河南煤業化工集團
鶴煤十礦掘進工作面排放孔影響半徑說明
總工程師：
鶴煤十礦
2023年1月10日
鶴煤十礦掘進工作面排放孔影響半徑說明
煤層注水的應用對採煤工作面的安全生產有著重要意義。工作面注水的關鍵是結合煤層條件，確定合理的注水工藝和引數，現結合鶴煤十礦1202中工作面的具體條件，進行了注水試驗，確定了鑽孔布置方式、封孔長度、注水壓力和注水時間等工藝引數，為煤層注水提供了技術保證，為全面開展煤層注水區域性防突措施打下了基礎，經過實踐，煤層注水區域性防突措施效果明顯，取得了良好經濟效益。
一.考察方式
注水孔有效影響半徑是指鑽孔在注水一定時間後所能影響到的範圍，是以鑽孔為中心的半徑來表示的。由於不同的礦井或地區煤層透氣性存在著差異，注水壓力引數也存在著差別，因而確定注水鑽孔的影響半徑在相同孔徑、相同時間的情況下，也會受到不同程度的影響。相關理論分析和研究認為，鑽孔的注水影響半徑與注水時間呈指數關係，但在實際應用中，往往是根據水由煤壁或相鄰注水鑽孔中流出時，即可停止注水。
因而，考察鑽孔注水影響半徑，最終得到的是乙個一定時間後的注水影響半徑。
注水鑽孔施工後，進行注水，在注水壓力的影響下，在周圍一定範圍內的**受到破壞，裂隙增加，周圍更大區域內的瓦斯開始流動，並從煤壁中流出，相鄰鑽孔開始出水，這一範圍即為注水影響半徑。受到影響的區域，瓦斯含量和瓦斯壓力得到降低，在注水壓力的作用下，相鄰鑽孔開始出水，利用這一現象，即可進行在注水鑽孔影響半徑的考察。
根據目前我礦的採掘布置情況，將考察孔布置在1202中工作面，考察孔的布置見附圖一，共布置9個考察孔，鑽孔直徑為42mm，注水孔布置方式為乙個與煤層走向的平行孔，另乙個為傾斜孔，2#孔、5#孔和8#孔為煤層走向的平行孔，設計傾角20°，1#孔、3#孔、4#孔、6#孔、7#孔和9#孔為煤層走向的傾斜孔，設計傾角25°，2#孔、5#孔和8#孔為注水孔，其他孔為觀測孔。
二.注水工藝及注水情況
2.1 注水引數
（1）注水壓力
根據三軟煤層的煤層鬆軟這一特點，注水壓力不宜過大也不宜過小，注水壓力過大會導致煤壁的偏幫，注水壓力過小時，注水效果不明顯，發揮不了注水作用，經過現場多次試驗，我礦選用注水壓力為8mpa左右。
（2）鑽孔布置
2023年1月2日，考察孔施工完畢，，在1202中工作面煤壁的軟分層中打注水孔，1#孔、2#孔和3#孔孔間距為5m，4#孔、5#孔和6#孔孔間距為6m，7#孔、8#孔和9#孔孔間距為7m。
（3）注水孔長度及角度
注水孔孔深均為10m，注水孔布置方式為乙個與煤層走向的平行孔，另乙個為傾斜孔，2#孔、5#孔和8#孔為煤層走向的平行孔，設計傾角20°，1#孔、3#孔、4#孔、6#孔、7#孔和9#孔為煤層走向的傾斜孔，設計傾角25°，從而覆蓋整個煤厚，注水孔為交替布置的方式,採用單排布置。
2.2 施工工藝
（1）鑽孔採用風動煤鑽打眼，孔徑φ42mm。
（2）封孔採用zf-a22型專用橡膠注水封孔器進行封孔注水，橡膠注水封孔器在承受內部正向壓力下，管體長度縮短，直徑變大呈膨脹狀態，實現封孔功能，發現水由煤壁或相臨注水孔中流出為止。
2.3 注水結果
經現場實際觀察情況來看，30分鐘後，2#注水孔兩側的觀察孔開始有水流出，45分鐘後，5#注水孔兩側的觀察孔開始有水流出，60分鐘後，8#注水孔兩側的觀察孔開始有水流出。
三.注水效果及注水布置的選擇
3.1 煤層注水效果
（1）對1202工作面注水實際情況來看，在工作面注水有效的實現了工作面的降塵，工作面及回風巷的煤塵得到了大幅度的降低。
（2）有效的固結煤壁，防止偏幫。工作面注水增加了**中的水分，使鬆散的**固結在一起，注水後，片棒的區域大幅度減少。
（3）有效加固頂板。由於工作面煤壁前方塑性區域有次生裂隙的發育，**的鬆散度高，注水後增強了**整體黏結性，頂板得到了很好的控制，使其安全性得以提高。
（4）降低了瓦斯湧出量。注水後**的內部結構受到破壞， 使得煤體產生裂隙，瓦斯沿裂隙逸出，並且注水本身也可以稀釋一部分瓦斯。
（5）緩解了應力幾種情況。注水後，煤體的脆弱性減弱，增加了塑性變形的性質，促使前方塑性變形區域加寬，使應力壓力向煤體深處移動並加寬，減弱了壓力集中程度，緩和了煤體壓力潛能的積聚，從而有效預防了煤與瓦斯突出和衝擊地壓的發生，使其強度明顯減弱。
3.2 煤層注水布置選擇
通過現場對注水影響半徑的考察可以看出：回採工作面在不影響生產並且施工沒有難度的情況下，按照30分鐘的注水進行管理，注水鑽孔間距按照5m是可行的，由於注水孔在間距6m或7m的情況下，注水時間過長，對生產有一定的影響，因此我礦採用孔間距5m，注水30分鐘的情況下，是比較合理的。
最後，鶴煤十礦根據自身地質條件選取了合適的注水工藝和引數，取得了良好的注水效果，區域性防突措施中的注水孔，孔間距5m的選取，有效的消除了煤與瓦斯突出事故，達到了消除煤與瓦斯突出的目的，並且注水有效的降低了煤塵濃度、固結煤壁、防止偏幫，在工作面回採期間，保證了工作面的順利回採。
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