,煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,煤厚變化大。煤層賦存疏松,屬典型的松軟不穩(wěn)定煤層,煤層賦存極不穩(wěn)定,有聚變突變的特性。煤層厚度0.1~12.9米,平均厚度4.3米。煤層傾角8~12°平均11°。硬度0.3~0.5,由于受滑動(dòng)構(gòu)造的影響,工作面頂板大部分為滑動(dòng)構(gòu)造帶直接壓煤,煤層頂板極破碎,強(qiáng)度較低,形成碎粒狀、粉粒狀的構(gòu)造煤,煤體松軟、滲透性差,淺孔注水效果差,回采時(shí)產(chǎn)塵量大,在工作面實(shí)施外噴霧等降塵措施后,其煤塵質(zhì)量濃度仍可達(dá)240~340mg/m3,嚴(yán)重威脅職工健康。并且在回采過(guò)程中煤壁片幫嚴(yán)重,需要人工支護(hù)煤壁,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大量增加,給礦井安全生產(chǎn)造成不利因素。經(jīng)研究決定對(duì)21031綜采工作面進(jìn)行煤層深孔高壓注水。
2 工藝流程
2.1 注水孔布置
深部注水孔布置在回采工作面上下付巷內(nèi),根據(jù)工作面長(zhǎng)度確定鉆孔的深度,21031綜采工作面切巷長(zhǎng)度為134m,就可以分別從上下付巷各打70m長(zhǎng)的鉆孔,以保證上下付巷注水鉆孔能相互壓茬。注水孔間距為15m。注水鉆孔首孔位置選擇在距離現(xiàn)切巷40米左右巷道支護(hù)良好處,距巷道底板1.0~1.5米,采用單排孔布置,以后每隔15米施工一個(gè)鉆孔。根據(jù)鉆孔施工位置的煤層傾角及煤層厚度設(shè)計(jì)鉆孔施工角度,鉆孔傾角與煤層傾角一致。鉆孔布置如圖1所示。
2.2 鉆孔施工
鉆孔采用ZDY-3200鉆機(jī)施工,采用單排孔布置,孔間距15米。鉆孔開(kāi)始用?準(zhǔn)89mm鉆頭開(kāi)孔施工15~20米后,更換?準(zhǔn)75mm鉆頭繼續(xù)施工。
2.3 封孔
注水孔封孔使用?準(zhǔn)51mm套管,注漿、排漿使用13.3mm的鍍鋅管,封孔長(zhǎng)度不小于20米。套管兩端采用聚氨脂封孔材料進(jìn)行封孔,兩道聚氨脂封孔之間使ZBQ-6/2.5型氣動(dòng)注漿泵,用快速膨脹水泥與水1:3的比例進(jìn)行注漿封堵該段距離,封孔如圖2所示。
2.4 注水設(shè)備
選用MRB125/31.5型專(zhuān)用注水泵,鋪設(shè)?準(zhǔn)51mm的高壓膠管作為專(zhuān)用注水管路,支路采用?準(zhǔn)25mm的高壓膠管連接封孔鋼管進(jìn)行注水。主要設(shè)備有:(1)MRB125/31.5型專(zhuān)用注水泵;(2)分流器;(3)注水表;(4)壓力表;(5)高壓閥門(mén)。
2.5 注水工藝
采用多孔并聯(lián)反復(fù)注水,超前工作面切巷40m左右,使煤層有充分的時(shí)間進(jìn)行銹結(jié)。注水開(kāi)始時(shí)將泵站壓力調(diào)至5mpa,觀察壓力表,若壓力穩(wěn)定無(wú)異常情況,將泵站壓力調(diào)整為7mpa,觀察并記錄注水壓力及流量,待壓力穩(wěn)定后再將泵站壓力調(diào)整為9mpa,觀察并記錄數(shù)據(jù)。待泵站壓力達(dá)到11mpa時(shí),穩(wěn)定注水2~3小時(shí)后,停止注水。
注水孔停止注水4小時(shí)后(可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行調(diào)整),將泵站壓力調(diào)整至9mpa重新注水,以此方法,反復(fù)進(jìn)行注水,直到煤壁淋水為最終結(jié)束注水標(biāo)準(zhǔn)。若注水期間,煤壁抗壓效果不好,巷道煤壁滲水嚴(yán)重,注水時(shí)間過(guò)短,采取煤壁注漿加固及補(bǔ)孔措施。
3 效果分析
為了觀測(cè)工作面降塵效果,在工作面回采期間,注水前后工作面在割煤、拉架、放煤時(shí),回風(fēng)巷的煤塵質(zhì)量濃度進(jìn)行記錄與對(duì)比,煤塵質(zhì)量濃度見(jiàn)表1。
從表1可以看出,在工作面推進(jìn)過(guò)程中,至工作面10~40m選4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè),回風(fēng)巷測(cè)點(diǎn)煤塵通過(guò)注水后平均質(zhì)量濃度由285mg/m3降至153mg/m3,降塵效果達(dá)到47%。
4 結(jié)束語(yǔ)
告成煤礦選用煤層深孔高壓注水工藝,注水效果顯著,回風(fēng)巷全塵降塵率大于47%,取得了較好的降塵效果,有效降低了煤塵爆炸的危險(xiǎn),改善了采煤工作面作業(yè)工人的工作環(huán)境。并且有效的控制了煤墻片幫,大幅度改善了工作面勞動(dòng)條件,減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高安全性,同時(shí)節(jié)約工作面支護(hù)材料。
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