解析综放工作面煤层注水参数与施工工艺

史继武

（太原理工大学，太原　030024）

解析综放工作面煤层注水参数与施工工艺

史继武

（太原理工大学，太原030024）

摘要：煤层注水工作的进行对于煤层开采过程中粉尘的降低具有重要作用，因此在煤层开采的过程中一定要注重注水工作的进行，根据不同的煤层不同特点选择合适的注水方式和注水参数，促进注水工作作用的充分发挥。

关键词：煤层注水；注水参数；施工工艺

1　前言

煤层注水工作对于整个煤层开采工作的进行都有着重要意义，在煤层开采过程中要根据煤层的干燥度以及强硬度来选择钻孔的深度、长度等，为煤层注水工作顺利进行创造条件。本文就综放工作面煤层注水参数与施工工艺进行探析。

2　煤层注水的含义

煤层注水工作的进行对于降低综放工作面的粉尘有着重要意义，其主要的工作原理就是在正式采煤之前在待采煤层上打若干钻孔，在把水通过钻孔用压力等方式注入，从而使煤的含水量得以增加，进而降低煤层开采时粉尘的产生量。煤层注水的本质就是通过水分子在煤层中的渗入与运动，使煤层产生一定的毛细现象，让煤分子之间的空隙都有水存在，从而增强了煤体的湿润程度，降低了在开采过程中粉尘的浮游程度，为煤层的开采创造一个好的条件。

3　煤层的注水方法以及钻孔相关因素的选择

3.1长臂注水

在选用长臂注水的时候，为了达到预定的煤层注水的效果，一定要保证注水的水压，一般情况下，煤层注水至少为2Mpa，与此同时还要注意注水的清洁度，在每个注水的分支都要安装过滤器，把注水中的杂质以及对煤体有害的物质都过滤出去。在进行长臂注水前，要在顺槽超前工作面大约35米的位置上打深孔进行注水工作，一般情况下打孔的深度以及孔的直径要根据煤层的实际情况决定。

3.2短钻孔注水

短钻孔注水过程中最重要的就是孔的布置以及打孔的深度，在进行布孔时要注意让孔和采煤工作面尽量保持垂直，孔的长度的确定与采煤工作面的循环进度有关，如果没有特殊情况，把长度确定为2米左右即可。

3.3深度注水

深度注水的布孔方式和短钻孔注水相似，也得让孔与工作面垂直。孔的长度比短钻孔注水孔的长度大得多，一般在10米左右。

3.4钻孔长度的选择

不同煤层所需要的钻孔长度也有所不同，具体的钻孔长度要根据煤层的间隙的状况、所需的注水时间和压力以及工作面的情况等决定。钻孔长度是否恰当对于注入效果有着直接影响，因此在注水工作进行前，一定要对施工的工作面进行细致的勘察，从实际出发，确定恰当的钻孔长度。

3.5钻孔间距的选择

钻孔间距的大小和煤层的湿润半径有着密切联系，当孔的深度越大时，孔的间距也就随之越大，相反，当其孔深度比较小时，孔的间距也会随之变小。合适的孔的间距要通过不断对煤层进行检测以及对孔深进行探究后来具体确定。一般情况下，孔的间距在10米-20米左右。

3.6封孔深度的选择

在进行打孔后，为了更好的发挥出注水的效果，要对孔进行封孔的处理，封孔的深度的大小也是影响注水效果的重要因素之一，因此要根据生产的具体状况选择合适的封孔深度。按照有关规定，封孔的深度一般为2.5米-10米，其具体数值可以根据生产的实际情况进行恰当的调整。对于封孔材料的选择可以是膨胀剂和水泥的混合物，也可以是某些密封性能较好的化学物，应该根据现实情况来确定其方法以及封孔的材料，最大程度的提升封孔的质量。

4　注水工艺参数的选择

4.1超前工作面预注水位置

在注水工作的进行中最重要的部分之一就是超前工作面预注水位置的合理选择，合适的预注水位置能够促进煤层注水工作的顺利进行，在选在预注水的位置时要把煤层支撑部位在开采过程中裂隙变化以及对煤层所需要的注水时间纳入考虑范围。除此之外，对于一些特殊的工作面，要根据其具体情况适当的调整预注水的位置，必要时要对煤层的硬度、承压度以及顶煤变形的相关规律进行反复检测和实验，从而为确定最恰当的预注水位置提供理论基础。在进行这项工作时，还要特别注重超前工作面最短距离的选择，这个距离是保证注水工作正常进行的最基本的条件。

假设注水超前工作面的最短距离X

X=Td·s+x

在此公式中s所代表的就是采煤工作面每天推进的进度，x代表则是在注水停止时，工作面和钻孔之间的距离。

4.2注水系统

静压注水系统和动压注水系统是目前在完成煤层注水工作中最主要的两个系统，当注水钻孔比较大时，可以选用动压注水系统，在这种注水系统中，往往选用型号为KBZ-100/150的注水泵，这种泵的流量很大，一般为6m3/h，压力15MPa。

4.3注水压力

煤层的不同，注水的压力也不相同。一般在低压注水、中压注水、中高压注水、高压注水以及超高压注水等都能在不同的采煤面用到。注水压力在注水工作的进行中并不是一成不变的，能够对其产生干扰的因素比较多，譬如回采工作面的瓦斯压力以及煤层的透水性能等。注水压力的实质就是对钻孔注水过程中所产生阻力的一种反映。就现在我国大多数煤层的情况，注水压力应该符合以下要求：

（1.2—1.5）Pw≤P≤Pr

式中：P—注水压力，MPa；

Pw—煤层中瓦斯压力，MPa；Pr—上覆岩压力，MPa。

4.4注水时间

煤层注水的注水时间与注水速度和注水量都有关系，它与前者成反比，与后者成正比。要想确定注水时间必须先确定水泵的类型，不同类型的水泵适用于不同的钻孔长度与不同渗透性的煤层，在确定水泵类型的前提下，也就能确定每一个钻孔的注水时间。注水时间满足于公式t=Q/q，其中q代表的数据是注水泵的单位流量，Q则就代表注水的总量，不同煤层注水时间的计算都适用此公式。

4.5煤层注水水源

在进行煤层注水工作时常选用井下消防洒水系统作为其水源，一般情况下，为了注水工作的顺利进行，可以提前把水注入容量为3立方米的多个移动储水箱当中，在进行注水时，用注水泵吸取水箱中的水。

5　注水施工中需要注意的安全为题

由于井下作业风险性比较高，因此必须注重注水工作注水过程中的安全问题：

（1）在一些必要的设备周围加强对其的支护，以防意外事故的发生，譬如钻机以及注水泵周围等。在对钻机和注水泵进行安装前，要对安装地点的安全状况进行检查，尽可能的排除安装过程中可能出现的危险因素，为其安全安装奠定基础。

（2）在进行注水时，相关负责人要做好相关的记录，尤其对于打孔的个数以及每个孔的注水量的记录要更加详尽，以防重复注水或打孔从而导致危险的发生。

（3）在注水过程中如果出现异常的情况，譬如水珠出现在煤壁的预定范围等，应该立即停止注水，并采取相应措施对异常情况出现的原因进行筛查，确保注水施工能够在安全的前提下进行。

6　结束语

要想把煤层的注水工作顺利完成就必须充分考虑与其相关的各种因素，尤其是煤层本身的某些特性更应该放入重点考虑的范围。在进行煤层注水的过程中要注重施工安全，尽可能的把比较大的危险因素在前期的准备工作中就把其清除或采取措施进行预防。为煤层注水工作的顺利实施打下基础。

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