16223煤层注水工艺技术研究.docVIP

1930平峒16223综采工作面煤层注水工艺技术研究 实施方案 一、项目实施的意义及必要性 煤层注水预湿煤体是降低煤层开采时煤尘产生量最根本、最有效的防尘手段,可使煤体在回采前达到较好的湿润状态，降低煤的产尘能力，以此显著减少煤层开采时的粉尘产生量，这对改善作业场所的劳动卫生条件、保护工人身体健康、防止瓦斯煤尘爆炸将起到重要作用。在综放工作面，煤层注水还能起到软化媒体，提高放煤效率和顶煤回收率的作用。同时，煤层注水也能有效抑制煤体氧化，降低工作面温度，预防或降低冲击地压的危害，减少瓦斯的解吸及涌出量，降低工作面的瓦斯浓度，预防煤与瓦斯突出。可见，煤层注水对保障煤矿安全生产起着非常重要的作用。在当前煤矿安全生产形势依然严峻，煤矿企业贯彻落实矿山“安全第一，预防为主，综合治理，整体推进”安全生产方针的紧迫形势下，该项目的研究，对煤矿企业科学开展煤层注水，保障矿井安全生产具有极其重要的意义。 该项目通过对肥煤公司16223工作面煤层注水试验研究，总结出普遍适合于肥煤公司6号煤层的注水工艺技术及装备，对解决肥煤公司16223工作面及肥煤公司6号煤层开采时的粉尘问题具有重要意义。 二、试验工作面概况 16223综采工作面位于肥煤公司1930平峒，现有走向长度670多米，回风巷标高+1870米，运输巷标高+1836米，工作面长130m，煤层倾角为20°左右。该工作面开采煤层为6号煤，采用走向长壁后退式综采回采工艺，煤层厚度为3.2米。煤层的基本参数见表1。 表1 煤层的基本参数 煤层 标高（m） 透气性系数λm2/(MPa2.d) 坚固性系数f 6号 +1870 +1836 0.4719 0.2770 2～3 三、煤层可注性试验 按国标GB482-95《煤层采样采取方法》的要求在肥煤公司16223工作面采样，对采集煤样在实验室进行试样制备，然后对其进行可注性试验。 其试验内容包括： 孔隙率测定。包括煤孔隙率及孔隙分布测定。本项目采用密度法通过测定煤的真密度和视密度，计算出煤的孔隙率；孔隙分布采用压汞法测定。 煤原有自然水分测定。煤原有自然水分采用GB/T211—1996《煤中全水分的测定方法》标准中的方法B，即空气干燥法进行测定。 煤吸水性测定。模拟试验工作面水压，采用自制实验装置进行常压吸水试验与加压吸水试验。 添加剂溶液对煤吸水性影响的试验。在水中添加表面活性剂溶液，重复煤吸水性试验。 通过试验，对取的实验数据进行分析处理，得出不同试验条件下煤饱和水分增量与吸湿时间的关系。这对确定试验煤层的实际注水工艺、预测注水的水分损益具有极其重要的指导意义。 四、注水钻孔布置方式及参数设计 ㈠钻孔的布置方式 钻孔的布置方式根据采煤方法、工作面长度、煤层的透水性及注水的具体条件加以选用。钻孔的开孔位置对于煤层的湿润效果有重要关系。此外还要考虑煤层的硬度和围岩性质等，必要时作适当改变。考虑到钻孔倾角对封孔及注水的影响，确定采用在回风巷平行于工作面顺层布置单向钻孔,如图1所示。 ㈡钻孔参数 (1)钻孔深度 单向钻孔注水时，孔深一般为采面倾斜长度的1/2～2/3，即为65～87m，试验取90m. (2)钻孔直径 6#号煤层硬度较大，不易垮孔。试验钻孔孔径选用75mm。 (3)钻孔间距 为了找出合理的钻孔间距，分三种钻孔间距试验，分别是：5m（8个孔）、10m（8个孔）、15m（8个孔）。 (4)钻孔角度及开孔高度 钻孔平行工作面沿煤层倾斜方向打孔，开孔高度为：距回风顺槽底板1m～1.5m。 五、注水钻孔封孔工艺技术及装备 煤层注水时，封孔质量的好坏对注水效果的影响极大。通过对具体煤层封孔工艺技术影响因素的综合分析，确定其封孔工艺。由于煤层注水对封孔质量及封孔深度的要求较高，该项目拟采用水泥稠浆加膨胀剂作为封孔材料，采用KFB型矿用封孔泵进行封孔，以保证封孔深度和封孔质量。水泥稠浆水灰比为水泥∶水=1∶0.4，其密度约为2T/m3。封孔深度按10m考虑，并根据实际注水情况予以修正。水泥稠浆类封孔设备及封孔工艺如图2所示。 六、注水工艺技术及参数优化 煤层注水工艺参数的确定，应能保证在该工艺参数条件下，注水钻孔所承担范围的煤层得到最大可能均匀、充分的湿润。 针对16223工作面煤层湿润性及工作面的具体条件，该项目在可注性研究基础上，考虑在16223工作面常压带采用一般动压注水或脉冲动压注水分别进行试验。 ㈠注水系统 注水系统由煤层高压注水泵或脉冲注水泵、自动控制水箱、SGS型双功能高压水表，DF-3型分流器及截止阀等组成,注水系统如图3所示。 ㈡注水参数 ① 单孔注水量Q 单孔注水量Q按下式计算： Q=KLBHγq 式中： Q—单孔注水量，m3 K—系数（包括漏水及钻孔前方煤体吸水），取1.1； L—钻孔