顺层抽放钻孔深孔静压注水的应用技术与探讨

梁成军

摘 要：祁南矿715综采工作面利用顺层抽放钻孔进行深孔静压注水取得了较好的效果。本文对深孔静压注水的适应环境、应用技术及效果进行探讨。

关键词：煤层注水；静压注水；顺层钻孔；深孔

1 背景分析

祁南矿715综采工作面煤体瓦斯含量约8.47ml/g，为突出煤层。工作面准备期间，采用了倾斜顺层钻孔为主、底板网格式穿层钻孔为辅预抽整个工作面煤层瓦斯措施消除煤与瓦斯突出危险性。工作面走向长度527m，倾斜长度160m，为两层煤大釆高一次采全厚工作面，采高3.7～6.1m，煤层结构简单，硬度0.5～1，属软煤层。工作面煤体含水率1.95%，回采前期采用圆班循环浅孔动压注水措施，孔深3m、注水压力8mp、孔间距5m、循环注水量1.5～2m3。但由于煤体较软，采高较大，煤壁易发生片塌，成孔率差，且在施工安全方面存在较大隐患。

鉴于工作面准备期间，机、风巷施工大量顺层抽放钻孔，故将浅孔动压注水改为利用顺层钻孔进行超前深孔静压注水。

2 注水工艺

2.1 工艺概况

2.1.1 注水范围

工作面机、风巷顺层钻孔间距3m，平均孔深90m，封孔管直径38mm。经检测，工作面超前应力集中区在20～40m范围内，确定顺层钻孔注水范围为工作面煤壁向外20m至65m，共计45m，机、风巷分别各布置3组共15个注水孔。每5個注水孔为1组，每个注水孔安装控制闸阀，每组注水孔安装一个流量表，用于注水水量的检测、统计，并在现场设置注水检测牌版，统计注水时间及水量。

2.1.2 封孔装置

顺层钻孔封孔管为光滑壁PE管，正压注水易出现漏水现象，封孔难度较大。经现场试验，采用竹节摩擦方式封孔，效果最佳，最终确定封孔装置采用钢管+套管焊接方式加工。

2.2 注水操作流程

2.2.1 注水孔安装完成后，利用高压软管分组连接。每个注水孔安装控制闸阀，若发现溢水，能及时关闭。

2.2.2 流量表型号为GB/1778.1～3-2007，最大流量4.0m3/h。流量表配套压力表，静压供水压力一般控制在1～2Mp左右。

2.2.3 每天早班安排专人统计注水量，统一检查注水系统，打开关闭的注水孔，继续注水，并及时填写注水记录。

2.2.4 随着工作面回采推进，采用分组循环向外挪移推进方式，工作面每推进15m，挪移、安装一次。

3 效果考察

深孔静压注水相较于浅孔动压注水具有长时间、小流量、间歇式的特点，特别适用于透气性较差煤层，具体注水参数如表一：

通过对715综采工作面注水效果考察，其主要具有以下特点：

3.1 总注水量大。根据统计结果，每孔平均注水量达到6m3，特别是在距工作面20～40m的应力集中区域，注水水量明显增大。

3.2 投入成本低。封孔器均为自制加工，投入主要为闸阀及流量表费用，相对浅孔动压注水需要投入的高压泵、膨胀管等，费用支出大大降低。

3.3 用工投入小。715综采工作面日推进速度约为3m，一般为5天挪移一次，工作量相对较小，且易于管理。

3.4 含水率明显增加。通过注水前后煤层含水率测定结果可以看出，采取静压注水措施后，平均含水率增加2.5%以上，注水前后（动压注水与静压注水）煤体含水率对比如表二。

3.5 减尘效果明显。采用静压注水后，工作面回采期间粉尘浓度明显降低（如表三）。

3.6 工作面煤体塑性增加非常明显，煤壁片帮现象明显减少，工作面回采期间安全保障得到提升。

表二 动压注水与静压注水含水率对比表

[取样地点＼&原始含水率（%）＼&动压注水含水率（%）＼&静压注水含水率（%）＼&715机巷

715工作面

715风巷＼&1.96

2.02

1.92＼&3.65

3.49

3.58＼&4.32

4.14

4.41＼&]

表三 715综采工作面除尘效果表

[回采期间原始粉尘浓度（mg/m3）＼&注水减尘后粉尘浓度（mg/m3）＼&采取降尘措施后粉尘浓度（mg/m3）＼&263.7＼&41.1＼&8.6＼&]

4 结论

煤层深孔静压注水与浅孔动压注水各有优缺点，针对不同的采煤工作面，要相较对比使用。深孔静压注水对回采生产工序影响较小，但对于无顺层钻孔的采煤工作面，施工成本相对较高；浅孔动压注水相对具有更高的灵活性，但对生产工序有较大影响，需每班在煤壁施工钻孔，且在注水期间无法进行回采作业。故，根据不同类型的采煤工作面，应选择更加合适的注水工艺，在保证施工安全、高效生产的前提下，最大化地提升注水效果。

随着煤矿生产机械化水平的不断提高，粉尘治理工作日益得到重视，但粉尘治理技术相较于机械化水平的提升存在明显差距。既经济高效，又操作简便，对工作环境影响小的粉尘治理技术，有待继续深入探讨、研究。

参考文献：

[1]高海宾.采煤工作面深孔煤层注水技术研究[D].安徽理工大学，2007：10-12.

[2]赵从国.煤层注水工艺与效果分析[J].煤炭科技，2005（1）：45-47.