第4章 粘尘棒煤层注水减尘技术(DOC)

潞安矿区综合防尘技术及实践
4 煤层注水减尘技术
煤层注水的实质是通过煤壁向煤体深部打钻孔的办法用压力水湿润尚未开 采的煤体，在开采过程中大大减少或基本抑制浮游粉尘的产生。动压水被压入煤 体后，沿着煤层中裂隙或层、节理通道缓慢渗透流动，水均匀分布于煤层无数细 微的裂隙和孔隙之中，使煤体采前充分预湿。这种方法既能抑制回采过程中伴生 的大量煤尘，又能使煤层的构造裂隙中原生煤尘丧失飞扬能力，是一种最为积极 而有效的防尘技术，是一种治本性的防治方法[1]。
该技术广泛应用于潞安矿区王庄煤矿、漳村煤矿、石圪节矿等矿井并取得良 好效果。下面将以王庄煤矿 4339 综采工作面为例介绍长钻孔煤层注水在潞安矿 区的应用情况；以漳村煤矿 2202 综采工作面为例介绍粘尘棒煤层注水在潞安矿 区的应用情况。
4.1 长钻孔煤层注水
4.1.1 工作面概况
4339 面北临 4337 已采工作面，南为 4341 未采工作面，西为岭上村村庄煤柱， 东接 43 三下山皮带和轨道。工作面所采 3#煤，赋存于二叠系山西组地层中下部， 为陆相湖泊型沉积；在本工作面范围内，煤层厚度稳定，煤层总厚 7.06～7.30m， 平均 7.18m，煤层倾角一般为 0°～15°，平均 7.5°。全煤含夹矸五层，上部两层， 下部 3 层，累计厚度 0.45m；煤层结构（m）：0.25（0.10）0.30（0.14）4.2（0.03） 0.45（0.15）0.85（0.03）0.68；可采指数：Km=1；变异系数：8.42%。该煤属低 磷、低硫、中灰，高发热量之贫瘦煤，动力用煤。工作面倾斜长 185.5m；走向 长：730～710m，平均 720m；总面积 133560m2。煤层厚度 6.79m，容重为 1.35t/m3， 回采率为 93%。
4.1.2 钻孔布置
长钻孔注水主要用于长壁式采煤法，钻孔沿煤层的走向布置倾向打钻孔。单 向钻孔能湿润工作面全长的煤体时，直接从回风巷或运输平巷平行于工作面打下
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向或上向钻孔，如图 4-1 所示，当单向钻孔不能湿润工作面全长的煤体时，则采 用双向钻孔注水，如图 4-2 所示[2]。
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图 4-1 单向长钻孔注水方式示意图
（a）上向孔；（b）下向孔 1——上平巷；2——开切跟；3——下平巷
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4.1.3 注水方法
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图 4-2 双向长钻孔注水方式示意图
1——回风巷；2——开切眼；3——运输巷
因煤层透水性较差，如果水压较低，很难取得良好的防尘效果。因此，必须 采取动压注水方法[3]（图 4-3），采用 5D-2/150 型煤层注水泵进行注水，动压注 水系统如图 4-4 所示。
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煤体
图 4-3 动压多孔注水示意图
1——水泵；2——截止阀；3——中高压水表；4——单向阀；5——流量调节阀； 6——水表；7——注水钢管；8——封孔器
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图 4-4 长钻孔动压注水系统示意图
1——煤帮；2——压力表；3——截止阀；4——封孔器；5——高压胶管；6——三通；7——截止阀； 8——安全阀；9——快速接头；10——胶管；11——水表；12——压力表；13——水表；14——水泵；
15——胶管；16——水管；17——水桶
4.1.4 注水参数的确定
1）钻孔直径
主体钻机直径一般为 44～70mm。如果采用封孔器封孔，则孔径应适合封孔
器的要求；如果采用水泥砂浆封孔，封孔段的直径应扩大到 75～95mm。
2）钻孔长度
单向钻孔长度按下式计算；
式中：L——钻孔长度，m，
L=Lg-S
（4-1）
Lg——采煤工作面长度，m，
S——保留煤体宽度，一般情况下。均取 S=20m，而煤层透水性很强的向 下孔，可取 S= (1 ～ 2) Lg，m。
33 双向钻孔的各向钻孔长度按下式计算：
L Lg 15 Z
（4-2）
3）钻孔间距 钻孔间距的大小取决于煤层的透水性、渗透的向异性、煤层厚度及倾角、钻
孔方向等因素，钻孔间距为 15～20m。 4）注水流量与注水量 动压注水时，单孔注水流量 qd=0.3～2.0m3/h。吨煤注水量在 0.02～0.04m3/t
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之间，单孔注水量按下式计算：
Qz=k·hm·Lj·Lz·ρm·δ 式中：Qz——单孔注水量，m3；
k——钻孔前方煤体湿润系数，1.1～1.3；
（4-3）
hm——煤层厚度，m； Lj——钻孔间距，m； Lz——钻孔长度，m； ρm——_煤的密度，t/m3； δ——吨煤注水量，m3/t。
注水量的计算，关键在于吨煤注水量 δ 的选取。
5）注水压力
注水压力低于地层压力而高于煤层瓦斯压力。常以钻孔的注水流量调节注水
压力，一般按下式计算：
（1.2～1.5）pw≤ps≤py， 式中：py——上覆岩层的压力，MPa。
6）注水时间
（4-4）
注水时间按下式计算：
T Q 或T Qg
V
V
（4-5）
式中：T——注水时间，h； V——一个钻孔的注水流量，m3/h。
在实际注水中，常把在预定湿润范围内的煤帮出现均匀“出汗”（渗出水珠）
的现象，作为判断煤体是否全面湿润的辅助方法。“出汗”后或在“出汗”后再过一 段时间，便可结束注水。动压注水一般都为几天，短的仅几十个小时。
7）同时注水钻孔数量 n t vm 24 L j
式中：n——同时注水的钻孔数量； vm——工作面日推进速度，m/d。
（4-6）
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