[煤层大孔径深孔注水]大孔径深孔预裂

　　摘要：摘要：该文就钱营孜煤矿3213风巷试验探索一项深孔注水技术进行了具体的阐述，该项技术同时为3213工作面快速回采奠定坚实的基础。 　　关键词：煤层 大孔径 深孔注水技术
　　1 煤层大孔径深孔注水意义
　　对煤矿井下工作面而言，温度过高，作业人员头昏，四肢乏力，直接威胁到作业人员的身体健康；煤尘过高，煤尘爆炸危险性增高，直接威胁到矿井的安全；瓦斯过高，是煤矿生产过程中的最大安全隐患，瓦斯事故是我国煤矿安全事故居高不下的主要矛盾，有效控制瓦斯事故是解决我国煤矿安全问题的关键，由于瓦斯事故的危害极大，消除瓦斯事故隐患需要花费较多的时间、空间和费用，对高瓦斯突出矿井，机械化采掘设备很难发挥效用，煤巷掘进速度通常都难以超过100m/月，回采工作面产量通常难以超过100万t/a。
　　通常工作面采用超前钻孔排放、瓦斯抽放、深孔爆破预裂等治理技术。但由于瓦斯抽放、排放措施需时较长，对单进影响较大，造成采掘接替紧张，严重影响了矿井生产能力的提高。另外，即便采取了措施，但由于受到煤层透气性差、排放（预抽）时间不足、抽（排）放瓦斯效率低等因素的制约，煤巷掘进过程中预测指标超标、瓦斯涌出量仍较大，炮后瓦斯超限问题十分严重，已经威胁到了矿井的安全生产。
　　钱营孜煤矿现在开采一水平32煤层，同样存在以上问题，为解决这一难题，3213工作面回采过程中，在3213风巷试验探索一项煤层大孔径深孔注水技术，该项技术为3213工作面快速回采奠定坚实的基础。
　　2 立项背景
　　3213工作面位于钱营孜煤矿首采区西一采区南翼，工作面机巷长为3535m，标高-640～-530m；风巷长3277m，标高-570～-530m，两巷方位角187°；开切眼长278m。工作面内煤层平均倾角4°～10°，最大达15°，平均煤厚2.89m；32煤层的煤尘爆炸危险性进行试验，采集煤样的检测结果为：火焰长度>400mm，最低岩粉添加量为70%，具有爆炸危险性；瓦斯含量为0.00～7.6/2.72（m3/t）。
　　3 注水方案
　　3213风巷施工注水钻孔共三段，如图，具体如下：
　　3.1 3213上提风巷SF1点到F25点。钻孔采用300型钻机，直径φ89mm螺旋式钻杆、φ95mm钻头，钻孔间距：10m；钻孔孔深：50米；钻孔方位：钻孔垂直3213上提风巷下帮；顺煤层倾角施工。共计施工约146个钻孔。
　　3.2 3213老风巷F2点到F23点。钻孔采用300型钻机，直径φ89mm螺旋式钻杆、φ95mm钻头，钻孔间距：10m；钻孔孔深：100米；钻孔方位：钻孔垂直3213老风巷下帮；顺煤层倾角施工。共计施工约153个钻孔。
　　3.3 3213风巷F25点到F34点前48m。钻孔采用300型钻机，直径φ89mm螺旋式钻杆、φ95mm钻头，钻孔间距：10m；钻孔孔深：100米；钻孔方位：钻孔垂直3213风巷下帮；顺煤层倾角施工。共计施工约67个钻孔。
　　4 封孔工艺
　　钻孔结束后下入2寸套管，套管长度为6m，在距套管底端0.5m缚上长不低于0.5m麻袋片，将黑白聚氨酯配比为1：1均匀倒在麻袋片上，迅速将套管送入孔内，外露100mm，再把φ15mm×0.5m的注浆管放在孔口用锚固剂封严，待聚氨酯充分膨胀后，再用1：2水泥沙浆进行封孔，必须待水泥沙浆24小时凝固后，方可注水。如图：
　　封孔剖面图
　　5 注水
　　最大注水压力6-8Mpa，注水时间以煤壁渗水为准，实际注水时间在软煤中30-60min，个别硬煤在60min以上，为达到注水效果，采用复注方法。
　　单孔注水量:
　　Q=LβMPq=10×50×2.89×1.36×0.003≈6m3
　　Q――单孔注水量(m3)；β――孔深(m)；M――采高(m)；L――孔间距(m)；P――煤的容重；q――煤体的平均水份增量（取0.003m3/t）。
　　即50m深单孔注水量约6m3，100m深单孔注水量约12m3。
　　在实际操作中，注水时，我们采用改造的LCG-S50fm-
　　10MPa流量计，根据流量读数，更直观掌握注水效果。
　　6 施工技术要求
　　6.1 钻进时使用导向装置避免钻孔偏斜，采用风水联动排渣方式。
　　6.2 固定钻机时，钻机下用枕木垫实，枕木间用耙钉固定牢固，钻机上用4根压车柱压实牢固，并拴防倒绳。
　　6.3 施工钻孔时，可根据煤层倾角改变钻孔倾角，遇断层或见岩可提钻。
　　6.4 封孔前，必须先掏净孔内粉尘杂物，以保证封孔注水质量。
　　6.5 每个孔口都要安装闸阀，闸阀可重复利用，注水时，根据煤壁出水情况控制注水流量，不得突大突小，防止冲塌孔。
　　6.6 封孔水泥沙浆必须待24小时凝固后，方可注水。
　　6.7 施工钻孔及注水必须有原始记录。
　　6.8 超前注水，可根据工作面推进进度安排复注时间，但与钻机保持不低于30m的有效距离，以防煤潮造成抱钻。
　　7 经济效果评价
　　通过长时间的试验探索，从3213工作面得到数据分析表明，采用煤层大孔径深孔注水技术，大大降低了煤体温度，煤尘的产生量控制在安全范围内，瓦斯在煤层中赋存量大大减少，提高了工作面的回采速度，钻孔、注水所消耗的材料单孔合算约一千元，作为回采速度提高所带来的经济效益很难准确计算统计，粗略估算，每个圆班可多回采2.4米，切眼长278米，煤炭总利润价值过百万元，煤层大孔径深孔注水技术带来的经济效益是非常可观的。
　　该项技术的应用，填补煤温、矿尘、瓦斯综合防治技术的缺陷，该技术还可以应用于掘进工作面，根据实际情况合理设计注水钻孔布置参数，尤其对于降低炮后瓦斯浓度，消除突出危险、降低粉尘浓度方面的效果极为显著，该项技术具有防突工程量少、瓦斯防治效果好、提高单进效率的特点，开展煤巷掘进水力挤出瓦斯技术的试验研究，将对皖北煤电集团公司所属的高瓦斯及其它类似矿井，具有极为重要的借鉴作用和推广应用价值。
　　作者简介：郭建飞（1983-），男，皖宿州人，助理工程师，从事煤矿生产技术管理工作。

推荐访问:煤层 孔径 注水