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内容:煤层注水泵技术在车集煤矿的应用
煤层注水泵技术在车集煤矿的应用
发布时间:2010-03-13 17:08:04   点击率:3910

【摘要】:煤层注水技术,首次在车集煤矿煤层得到应用。通过分析,认为煤层注水技术在永煤集团具有很大的推广应用价值。

车集煤矿是河南龙宇能源股份有限公司的主力矿井之一,核定原煤生产能力为2.45Mt/a。车集煤矿2703上巷掘进正在进行,该巷道采用综机掘进,巷道净断面9.6m2。煤层倾角413°,煤层平均厚度2.5m,煤质属低灰、低磷、特低硫、高发热量优质无烟煤,煤层硬度系数f0.91.0。掘进时揭露煤层瓦斯富集区,巷道内瓦斯涌出量大,导致瓦斯时常超限。巷道内采用2×15Kw的大功率对旋局部通风机、直径600mm的风筒供风,增加有效供风量稀释涌出的瓦斯,但增风排瓦斯的能力是有限的,同时风量过大对降尘和优化作业环境不利。

为了降低瓦斯浓度,降低煤尘浓度,保证职工的身体健康,决定采取煤层注水,实践应用2个月来,效果明显,具有全面推广的价值。 

煤层注水技术原理

煤层注水是将一定压力的水通过钻孔缓慢注入煤体内,超前释放瓦斯,减少瓦斯超限事故和降低煤尘的作用。

1.1 减少瓦斯事故

对浅部瓦斯的“排”水体充进煤层的各种裂隙占据瓦斯所在的空间,从而将瓦斯“挤出”,达到提前释放瓦斯的目的。

对深部瓦斯的“堵”注水后,水占据着煤体内的部分空间,减少了煤孔隙的有效容积,导致透气性能降低,由于水形成的薄膜附在孔隙内表面上,封闭了瓦斯排放,煤层瓦斯排放量减少,使注水湿润后的煤体比干煤的瓦斯放散速度小,放斯瓦斯量少,从而使注水对煤层瓦斯涌出起到抑制作用,防止和减少煤层涌出瓦斯,以防涌出瓦斯较多,造成瓦斯超限。

1.2 降低煤尘

湿润煤体的原生煤尘,使其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。

另外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料的可能性,降低煤尘的产生量。

最后,由于煤体注入了水,水的比热较大,吸收了煤岩体的热量,作业环境温度降低。

工程应用实例

2.1 注水压力

注水压力大小直接关系到透水半径、注水时间和注水效果。二2煤具有强度硬、不易破碎以及透水性差的特点,所以注水压力过高,不利于迎头煤壁管理和煤壁的养护,注水压力小则有效渗水半径小,需要注水时间长,注水效果差。通过现场试验,注水压力范围1015MPa13MPa为最合适,大于15MPa,煤壁易片帮,注水管子容易损坏,低于10MPa,润湿半径太小,注水效果不好。因此,注水压力选定在1015MPa

2.2 注水孔布置

巷道掘进采用锚网索支护,巷道净断面积9.6m2,根据现场试验,水压在13MPa时水的润湿半径达23,因此全断面注水孔采用1个孔布置,由于使用封孔器长度为2.0m1.5m,要保证一定量的润湿面积,注水孔深度必须大于2m,且越深润湿面积越大,但注水孔过深影响打孔效率,且注水孔超过卸压区后,裂隙减少,达不到预期效果。根据现场试验,注水孔长度选定为5m,孔径Φ89mm,钻孔位于巷道的中央,钻孔沿水平方向或微向上方向打设。

2.3 注水工艺

为安全生产起见,在交接班时间和掘进面简单检修斯间进行注水工作。

打孔:打钻工艺对保证钻孔质量,提高封孔质量十分重要,由于钻孔在掘进面施工,钻孔深度浅,采用矿用隔爆型煤电钻配合轻型可接麻花钻杆,满足了打钻需要。

封孔:采用FSKY-20/38型封孔器封孔,使用方便,操作简单,在加压后能实现封孔器与钻孔壁的无缝结合。

注水:利用80液压泵为高压管路供水。注水工艺融合在掘进面生产工艺之中,每个掘进班前30min先进行煤体注水,每组1个孔,完成注水工艺需3040min。每掘进5m重复上述注水工艺。

2.4 注水效果

巷道内瓦斯浓度明显减少,在割煤时,瓦斯深度平均减少0.2%,且瓦斯涌出比较均匀,瓦斯超限问题得到了有效控制。

通过对掘进工作面正常掘进生产时期,掘进巷道内回风流中煤尘浓度的测定统计分析,采取注水措施前掘进巷道风流中的煤尘浓度约50.5mg/m3,采取注水措施后掘进巷道风流中的煤尘浓度约5.5mg/m3,平均降低45mg/m3,符合《煤矿安全规程》的有关规定,有利于改善作业环境和保障作业人员身体健康。

工程质量:注水前,由于煤尘大,割煤时,看不见迎头的情况,造成巷道超挖或欠挖,影响工程质量达标。注水后,对于巷道成形控制起到一定的作用。

掘进进度:注水前,瓦斯浓度较高,开始打瓦斯释放孔,每班打15个,需要30h,然后再释放瓦斯2h,每天进尺3.24.8m;注水后,每天进尺在810m,效率提高23倍。

结束语

在保证掘进进度和工程质量的前提下,掘进面迎头煤壁注水排瓦斯、降煤尘效果明显。

通过总结,掘进迎头煤壁注水工艺技术上可行、操作方便、维护简单、安全可靠,利于推广。