CN105863717A - 一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，在待采煤工作区域的两侧开设风巷和运输巷；由风巷和运输巷分别向待采煤工作区域开设多个注水深孔，孔深为80～120m；当工作面采至距注水深孔15～50m时，对注水深孔进行注水，工作面采至距注水深孔2～3m时停止注水，采用动压注水，注水压力为3～5MPa；在垂直于工作面煤壁开设多个注水浅孔，孔深8～10m；使用注水器注水，所述注水浅孔采用错茬式布置，即每天每个注水浅孔内注水位置沿注水浅孔的长度方向错开1～2m。本发明通过松软煤层注水，增强了煤的塑性，提高了煤体的粘结性，增加煤体的抗剪强度，起到固结煤壁，减少片帮的作用，有效降低了工作面煤尘。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于松软煤层的采煤工艺，尤其涉及的是一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法。
背景技术
松软煤层，是指硬度系数f＝0.3～1.0的煤层。其地质条件复杂，工作面回采过程中易出现煤壁片帮、掉顶的现象，严重时导致工作面不能正常生产，以前主要采取人工超前使棚或注化学材料固帮结顶的方式进行处理，但是，超前使棚过程中人员进入煤壁侧作业，工伤事故多发，安全隐患大，停采周期长；注化学材料成本高，以目前的经济形式，企业无法负担。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，提高煤体的粘结性，有效控制采煤工作面片帮、掉顶。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：
(1)在待采煤工作区域的两侧开设风巷和运输巷；
(2)由风巷和运输巷分别向待采煤工作区域开设多个注水深孔，孔深为80～120m；当工作面采至距注水深孔15～50m时，对注水深孔进行注水，工作面采至距注水深孔2～3m时停止注水，采用动压注水，注水压力为3～5MPa；
(3)在垂直于工作面煤壁开设多个注水浅孔，孔深8～10m；使用注水器注水，所述注水浅孔采用错茬式布置，即每天每个注水浅孔内注水位置沿注水浅孔的长度方向错开1～2m；注水后煤体含水率2.1～5.1％，采用静压注水，注水压力为2.5～3.5MPa，单孔注水时间为2～2.5h。
目前，矿井直接供给井下所用的清水，一般水压为2.5～3.5mpa，称为“静压”；在井下设置水泵，根据需要进行二次增压的，称为“动压”。
注水深孔和注水浅孔的注水时间需要同时进行。目前，综采工作面面长普遍在200～300m，甚至有面长更长的工作面，单纯使用注水深孔注水，工作面中部煤层不能有效的浸湿，注水量也不达标；如果单纯使用注水浅孔注水，要达到注水量要求，必须要注更加长的时间，与工作面正常生产时间冲突；所以必须结合两种注水方式，在最少影响生产的情况下，能够使工作面注水量、均匀程度上都达到要求。
所述注水浅孔的开孔位置距顶板1.0～1.5m处的煤体中，并向下有2～4°水平角，注水浅孔的间距3～5m。
作为本发明的优选方式之一，所述注水浅孔有多组，每组3个注水浅孔之间间距3m，相邻每组的间距5m。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(3)中，当工作面煤质变硬或变软处，在原定注水浅孔之间补打注水浅孔或在同一断面布置两个注水孔，加大注水孔密度。补打注水孔的方式有两种，平行煤层方向和垂直煤层方向。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(3)中，在煤壁片帮处，先架棚背帮维护后再进行注水。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(3)中，在过变薄带、断层期间，煤厚大于0.5m段进行注水。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(3)中，在煤层中部含0.3m以下厚度夹矸，注水浅孔必须穿过夹矸，夹矸厚度大于0.3m时，在夹矸上下各布置一个注水浅孔。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(3)中，局部地段中班割煤煤尘较大时，割煤结束后立即打孔补注水。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(3)中，注水湿润半径为2～3m，在注水器上加接延长管，注水器延伸入注水浅孔内。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(3)中，注水时，当水流通过煤体裂隙从暴露的老眼中淌出时，用黄泥将老眼封堵，注水结束后及时取出黄泥。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过松软煤层注水，增强了煤的塑性，提高了煤体的粘结性，增加煤体的抗剪强度，起到固结煤壁，减少片帮的作用，有效降低了工作面煤尘。通过对采煤工作面注水前后的粉尘监测结果看，注水前，割煤期间上出口20m范围内粉尘浓度在160～250mg/m3之间；注水后，割煤期间上出口20m范围内粉尘浓度在100～170mg/m3之间；大大降低了粉尘浓度，改善了劳动环境。有效的降低了工作面瓦斯浓度。通过煤层注水，工作面瓦斯含量平均下降24.3％，瓦斯得以有效释放，保证了工作面的安全快速回采。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是注水湿润半径分布趋势图；
图3是不同含水率下煤体抗剪强度变化图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括风巷9、运输巷10、液压支架1、注水浅孔2、注水深孔3、增压泵7、清水管8、注水干管4和注水管6；在待采煤工作区域的两侧开设风巷9和运输巷10；由风巷9和运输巷10分别向待采煤工作区域开设多个注水深孔3，在垂直于工作面煤壁开设多个注水浅孔2，工作面煤壁上设有液压支架1，液压支架1和注水浅孔2之间设有截止阀5，截止阀5连接注水管6，风巷9和工作面煤壁上依次连接注水干管4，注水干管4连接外部的增压泵7和清水管8。本实施例的包括深孔注水和浅孔注水两个工艺。
本实施例的深孔注水工艺为：
由风巷9和运输巷10分别向待采煤工作区域开设多个注水深孔3，注水深孔3的孔深为80～120m；当工作面采至距注水深孔315～50m时，对注水深孔3进行注水，工作面采至距注水深孔32m时停止注水，采用动压注水，注水压力为3～5MPa，根据煤体的膨胀情况对压力进行适当的调整。
本实施例的浅孔注水工艺为：
在垂直于工作面煤壁开设多个注水浅孔2，孔深8～10m；浅孔注水范围：工作面上出口向下5m至下出口向上5m；使用注水器注水，所述注水浅孔2采用错茬式布置，即每天每个注水浅孔2内注水位置沿注水浅孔2的长度方向错开1～2m；注水后煤体含水率2.1～5.1％，采用静压注水，注水压力为2.5～3.5MPa。
据现场多次注水试验发现，注水压力在3MPa左右时，注水时间最长，效果最好；压力过大时，煤壁会在短时间内因注水发生片帮，人员需要对片帮处维护；压力过小时，煤体深处得不到有效的渗透，在夜班后期割煤期间工作面煤尘较大。
单孔注水时间为2～2.5h，根据工作面面长，确定开茬数量，避免因为注水而影响工作面正常割煤。
所述注水浅孔2的开孔位置距顶板1.0～1.5m处的煤体中，并向下有2～4°水平角，注水浅孔2有多组，每组3个注水浅孔2之间间距3m，相邻每组的间距5m。
工作面煤层原始含水率为2.0％，垂直煤壁施工一个10m的注水浅孔2进行注水，煤壁浸湿后停止注水，并在1h后沿倾斜距离1m、2m、3m、4m处施工测试孔，并沿孔深每隔1m收集煤屑进行全水分实验，实验结果如2图所示，从图中可以看出，注水沿煤层的走向渗透大于倾斜渗透，各测试孔深部2m范围内煤体均得到了有效渗透，含水率达到5.0％左右，并随着倾斜及走向距离的增大，含水率逐步降低，最终接近于原煤含水率，从图中可以看出，在1～3m深度内的煤体注水渗透效果最好，即注水湿润半径为1～3m，因而将煤壁注水浅孔2间距确定为3～5m。
如图3所示，图3为煤体在不同含水率下其抗剪强度变化趋势。实验煤体原始含水率为2％，注水后煤体含水率为2.1～5.1％。由实验数据分析得出煤体含水率与抗剪强度之间的拟合曲线方程为：y＝-0.1848x2+1.7442x+2.7906，为一条抛物线，从曲线中可以看出，随着煤体含水率增加，其抗剪强度有随之增大的趋势，当达到最大值后，煤体抗剪强度又减小的趋势，计算得知当煤体含水率在4.7％左右时，其抗剪强度达到最大值，为6.9MPa。现场发现，煤层注水到位后，煤机滚筒割过的煤壁有着清晰的截割痕迹，并且在较长一段时间内无碎煤片落现象，多处采高超过3.2m的煤壁仍完整呈立面状，基本杜绝了片帮掉顶现象。
当工作面煤质变硬或变软处，在原定注水浅孔2之间补打注水浅孔2或在同一断面布置两个注水孔，加大注水孔密度。在煤壁片帮处，先架棚背帮维护后再进行注水。
在过变薄带、断层期间，煤厚大于0.5m段进行注水。在煤层中部含0.3m以下厚度夹矸，注水浅孔2必须穿过夹矸，夹矸厚度大于0.3m时，在夹矸上下各布置一个注水浅孔2。
局部地段中班割煤煤尘较大时，割煤结束后立即打孔补注水。
注水湿润半径为2～3m，在注水器上加接延长管，注水器延伸入注水浅孔2内。
注水时，当水流通过煤体裂隙从暴露的老眼中淌出时，用黄泥将老眼封堵，注水结束后及时取出黄泥，避免弱化瓦斯排放效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在待采煤工作区域的两侧开设风巷和运输巷；
(2)由风巷和运输巷分别向待采煤工作区域开设多个注水深孔，孔深为80～120m；当工作面采至距注水深孔15～50m时，对注水深孔进行注水，工作面采至距注水深孔2～3m时停止注水，采用动压注水，注水压力为3～5MPa；
(3)在垂直于工作面煤壁开设多个注水浅孔，孔深8～10m；使用注水器注水，所述注水浅孔采用错茬式布置，即每天每个注水浅孔内注水位置沿注水浅孔的长度方向错开1～2m；注水后煤体含水率2.1～5.1％，采用静压注水，注水压力为2.5～3.5MPa，单孔注水时间为2～2.5h。
2.根据权利要求1所述的一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，其特征在于，所述注水浅孔的开孔位置距顶板1.0～1.5m处的煤体中，并向下有2～4°水平角，注水浅孔的间距3～5m。
3.根据权利要求2所述的一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，其特征在于，所述注水浅孔有多组，每组3个注水浅孔之间间距3m，相邻每组的间距5m。
4.根据权利要求1所述的一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当工作面煤质变硬或变软处，在原定注水浅孔之间补打注水浅孔或在同一断面布置两个注水孔，加大注水孔密度。
5.根据权利要求1所述的一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在煤壁片帮处，先架棚背帮维护后再进行注水。
6.根据权利要求1所述的一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在过变薄带、断层期间，煤厚大于0.5m段进行注水。
7.根据权利要求1所述的一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在煤层中部含0.3m以下厚度夹矸，注水浅孔必须穿过夹矸，夹矸厚度大于0.3m时，在夹矸上下各布置一个注水浅孔。
8.根据权利要求1所述的一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，局部地段中班割煤煤尘较大时，割煤结束后立即打孔补注水。
9.根据权利要求1所述的一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，注水湿润半径为2～3m，在注水器上加接延长管，注水器延伸入注水浅孔内。
10.根据权利要求1所述的一种松软煤层采煤工作面注水防片帮的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，注水时，当水流通过煤体裂隙从暴露的老眼中淌出时，用黄泥将老眼封堵，注水结束后及时取出黄泥。
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|---|---|
| CN (1) | CN105863717A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106869986A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-06-20 | 大同煤矿集团有限责任公司 | 特厚综放面煤体高压注水降尘方法 |
| CN107060762A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-08-18 | 淮北矿业（集团）有限责任公司 | 一种煤层浅孔动压注水防片帮的方法 |
| CN110646583A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-01-03 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种煤层注水相似模拟试验的方法及装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102094647A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-06-15 | 大同煤矿集团有限责任公司 | 两硬条件薄煤层安全高效综采方法 |
| CN102877858A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-16 | 安徽理工大学 | 用于采煤工作面破碎顶板的加固方法 |
| CN103899334A (zh) * | 2012-12-28 | 2014-07-02 | 折俊杰 | 一种深孔预注浆加固顶板方法 |
| CN104632218A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-05-20 | 安徽理工大学 | 极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法 |
-
2016
- 2016-06-13 CN CN201610425271.0A patent/CN105863717A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102094647A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-06-15 | 大同煤矿集团有限责任公司 | 两硬条件薄煤层安全高效综采方法 |
| CN102877858A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-16 | 安徽理工大学 | 用于采煤工作面破碎顶板的加固方法 |
| CN103899334A (zh) * | 2012-12-28 | 2014-07-02 | 折俊杰 | 一种深孔预注浆加固顶板方法 |
| CN104632218A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-05-20 | 安徽理工大学 | 极软弱低含水率煤体工作面的注水强化方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 邵洪杰: "大倾角大采高"三软"煤层综采面安全高效开采技术", 《中国新技术新产品》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106869986A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-06-20 | 大同煤矿集团有限责任公司 | 特厚综放面煤体高压注水降尘方法 |
| CN107060762A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-08-18 | 淮北矿业（集团）有限责任公司 | 一种煤层浅孔动压注水防片帮的方法 |
| CN110646583A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-01-03 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种煤层注水相似模拟试验的方法及装置 |
| CN110646583B (zh) * | 2019-10-09 | 2022-02-22 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种煤层注水相似模拟试验的方法及装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160817 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |