CN104632218A - 极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，包括以下步骤：a、按照设计要求布置回风平巷和运输平巷；b、钻孔：分别从回风平巷和运输平巷向工作面煤层待采区域交替沿煤层倾向平行钻出若干个顺层注水钻孔，并用对钻孔进行封孔；c、注水：利用注水管对煤层待采区域进行静压注水，使煤层待采区域含水率增加2～3％；d、完成步骤(c)中注水工序至少4d后，进行回采。本发明方法采用静压注水，避免注水压力对煤体的破坏，保持煤体的原有强度；对煤层待采区域预先注水，待煤体完全均匀湿润后再进行回采，完全发挥含水率-时间强化软弱煤体的作用，充分改善煤体的力学特征，最大限度的提高煤体的稳定性，达到安全高效回采的目的。

Description

极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，尤其是涉及一种极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法。

背景技术

软弱煤体强度较低，结构性差，开采过程中极易引起冒顶、片帮等事故，给煤矿的安全、高效生产造成极大的威胁，因此，强化软弱煤体，改善其物理力学特征，提高煤体稳定性，是开采软弱煤层的首要条件。国内外注水强化软弱煤体的方法，得到了普遍的应用并取得了一定的成功。但现有的方法均采用动压注水，注水压力过大，不可避免的对煤体造成了破坏，削减了煤体原有的强度和承载能力，也没有综合考虑含水率-时间对软弱煤体力学特征的影响，无法最大限度的提高煤体的稳定性。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，最大限度的提高煤体的稳定性，达到极软弱煤体工作面安全高效回采的目的，改善极软弱煤体的物理力学特征，加固煤体，防止开采过程中发生“片、冒、漏”等危害安全生产的事故。

本发明采用的技术方案是：

一种极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，包括以下步骤：

a、在煤层待采区域两侧分别布置回风平巷和运输平巷；

b、钻孔：分别从所述回风平巷和所述运输平巷向工作面中所述煤层待采区域交替沿煤层倾向平行钻出若干个顺层注水钻孔，所述钻孔的深度比1/2工作面斜长短5～8m，并对所述钻孔进行封孔；

c、注水：利用注水管对所述煤层待采区域进行静压注水，使所述煤层待采区域含水率增加2～3％；

d、完成步骤(c)中所述注水工序至少4d后，进行回采。

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其中，步骤(b)中所述钻孔的孔口的间距为10～16m。

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其中，步骤(b)中所述钻孔直径为75～80mm。

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其中，步骤(b)中用水泥砂浆对所述钻孔进行封孔，封孔深度为5～8m。

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其中，步骤(c)中所述静压注水是利用供水管道中的静压力，通过所述钻孔将水注入煤体中，注水压力为1～2MPa。

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其中，步骤(c)中所述静压注水的单孔注水流量为1.5～3m³/h，注水时间为14.3～51.9h。

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其中，步骤(b)中所述钻孔的孔口设置在沿煤层厚度的中部。

与现有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，(1)采用静压注水，避免注水压力对煤体的破坏，保持煤体的原有强度和承载能力；(2)对煤层待采区域预先注水，待煤体完全均匀湿润后再进行回采，完全发挥含水率-时间强化软弱煤体的作用，充分改善煤体的力学特征，最大限度的提高煤体的稳定性。

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，煤层注水湿润半径一般在5～8m范围内，钻孔的孔口的间距优选为10～16m，可以完全充分均匀的湿润煤体，提高煤体的含水率。

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，矿用钻头直径有35mm，42mm，50mm，60mm，75mm，100mm，120mm，钻孔直径太小，注水阻力太大，效率低下，钻孔直径太大，成孔成本太高，不经济，所以钻孔直径优选为75～80mm。

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，为保证钻孔的密封效果，封孔深度越深越好，但要均匀完全湿润钻孔孔口处的煤体，封孔深度应小于煤层注水湿润半径，封孔深度优选为5～8m。

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，注水压力太小，水难以注入，压力太大就易对煤体造成破坏，削减了煤体原有的强度和承载能力，在保证煤层注水顺畅，注水压力不能太小也不能太大，考虑极软弱低含水率煤体的特殊性，注水压力优选为1～2MPa。

本发明所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，流量太小，注水时间较长，成本高，流量太大，煤体不能完全吸收、湿润，造成浪费，效率低下，为了使煤体均匀完全湿润，提高效率，节约成本，优选注水流量为1.5～3m³/h，注水时间为14.3～51.9h。

附图说明

图1为本发明极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法的示意图。

图中：1、钻孔；2、回风平巷；3、运输平巷；4、煤层待采区域。

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

具体实施方

实施例1

如图1所示，一种极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，包括以下步骤：

a、按照设计要求在煤层待采区域4两侧分别布置回风平巷2和运输平巷3；

b、钻孔：分别从回风平巷2和运输平巷3向工作面煤层待采区域4交替沿煤层倾向平行钻出若干个顺层注水钻孔1，钻孔1直径为75～80mm，钻孔1的孔口的间距为10m，钻孔1的深度比1/2工作面斜长短5m，钻孔1的孔口设置在沿煤层厚度的中部，钻孔1的孔口指的是开孔处，并用水泥砂浆对钻孔1进行封孔，封孔深度5m；

c、注水：利用注水管对煤层待采区域4进行静压注水，利用供水管道中的静压力，通过钻孔1将水注入煤体中，注水压力为1MPa，单孔注水流量为1.5m³/h，注水时间为28.6～34.6h，使煤层待采区域4含水率增加2％，煤层待采区域4尺寸为：斜长为工作面面长，走向为10m，高为煤层厚度；煤层斜长80～200m，厚度2～5m，倾角10°～30°；

其中，注水时间根据如下公式计算：

$T=\frac{k\·h\·l_i\·l\·\mathrm{\ρ}\·w_{\mathrm{\Δ}}}{q}$

式中：T表示注水时间，k表示煤体湿润系数，范围在1.1～1.3；l_i表示钻孔间距，m；l表示钻孔长度，h表示煤层厚度，m；ρ表示煤体密度，t/m³；_△w表示注水前后煤体含水率的增量；q表示单孔注水量，m³；

d、完成步骤(c)中所述注水工序至少4d后，进行回采。

实施例2

如图1所示，一种极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，包括以下步骤：

a、按照设计要求在煤层待采区域4两侧分别布置回风平巷2和运输平巷3；

b、钻孔：分别从回风平巷2和运输平巷3向工作面煤层待采区域4交替沿煤层倾向平行钻出若干个顺层注水钻孔1，钻孔1直径为75～80mm，钻孔1的孔口的间距为16m，钻孔1的深度比1/2工作面斜长短8m，钻孔1的孔口设置在沿煤层厚度的中部，钻孔1的孔口指的是开孔处，并用水泥砂浆对钻孔1进行封孔，封孔深度8m；

c、注水：利用注水管对煤层待采区域4进行静压注水，利用供水管道中的静压力，通过钻孔1将水注入煤层中，注水压力为2MPa，单孔注水流量为3m³/h，注水时间为21.5～25.9h，使煤层待采区域4含水率增加3％，煤层待采区域4尺寸为：斜长为工作面面长，走向为10m，高为煤层厚度；煤层斜长80～200m，厚度2～5m，倾角10°～30°；

d、完成步骤(c)中所述注水工序至少4d后，进行回采。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、在煤层待采区域(4)两侧分别布置回风平巷(2)和运输平巷(3)；

b、钻孔：分别从所述回风平巷(2)和所述运输平巷(3)向工作面所述煤层待采区域(4)交替沿煤层倾向平行钻出若干个顺层注水钻孔(1)，所述钻孔(1)的深度比1/2工作面斜长短5～8mm，并对所述钻孔(1)进行封孔；

c、注水：利用注水管对所述煤层待采区域(4)进行静压注水，使所述煤层待采区域(4)含水率增加2～3％；

d、完成步骤(c)中所述注水工序至少4d后，进行回采。

2.根据权利要求1所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其特征在于：步骤(b)中所述钻孔(1)的孔口的间距为10～16m。

3.根据权利要求1所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其特征在于：步骤(b)中所述钻孔(1)直径为75～80mm。

4.根据权利要求1所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其特征在于：步骤(b)中用水泥砂浆对所述钻孔(1)进行封孔，封孔深度为5～8m。

5.根据权利要求1所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其特征在于：步骤(c)中所述静压注水是利用供水管道中的静压力，通过所述钻孔(1)将水注入煤层中，注水压力为1～2MPa。

6.根据权利要求1所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其特征在于：步骤(c)中所述静压注水的单孔注水流量为1.5～3m³/h，注水时间为14.3～51.9h。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法，其特征在于：步骤(b)中所述钻孔(1)的孔口设置在沿煤层厚度的中部。