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内容:煤層注水泵技術在車集煤礦的應用
煤層注水泵技術在車集煤礦的應用
發布時間:2010-03-13 17:08:04   點擊率:3863

【摘要】:煤層注水技術,首次在車集煤礦煤層得到應用。通過分析,認為煤層注水技術在永煤集團具有很大的推廣應用價值。

車集煤礦是河南龍宇能源股份有限公司的主力礦井之一,核定原煤生産能力為2.45Mt/a。車集煤礦2703上巷掘進正在進行,該巷道采用綜機掘進,巷道淨斷面9.6m2。煤層傾角413°,煤層平均厚度2.5m,煤質屬低灰、低磷、特低硫、高發熱量優質無煙煤,煤層硬度系數f0.91.0。掘進時揭露煤層瓦斯富集區,巷道内瓦斯湧出量大,導緻瓦斯時常超限。巷道内采用2×15Kw的大功率對旋局部通風機、直徑600mm的風筒供風,增加有效供風量稀釋湧出的瓦斯,但增風排瓦斯的能力是有限的,同時風量過大對降塵和優化作業環境不利。

為了降低瓦斯濃度,降低煤塵濃度,保證職工的身體健康,決定采取煤層注水,實踐應用2個月來,效果明顯,具有全面推廣的價值。 

煤層注水技術原理

煤層注水是将一定壓力的水通過鑽孔緩慢注入煤體内,超前釋放瓦斯,減少瓦斯超限事故和降低煤塵的作用。

1.1 減少瓦斯事故

對淺部瓦斯的“排”水體充進煤層的各種裂隙占據瓦斯所在的空間,從而将瓦斯“擠出”,達到提前釋放瓦斯的目的。

對深部瓦斯的“堵”注水後,水占據着煤體内的部分空間,減少了煤孔隙的有效容積,導緻透氣性能降低,由于水形成的薄膜附在孔隙内表面上,封閉了瓦斯排放,煤層瓦斯排放量減少,使注水濕潤後的煤體比幹煤的瓦斯放散速度小,放斯瓦斯量少,從而使注水對煤層瓦斯湧出起到抑制作用,防止和減少煤層湧出瓦斯,以防湧出瓦斯較多,造成瓦斯超限。

1.2 降低煤塵

濕潤煤體的原生煤塵,使其有效地包裹煤體的每個細小部分,當煤體在開采破碎時避免細粒煤塵的飛揚。

另外水的濕潤作用使煤體塑性增強、脆性減弱,當煤體受外力作用時,許多脆性破碎變為塑性形變,因而大量減少煤體破碎為塵料的可能性,降低煤塵的産生量。

最後,由于煤體注入了水,水的比熱較大,吸收了煤岩體的熱量,作業環境溫度降低。

工程應用實例

2.1 注水壓力

注水壓力大小直接關系到透水半徑、注水時間和注水效果。二2煤具有強度硬、不易破碎以及透水性差的特點,所以注水壓力過高,不利于迎頭煤壁管理和煤壁的養護,注水壓力小則有效滲水半徑小,需要注水時間長,注水效果差。通過現場試驗,注水壓力範圍1015MPa13MPa為最合适,大于15MPa,煤壁易片幫,注水管子容易損壞,低于10MPa,潤濕半徑太小,注水效果不好。因此,注水壓力選定在1015MPa

2.2 注水孔布置

巷道掘進采用錨網索支護,巷道淨斷面積9.6m2,根據現場試驗,水壓在13MPa時水的潤濕半徑達23,因此全斷面注水孔采用1個孔布置,由于使用封孔器長度為2.0m1.5m,要保證一定量的潤濕面積,注水孔深度必須大于2m,且越深潤濕面積越大,但注水孔過深影響打孔效率,且注水孔超過卸壓區後,裂隙減少,達不到預期效果。根據現場試驗,注水孔長度選定為5m,孔徑Φ89mm,鑽孔位于巷道的中央,鑽孔沿水平方向或微向上方向打設。

2.3 注水工藝

為安全生産起見,在交接班時間和掘進面簡單檢修斯間進行注水工作。

打孔:打鑽工藝對保證鑽孔質量,提高封孔質量十分重要,由于鑽孔在掘進面施工,鑽孔深度淺,采用礦用隔爆型煤電鑽配合輕型可接麻花鑽杆,滿足了打鑽需要。

封孔:采用FSKY-20/38型封孔器封孔,使用方便,操作簡單,在加壓後能實現封孔器與鑽孔壁的無縫結合。

注水:利用80液壓泵為高壓管路供水。注水工藝融合在掘進面生産工藝之中,每個掘進班前30min先進行煤體注水,每組1個孔,完成注水工藝需3040min。每掘進5m重複上述注水工藝。

2.4 注水效果

巷道内瓦斯濃度明顯減少,在割煤時,瓦斯深度平均減少0.2%,且瓦斯湧出比較均勻,瓦斯超限問題得到了有效控制。

通過對掘進工作面正常掘進生産時期,掘進巷道内回風流中煤塵濃度的測定統計分析,采取注水措施前掘進巷道風流中的煤塵濃度約50.5mg/m3,采取注水措施後掘進巷道風流中的煤塵濃度約5.5mg/m3,平均降低45mg/m3,符合《煤礦安全規程》的有關規定,有利于改善作業環境和保障作業人員身體健康。

工程質量:注水前,由于煤塵大,割煤時,看不見迎頭的情況,造成巷道超挖或欠挖,影響工程質量達标。注水後,對于巷道成形控制起到一定的作用。

掘進進度:注水前,瓦斯濃度較高,開始打瓦斯釋放孔,每班打15個,需要30h,然後再釋放瓦斯2h,每天進尺3.24.8m;注水後,每天進尺在810m,效率提高23倍。

結束語

在保證掘進進度和工程質量的前提下,掘進面迎頭煤壁注水排瓦斯、降煤塵效果明顯。

通過總結,掘進迎頭煤壁注水工藝技術上可行、操作方便、維護簡單、安全可靠,利于推廣。