煤巷掘进工作面短壁注水技术的研究与应用

煤巷掘进工作面短壁注水技术的研究与应用

周长国1，孟祥征1，田克武2

（1．济宁矿业集团有限公司，山东济宁272000；2．济宁市国土资源局矿产资源开发技术服务站，山东济宁272000）

摘要通过注水一方面湿润煤体，使煤体被水包裹起来，煤体塑性增强、脆性减弱，减少破煤过程中煤尘的产生；另一方面润湿并粘结原生煤尘和放炮过程中产生的煤尘，使其丧失飞扬能力。

关键词煤巷掘进工作面短壁煤层注水

中图分类号TD714+．4文献标识码B

济宁矿业集团霄云煤矿位于金乡煤田。金乡煤田含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，共含煤19层，煤层平均总厚9.86m，矿井主采3煤，3煤平均厚度3.49m，占可采煤层总厚的50%，具有分布广、埋藏浅、储量大的特点。3煤干煤吸氧量为0.61ml/g，最短发火期84天，属自燃煤层。矿井为低瓦斯矿井，各煤层均具有煤尘爆炸危险性。

1霄云煤矿煤尘治理措施

霄云煤矿严格按照集团公司标准采取防尘措施，建立了净化风流、转载点喷雾、支架喷雾、湿式打眼、爆破使用水炮泥、装煤洒水、定期冲刷巷道、潮料喷浆并使用除尘风机、个体防护及安设隔爆设施等综合防尘措施。降低了工作面一次尘源。不断加强防尘管路的检查和维护，保证工作面及生产系统的正常供水。加强粉尘的冲刷，定期冲刷巷道粉尘，消灭粉尘堆积现象，保证了矿井的安全生产。

自揭露煤层以来，霄云煤矿在煤巷、半煤岩巷推广应用短壁煤层注水技术，起到很好的除尘效果。

2煤巷掘进工作面短壁注水技术的研究应用

2．1短壁注水技术工艺原理

煤巷掘进工作面短壁煤层注水是在煤巷掘进工作面中垂直掘进煤壁或与其倾斜打钻孔进行注水。通过注水一方面湿润煤体，使煤体被水包裹起来，煤体塑性增强、脆性减弱，减少破煤过程中煤尘的产生；另一方面润湿并粘结原生煤尘和放炮过程中产生的煤尘，使其丧失飞扬能力。

2．2注水封孔器及其原理

注水采用ZF－A16型煤层注水封孔器，封孔器外径：30mm；长度：1500mm；工作压力：1 20MPa；导向套直径：30mm；膨胀体内径：22mm；膨胀后外径：52mm。

把封孔器的高压直通与高压水路相连通，只要大于1MPa的压力膨胀体就会迅速膨胀。利用橡胶材料的较大磨擦系数所产生的磨擦阻力，将膨胀体的外径

*收稿日期：2011－06－30

作者简介：周长国（1982－），男，工程师，现任职于济宁矿业集团科技中心，从事工程技术及科技研发工作。紧固在煤层孔壁上，把孔封闭，水流通过煤层内的裂隙注入煤体。注水完毕后，压力水路与高压直通拆开，膨胀体内的水自动卸掉，由于橡胶的高弹性和增强层角度的复原能力的作用而恢复原状。

2．3快速注水技术的应用

2．3．1注水孔的布置及施工

注水孔采用迎头炮眼作为注水孔，钻头采用外径不小于30mm的钻头。注水孔布置要求为：断面8m2以下的迎头注水孔不少于4个，布置一排，孔距不小于600mm，断面8m2以上的迎头注水孔不少于6个，布置两排，孔距不小于800mm，排距为不小于800mm。孔径为炮眼孔径，孔深为炮眼深度，注水孔要布置均匀

。

图1注水孔布置图

2．3．2注水方法

注水采用逐个注水孔注水，煤巷迎头每次打完眼后，将注水封孔器放进注水孔中，用高压胶管、高压阀门将注水封孔器与防尘管路连接好，开启阀门，开始注水。待注水孔周围裂隙及炮眼漏水时，关闭截止阀门，停止注水，拆下压力水管路，待封孔器卸压无水，恢复原状，方可抽出封孔器，再用同样的方法注另一个注水孔。

2．4短壁煤层注水适用条件及影响因素

2．4．1适用条件

短壁煤层注水具有工艺装备简单、施工操作简单、见效快等特点，主要适用于中厚煤层、薄煤层的采掘工作面中。

2．4．2影响因素

（1）煤的裂隙和孔隙。煤层透水性与煤层的孔隙、裂隙发育程度有直接关系，孔隙、裂隙发育程度越高，透水性越强注水效果越好。

（2）液体的性质。水和煤石具有不同极性的物质，水的极性大，煤的极性小，两者之间的极性差越小，越容易湿润。因此在水中添加一定的表面活性剂，可

分体式钻机进给模块倾斜油缸选择及安装

孙敬慧，王玲

（沈阳新松机器人自动化股份有限公司，辽宁沈阳110168）

摘要进给模块是分体式近水平定向钻机的工作模块，倾斜油缸是进给模块的重要部件，倾斜油缸的外形尺寸及安装位置影响着进给模块的总体外型尺寸。该文提出了倾斜油缸两种安装方案，计算得出了油缸的缸径、杆径、外型尺寸及进给模块整体尺寸等参数，并进行了对比。关键词进给模块倾斜油缸安装位置

中图分类号TD421．1文献标识码B

Split drill feed module selection and installation of tilt cylinders

Sun Jing－hui，Wang Ling

（Shenyang sisuasun robot＆Automation CO．LTD．）

Abstract Feed module is split nearly horizontal directional drilling work module，tilt cylinders is an important component of the feed module．Tilt cylin-der dimensions and mounting position affects the overall appearance of the feed module size．That paper presents two methods installed tilt cylinder，the cylinder is calculated，rod diameter，dimensions and overall size of the feed module and other parameters．Two methods were coMPared，get better solu-tions．

Key words Feed module tilt cylinder mounting position

目前我国大部分煤矿均采用国外的定向钻机，对于我国的煤层及煤矿特点，仍然存在一部分缺陷。大部分中小型煤矿巷道较窄，钻机无法行走［1］。分体式近水平定向钻机（以下简称分体钻机）是将整体钻机分解成进给模块、动力模块、操纵模块三部分［2］，每部分的外形尺寸都较小，适用于巷道较窄的煤矿。

1分体钻机进给模块倾斜油缸安装方案

进给模块是钻机工作模块。进给模块主要由滑撬、进给托架，进给总成组成。滑撬是整个结构的底座，通过一个倾斜油缸将进给托架支撑起来，使进给总成可以倾斜到0 90ʎ的任意位置，钻孔的范围非常广。

*收稿日期：2011－06－21

作者简介：孙敬慧（1979－），女，毕业于西安工业学院，本科，机械设计制造及自动化专业。1．1方案一

滑撬上一个安装点Q

1

，安装油缸缸筒固定端，进

给托架下方对称两个安装点Q

2

、Q

3

，安装油缸活塞杆。如图1所示

。

图1倾斜油缸安装方案一

C为倾斜油缸，缸筒固定端安装在滑撬上Q

1

点，

活塞杆端安装在进给托架上Q

2

点。工作时，松开B

以增加水对煤的湿润程度。

（3）注水参数。注水参数主要是指注水压力、注水时间、注水量和注水速度，注水压力越大、注水时间越长、注水速度越慢，注水除尘率就越高。

（4）上覆岩层压力和支承压力。上覆岩层压力和支承压力主要是通过影响煤层裂隙和孔隙而影响注水除尘效果。压力越大，煤层孔隙、裂隙也就越小，煤层透水性降低，注水效果降低。

3注水效果分析

（1）减少了煤尘产生量。在回风上山掘进工作面进行了短壁煤层注水工艺试验，每次放炮前对迎头进行注水，放炮后对煤尘取样化验分析，工作面生产时的粉尘浓度全尘由原来的7．9mg/m3降低到了7．0mg/ m3，降低了11．4%，呼吸性粉尘浓度由原来的3．8mg/ m3降低到了3．3mg/m3，降低了13．2%，降尘幅度较大，改善了作业环境，减少了煤尘事故隐患。

（2）有效降低了放炮后掘进工作面的温度，降温幅度达2 3ħ。

（3）通过煤层注水，使煤层松软，硬度降低，减少了炸药用量。