釆煤工作面煤层注水参数试验研究

摘要：通过在6198釆煤工作而现场施氏煤层注水钻孔采取煤样，实验室试验注水钻孔水压力分布、煤样含水率变化，得到了工作面煤层注水影响半径等技术参数，为采煤工作面煤层注水提供了一定的參考依据。

关键词：煤层注水水压力分布含水率变化影响半径

1矿井概况

潘西煤矿采用立井~斜井联合开拓方式，综合机械化采煤，走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。6198采煤工作面位于后六采区，走向长度平均1850m,倾斜长度平均195m,煤层走向102-136°,煤层倾向12-46°,煤层倾角平均26。，煤厚平均2.8m。山东鼎安技术检测有限公司对6198采煤工作面进行了煤尘爆炸性检测，检测结果：水分0.79%,灰分12.09%,挥发分31.74%,真相对密度1.34%,吸氧量0.52cm，g,有煤尘爆炸危险性。6198采煤工作面采用煤层注水的方式进行煤尘防治，为了确定煤层注水影响半径等参数，潘西煤矿与中国矿业大学合作，开展煤层注水参数研究。

2釆煤工作面煤层注水试验及现场煤样釆集

2.1钻机及注水泵的选择

采用ZQJC-360/8.0型气动架柱式钻机，<I>76nmi的螺旋钻机4>82mm的钻头，能够满足功率、扭矩的要求。

釆用7BZ-4.5/16型高压煤层注水泵，额定流量4.5m3/h,工作压力8~16MPa,电机功率30kW,能够满足流量、压力的要求。

2.2钻孔封孔及注水方法

煤层注水钻孔采用4>76mm的螺旋钻杆、082mm的钻头施工，钻孔间距20m,钻孔深度60mo施工完毕后采用<D25mm套管注水泥砂浆进行封孔，封孔长度超过巷帮煤体的破碎带且不小于20m。在钻孔外露端接上高压注水管，安装好压力表、流量计。采用动压注水和静压补水的联合注水系统,动压注水量达到设计注水量后，改为静压补水。

2.3试验煤样釆集

测试所需煤样全部在6198采煤工作面采集。在工作面距注水位置20m附近施工3个取样钻孔，取煤层原始新鲜煤样3份。煤层注水后，分别在距注水孔4m、6m、8m、10m位置施工12个取样钻孑L,每孔取煤粉3份。煤样在井下现场用密封袋密封包装，贴好编号标签，送至中国矿业大学实验室进行试验。

3实验室煤层注水试验

3.1注水钻孔水压力试验

以6198采煤工作面煤层物理力学参数为基础建立钻孔注水模型，注水孔直径为82mm,注水压力为3MPa。根据注水模型显示，可以观察到注水后的煤层水压力分布情况：在煤层内部形成了一个以注水孔为中心的渗流场，煤层孔隙水压力以注水孔为中心呈辐射状分布，距离注水孔越近，孔隙水压力越高。

3.2煤样含水率试验

将保持天然含水状态的原始煤样和注水后距离注水钻孔4m、6m、8m、10m的煤样分另！I取3份试验样品，放入干燥箱中进行烘烤，每隔一定时间取出试验样品称量。经过24个小时烘烤后，计算各个煤样的含水率，如表1所示。

由表1可以看出，原始煤层的煤样含水率为0.48%,距离注水钻孔4m处煤样含水率1.57%,距离注水钻孔6m处煤样含水率0.59%,距离注水钻孔8m处煤样含水率0.63%,距离注水钻孔10m处煤样含水率0.63%。距离注水钻孔越近煤样的含水率越高，随着距离的增加，煤样的含水率在下降。当距离注水钻孔一定距离时，煤样的含水率基本保持不变。从测试的效果来看，距离注水钻孔4m处，煤样的含水率较高，当达到6m时煤样的含水率急剧下降。这表明煤层的注水效果随着与注水钻孔距离的增加而逐渐变差，从4m位置到6m位置注水效果发生显著变化，而从6m开始钻孔注水效果基本趋于平缓。煤样含水率的变化表明煤层注水效果在4m以内为最好，距离钻孑L 6m和8m处的钻孑L含水率与未注水的煤样含水率非常接近，表明钻孔内压力水对6m以外的区域影响相当小。

4堵论

通过数值模拟得出煤层注水孔两侧的水压呈指数降低，越靠近注水孔，降低速度越快，水压力梯度越大。

通过实验室测定原始煤层含水率0.48%,注水后距离注水孔4m、6m、8m、10m处的煤层含水率分别为1.57%、0.59%、0.63%、0.63%。得出煤层3MPa水压注水后距离注水孔4m范围内煤层注水效果良好，6m及超过6m的位置注水效果一般，煤层含水率趋于平稳。

通过综合数值模拟与注水试验，得出注水孔直径82mm、注水压力3MPa时，煤层注水影响半径为4m。

【參考书目】

[1]张国枢.通风安全学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007.

[2]王省身.矿井灾害防治理论与技术[M].徐州：中国麻•业大学出版社，1986.