16223煤层注水工艺技术研究

1、16223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全然、最有效的防 尘手段，可使煤体在回采前达到较好的潮湿状态，降低煤的产尘能力，以此 明显减少煤层开采时的粉尘产生量，这对改善作业场所的劳动卫生条件、 爱护工人躯体健康、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，提升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，煤层注水对保证煤矿安全生产起着专门重要的作用。在当 前煤矿安全

2、生产形势依旧严肃，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，保证矿井安全生产具有极其重要的意义。该项目通过对肥煤公司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咨询题具有重要意义。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，采纳走向长壁后退式综

3、采回采工 艺，煤层厚度为3.2米。煤层的差不多参数见表1。表1煤层的差不多参数煤层标高(m)透气性系数入m2/(MPa 2.d)牢固性系数f6号+ 18700.471923+ 18360.2770三、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：孔隙率测定。包括煤孔隙率及孔隙分布测定。本项目采纳密度法通过 测定煤的真密度和视密度，运算出煤的孔隙率；孔隙分布采纳压汞法测定。煤原有自然水分测定。煤原有自然水分采纳 GB/T211 1996煤中全 水分的测定方法标准中的方法 B，即

4、空气干燥法进行测定。煤吸水性测定。模拟试验工作面水压，采纳自制实验装置进行常压吸 水试验与加压吸水试验。添加剂溶液对煤吸水性阻碍的试验。在水中添加表面活性剂溶液，重 复煤吸水性试验。通过试验，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刻的关系。这对确定试验煤层的实际注水工艺、推测 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钻孔的布置方式钻孔的布置方式按照采煤方法、工作面长度、煤层的透水性及注水的 具体条件加以选用。钻孔的开孔位置关于煤层的潮湿成效有重要关系。此 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

5、的阻碍，确定采纳在回风巷平行于工作面顺层布置单向钻 孔如图1所示。钻孔参数(1)钻孔深度单向钻孔注水时，孔深一样为采面倾斜长度的1/22/3,即为6587m,试验取90m.(2 )钻孔直径75mm。6#号煤层硬度较大，不易垮孔。试验钻孔孔径选用(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，分不是：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1 m 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成效的阻碍极大。通过对具体煤 层圭寸孔工艺技术阻碍因素的综

6、合分析，确定其圭寸孔工艺。由于煤层注水对 封孔质量及封孔深度的要求较高，该项目拟采纳水泥稠浆加膨胀剂作为封 孔材料，采纳KFB型矿用封孔泵进行封孔，以保证封孔深度和封孔质量。 水泥稠浆水灰比为水泥：水=1 ： 0.4,其密度约为2T/m3。封孔深度按10m 考虑，并按照实际注水情形予以修正。水泥稠浆类封孔设备及封孔工艺如 图2所示。ZZZZZZZZZZZZ六、注水工艺技术及参数优化煤层注水工艺参数的确定，应能保证在该工艺参数条件下，注水钻孔 所承担范畴的煤层得到最大可能平均、充分的潮湿。针对16223工作面煤层潮湿性及工作面的具体条件，该项目在可注性 研究基础上，考虑在16223工作面常压带采

7、纳一样动压注水或脉冲动压注 水分不进行试验。注水系统注水系统由煤层高压注水泵或脉冲注水泵、自动操纵水箱、SGS型双功能高压水表，DF-3型分流器及截止阀等组成，注水系统如图3所示。2345 J i JL W Eir i I !1 H I! !i!图3煤层注水系统示意图1-注水钻孔；6-分流器；7-单向阀；8-多功能水表;2-注水管；3-压力表；4-高压胶管；5-高压闸阀;9-注水泵；10-自控水箱注水参数 单孔注水量 Q 单孔注水量 Q 按下式运算：Q二KLBH Y q式中：Q单孔注水量，m3K系数（包括漏水及钻孔前方煤体吸水），取1.1；L 钻孔长度，取L=80m ；B 钻孔间距（潮湿煤体的

8、宽度），B=5m,10m,15m;H 煤层厚度，取底层采高 H=5m;丫一煤的密度，丫 =1.4t/m3;q吨煤注水量，取 q=0.01m3/t。按照钻孔参数分不运算得出的钻孔间距为 5m、10m、15m时，注水量 分不为：30.8 m3、61.3m3 和 92.6 m3。 单孔注水流量 V按照国内外体会，肥煤 16223综采工作面煤层孔隙率低、透水性差的 特点，采取小流量长时刻注水方法才能使煤体得到充分潮湿。取单孔注水 流量为V=0.6m3/h ,通过分流器操纵每个钻孔的流量，使各注水钻孔的注水 量差不多相等。 .注水压力 注水压力反映了钻孔的注水阻力，其阻碍因素较多，要紧与煤层的透水性及瓦

9、斯压力有关。为了提升煤层注水的潮湿成效，采纳常压带动压注 水。在所取的注水流量条件下造成的注水压力是否符合该煤层的注水要求， 需通过注水实践来确定。一样情形下注水压力应满足以下条件：（1.21.5） Pw PwPr 式中：P注水压力，Mpa;Pw煤层中瓦斯压力，Mpa; Pr上覆岩层压力，Mp a。拟定煤层注水泵最高压力可达15Mpa,能够满足该项目单向长钻孔动 压注水的需要。 .注水时刻 T单孔注水时刻T （小时，h）取决于钻孔单孔注水量和单孔注水流量， 按 T=Q/V 运算 .实际按每天两班注水，每天注水时刻许多于 16小时运算，得出注水的 天数：Td=T/16运算得出该矿在钻孔间距为 5

10、m、10m、15m 时的注水时刻为： 3.2天、 6.4天和 9.6天。同时注水的钻孔数量为 4 个。 .注水超前工作面的距离 XX= Td - S+ x式中：S工作面日推进进度为 3.6m;X停止注水时钻孔距工作面的距离，取 7080m。运算得出注水超前工作面的最短距离为 105115m,实际试验按120m 考虑。七、注水成效考察工作面实施煤层注水后,对煤层水分、工作面的粉尘浓度进行测定, 以检验煤层注水的成效。此外,通过对煤层注水的其它成效考察,总结出 试验煤层注水的一样规律，其考察内容包括：注水参数随注水时刻的变 化规律；一样动压和脉冲动压注水成效的比较；圭寸孔工艺技术及参数 对封孔质量

11、的阻碍；钻孔布置方式对煤层注水参数及成效的阻碍；煤 层注水后不同水分增量对煤硬度的阻碍及对煤体片帮的阻碍观看；煤层 注水对煤层瓦斯涌出量或工作面瓦斯浓度的阻碍；煤层注水对工作面顶 板稳固性的阻碍观看。通过上述成效考察,得出适于试验煤层的注水规律,并确定适合于 16 223 工作面和肥煤公司 6 号煤层的注水工艺及装备。八、进度安排本项目估量总时刻 240 天,其具体进度安排见附表。九、项目费用概算项目进度安排简图讲明自项目签订之日起 15 日内，甲方按乙方的要求采集煤样并将煤样邮寄 到乙方。乙方收到甲方邮寄的煤样后， 15 日完成煤样分析和吸水性试验。煤样分析和吸水性试验完成后 20 日完成添加剂对吸水性的阻碍试验。上述工作完成后 10 内完善研究方案，包括钻孔布置方式、封孔参数等 的完善设计。设计完善后 45 日内由甲方完成钻孔施工工作和现场材料预备工作，乙 方将设备运抵甲方指定地点。乙方在甲方完成上述工作后派人到现