综放工作面煤层高压注水技术实践

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　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０３７００３）　

【摘要】炭窑峪煤业４０２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　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　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　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　迫切要解决的问题。　

１工程概况　

４０２工作面地面标高为１３２５ｍ，工作面标高为１２２０一ｌ１８０ｍ，推进　长度８６０ｍ，工作面长１３０ｍ，面积１Ｉ１８００ｍ２，煤层厚度ｌ０．７—１３：８ｍ，平　均ｉ２，２ｍ，倾角３ｏ￣１０。，平均５。，采煤方法为后退式走向长壁一次采全　高综采放顶煤采煤法。　

２煤层高压注水系统　

２．１钻孔布置及技术参数　采用ＺＢＹ一１２００Ｓ型号钻机进行打眼，孔径６０ｍｍ，孔深１２０ｍ，孔　倾角４ｏ，孔间距１５—２０ｍ，钻孔布置在４０２主运顺槽、４０２回风顺槽，钻　孔开１３位置在４＃煤的底部．距底板约１．２ｍ。为了防止出现盲区，钻孔　采用交叉法施工　采用动压注水时．开泵后泵站压力达到１７—３５ＭＰａ左右。泵压最　大不能超过５６ＭＰａ。最小注水压力不能小于ＩＯＭＰａ。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１．５ｍ．封孔深度不　小于２０ｍ。在４０２回风巷道距离工作面３０ｍ处开始打注水钻孔。利用　橡胶封孔器在钻孔以里２０　３０ｍ处封孔后开始进行煤层注水。封孔工　艺见下图　

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　

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　ＢＺＷ２００系列智能化高压注水泵、１台ＳＸ一３０００　ｌＩ型水箱、１台　Ｋ）（ＪＲ４—１２７Ｅ型控制箱和ｌ套远程监视系统组成．额定压力５６ＭＰａ．　额定流量２０ｏＬ／ｒｎｉｎ，额定功率２２０ＫＷ；橡胶封孔器，长度１．５ｍ．外径　（ｉＥ径）６０ｒａｍ；安装杆由无缝钢管加工成，具有耐高压特性；高压注水胶　管外径为１９ｒａｍ．最高承压６０ＭＰａ　

３煤层高压注水技术工艺　

３．１高压注水原理及目的　煤层高压注水技术。利用高压水对钻孔周围煤层产生切割及预裂　作用，达到压碎破坏煤层、提高工作面回采率及增加煤体含水量、降低　煤尘生成量的目的。主要表现在三个方面：一是通过高压水对钻孔周　围煤层产生切割、预裂作用。达到预裂破碎煤层的目的：二是对煤层起　到渗润作用，提高煤体含水量；三是融解煤层生成过程中的胶解物．降　低煤层的脆性。　３．２高压注水泵的操作　３．２．１高压泵启动前检查　首先检查各零部件有无损伤、锈蚀等现象，密封是否完好、安装是　否正确；所有通液管路开关是否开启．并保证水源充足。　３．２．２高压注水泵启动　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　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。　３．２－３高压注水泵负载运转　继续使泵运转５～１Ｏ分钟．然后逐级加载，每２Ｏ分钟升高额定压　力的２５％，最大不得超过额定压力。泵的油温不得超过８０℃。　３．３高压注水技术措施　３．３．１利用工作面超前压力影响带进行注水　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　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　育发展区。根据炭窑峪煤业煤体情况及井下现场观测．确定试验煤层　最佳注水区域均位于工作面前方３０—７０ｍ。　３．３．２动压、静压交替注水　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　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　２０　３０ｍ的注水保护煤柱：煤层注水压力值应至少大于７ＭＰａ。　

４高压注水效果分析　

４．１煤层注水量　４０２综放工作面主运顺槽、回风顺槽共布置高压注水钻孔６Ｏ个。　其中，在４０２工作面中部空巷以里２００ｍ范围内布置有高压注水钻孔　２Ｏ个，现以此２Ｏ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／ｍ３　

１　６２＿３　８　５６．８　１５　１０５．６　

２　５４．２　９　７８．４　ｌ６　１１２．４　

３　３２．５　１０　４５．５　１７　８１．７　

４　４８．８　１１　８４．１　１８　５５．２　

５　８０．５　１２　１０７．４　１９　９８．６　

６　７６．４　ｌ３　９５．５　２０　８６＿３　７　９６．１　１４　８５．９　总注水量　ｌ５４４．２　

采用该注水工艺后．该２００ｍ范围内注水总量为１５４４．２ｍ３．单孔平　均高压注水量为ｌ７７．２１ｍ，．加上静压注水期间自然渗流的水量．单孔注　水量不低于７７：２１　ｍ３　４．２降尘效果分析　测尘点布置在产尘源下风侧粉尘已经均匀扩散地区的呼吸带。距　底板１．５ｍ左右的空间位置。测尘时间在本工序作业开始５ｍｉｎ后。选　取５个测点在５月５日、５月９日考察注水前粉尘浓度。７月１５日、７　月２０日进行考察注水后粉尘情况．结果见表２。　由表２测定结果可知．煤层高压注水的降尘效果较为显著。由于　煤层高压注水有效地增加了煤体的水份，使得割煤、放煤及煤炭运输　的产尘量都有所降低．５个测尘点的降尘率在２９．８％　３８．６％之间．平　均３４．２％。另外．在高压水的作用下一部分水渗人到了煤层的顶板裂　

ｓｃｉｅｎｃｅ＆　ｈｎＤ１。ｇｙ　Ｖｉｓｉ

０ｎ科技视界｝３ｏ７　并技・瓣・争Ｉ毫　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　

隙中，使得在移架时的尘量也大大降低，移架处的降尘率达３８．６％。有　效降低了煤尘浓度。改善了采煤工作面作业工人的工作环境。　表２综采面粉尘浓度及降尘效果　４．４预防煤层及采空区浮煤自燃　在对煤层和采空区浮煤自燃问题研究中．认为没有采取防火措施　

序　测定　注水前　ｍ　ｍ，　注水￣ｎ／（ｍｇ／ｍ３）　平均降　号　地点　５月５日　５月９日　平均　７月１５日　７月２０日　平均　尘率，％　

ｌ　煤机位置　６８．８　７３．５　７１．１５　４７．７　４８．９　４８．３　３２．１　

２　煤机上风１５ｍ处　ｌ２．６　ｌ５．７　１４．１５　８．６　９．６　９．１　３５．５　

３　煤机下风１５ｍ处　１５９．２　１５５．８　１５７．５　１Ｏ９　１ｌ０　１０９．５　３０．６　

４　后溜下风出口处　９５．６　９４．２　９４．９　７０．４　６２．６　６６．５　２９．８　１　５　移架点下风５ｍ处　５２．４　５３．９　１０６．３　６３．８　６７．２　６５．５　３８．６　

４．３煤层高压注水产生的效益　４０１工作面生产以来．以工作面回风顺槽、运输顺槽距离工作面　８０ｍ外．即采动影响范围外．进行松动爆破煤层的方法来提高放煤回　收率，工作面采出率为８７．７％．平均每天消耗炸药量２００ｋｇ。　采用煤层高压注水工艺后．据现场统计．４０２综放工作面采出率　为８５．５％，回采率略有下降，但平均节省炸药量：２００ｋｇ／ｄ，节省导爆管：　１００发，ｄ，节省电雷管：１０发，ｄ，节约人工量：６Ａ／ｄ。合计每月节约成　本：１７．４５万元。同时，消除了火工品带来的不安全因素．极大地提高了　生产的安全性．确保了煤矿的安全生产　的煤体或采空区浮煤．当温度超过７Ｏ℃后就已处于自燃　状态的临界点，其温度将直线上升导致自燃发火：经过　注水后的煤体或采空区浮煤在达到１００％左右才会出现　温度迅速升高自燃发火的现象　４０２综放工作面通过采　用煤体高压注水技术．有效增加煤体含水量．提高煤炭　自燃温度的起始点．起到了预防煤层及采空区浮煤自燃　发火的作用　

５结论　

（１）通过煤层高压注水技术的应用，减少了对生产　的影响，增加了生产时间，减少了炸药量、导爆管、电雷　管等的消耗量和人工量，提高了工作效率和经济效益，　消除了深孔爆破对安全生产造成的威胁　提高了生产安全性。　（２）通过煤层高压注水技术的应用，增加了煤体的含水量。降低了　工作面放煤过程中产生的煤尘量，改善了一线工人工作环境．减轻了　工人的职业危害　（３）通过煤体高压注水技术的应用，增加煤体含水量，提高煤炭自　燃温度的起始点，起到了预防煤层及采空区浮煤自燃发火的作用。●　

（上接第１０６页）（１）分析了电梯隔震的现状，发现针对电梯内乘　客特殊个体的减震需要的措施尚为空白　（２）隔离装置可以有效隔离处于人体敏感频段的振动．是在原有　电梯减震措施基础上的效果加强．这对一些敏感人群具有相当大的作　用。　（３）隔振装置可使冲击波峰值降低为原来的１６％．这样在电梯的　相同运行状态下．具有厢内减振装置会使得乘客感受到的最大振动锐　减：若最大振动减至人的有感范围下，乘客甚至不会感受到明显振动。　（４）隔离装置可使加速度曲线较为尖锐的拐角变得平滑，使加速　度变化率时刻保持连续。人体不仅对加速度敏感，对加速度的变化也　［责任编辑：汤静］　

很敏感；隔震装置使得加速度平缓的改变，有效增／ＪＩ］Ｔ￣梯的舒适性。　（５）隔振装置会使加速度曲线和加速度变化率曲线的峰值增加，　其对电梯舒适性的影响需进一步研究。ｅ　

【参考文献】　［１］张长友，朱昌明，吴广明．电梯系统垂直振动分析与抑制【Ｊ］．振动与冲击，２００４　２２（４）：７２－７５．　［２］丁立强．曳引电梯动态特性研究及其仿真平台开发［Ｄ］．杭州：浙江大学，２００５．　［３］谢雄．浅议高速电梯中的减振减噪设计［Ｊ］．中国电梯，２００９（１７）：３７－－４０．　

（上接第１０５页】与通信技术、网络技术、计算机技术以及控制技术相　结合的产物，能够方便地实现企业内部、行业内部、甚至更大范围的诊　断数据和知识的共享　用车企业界则可以利用它为生产企业研究机构　提供宝贵的现场数据．能够有效地组织异地专家会诊等，这样既解决　了车辆使用企业技术力量不足和技术水平提高的问题又有利于研发　机构更准确、更有效的获得车辆运行的第一手资料，通过检测、分析、　性能评估等。为车辆修改结构、优化设计、合理制造及生产过程提供数　据和信息，充实理论和技术研究。●　

【参考文献】　［责任编辑：刘帅】　

［１］史昕．基于ＰＸＡ２７０的车载传感器数据采集与处理方法研究［Ｄ】．长安大学　２０１　１－－０６—０９．　［２］王南．汽车发动机在线监测与故障诊断系统设啪．河北工程大学学报，２００８，１２．　ｆ３］杨洲．轮胎压力监测与车辆防盗集成系统研究［ｃ蛸二届全国大学生创新论　坛论文集．桂林电子科技大学．　［４］黄毅．混凝土泵车便携式状态监测与故障诊断系统研究【】］．中国工程机械学　报．２０１２，１２．　ｆ５１昌明．机车柴油机综台状态监测和故障诊断系统的设计ｆＤ】．武汉理工大学，　２０１２，０３．