贫水矿井煤层注水防灭火供水系统应用和探析

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1、贫水矿井煤层注水防灭火供水系统应用和探析　　【摘要】义煤集团三门峡煤业公司鑫星煤业，是义煤集团兼并重组的整合矿井，所开采煤层为侏罗纪义马组长焰煤，发火期1～3个月，最短只有15天，因矿井所采煤层为复采煤，加上矿井缺水，防火管理非常困难，已严重威胁到矿井的安全生产。依据矿井地质自然条件，对矿井防灭火系统进行改造，用节水、节能方法对发热煤层注水防灭火，控制住了矿井火患，起到保证矿井安全的目的。【关键词】贫水矿井；供水系统；煤层注水；防灭火1矿井煤层注水供水灭火系统管路由矿井地面及井下巷道管路安装设置、井下202工作面采空区下巷涌水点管路安

2、装设置、巷道发热区双泵坑管路安装设置等三部分组成。（1）矿井煤层注水供水管路安装设置：供水系统管路连接中，在巷道每个分叉点安设三个水阀门，利用水阀门的开启予关闭来改变水流的方向，巷道内每40米安接高压水阀门接头，在出水接头上安接20米高压软管。巷道注水时，高压软管能满足巷道左右各20米范围内向煤墙顶、帮注水防灭火要求，经过煤层高压注水泵达到巷道煤墙防灭火的目的。6（2）利用井下有限水源完善矿井防灭火供水系统：在矿井井田里，对202工作面采空区下巷渗出的一股水，截流蓄水后，用一台扬程60米的高压潜水泵，向接通防灭火系统管路供水，再利用水

3、管分支点的水阀门开启或关闭，来改变水流方向使水流到达灭火用水点，对巷道发热区进行煤壁注水灭火，消除火患。2煤层注水系统设计及关键技术参数2.1注水线路及设备选型煤层注水系统1211工作面上巷煤层注水采用高压注水方式。供水线路：地面供水池→主供水管→水表→高压注水泵→溢流阀→高压软管→快速接头→截止阀→封孔器→钻孔。水力压裂注水系统设备选型：（1）煤层注水泵型号：BT—75/12煤层高压注水泵，输出功率18.5KW。（2）高压软管：吸水管型号KJR32，200m，排水管型号KJR19，800m。（3）KHYD-75钻机2台。要求能打75

4、mm的钻孔。（4）煤层注水封孔器型号：MZF-Φ65/10和MZF-Φ65/8型煤层注水用水压式封孔器各四个；煤层注水封孔器直径：65mm。2.2钻孔布置61211工作面上、下巷每隔20m打一个孔径75mm的钻孔、上巷孔深40，下巷孔深35m，根据现场煤层注水效果调整钻孔布置间隔。注水钻孔布置参见上图1所示图1煤层注水钻孔布置图钻孔倾角按式：α=arcsinh/lg，式中：α—钻孔倾角，°；h—钻孔位置进回风巷对应点的高差，m；lg—钻孔位置对应工作面长度，m。通过计算α在8-12°之间。2.3注水压力、时间及注水量1211工作面标高

5、为+307m～+324m，经式（5-3）计算容重为2.3t/m3，得自重应力为5.72MPa。由于从泵站到注水地点管路压力要损失一部分，即：管网压力损失（包括水封阀门的阻力），所以煤体的注水压力P大于5.72Mpa，根据经验值一般在10～12Mpa，现场实际压力，根据现场注水效果确定。注水流量是影响煤层注水效果的关键参数之一，为了提高煤层湿润效果，应以小流量、长时间地注水，根据经验值，动压注水单孔注水流量应在0.3～2m3/h，取0.5m3/h；由于矿井条件不同，根据现场试验效果定单孔注水量，注水时间T=Q/q；Q-单孔注水量，q-单

6、孔注水流量。通过理论计算：上巷注水时间：T=33.6/0.5h=67.2h；下巷注水时间T=29.4/06.5h=58.8h；或以煤壁泄水为准确定注水结束。上巷单孔注水量：Q=1.2·20·40·1.4·0.025m3=33.6m3；下巷单孔注水量：Q=1.2·20·35·1.4·0.025m3=29.4m33煤层注水施工工艺及防灭火安全管理3.1施工工艺注水孔打好后必须按封孔要求封好孔后方可接泵注水。注水孔采用一个一注的方式进行注水，注水孔的注水顺序是从最靠近工作面注水孔开始，采用后退式依次对每个注水孔按设计的注水参数进行注水。采用

7、煤层注水用水压式封孔器封孔，封孔深度应超过煤体的破碎带，一般取6～20m，本工作面封孔深度取10m，为了防止塌孔拔不出封孔器造成浪费，在封孔器的外部要加护孔套管对钻孔进行支撑，护孔套管可用钢管。上巷注水孔用的护孔钢管的外径为110mm。利用工作面使用的清水泵和清水液管路供水，工艺流程是：打钻孔→连接管道→安装封孔器→注水。水流路线是：地面供注水池→主供水管→水表→高压注水泵→溢流阀→高压软管→快速接头→截止阀→封孔器→钻孔。3.2在煤层发热区超前布置防灭火注水孔6矿井防灭火工作，超前防范是消灭矿井火患的关键。矿井需要经常性安排专人在井

8、下巡回检查，用测温仪器测量，发现煤层发热区温度升高，提前布置注水孔，向煤层注水灭火，使煤层发热区温度降低到井下常温状态，把矿井火患消灭在萌芽状态。杜绝等待发现煤层自燃发火，再进行煤层打注水眼灭火，失去了灭火最佳时机的被动