極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種極軟弱低含水率煤體工作面的注 水強(qiáng)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 軟弱煤體強(qiáng)度較低，結(jié)構(gòu)性差，開采過程中極易引起冒頂、片幫等事故，給煤礦的 安全、高效生產(chǎn)造成極大的威脅，因此，強(qiáng)化軟弱煤體，改善其物理力學(xué)特征，提高煤體穩(wěn)定 性，是開采軟弱煤層的首要條件。國內(nèi)外注水強(qiáng)化軟弱煤體的方法，得到了普遍的應(yīng)用并取 得了一定的成功。但現(xiàn)有的方法均采用動(dòng)壓注水，注水壓力過大，不可避免的對(duì)煤體造成了 破壞，削減了煤體原有的強(qiáng)度和承載能力，也沒有綜合考慮含水率-時(shí)間對(duì)軟弱煤體力學(xué) 特征的影響，無法最大限度的提高煤體的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種極軟弱低含水率煤體工作面的注 水強(qiáng)化方法，最大限度的提高煤體的穩(wěn)定性，達(dá)到極軟弱煤體工作面安全高效回采的目的， 改善極軟弱煤體的物理力學(xué)特征，加固煤體，防止開采過程中發(fā)生"片、冒、漏"等危害安全 生產(chǎn)的事故。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0005] 一種極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，包括以下步驟：
[0006] a、在煤層待采區(qū)域兩側(cè)分別布置回風(fēng)平巷和運(yùn)輸平巷；
[0007] b、鉆孔：分別從所述回風(fēng)平巷和所述運(yùn)輸平巷向工作面中所述煤層待采區(qū)域交替 沿煤層傾向平行鉆出若干個(gè)順層注水鉆孔，所述鉆孔的深度比1/2工作面斜長短5~8m，并 對(duì)所述鉆孔進(jìn)行封孔；
[0008] C、注水：利用注水管對(duì)所述煤層待采區(qū)域進(jìn)行靜壓注水，使所述煤層待采區(qū)域含 水率增加2~3% ;
[0009] d、完成步驟（c)中所述注水工序至少4d后，進(jìn)行回采。
[0010] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其中，步驟（b)中所 述鉆孔的孔口的間距為10~16m。
[0011] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其中，步驟（b)中所 述鉆孔直徑為75~80mm。
[0012] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其中，步驟（b)中用 水泥砂漿對(duì)所述鉆孔進(jìn)行封孔，封孔深度為5~8m。
[0013] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其中，步驟（c)中所 述靜壓注水是利用供水管道中的靜壓力，通過所述鉆孔將水注入煤體中，注水壓力為1~ 2MPa〇
[0014] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其中，步驟（c)中所 述靜壓注水的單孔注水流量為I. 5~3m3/h，注水時(shí)間為14. 3~51. 9h。
[0015] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其中，步驟（b)中所 述鉆孔的孔口設(shè)置在沿煤層厚度的中部。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
[0017] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，（1)采用靜壓注水，避 免注水壓力對(duì)煤體的破壞，保持煤體的原有強(qiáng)度和承載能力；（2)對(duì)煤層待采區(qū)域預(yù)先注 水，待煤體完全均勻濕潤后再進(jìn)行回采，完全發(fā)揮含水率-時(shí)間強(qiáng)化軟弱煤體的作用，充分 改善煤體的力學(xué)特征，最大限度的提高煤體的穩(wěn)定性。
[0018] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，煤層注水濕潤半徑一 般在5~8m范圍內(nèi)，鉆孔的孔口的間距優(yōu)選為10~16m，可以完全充分均勻的濕潤煤體，提 高煤體的含水率。
[0019] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，礦用鉆頭直徑有 35mm，42mm，50mm，60mm，75mm，100mm，120mm，鉆孔直徑太小，注水阻力太大，效率低下，鉆孔 直徑太大，成孔成本太高，不經(jīng)濟(jì)，所以鉆孔直徑優(yōu)選為75~80mm。
[0020] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，為保證鉆孔的密封效 果，封孔深度越深越好，但要均勻完全濕潤鉆孔孔口處的煤體，封孔深度應(yīng)小于煤層注水濕 潤半徑，封孔深度優(yōu)選為5~8m。
[0021] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，注水壓力太小，水難 以注入，壓力太大就易對(duì)煤體造成破壞，削減了煤體原有的強(qiáng)度和承載能力，在保證煤層注 水順暢，注水壓力不能太小也不能太大，考慮極軟弱低含水率煤體的特殊性，注水壓力優(yōu)選 為1~2MPa。
[0022] 本發(fā)明所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，流量太小，注水時(shí)間 較長，成本高，流量太大，煤體不能完全吸收、濕潤，造成浪費(fèi)，效率低下，為了使煤體均勻完 全濕潤，提高效率，節(jié)約成本，優(yōu)選注水流量為1. 5~3m3/h，注水時(shí)間為14. 3~51. 9h。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法的示意圖。
[0024] 圖中：1、鉆孔；2、回風(fēng)平巷；3、運(yùn)輸平巷；4、煤層待采區(qū)域。
[0025] 下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0026] 具體實(shí)施方 [0027] 實(shí)施例1
[0028] 如圖1所示，一種極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，包括以下步驟：
[0029] a、按照設(shè)計(jì)要求在煤層待采區(qū)域4兩側(cè)分別布置回風(fēng)平巷2和運(yùn)輸平巷3 ;
[0030] b、鉆孔：分別從回風(fēng)平巷2和運(yùn)輸平巷3向工作面煤層待采區(qū)域4交替沿煤層傾 向平行鉆出若干個(gè)順層注水鉆孔1，鉆孔1直徑為75~80mm，鉆孔1的孔口的間距為10m， 鉆孔1的深度比1/2工作面斜長短5m，鉆孔1的孔口設(shè)置在沿煤層厚度的中部，鉆孔1的孔 口指的是開孔處，并用水泥砂漿對(duì)鉆孔1進(jìn)行封孔，封孔深度5m ;
[0031] c、注水：利用注水管對(duì)煤層待采區(qū)域4進(jìn)行靜壓注水，利用供水管道中的靜壓 力，通過鉆孔1將水注入煤體中，注水壓力為IMPa，單孔注水流量為I. 5m3/h，注水時(shí)間為 28. 6~34. 6h，使煤層待采區(qū)域4含水率增加2 %，煤層待采區(qū)域4尺寸為：斜長為工作面 面長，走向?yàn)閘〇m，高為煤層厚度；煤層斜長80~200m，厚度2~5m，傾角10°~30° ;
[0032] 其中，注水時(shí)間根據(jù)如下公式計(jì)算：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其特征在于：包括以下步驟： a、 在煤層待采區(qū)域（4)兩側(cè)分別布置回風(fēng)平巷（2)和運(yùn)輸平巷（3); b、 鉆孔：分別從所述回風(fēng)平巷（2)和所述運(yùn)輸平巷（3)向工作面所述煤層待采區(qū)域 (4)交替沿煤層傾向平行鉆出若干個(gè)順層注水鉆孔（1)，所述鉆孔（1)的深度比1/2工作面 斜長短5~8mm，并對(duì)所述鉆孔（1)進(jìn)行封孔； c、 注水：利用注水管對(duì)所述煤層待采區(qū)域（4)進(jìn)行靜壓注水，使所述煤層待采區(qū)域（4) 含水率增加2~3% ; d、 完成步驟（c)中所述注水工序至少4d后，進(jìn)行回采。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其特征在于： 步驟（b)中所述鉆孔⑴的孔口的間距為10~16m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其特征在于： 步驟（b)中所述鉆孔（1)直徑為75~80mm〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其特征在于： 步驟（b)中用水泥砂漿對(duì)所述鉆孔（1)進(jìn)行封孔，封孔深度為5~8m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其特征在于： 步驟（c)中所述靜壓注水是利用供水管道中的靜壓力，通過所述鉆孔（1)將水注入煤層中， 注水壓力為1~2MPa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其特征在于： 步驟（c)中所述靜壓注水的單孔注水流量為1. 5~3m3/h，注水時(shí)間為14. 3~51. 9h。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，其 特征在于：步驟（b)中所述鉆孔（1)的孔口設(shè)置在沿煤層厚度的中部。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種極軟弱低含水率煤體工作面的注水強(qiáng)化方法，包括以下步驟：a、按照設(shè)計(jì)要求布置回風(fēng)平巷和運(yùn)輸平巷；b、鉆孔：分別從回風(fēng)平巷和運(yùn)輸平巷向工作面煤層待采區(qū)域交替沿煤層傾向平行鉆出若干個(gè)順層注水鉆孔，并用對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔；c、注水：利用注水管對(duì)煤層待采區(qū)域進(jìn)行靜壓注水，使煤層待采區(qū)域含水率增加2～3％；d、完成步驟(c)中注水工序至少4d后，進(jìn)行回采。本發(fā)明方法采用靜壓注水，避免注水壓力對(duì)煤體的破壞，保持煤體的原有強(qiáng)度；對(duì)煤層待采區(qū)域預(yù)先注水，待煤體完全均勻濕潤后再進(jìn)行回采，完全發(fā)揮含水率-時(shí)間強(qiáng)化軟弱煤體的作用，充分改善煤體的力學(xué)特征，最大限度的提高煤體的穩(wěn)定性，達(dá)到安全高效回采的目的。
【IPC分類】E21C41-16
【公開號(hào)】CN104632218
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410765829
【發(fā)明人】王磊, 朱傳奇, 侯俊領(lǐng), 張繼兵, 張曉飛
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年12月11日