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| 张友根：添加渗透棒注水技术在桃园煤矿的试验效果分析 | |||
| 煤炭资讯网 | 2012-2-5 19:23:16 论文、言论 | ||
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一、工作面概况 1041-1炮采工作面开采的十煤层位于桃园煤矿北四采区一水平-364.4～283.8m之间，工作面走向长度为800m，平均倾角29°，煤层平均厚度3.61m，一分层开采高度2.0m。回采前进行煤层注水，其主要参数为：选用了SGZ-150型钻机，开孔直径75mm，钻杆直径42mm，钻孔间距约20m，钻孔倾角-20°～-30°。设计注水压力为2.0～2.5Mpa；注水流量20L/min，比注水量2.45m3/m。采用水泥砂浆封孔，砂浆比例为1：1，设计封孔长度为5m，在断层等地质构造带附近，封孔长度增加1m左右，封孔48h后方可注水。注水钻孔深度为40～50m，每个注水钻孔的累计注水时间不低于48h。 粉尘测定方法： 2．1所需器具：性能良好的测尘仪，至少2台，个体防护器具。 2．2测点布置，如图2-1所示。 备注：测点1距工作面5米 测点2距工作面5米 测点3煤壁侧 测点4老塘侧 2．3测定时间 2.3.1放炮作业；放炮后立即测点1测尘；5min后在测点2开始测尘。采样器规定时间为2min。采样器流量：20L/min。 2.3.2回柱作业；回柱时要在测点3测尘0.5min后，在测点4开始尘。采样器测定时间均为4min。采样器流量为20L/min。 2.3.3应在工作面采至距注水孔约20米处开始测尘，每圆班测定一次，需测定至注水钻孔处为止。 添加渗透棒注水与传统注水降尘效果对比 3.1钻孔布置，如表3-1所示 表3-1 钻孔布置参数表 序号 钻孔倾角 （°） 钻孔深度 （m） 钻孔间距 (m) 注水时间 (h) 注水量 (m3) 注水压力 (MPa) 备注 1 -25 41 20 140 100 2.2 普通注水钻孔 2 -25 45 20 140 90 2.2 普通注水钻孔 3 -30 43 60 146 109 3.0 普通注水钻孔 4 -30 45 60 146 100 3.0 5 -27 43 60 28 33 3.0 渗透棒注水钻孔 3.2注水后煤体含水量的测定 本次试验主要选择了3#钻孔与5#钻孔进行了对比试验。其中3#钻孔采用了传统的煤层注水，5#孔中添加了3根渗透棒，两个钻孔的注水参数如表3-2所示。当注水时间满足要求后，工作面离注水孔40m开始，在距进回风巷10m处，工作面中部，采集打眼时的钻粉，落入塑料带中带回地面进行化验分析，分析结果如表3-3、3-4所示。 表3-2 钻孔试验注水参数表 钻孔 钻孔深度 (m) 封孔深度 (m) 注水压力 (MPa) 日注水时间 (h) 总注水时间 (h) 总注水量 (m3) 注水速度 (m3/h) 3# 43 5 3 2 73 109 0.75 5# 43 5 3 2 14 33 1.18 表3-3 传统注水湿润半径的测定 采样日期（日/月） 19/10 20/10 21/10 22/10 23/10 24/10 25/10 26/10 距钻孔距离（m） 21 18 15 12 9 6 3 0 含水量（%） 3．13 3．13 3．47 未测 3．67 3．87 未测 4．2 表3-4 添加渗棒注水湿润半径的测定 采样日期（日/月） 19/11 20/11 21/11 22/11 23/11 24/11 距钻孔距离（m） 32 29 26 23 20 17 含水量（%） 3．2 3．2 3．33 3．53 3．6 3．73 注：1、含水量指煤样的水份含量，表中为3个煤样的平均值 2、未注水前，原煤样的含水量为2.16% 3、本试验以周围煤体的水份增加1%为界限，确定为煤层注水的湿润半径。 3.3粉尘浓度测定如表3-5、3-6、3-7所示 表3-5 开采未注水煤层时的粉尘浓度测定（mg/m3） 工序 日期 进风 打眼 放炮 多工序 攉煤 回柱 回风 5月29日 3．0 51．5 83．3 16 26 11 31 6月1日 - 37．5 100．3 28 19 22 16 6月4日 4．5 55．5 92．5 12 19 22 - 6月8日 - - - 13 17 - 15 6月12日 2．0 - - 39 23 - 15 平 均 3．2 42．5 92．7 21．6 20．8 18．3 19．2 表3-6 开采传统注水煤层时粉尘浓度测定（mg/m3） 工序 日期 与3#孔距离（m） 进风 打眼 放炮 多工序 攉煤 回柱 回风 10月18日 23 6 37．5 - 21 31 20．5 17 10月19日 21 - 35．0 96．3 15 21 18 10．1 10月21日 18 0 - 86．3 17 15．5 - - 10月23日 9 5 - 86．3 10 12 9．0 17 10月26日 0 0 - 75．6 8．5 6．7 7 7 平 均 - 5．5 36．3 86．1 14．5 17．2 13．6 12．8 表3-7添加渗透棒注水区域粉尘浓度测定（mg/m3） 工序 日期 与5#孔距离（m） 进风 打眼 放炮 多工序 攉煤 回柱 回风 11月17日 35 - 42.5 84.3 - 21 11 9 11月19日 32 - - 83.3 21 15 11 7 11月21日 26 3 37.0 80.3 16 10 8 8 11月23日 20 8 31.5 80.3 11 11 7 6 11月24日 17 0 30.5 76.3 7 10 4 4 平 均 - 3.7 35.9 80.9 13.8 13.4 8.2 6.8 3．4试验结果分析： 3.4.1煤体注水效果比较 在3Mpa的注水压力下，传统注水方法可以达到15m的湿润半径（见表3-3）；煤层注水中添加渗透棒，可达到32m以上的湿润半径（见表3-4），在相同注水参数下，其注水速度提高了1.57倍，在较短的时间内，达到传统注水方法长时间注水才能达到的润湿煤体的效果。 3.4.2降低粉尘浓度效果比较 煤层注水的降尘率按下列公式计算 c=[(G2-G1)-(G2′-G1′)]/（G2-G1） (3-1) 式中：G2、G1---分别为开采未注水煤层时，回采工作面进回风巷中测定的粉尘浓度 （mg/m3） G2′、G1′——分别为开采注水煤层时，回采工作面进回风巷中测定的粉尘浓度 （mg/m3） 传统的煤层注水方法和添加渗透棒注水方法均有一定的降尘效果，煤层注水的降尘率分别达到了54.4%和80.6%，各工序的产尘强度，分别头减少7.1%～25.7%和12.7%～55.2%。 结束语 试验测定中，尽管受到注水时间、注水量有限等因素的影响，添加渗透棒注水方法仍有明显效果，在湿润半径大一倍（传统注水湿润半径为15m，添加渗透棒注水湿润半径为32m）的煤层开采时，与传统注水方法相比各工序的产尘强度减少了0.3 mg/m3～5.4 mg/m3，减尘幅度达到1%～39%；工作面的降尘率提高了近30%。
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