综放工作面煤层高压注水技术实践
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Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｖｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
科 技 视 界
科技・ 探索・ 争鸣
综放工作面煤层高压注水技术实践
高金 平 （ 山西煤炭运销集团大 同有限公司 ， 山西 大 同 ０ ３ ７ ０ ０ ３ ）
【 摘 要】 炭窑峪煤业 ４ ０ ２综放 工作面煤层属 中硬煤层 ， 该矿采用煤层 高压 注水， 橡胶封 孔器封孔等技术 ， 通过合理确定 注水钻孔 间距 、 施
． ３ 高压注水技术 措施 均 ｉ ２ ， ２ ｍ， 倾角 ３ ｏ ￣ １ ０ 。 ， 平均 ５ 。 ， 采煤方法 为后 退式走 向长壁一次采全 ３ ３ ． ３ ． １ 利用工作 面超前压力影 响带进行注水 高综采放顶煤采煤法 。 从工作面的始动位置至工作面煤壁 ． 按裂 隙的发展状况 划分为原 ２ 煤层 高压 注水 系统 生裂隙张开区 、 次生裂隙发育发展区和大变形 区。从 裂隙对 注水影响 的角度考虑 ． 最佳的注水 区域可确定在原生裂 隙张开 区和次生裂隙发 ２ ． １ 钻孔布 置及技术参数 确定 试验煤层 采用 Ｚ Ｂ Ｙ 一 １ ２ ０ ０ Ｓ型号钻机 进行打 眼 ， 孔径 ６ ０ ｍ ｍ， 孔深 １ ２ ０ ｍ， 孔 育发展 区。根据炭窑峪煤业煤体情 况及井下 现场 观测 ． ０ — ７ ０ ｍ 。 倾角４ ｏ ， 孔间距 １ ５ — ２ ０ ｍ， 钻孔 布置在 ４ ０ ２ 主运顺槽 、 ４ ０ ２回风顺槽 ， 钻 最佳注水区域均位于工作面前方 ３ ． ３ ． ２ 动压 、 静压交替注水 孔开１ ３ 位 置在 ４ ＃ 煤 的底部 ． 距 底板 约 １ ． ２ ｍ。为了防止出现盲区 ， 钻孔 ３ 煤层注水过程 中． 水在煤体内的运 动可分 为由于压差所 造成的压 采用交叉法施工
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２ ． ３ 高压注水系统 高压 注水 系统 由高压 注水泵站 、 封孔器 、 注水 钻孔 、 安 装杆 、 高压 胶管 、 压力表 、 单 向阀及截止 阀等组成 。 高压 注水泵 站主要 由 ｌ 台型号 Ｂ Ｚ Ｗ２ ０ ０系 列 智 能 化 高 压 注 水 泵 、 １台 Ｓ Ｘ一 ３ ０ ０ ０ ｌ Ｉ 型水箱 、 １台
工长度和注水时 间， 对煤层进行 高压注水 ， 软化煤质 ， 起到 了提 高回采率 ， 降尘 ，及降成本的 良好效果。
【 关键词 】 综放工作 面； 高压注水 ； 回采率 ； 降 尘； 降成本
生产实践证 明． 综采放顶煤在世界范围 内作为一 种采煤 工艺 尚有 否正确 ； 所有通液管路开关是否开启 ． 并保证水源充足 。 许多问题未能得到较好 的解决 。 其 中如何安全 、 经济 、 有 效的提高综放 ３ ． ２ ． ２ 高压注水泵启动 工作面 回采率 ， 降低工作 面煤尘生成 量 ， 预 防采 空区 自 燃发 火等都是 点动开关 、 观察 电机转 向应与泵上箭头一致否则进行更正 。再 点 迫切要解决的问题 。 动开关 ， 确认 电机 转 向正确 后 。 使泵 开启运转 （ 旋松溢 流阀 的调节螺 套） ， 直到出现恒定流量 为止 。 １ 工程概况 ３ ． ２ － ３ 高压注水泵 负载运转 继续使泵运转 ５ ～ １ Ｏ 分钟 ． 然 后逐级加载 ， 每 ２ Ｏ 分 钟升高额定 压 ４ ０ ２ 工作 面地面标高 为 １ ３ ２ ５ ｍ， 工作面标高 为 １ ２ ２ ０ 一 ｌ １ ８ ０ ｍ， 推进 ５ ％， 最大不得超过额定压力。泵的油温不得超过 ８ ０ ℃。 长度 ８ ６ ０ ｍ， 工 作面长 １ ３ ０ ｍ， 面积 １ Ｉ １ ８ ０ ０ ｍ ２ ， 煤层厚 度 ｌ ０ ． ７ — １ ３ ： ８ ｍ ， 平 力的 ２
其中 ， 在４ ０２ 工作面 中部空巷 以里 ２ ０ ０ ｍ范围 内布置有 高压注水钻孔 ２ Ｏ个 ， 现 以此 ２ Ｏ 个钻孔为样本分析煤层 高压注水 量， 注水量见下表 。
表 １
钻 孔编号 注水量／ ｍ ， 钻孔编号 注水量， 舶 ， 钻孔编号 注水量／ ｍ ３
图 １ １ ． 高压胶管 ； ２ ． 安装杆； ３ ． 钻孔 ； ４ ． 煤体 ； ５ 封 孔器 ； ６ 擞 裂段
力渗流和无压 自然渗流 ２ 种运动形式 。 研究 认为 自 然渗流对 于注入水 向微孔 、 裂隙 中渗透＇ 进而增加煤体内水含量 。因此 ， 实 际注水时 ， 采取 动压注水使煤层 内部形成较大裂隙渗流通 道 ． 然后采用静压注水方式 给自 然渗流 细运动 、 吸附及扩散） 一定时间 ， 并保证 供水量 。 ３ ． ３ ． ３ 注水孔应远离断层 、 褶皱和破碎带。在构造和注水孔之间保 留
采用动压注水时 ． 开泵后泵站压力达到 １ ７ — ３ ５ Ｍ Ｐ ａ 左右 。泵压 最 大不能超过 ５ ６ Ｍ Ｐ ａ 。 最小 注水压力不能小于 Ｉ Ｏ Ｍ Ｐ ａ 。 实际单孔注水时 间 以周围煤壁湿润及邻近钻孔渗水漏水为准 ２ ． ２ 封孔工艺及技术参数 该矿封孔采 用橡 胶快速封孔器封孔 ． 封孔器长 １ ． ５ ｍ． 封孔 深度不 小于 ２ ０ ｍ 。在 ４ ０ ２ 回风巷道距 离工作 面 ３ ０ ｍ处开始打注水钻孔 。 利用 艺见下 图
２ ０ ３ ０ ｍ的注水保护煤柱 ： 煤层注水压力值 应至少 大于 ７ Ｍ Ｐ ａ 。
橡胶封孔器在钻孔 以里 ２ ０ ３ ０ ｍ处封孔后开始进行煤层注水 。 封孔工 ４ 高压注水效果分析
４ ． １ 煤层 注水量 ４ ０ ２ 综放工 作面主运顺槽 、 回风顺槽共布置高压 注水钻 孔 ６ Ｏ 个。
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科技・ 探索・ 争鸣
综放工作面煤层高压注水技术实践
高金 平 （ 山西煤炭运销集团大 同有限公司 ， 山西 大 同 ０ ３ ７ ０ ０ ３ ）
【 摘 要】 炭窑峪煤业 ４ ０ ２综放 工作面煤层属 中硬煤层 ， 该矿采用煤层 高压 注水， 橡胶封 孔器封孔等技术 ， 通过合理确定 注水钻孔 间距 、 施
． ３ 高压注水技术 措施 均 ｉ ２ ， ２ ｍ， 倾角 ３ ｏ ￣ １ ０ 。 ， 平均 ５ 。 ， 采煤方法 为后 退式走 向长壁一次采全 ３ ３ ． ３ ． １ 利用工作 面超前压力影 响带进行注水 高综采放顶煤采煤法 。 从工作面的始动位置至工作面煤壁 ． 按裂 隙的发展状况 划分为原 ２ 煤层 高压 注水 系统 生裂隙张开区 、 次生裂隙发育发展区和大变形 区。从 裂隙对 注水影响 的角度考虑 ． 最佳的注水 区域可确定在原生裂 隙张开 区和次生裂隙发 ２ ． １ 钻孔布 置及技术参数 确定 试验煤层 采用 Ｚ Ｂ Ｙ 一 １ ２ ０ ０ Ｓ型号钻机 进行打 眼 ， 孔径 ６ ０ ｍ ｍ， 孔深 １ ２ ０ ｍ， 孔 育发展 区。根据炭窑峪煤业煤体情 况及井下 现场 观测 ． ０ — ７ ０ ｍ 。 倾角４ ｏ ， 孔间距 １ ５ — ２ ０ ｍ， 钻孔 布置在 ４ ０ ２ 主运顺槽 、 ４ ０ ２回风顺槽 ， 钻 最佳注水区域均位于工作面前方 ３ ． ３ ． ２ 动压 、 静压交替注水 孔开１ ３ 位 置在 ４ ＃ 煤 的底部 ． 距 底板 约 １ ． ２ ｍ。为了防止出现盲区 ， 钻孔 ３ 煤层注水过程 中． 水在煤体内的运 动可分 为由于压差所 造成的压 采用交叉法施工
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２ ． ３ 高压注水系统 高压 注水 系统 由高压 注水泵站 、 封孔器 、 注水 钻孔 、 安 装杆 、 高压 胶管 、 压力表 、 单 向阀及截止 阀等组成 。 高压 注水泵 站主要 由 ｌ 台型号 Ｂ Ｚ Ｗ２ ０ ０系 列 智 能 化 高 压 注 水 泵 、 １台 Ｓ Ｘ一 ３ ０ ０ ０ ｌ Ｉ 型水箱 、 １台
工长度和注水时 间， 对煤层进行 高压注水 ， 软化煤质 ， 起到 了提 高回采率 ， 降尘 ，及降成本的 良好效果。
【 关键词 】 综放工作 面； 高压注水 ； 回采率 ； 降 尘； 降成本
生产实践证 明． 综采放顶煤在世界范围 内作为一 种采煤 工艺 尚有 否正确 ； 所有通液管路开关是否开启 ． 并保证水源充足 。 许多问题未能得到较好 的解决 。 其 中如何安全 、 经济 、 有 效的提高综放 ３ ． ２ ． ２ 高压注水泵启动 工作面 回采率 ， 降低工作 面煤尘生成 量 ， 预 防采 空区 自 燃发 火等都是 点动开关 、 观察 电机转 向应与泵上箭头一致否则进行更正 。再 点 迫切要解决的问题 。 动开关 ， 确认 电机 转 向正确 后 。 使泵 开启运转 （ 旋松溢 流阀 的调节螺 套） ， 直到出现恒定流量 为止 。 １ 工程概况 ３ ． ２ － ３ 高压注水泵 负载运转 继续使泵运转 ５ ～ １ Ｏ 分钟 ． 然 后逐级加载 ， 每 ２ Ｏ 分 钟升高额定 压 ４ ０ ２ 工作 面地面标高 为 １ ３ ２ ５ ｍ， 工作面标高 为 １ ２ ２ ０ 一 ｌ １ ８ ０ ｍ， 推进 ５ ％， 最大不得超过额定压力。泵的油温不得超过 ８ ０ ℃。 长度 ８ ６ ０ ｍ， 工 作面长 １ ３ ０ ｍ， 面积 １ Ｉ １ ８ ０ ０ ｍ ２ ， 煤层厚 度 ｌ ０ ． ７ — １ ３ ： ８ ｍ ， 平 力的 ２
其中 ， 在４ ０２ 工作面 中部空巷 以里 ２ ０ ０ ｍ范围 内布置有 高压注水钻孔 ２ Ｏ个 ， 现 以此 ２ Ｏ 个钻孔为样本分析煤层 高压注水 量， 注水量见下表 。
表 １
钻 孔编号 注水量／ ｍ ， 钻孔编号 注水量， 舶 ， 钻孔编号 注水量／ ｍ ３
图 １ １ ． 高压胶管 ； ２ ． 安装杆； ３ ． 钻孔 ； ４ ． 煤体 ； ５ 封 孔器 ； ６ 擞 裂段
力渗流和无压 自然渗流 ２ 种运动形式 。 研究 认为 自 然渗流对 于注入水 向微孔 、 裂隙 中渗透＇ 进而增加煤体内水含量 。因此 ， 实 际注水时 ， 采取 动压注水使煤层 内部形成较大裂隙渗流通 道 ． 然后采用静压注水方式 给自 然渗流 细运动 、 吸附及扩散） 一定时间 ， 并保证 供水量 。 ３ ． ３ ． ３ 注水孔应远离断层 、 褶皱和破碎带。在构造和注水孔之间保 留
采用动压注水时 ． 开泵后泵站压力达到 １ ７ — ３ ５ Ｍ Ｐ ａ 左右 。泵压 最 大不能超过 ５ ６ Ｍ Ｐ ａ 。 最小 注水压力不能小于 Ｉ Ｏ Ｍ Ｐ ａ 。 实际单孔注水时 间 以周围煤壁湿润及邻近钻孔渗水漏水为准 ２ ． ２ 封孔工艺及技术参数 该矿封孔采 用橡 胶快速封孔器封孔 ． 封孔器长 １ ． ５ ｍ． 封孔 深度不 小于 ２ ０ ｍ 。在 ４ ０ ２ 回风巷道距 离工作 面 ３ ０ ｍ处开始打注水钻孔 。 利用 艺见下 图
２ ０ ３ ０ ｍ的注水保护煤柱 ： 煤层注水压力值 应至少 大于 ７ Ｍ Ｐ ａ 。
橡胶封孔器在钻孔 以里 ２ ０ ３ ０ ｍ处封孔后开始进行煤层注水 。 封孔工 ４ 高压注水效果分析
４ ． １ 煤层 注水量 ４ ０ ２ 综放工 作面主运顺槽 、 回风顺槽共布置高压 注水钻 孔 ６ Ｏ 个。
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