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特殊条件下的煤层注水钻孔技术

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２８　互　ｊ；；舛艘　２００６年第６期　

特殊条＂ｒ．ｆ－－下的煤层注水钻孔技术　

山东省煤矿安全监察局鲁中安全监察分局韩学峰　

摘要该文介绍了采用干打眼压风排碴技术，以压风作为冲洗介质，负压；Ｉ射除尘装置降尘实施钻孔作业的技术方法，以　

及钻孔时的技术参数及注意事项。　

关键词煤层注水钻孔压风排渣水射流负压｝Ｉ射除尘施工方法　

在工作面煤层开采之前对其进行深孔注水可以预先湿　润煤体，有效降低采煤过程中的煤尘产生量，降低爆温，实现　主动灭尘，对改善作业环境，保护职工身体健康具有重要意　义，特别是对具有强爆性煤层的煤尘防治具有重要的现实意　义；此外煤层注水还具有预防煤与瓦斯突出、降低工作面回　风流中的瓦斯浓度、防治冲击地压、防火降温等多种作用。　采用传统的湿式钻孔方法，对松软、破碎的煤层进行钻　孔，尤其是在煤层中含有极硬夹矸、夹矸较厚且在煤层中分　布很不规律的煤层中打钻时则极易出现塌孔、卡钻、埋钻事　故，注水效果不理想。在一些老矿区，随着矿井开采深度的　增加，地质条件变得较为复杂，原来钻孔较为容易的煤层也　开始变得困难起来，在这种条件下需要研究一种新的钻孔技　术，应用于对松软、破碎及含较硬央矸煤层进行钻孔施工。　

１方案设计　

１．１改湿式钻孔为干式钻孔　

对松软、破碎的煤层进行钻孔时，若采用湿式钻孔，由于　在水浸泡作用下，孔壁煤体更容易发生坍塌，且坍塌的煤炭　颗粒较大，用水不能将颗粒及时排出钻孔，造成颗粒挤压钻　杆，钻进深度越大，钻进阻力就会越大，严重时就会将钻挤　住。而采用干式钻眼平、压风排渣方式，可避免在水的浸泡　作用下，孔壁煤体产生坍塌现象，即使发生少量坍塌现象，也　可以借助压力风的作用，将煤体颗粒排出。　

１．２孔１２除尘方式确定　

采用干式钻孔、压风排渣方式钻孔，如果不采取措施，就　会造成工作面粉尘量大量增加，恶化工作环境，因此需要解　决扬尘问题。本方案确定了“水射流负压引射除尘装置”较　好地解决了这一问题。　水射流负压引射除尘装置其结构与工作原理图如图１　所示。由孔口密封器（４）、钻杆密封器（６）以及水射流引射除　尘器（１２）三个主要部分组成。　孔口密封装置是将孔口进行密封，防止粉尘从孔口喷　出；钻杆密封装置是采用双向压盖密封件，其内径与钻杆外　径相匹配，钻杆在密封件内作轴向移动；水射流引射除尘装　置最为关键，上面两个粉尘泄露的通道均被堵死，而随着压　风排出的钻渣则必须经过引射除尘器通道排出，为了防止产　生扬尘，在引射除尘器的排渣管路中间安设喷淋器，外接压　力为３—４旧ａ的水，通过喷淋器向引射除尘器出口方向喷洒　水雾，从而在水雾后端形成负压区，加上压风自孔内向外的　１４　１３　ｌ２　

１．钻头，２．钻孔．３．水泥砂浆，４．孔口密封嚣（￣，Ｘ０Ｓｍｍ套管）　５．法兰盘．６．钻杆密封器，７．盘根．８．钻杆，９．钻机，ｌＯ．压风管　１１．风接头，１２．｝Ｉ射除尘器，１３．喷头．４．进水管　图１水射流负压　ｊ射除尘装置　压力，更易将煤炭颗粒排出，喷雾使水与煤粉及气体混合将　煤粉形成泥煤桨排出，达到了除尘的目的。通过使用这三项　装置，打钻时除尘率可达到９５％以上。　

２注水钻孔施工　

２．１钻孔施工方法　

采用干打眼压风排碴打钻技术、负压引射除尘装置降尘　实施钻孔作业。所用钻机为ＭＫ型全液压钻机，设计钻进能　力１５０ｍ，功率５ｋＷ，钻杆￣，５０ｍｍ，长度１．５ｍ／根，钻头￣Ｉ；ｑ５ｍｍ。　施钻时，先以￣１２７ｍｍ钻头开孔，钻进１ｍ后下￣１０８ｍｍ　孔口管，用棉纱及水泥进行封孔，然后改用删啪钻头（若　煤层含硬质夹矸则使用金刚石钻头）钻孔，直到设计孔深。　

２．２封孔方法　采用水泥沙浆，并以棉纱为辅材实施空口封堵。水泥沙　浆的配合比为水泥：砂＝１：２，封孔时将￣２０ｍｍ铁管前端接　上一个接箍，缠上棉纱（或大麻）后插入孔内，铁管露出孔壁　１００ｒａｍ～１５０ｒａｍ，以便连接注水管，然后浇灌水泥砂浆至孔　口。成孔后的钻孔结构如图２所示。　２．３针对煤层结构复杂、夹矸强度大的钻进技术参教及注　意事项　（１）钻进压力：在煤层中钻进时。在正常钻进时，在同～　层位给进压力应是平稳的，若突然升高，不是换层，便是孔内　出现堵塞。此时必须采取措施进行降压，一是停止钻进，进　行压风排碴，另一种是撤钻。

　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年第６期　晨舛技　２９　

数形结合法跨采穿层斜交老巷实践　

新汶矿业集团公司汶南煤矿王发达张苍　

摘要该文通过对汶南矿１１３０９东煤柱工作面及老巷（转载斜巷）的详细分析，运用几何作图法及解析参数方程法，提出了　穿层老巷的加固支护的临界范围，为跨呆加固支护设计提供了理论支持及技术保障。　

关键词　跨采老巷　回采工作面　加固　假顶假底　

１概况　

１．１工作面概况　汶南煤矿１１３０９煤柱面是一２５０水平后组煤一采区最后　

一个工作面（１１３０９东）的西块段，工作面走向长４１０ｍ；倾斜宽　

１　１０ｍ。工作面距地表平均垂深３９９．５５ｍ。　工作面西邻一２５０后一回风上山保安煤柱，北邻一２５０东　

大巷保安煤柱，东邻１１３０９东采空区，南邻１１３０８东采空区。　

上覆煤ｌｌ已开采完毕，该煤柱下部有一２５０一采下山区煤仓　转载斜巷。工作面开采时，自工作面底板至顶板，需要推越　转载斜巷。　煤ｌ３属稳定煤层。煤层总厚度１．５６ｍ；有益厚度１．２５ｍ。　

含夹矸１　２层。直接顶为四灰，厚６．４１ｍ，普氏系数ｆ＝６．１。　四灰以上为粉砂岩，厚１６．９３ｍ，普氏系数ｆ＝３．１。煤层直接　

底为泥岩，厚度０．１０—０．２５ｍ，普氏系数ｆ＝２．０；泥岩以下为　中砂岩，厚度７．０ｍ，普氏系数ｆ＝５．８。　１．２转载斜巷概况　

采区设计时，前组煤仓及转载皮带斜巷布置在工作面　内，为转载斜巷自底板穿越工作面上方，随着前组煤采完，该　巷道已报废，现工作面推采时，需要跨采此斜巷（图１）。　老巷采用锚喷支护设计，为半圆拱型，宽３ｍ，高３．５ｍ，斜　图１　转载斜巷示意图　长９６ｍ，底板段长２８ｍ，顶板段长４６ｍ。　

１．３采煤工艺　

人工打眼爆破落煤，采用ＤＹ一１５０（Ｗ）型无链牵引单滚　筒采煤机机械装煤。　

（１）基本支护：采用双楔顶梁配合单体柱与戴帽点柱联　合使用的护顶方式进行支护，柱距０，７５ｍ，排距１．０ｍ，双楔粱　支护架间距为３．０ｍ。柱梁倒悬布置，前悬０．３ｍ，后悬０．７ｍ，　执行见四回一，缓慢下沉法管理顶板。最大最小控顶距分别　

为４；５ｍ、３．５ｍ。　（２）切顶线支护：采用炮采机装工艺后，开采推进度较以　往有较大幅度提高，采空区易出现大面积悬顶，因此需提高　

边排切顶能力，采用丛柱切顶方式，丛柱四棵一组，呈矩形布　置，支设在切顶排正规柱以东０．１ｍ，间距３．０ｍ，穿０．６ｍ×　

平　

１　２　３　４　

１，供水管接头；２．封入孔内的的￣１＿．０ｎｌｍ铁管；　３．水泥砂浆；４．注水钻孔　图２上巷注水钻孔结构示意图　（２）钻进速度：在煤层钻进时，速度Ｏ．３—０．５ｒｒｄｍｉｎ，打夹　矸时速度为０．０５～０．１ｎｄｍｉｎ。要对压力、排碴情况进行综合　判断来确定速度。　（３）钻孔排碴：钻进时要有≥０．５ＭＰａ的风压，要始终注意　设备运转情况，当发现孔口排碴受阻或风量减少，钻杆运转　异常时，要停止向前钻进，钻孔掏空后方可继续钻进。　

３结论　

在结构松软、破碎，打钻孔时易塌孔的煤层，尤其是在煤　

层中含有极硬夹矸、夹矸较厚且分布很不规律时，采用干打　眼压风排碴技术，以压风作为冲洗介质，负引射除尘装置降　尘实施钻孔作业，能有效解决塌孔、难成孔问题，防止卡钻、　

埋钻事故的发生。　

作者简介韩学峰男，１９７１年８月出生，１９９３年７月毕业　于山东矿业学院采矿工程专业，工程师，现任山东省煤矿安　

全监察局鲁中安全监察分局采掘科科长。

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MT501996长钻孔煤层注水方法

MT501996长钻孔煤层注水方法

长钻孔煤层注水方法

MT 501 —1996

中华人民共和国煤炭工业部1996—03—13批准 1996—08—01实施

1 主题内容与适用范围

本标准规定了长钻孔煤层注水的工艺、设备及参数。 本标准适用于煤矿井下长壁采煤工作面长钻孔煤层注水。

2 术语

2．1 长钻孔煤层注水

在长壁采煤工作面进回风巷或者只在进风巷或回风巷沿煤层打钻孔，且通过钻孔并利用

水的压力将水注入煤层中，使煤体得到湿润。

2．2 静压注水

通过钻孔并利用供水管道中水的静压力将水注入煤层中。

2．3 动压注水

通过钻孔并利用注水泵提供的动压力将水注入煤层中。

3 钻孔

3．1 设备及器材

a. 钻机：符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；钻孔深度大于50m；开孔直

径45〜90mm；钻孔倾角±90°。

b. 钻杆：直径为34〜42mm的钻杆或直径在50〜85mm的螺旋叶片钻杆。

c. 钻头：适应岩性f>4。

d. 地质罗盘仪：磁针转动前后所指示之读数误差不大于0. 5°，测角器的读数误差

不大于0.5°。

e. 辅助排粉设备：符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；工作压力不小于

2. 0MPa；流量不小于75L/min。

3.2 布置方式及参数

3.2.1 布置方式

分为单向、双向及扇形三种钻孔布置方式，如图1所示。

3．2．2 参数

3．2．2．1 钻孔间距

应为10〜25m。当采用扇形钻孔布置方式时，上部孔与下部孔间距应为1〜3m。

3．2．2．2 钻孔倾角

a． 单向及双向钻孔倾角按式(1)确定：

a = arcsin l- .......................................................... ⑴

g

式中：a——钻孔倾角，(° )；

h—-钻孔位置进回风巷对应点的高差，m；

lg——钻孔位置对应工作面长度，m。

扇形钻孔倾角下部孔按式(1)确定，上部孔按式(2)确定； b． 图1 钻孔布置方式

缓倾斜薄及中厚煤层浅孔注水技术

缓倾斜薄及中厚煤层浅孔注水技术

缓倾斜薄及中厚煤层浅孔注水技术

从煤矿企业的安全生产和职工身体健康出发，在生产中使用浅孔式压力注水器，降低掘进工作面的粉尘浓度和瓦斯煤尘爆炸系数，分析浅孔式压力注水器的作用机理，提高了煤矿安全生产。

关键词：浅孔式压力注水器、机理、体系

一、课题的提出

目前煤矿巷道掘进普遍采用爆破施工工艺，由于爆破容易造成粉尘飞扬，危害职工的健康，当具备条件时可能引起煤尘及瓦斯爆炸事故，特别是自去年以来我国发生多起煤尘及瓦斯爆炸事故，给国家带来了巨大经济损失，给职工家庭带来了精神创伤。

为杜绝事故的发生，确保安全生产，为此我区在11105东回风巷进行浅孔式压力封孔注水器的应用与研究，经过使用，取得了良好的效果。

二、浅孔式压力封孔注水器的使用方法

(一)打眼工具：采用ZY-24型风钻配Φ42钻头及风钻钻杆湿式打眼。

(二)钻孔布置要求：迎头布置2个注水孔，位置布置在煤层中，在掏槽炮眼上方，并保证注水孔与炮眼间距不得小于0.2米。注水孔深度为1.8米，角度为俯角50。

(三)注水时间及注水方式：打迎头炮眼前，先将注水孔打出并将封孔注水器插入注水孔，外露注水接头，将防尘管插入注水接头，并固定牢固，待封孔胶管完全膨胀即可开始注水。然后进行炮眼的施工和定炮工作，在迎头放炮前，撤去注水管路和封孔注水器，然后再进行放炮(巷道全岩时，不再布置注水孔)。

三、浅孔式压力封孔注水器的作用机理及效果

1、防尘煤层注水是掘进工作面最有效的防尘措施，水的除尘机理包括以下三个方面：

(1)湿润煤体的原生煤尘，使其失去飞扬的能力。

(2)有效地包裹煤体的每个细小部分，当煤体在开采破碎时避免细粒煤尘的飞扬。

(3)水的湿润作用使煤体塑性增强、脆性减弱，当煤体受外力作用时，许多脆性破碎变为塑性形变，因而大量减少煤体破碎为尘粒的可能性，降低煤尘的产生量。

2、预防煤与瓦斯突出

试验表明，注水湿润煤体可使煤的力学性质发生明显变化，煤的弹性和强度减小。煤体湿润后其透气性成百上千倍的降低，水对瓦斯起到明显的阻碍效应，煤中瓦斯涌出和涌出速度都有大幅度降低，可消除或降低煤层的突出危险。

煤层注水实施方案1

煤层注水实施方案1

煤层注水实施方案1

2 煤层注水实施方案

依据国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局颁发的《煤矿安全规程》第154条规定，采煤工作面应采取煤层注水防尘措施，我矿决定对回采工作面采取煤层注水。

一、煤层注水的作用

1 防尘

煤层注水是回采工作面最有效的防尘措施。水的除尘机包括以下3个方面：

（1） 湿润煤体内的原生煤尘，使其失去飞扬的能力；

（2）有效地包裹煤体的每个细小部分，当煤体在开采中破碎时，避免细粒煤尘的飞扬；

（3）水的湿润作用使煤体塑性增强，脆性减弱。当煤体受外力作用时，许多脆性破碎变为塑性形变，因而大量减少了煤体被破碎为尘粒的可能性，降低了煤尘的产生量。

2 预防煤与瓦斯突出

研究和试验考察表明，注水湿润煤体，可使煤的力学性质发生明显变化，煤的弹性和强度减小，塑性增大，从而使巷道前方的压力分布发生变化，即高压力向煤体深部转移，压力集中系数减小。煤体湿润后，其透气性也将成百上千倍的降低，水对瓦斯的运动起到明显的阻碍效应，煤中瓦斯涌出量和涌出速度都在大幅度下降。上述的各种

3

4

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使用时可采用盛水器供水或管道供水。盛水器应置于水泵近旁，吸水管以不超过5m为宜，并应避免弯折。如果采用管道供水时，水压在0.2～0.5MPa。吸水管末端应有过滤装置，以防泥沙、杂物吸入泵内。

回采队：

严格按照说明书对注水泵进行接线通电，在回采过程中负责前移注水泵，前移时要避免注水泵的磕碰现象，并及时整理与注水泵相关的线路。+

通风队：

注水方式选择

根据采区巷道布置和采煤方法，结合煤层赋存特征，回采工作面煤层注水采用工作面超前动压注水工艺，设计中选用较先进的深孔煤层采前注水方式。采用单向钻孔布置，即在工作面轨道顺槽中平行于工作面向煤体打长钻孔注水，钻孔沿煤层均匀布置，钻孔布置在巷道中距地板1.0m左右处。

综采工作面煤层注水安全技术措施

综采工作面煤层注水安全技术措施

综采工作面煤层注水安全技术措施

摘要

随着煤炭资源的逐渐减少和采煤深度的加深，国内煤炭企业越来越多地采用注水来减小煤尘、降低瓦斯含量等。但是，注水也带来了一系列的安全隐患，如地面涌水、地质灾害等。因此，为保障煤炭生产安全，必须采取一系列技术措施。

煤层注水的原因及作用

煤层注水是在采煤过程中，将地表水通过钻孔或洞口注入煤层的一种技术手段。注水的主要原因是： - 降低煤尘爆炸危险性 - 减少瓦斯含量 - 降低煤岩层结构力学参数，减小地压力 - 提高采出率

煤层注水的安全隐患

但是，煤层注水也带来了诸多安全隐患，如： - 地面涌水 - 相邻煤层采动受到影响 - 煤岩层收缩、开裂导致地质灾害 - 注水造成的气温变化引起爆炸和火灾

煤层注水的安全技术措施

为保障煤炭生产安全，必须采取一系列技术措施，如： ### 1.

注水前勘察工作 在煤层注水前，必须进行全面的地质勘察，包括煤层、围岩、天然裂隙、断层等。并对施工地点的地下水、地表水进行调查，了解天然水文地质条件。 ### 2. 注水方案设计 注水方案根据地质勘察和施工环境等因素制定，重点考虑以下三方面： - 注水量：合理控制注水量，防止注入过多水分导致岩层收缩、开裂等灾害。 - 注水时间：注水时间应控制在合理范围内，避免过多的受力和水压增大。 -

注水位置：注水井的设置要与煤层接触面平行，并尽可能在采煤工作面的前方摆放。

3. 注水施工技术

（1）注水孔的确定和布置：根据地质勘探结果确定注水孔的位置，合理设置注水点有利于保证均匀性和稳定性，通常在采出煤的前方100m左右。 （2）注水井的施工：在煤层注水中，注水井的规划和修建对整个过程至关重要。 注水井的钻设过程可采用体液压注水载重钻机或者采用钻拼接长孔。注水井的防堵工作和井深、井径的选择等，也是注水过程中重要的安全技术措施。 （3）注水压力的控制：注水压力控制是注水过程中比较重要的一环。注水时，必须根据地下水位、有关地质因素等，制定合理的注水方案和水压参数。注水压力应该逐步提高，同时不能超过煤层的稳定稠度。注水井的水压检测措施和管路接口处的防漏处理，也是注水过程中常用的技术措施。