短孔注水治理采掘面瓦斯

第２期　水力采煤与管道运输　Ｎｏ．２　２０１　１年６月　ＨＹＤＲＡＵＬＩＣ　ＣＯＡＬ　ＭＩＮＩＮＧ＆ＰＩＰＥＬＩＮＥ　ＴＲＡＮＳＰＯＲＴＡＴＩＯＮ　Ｊｕｎ．２０１１　短孑Ｌ注水治理采掘面瓦斯　王传志　（龙煤公司七台河分公司通风技术部黑龙江七台河１５４６００）　摘要：七煤公司采掘工作面采用短孔注水后，均衡了瓦斯释放和涌出，降低了工作面瓦斯涌出　浓度，对防止瓦斯事故和瓦斯灾害起到决定性作用。　关键词：瓦斯　涌出　短孔　注水　中图分类号：ＴＤ７１２　．５４文献标识码：Ｂ文章编号：１００６—０８９８（２０１１）０２—００１１—０２　０前言　２　瓦斯灾害分析　七煤公司新兴煤矿七采区六井位于七台河　２．１掘进工作面　境内，该井４１１６１采煤工作面采用走向长壁后退　该矿井所采煤层属软质煤层，掘进时煤体受　式方法回采右八片５１　。工作面平均．走向长度　到破坏，瓦斯涌出集中，涌出量大，极易出现瓦斯　６４０ｍ，平均斜长度９５Ｉｌｌ。煤层赋存稳定，地表为　超限和瓦斯事故而威胁矿井安全。据统计，在采　林区，上有杏树乡第一煤矿和公安局服务公司煤　用煤层注水前，掘进工作面炮后瓦斯极易超限。　矿，但该工作面因开采垂深大于５００ｍ，因此上部　２．２采煤工作面　开采时对其影响不大。该区域有一瓦斯崩裂带，　该矿井采煤工作面采用沿底放顶煤采煤方　瓦斯涌出量较大，因此回采时必须加强工作面瓦　法，在回采时，煤层完整性受到严重破坏，瓦斯涌　斯管理工作，随时观察工作面瓦斯变化，采取针　出极为集中，涌出量大。如４１１６１采煤工作面，　对性措施，保证安全生产。　平时绝对瓦斯涌出量为１．２ｍ　／ｍｉｎ，尽管工作面　１工作面瓦斯涌出　配风量达到８００ｍ　／ｒａｉｎ，工作面及回风流瓦斯仍　然时有超限，达到１．４％～１．６％。　瓦斯在煤体内以游离状态和吸附状态存在，　游离瓦斯量的大小与储存空间的容积和瓦斯压　３短孔注水技术　力成正比，与瓦斯温度成反比，而瓦斯在孔隙表　３．１短孔注水原理　面的固体分子引力作用下，气体分子被紧紧地吸　浅短孔注水即在采掘施工前，用风钻在采掘　附于孔隙表面，形成很薄的吸附层，或瓦斯分子　在较高的气体压力作用下深入煤体分子团的内　工作面煤壁打短孔，用注水器经压力膨胀封孔，　部，占据着分子结构的空位和煤分子之间的空间　用高压水进行超前注水湿润煤体，煤体内的大部　成为吸收状态。在一定条件下，煤体内瓦斯含量　分游离态瓦斯受高压影响转化为吸附状态，延长　定，且赋存是稳定的，游离状态和吸附状态的　了瓦斯释放时间。剩余部分游离瓦斯在开采前　一瓦斯分子在不断地交换中处于动态平衡状态。　提前释放，而大部分吸附状态的瓦斯又延长了释　外部条件发生变化时，动态平衡受到破坏，部分　放时间，降低了采掘时瓦斯涌出峰值，减少了采　游离状态瓦斯转化为吸附状态或部分吸附状态　掘面瓦斯超限次数和时间，基本杜绝了瓦斯超　的瓦斯转化为游离状态，当煤层被开采后煤岩体　限。　的完整性受到破坏，透气性增加，瓦斯则不断地　３．２短孔注水实际操作　涌到采掘空间，造成瓦斯涌出。瓦斯涌出量的大　采煤工作面采用双排“三花眼”形注水孔布　小是由煤层的瓦斯含量和煤岩层受到破坏的程　置方式（见图１）。注水孔间距２～３ｍ，孑Ｌ深２～　度和时间长短决定的，即在采掘时瓦斯涌出量集　３ＩＴＩ，顶眼距顶部０．３ｍ，向上倾斜１０。，中眼距底　中，涌出量大，在检修交接班时涌出量小。　部０．３ＩＴＩ，垂直煤壁。用ＭＡ一２２—２或Ｍ２Ｆ一１　１　型封孑Ｌ器封孔，由注水泵式液压泵提供６—８ＭＰａ　的高压水。专人在交接班前或一个班专门进行　１　１　２０１１年６月　水力采煤与管道运输　第２期　打孔注水，注水时间为１—５ｍｉｎ，注水量为０．１—　０．３ｔ，直至顶部或煤壁向外渗水为止。　？　；　宁　ｌ　——　——］　———　Ａ—Ａ削面　图Ｉ　采煤工作面注水孔布置示意图　掘进工作面注水时，在其两侧距顶帮各　０．５ｍ处，打２个３～５ｍ深的注水孔（见图２），向　上倾斜１０。一１５。，用ＭＡ２２—２或ＭＺＦ一１　１型封　孔器封孔。注水泵提供６～８ＭＰａ的高压水源。　专人在交接班前打孔注水，每孔注水时间１—　５ｍｉｎ，注水量０．３—０．５ｔ，直至顶部或煤壁向外渗　水为止。　ｆ‘　Ｂ　图２掘进工作面注水孔布置不意图　３．３注水过程中瓦斯涌出规律　采掘工作面在注水过程中由于煤层受到高　压水作用，煤层内的压力不断增大，煤体开始出　现裂缝空隙，透气性增加，煤层内部分自由状态　和吸附状态的瓦斯不断涌到采掘空间，比不注水　时涌出明显增大，即部分瓦斯提前释放；而一部　分吸附状态的瓦斯吸附更为牢固延长了吸附时　间，滞后释放，避免了采掘时瓦斯涌出过于集中　的弊端。　４注水后的效果　采用煤层短孔注水后，工作面瓦斯得以均匀　释放，降低了采掘时瓦斯涌出的峰值，减少了采　掘面瓦斯超限的现象。据统计，采用短孔注水　后，采掘面瓦斯超限次数降低３８％，确保采掘面　安全的正常进行。　１２　５安全管理措施　①注水应固定专人，经过培训合格后方可上　岗操作。②注水时工作面必须设专职瓦检员，随　时监测该地点瓦斯浓度。　③应用专用的注水泵或液压泵，通过封孔器　注水，水压６—８ＭＰａ。　④注水孔不能过大，注水器应居孔内，否则　注水易爆。　⑤应根据煤层软硬程度，适量调整开关，控　制注水速度和压力。　⑥注水时应由下向上逐孔打眼，逐孔注水不　宜超前打眼。　⑦用橡胶封口器进行注水，水压不小于　１０ＭＰａ，封口器封孔必须封实，封严，严禁高压水　流出。　⑧每孔注完水后，至少等５ｍｉｎ以后才能取下　注液枪。　⑨注水器放水时，人员严禁面对注水孔。　⑩注水过程中如有压力显现，瓦斯涌出异常　等情况时必须立即停止作业，撤出人员，并逐级　上报。　⑧注水时间应选择在交接班过程中或一个　班专门进行注水。　◎工作面初采时，由于掘进切眼，瓦斯已经　释放，瓦斯含量相对较小，注水眼距采用２—３ｍ。　随着回采工作面向外推进，瓦斯含量可能会逐渐　增大，因而注水眼距缩小到１．５ｍ。　６　结论　矿井采用煤层短孔注水后，不但降低了采掘　面的粉尘量，净化了生产环境，还使得采掘面瓦　斯得以均衡释放，部分自由状态瓦斯成为吸附状　态，延长了释放时间，降低了工作面瓦斯涌出的　峰值，减少了瓦斯超限次数，基本杜绝了瓦斯事　故。　实践证明，短孔注水技术在防治煤矿瓦斯事　故和灾害方面取得了较好的技术效果和经济效　益，这项技术是成功的，可以在同类矿井中推广　使用。　作者简介：　王传志（１９６３一），男，黑龙江七台河人，１９９０年毕业于辽宁　本溪东煤干校，工程师，现在龙煤公司七台河分公司从事通风技　术工作。　收稿日期：２０１０—１１—０９