煤层注水工艺技术研究及实施方案

煤层注水工艺技术研究及实施方案

1930平峒16223综采工作面煤层注水工艺技术研究

实施方案

一、项目实施的意义及必要性

煤层注水预湿煤体是降低煤层开采时煤尘产生量最根本、最有效的防尘手段,可使煤体在回采前达到较好的湿润状态,降低煤的产尘能力,以此显著减少煤层开采时的粉尘产生量,这对改进作业场所的劳动卫生条件、保护工人身体健康、防止瓦斯煤尘爆炸将起到重要作用。在综放工作面,煤层注水还能起到软化媒体,提高放煤效率和顶煤回收率的作用。同时,煤层注水也能有效抑制煤体氧化,降低工作面温度,预防或降低冲击地压的危害,减少瓦斯的解吸及涌出量,降低工作面的瓦斯浓度,预防煤与瓦斯突出。可见,煤层注水对保障煤矿安全生产起着非常重要的作用。在当前煤矿安全生产形势依然严峻,煤矿企业贯彻落实矿山”安全第一,预防为主,综合治理,整体推进”安全生产方针的紧迫形势下,该项目的研究,对煤矿企业科学开展煤层注水,保障矿井安全生产具有极其重要的意义。

该项目经过对肥煤公司16223工作面煤层注水试验研究,总结出普遍适合于肥煤公司6号煤层的注水工艺技术及装备,对解决肥煤公司16223工作面及肥煤公司6号煤层开采时的粉尘问题具有重要意义。

二、试验工作面概况

16223综采工作面位于肥煤公司1930平峒,现有走向长度670多米,回风巷标高+1870米,运输巷标高+1836米,工作面长130m,煤层倾角为20°左右。该工作面开采煤层为6号煤,采用走向长壁后退式综采回采工艺,煤层厚度为3.2米。煤层的基本参数见表1。

表1 煤层的基本参数

三、煤层可注性试验

按国标GB482-95<煤层采样采取方法>的要求在肥煤公司16223工作面采样,对采集煤样在实验室进行试样制备,然后对其进行可注性试验。

其试验内容包括:

①孔隙率测定。包括煤孔隙率及孔隙分布测定。本项目采用密度法经过测定煤的真密度和视密度,计算出煤的孔隙率;孔隙分布采用压汞法测定。

②煤原有自然水分测定。煤原有自然水分采用GB/T211—

1996<煤中全水分的测定方法>标准中的方法B,即空气干燥法进行测定。

③煤吸水性测定。模拟试验工作面水压,采用自制实验装置进行常压吸水试验与加压吸水试验。

④添加剂溶液对煤吸水性影响的试验。在水中添加表面活性剂溶液,重复煤吸水性试验。

经过试验,对取的实验数据进行分析处理,得出不同试验条件下煤饱和水分增量与吸湿时间的关系。这对确定试验煤层的实际注水工艺、预测注水的水分损益具有极其重要的指导意义。

四、注水钻孔布置方式及参数设计

㈠钻孔的布置方式

钻孔的布置方式根据采煤方法、工作面长度、煤层的透水性及注水的具体条件加以选用。钻孔的开孔位置对于煤层的湿润效果有重要关系。另外还要考虑煤层的硬度和围岩性质等,必要时作适当改变。考虑到钻孔倾角对封孔及注水的影响,确定采用在回风巷平行于工作面顺层布置单向钻孔,如图1所示。

㈡钻孔参数

(1)钻孔深度

单向钻孔注水时,孔深一般为采面倾斜长度的1/2～2/3,即为65～87m,试验取90m.

(2)钻孔直径

6#号煤层硬度较大,不易垮孔。试验钻孔孔径选用75mm。

(3)钻孔间距

为了找出合理的钻孔间距,分三种钻孔间距试验,分别是:5m(8个孔)、10m(8个孔)、15m(8个孔)。

(4)钻孔角度及开孔高度

钻孔平行工作面沿煤层倾斜方向打孔,开孔高度为:距回风顺槽底板1m～1.5m。

五、注水钻孔封孔工艺技术及装备

煤层注水时,封孔质量的好坏对注水效果的影响极大。经过对具体煤层封孔工艺技术影响因素的综合分析,确定其封孔工艺。由于煤层注水对封孔质量及封孔深度的要求较高,该项目拟采用水泥