告成煤礦21031綜采面煤層深孔高壓注水防塵技術(shù)

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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