煤层注水湿润半径考察报告

##矿13-1煤层注水湿润半径考察报告

二〇一五年三月

目录

1 试验目的 (1)

2 概况 (1)

2.1 煤层情况 (1)

2.2 顶底板情况 (1)

2.3 煤层其他参数情况 (2)

3 注水试验设计 (2)

3.1 试验主要设备 (2)

3.2 钻孔设计 (3)

4 注水湿润半径考察 (4)

4.1 动压注水湿润半径考察 (4)

4.2 静压注水湿润半径考察 (6)

5 结论 (9)

##矿13-1煤层注水湿润半径考察报告

1试验目的

为更好的考察矿井13-1煤层注水湿润半径，为13-1煤层注水相关技术参数提供可靠设计依据，在13-1煤层121301工作面机巷距切眼以南20m处巷道内设计注水试验钻孔，开展煤层注水试验，分别采取动压和静压注水进行试验，对13-1煤层的注水湿润半径进行考察。

2 概况

2.1煤层情况

13-1煤层位于第四含煤段中部，全区稳定可采。根据工作面内及附近地质勘探钻孔及风、机、切眼等巷道实际揭露的地质资料分析，121301工作面13-1煤层全层厚度为3.00～6.20m，平均厚度（含夹矸）为5.00m；13-1煤层平均含有一层夹矸，夹矸多为炭质泥岩，次为泥岩，结构复杂，厚度为0～0.60m，平均厚度为（最大为0.5m、最小为0.1m）0.40m；纯煤厚平均厚度为（最大为5.6m、最小2.8m）4.60m；通过加权平均，13-1煤层结构为0.60（0.40）4.00m。

根据121301工作面风、机两巷以及切眼实际揭露的地质资料，工作面内13-1煤层倾角4～15°，平均倾角约为11°。在断层及构造影响区域，煤层局部倾角变化较大。为避免断层、构造等地质因素对试验造成影响，试验选择煤层稳定无地质构造的区域进行。

2.2 顶底板情况

1．煤层顶板岩性

老顶：中砂岩或粉砂岩；中砂岩呈浅灰白色,中粒砂状结构,泥、硅质胶结,颗粒成份以石英,长石为主，厚度0～3.25m，平均厚度 1.62m，普氏硬度系数6.8～7.8；粉砂岩呈浅灰色,硅泥质胶结,成分以石英,长石为主,含少量云母岩屑,水平～斜层理，厚度0～2.35m，平均厚度1.12m，普氏硬度系数4.8～6.2。

直接顶：砂质泥岩。灰色～深灰,砂状泥质结构,中厚层状,水平层理,岩性

硬脆,芯完整,裂隙少，厚度0.70～1.65m，平均厚度1.25m，普氏硬度系数4.2～5.3m

2．煤层底板岩性

泥岩、砂质泥岩。泥岩呈灰黑,泥质结构,薄层状,炭质含量较高,滑面不发育，厚度0～0.90m，平均厚度0.40m，普氏硬度系数3.6～4.1；砂质泥岩呈深灰色,含砂泥质结构,少量滑面,致密性脆，厚度0～2.20m，平均厚度0.71m，普氏硬度系数4.2～5.3。

2.3 煤层其他参数情况

121301工作面13-1煤层为黑色，以块状为主，局部为碎块状，玻璃光泽，内生裂隙发育，见有钙质黄铁矿充填，以亮煤为主，暗煤次之，根据井田内钻孔煤层取样测试资料：13-1煤层普式硬度系数约为1.6，容重为1.4t/m3；原煤水份1.85%；灰分24.82%；全硫平均值为0.16%；根据121301工作面掘进期间瓦斯等参数测试情况，在121301工作面机巷内测试原始瓦斯含量4.4241m3/t,最大瓦斯压力0.37Mpa，煤的坚固性系数f值为0.79～1.07,煤的瓦斯放散初速度Δp值为2.1～3.7。根据中煤科工集团在111301工作面取样测试，13-1煤的孔隙率为2.10%。

3 注水试验设计

在121301工作面机巷距切眼20m处，巷道的东帮和西帮各施工一个注水试验钻孔，分别进行动压注水和静压注水试验。

3.1 试验主要设备

1．动压注水设备：脉冲式注水泵

动压注水时采用2BZ40/12型脉冲式煤层注水泵进行注水。其电机功率11kw，脉冲强度0-12Mpa，输出流量40L/min。

2．封孔器

封孔器为自动封孔器，型号为FKSS-71/5，注水压力在1-5Mpa，长度为2.6m，内径为71mm。

3．流量计

流量计量采用SGZ型高压水表，对注水流量进行统计，同时显示注水压力，SGZ型高压水表流量0.1～5.0m3/h，压力可达25Mpa。

4．截止阀及管路

注水所用的水源由井下清水管路分流出来，在分流管路上安装阀门控制，注水管路采用矿用高压胶皮软管。

动压注水通过注水泵向煤层内进行注水，静压注水利用管路水压不经过注水泵直接注入煤层。

3.2 钻孔设计

1．动压注水

在121301工作面机巷西帮距离切眼20m处依次向外设计4个钻孔，其中1个注水试验钻孔，3个考察钻孔，1#号钻孔用于注水试验，2、3、4#钻孔进行湿润考察，2、3、4#钻孔距1#注水孔的距离分别为2、2.5、3m。

2．静压注水

在121301工作面机巷东帮距离切眼20m处依次向外设计4个钻孔，其中1个注水试验钻孔，3个钻孔考察，5#号钻孔用于注水试验，6、7、8#钻孔进行湿润考察，6、7、8#钻孔距5#注水孔的距离分别为3、4、5m。

3．钻孔参数

根据试验区域煤层角度，钻孔沿煤层倾向施工，动压注水钻孔迎角10°施工，静压注水钻孔俯角10°施工，动静压注水钻孔均采用孔径φ75mm，钻孔深度50m，采用自动封孔器，封孔深度3m，动静压注水考察钻孔与分别与动静压注水钻孔保持一样的施工角度，开孔在煤层中间位置，考察钻孔直径φ94mm，深度30m，在注水结束后分别在设计位置施工考察钻孔取煤样，送实验室测定煤样的含水量。

表1 注水钻孔设计参数表

图1 煤层注水钻孔设计示意图

4．注水参数

煤层注水参数主要是指注水压力、注水速度、注水量和注水时间。注水量或煤的水分增量是煤层注水效果的标志，本次试验分别采用动压注水和静压注水的方式，动压注水采用2BZ40/12型脉冲式煤层注水泵，注水压力控制在2.5～3.2MPa左右，注水时间控制在4个小时。静压注水采用清水管路自注，通过安设压力表和流量计计量压力和流量，注水时间7天。

4 注水湿润半径考察

4.1 动压注水湿润半径考察

1．煤层动压注水实施情况

根据设计，2015年2月13日早班在121301工作面机巷距离工作面切眼20m 处施工动压注水钻孔，在钻孔施工至30m深时，通过取芯钻杆采取煤样送化验室测定煤层原始水份，钻孔最终施工深度50m，施工完毕后，安装动压注水泵和注水管路及压力表、流量表等相关附属装置，采用矿用高压软管，利用自动封孔器封孔后开始进行煤层注水。根据现场计量数据，注水时间4个小时，注水压力3.0MPa，注水量共计7.9m³，平均注水流量1.98m3/h。煤层动压注水实施数据详见表2。