掘进工作面浅孔动压注水.doc

朱庄煤矿煤壁浅孔高压注水技术 在掘进工作面的研究与应用 朱庄矿通风区 2006.9 朱庄矿煤壁浅孔高压注水技术的研究与应用 项目组主要研究人员 许庭教 朱庄矿总工程师 聂敏忠 朱庄矿通风副总 李 强 通风区副区长 李俊民 通风区副区长 郭 忠 通风区技术主管 车彩飞 通风区技术员 李仲科 通风区技术员 浅孔高压注水在掘进工作面中的应用 瓦斯和煤尘是制约煤矿安全生产的重要因素，煤尘是煤矿在煤炭生产过程中所产生的细微颗粒，在打眼、割煤、运输等各生产工余都产生煤尘，煤尘的危害是多方面的，不仅严重恶化作业环境还对职工的身体健康和矿井安全生产带来严重的威胁。掘进工作面的瓦斯是在掘进过程中受到采动和地压影响不断向外界涌出，给煤矿安全生产带来了严重的威胁。朱庄煤矿在总结以往治理瓦斯和煤尘的经验基础上，试验采用掘进工作面浅孔动压注水措施，以减少落煤过程中的煤尘产出量，以及掘进过程中瓦斯的涌出量，使作业环境和安全生产都取得了良好效果。 1 试验区概况 淮北矿区朱庄煤矿位于苏鲁豫皖交界地区，井田主采煤层为下石盒子组四、五煤层、山西组六煤层，平均总厚度6.94米。开采深度80～450m，倾角0°～20°，以贫煤、贫瘦煤为主，煤层普氏系数0.6～1.0，直接顶为沙质泥岩，老顶为细、中砂岩；直接底为泥岩或沙质泥岩，老顶为细砂岩，气体封闭条件较好，有利于瓦斯贮存。四煤层高瓦斯区局部瓦斯含量5m3/t～10m3/t。试验区所选的35412机巷（综掘工作面）巷道性质为五层煤煤巷。煤尘爆炸指数22％。 2 浅孔高压注水防治瓦斯和煤尘措施 2.1 注水防治瓦斯机理 在采煤工作面和煤巷掘进工作面，由于受采动影响，前方煤体应力重新分布。煤体支撑的上覆岩层自重应力向周围煤体转移，使其发生流变破坏，靠近工作面一定范围形成只承受自重应力的卸压带。卸压带内煤体所含瓦斯及时得到释放，卸压带以里煤体受到压缩，地应力和瓦斯压力较高，煤层透气性下降，瓦斯难以释放，大量瓦斯贮存在这一带。 采取浅孔动压注水措施，利用较高的压力水湿润工作面前方5～8 m煤体，一方面使工作面前方煤体应力重新分布，超前压力向深部转移，形成较宽的卸压带，有利于煤体内瓦斯的释放，另一方面，利用高压水占据卸压带煤体裂隙的空间，将其中大量的瓦斯排挤出来，由于注水工作需要一个过程，瓦斯较为均匀地涌出，避免了割煤或放炮期间瓦斯集中涌出以至超限。 2.2 注水防治煤尘机理 采取浅孔动压注水措施，利用较高的压力在煤体内形成液态水湿润工作面前方5～8 m煤体，孔内的高压液态水在工作面前方煤体在应力重新分布的情况下，由高压泵超前压力向深部转移，使得注入的高压水能随着应力的方向向四周扩散，从而达到湿润煤体中的原生煤尘的作用，经过采取的煤样分析，煤体的水分有原来的2%提高到了5%。注入煤体的高压水包裹煤的细小颗粒,在掘进时能有效避免煤尘飞扬,水注入煤体后,煤—水—瓦斯共同形成一种固—液—气三相耦合状态,致使煤体的塑造性强、脆性降低、在煤体破碎过程中，煤尘的产生量将有大幅度的降低。 2.3注水钻孔布置及参数 掘进工作面在中上部布置一个孔即可，注水孔孔深5m～6m（不小于一个循环进度），孔径42mm，使用郑州市峰泰机械制造有限公司生产的MZF — 40 — 15型封孔器(材质为钢丝橡胶)封孔，每循环推进度不得超过孔深。用节流阀将取自液压支架片阀的带压乳化液调节到10～15Mpa，注水时间以工作面煤壁被压裂出水为止，一般在3～5分钟之间。掘进工作面的注水孔布置如图所示。 图 — 1 掘进工作面注水钻孔布置图 3 具体操作过程如下： 3.1首先检查各连接部位是否牢固、可靠并将注水泵上的杂物、灰尘清除干净。 3.2水箱水位、油位是否符合规定，水质、油质是否符合规定。要求水箱内配置2～5kg专用乳化剂。 3.3备齐油壶、油桶、管接头、U型销、乳化油、32#机油等。 3.4各放水阀、截止阀、安全阀、压力表、控制按钮是否齐全、完好、可靠。 3.5开机之前手动盘转两泵组，打开手动控制阀，然后发出开泵信号，送电启动电机，排净空气后再关闭手动控制阀，在空载下试运转，若无异常响声及阻滞现象，即可进行正常供水。正常供水时，其泵头管件温度要底于700C。 3.6打眼、注水前，先将掘进机撤至距迎头3～5米的地点，并将掘进机的操作按钮打到支护模式，注水期间要安排专人停送电，并听从现场负责人的指挥。 3.7在距顶板0.8～1米左右巷道中间位置打注水孔，深度5米。偏差不能超过