CKF封孔器 煤层注水封孔器
冯占华
[摘 要]本文对煤层注水钻孔工艺进行了介绍，注水钻孔是煤矿工程式中常用的工艺技术，其可以有效的控制粉尘量，可以降低煤矿开采对周围环境的污染。采用注水的方式，还可以防止冲击地压的产生，有利于降低安全事故的出现，可以防止煤层出现失火现象，在洒水的过程中，可以保证能量释放的均匀性，还可以保证煤矿开采的安全性，施工人员一定要掌握注水钻孔施工的技巧，这样才能保护煤层注水钻孔的施工效果，才能保证煤矿工程安全的进行。
[关键词]煤层；注水钻孔；施工技术
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0344-01
1 应用煤层注水钻孔施工技术的优势
1.1 有利于降低煤体的温度
采用注水钻孔的施工方式，可以降低采煤时的温度，有利于防止火灾的出现。采用洒水的方式，可以增加煤体的导热系数，煤体的温度可以保持在一个恒定的状态，注水后还能减少浮煤，有效的抑制了浮煤氧化，这项施工技术有利于控制施工环境的条件，保证施工安全的进行。
1.2 有利于降低冲击的地压
对煤体注水后，煤体被软化了，而且物理性质大大改变了，煤体的脆性也被改善了，施工人员可以对煤体进行塑形，可以将集中压力移动到煤壁位置，还可以对煤壁进行加宽，这样防止煤体产生较大的冲击地压，这样也可以保证采煤的安全性。
1.3 有利于减少煤尘
采用煤层注水技术进行钻孔施工，可以减少煤尘的产生，在注水的过程中，媒体的含水量会增加，在钻孔时，水体逐渐渗透到煤炭中，对媒体产生了湿润的效果，可以减少粉尘的出现。媒体被湿润后，煤尘的质量会增加，而且失去了飞扬的能力，所以，施工人员在开采与破碎煤层时，产生的粉尘大大减少了；媒体注水后，可塑性大大增强了，并且脆性减弱了，可以有效改善采煤时煤尘飞扬的情况。
2 钻孔分类与布置
2.1 分类
煤层注水技术按照钻孔深度可以分为两类，一类是深孔注水，另一类是浅孔注水。深孔注水需要设置回风巷，在钻孔时会沿与倾斜煤层平行的方向进行注水。深孔注水的钻孔深度是倾斜煤层斜长的2/3，孔径的大小一般在75-100mm左右，在封孔时，施工人员会采用水泥砂浆这种材料。浅孔注水的施工成本一般比较高，其多应用在稳定煤层中，浅孔注水最大的优点是预湿的范围比较大。
2.2 钻孔布置
①采用手持式气动钻机，人工进行打眼，孔径42mm，孔深9m，在巷道迎头并排布置2个注水孔，钻孔方位与巷道施工方位一致（注水孔具体位置见附图），钻孔湿润半径为2-4m，水压8-10MPa。
②钻孔布置及施工：钻孔布置在煤厚度的中部距顶板约0.8m，为方便排屑钻孔应有1-2°仰角。
2.3煤层注水钻孔施工及注水工作必须在掘进前进行，注水期间施工单位必须指派一名跟班队长专门负责注水工作。
2.4封孔参数及封孔工艺：封孔采用橡胶快速封孔器封孔，封孔器长1m，封孔深度不小于1m。
3 煤层注水钻孔施工的工艺方法
3.1 湿式钻孔工艺
湿式钻孔技术在稳定煤层中应用比较多，其一般是将静水压作为冲洗的介质，这种工艺方法可以降低钻头的温度，而且对周围的环境污染比较小，具有环保的意义。
3.2 干式压风钻孔工艺
干式压风钻孔工艺在松软煤层中应用比较多，其主要是将压力风作为冲洗的介质，这种工艺方法可以减少孔壁的坍塌，但是采用风吹的方式，会产生较多的煤尘，容易污染周围的环境，所以，施工人员需要采用除尘的方式控制粉尘飞扬。
3.3 封孔的工藝方法
封孔是煤层工程中重要的施工工艺，如果封孔施工存在较大的质量问题，会影响注水的效果，会造成渗漏问题的出现，封孔深度受注水压力、煤层裂隙发育程度、沿巷道边缘煤体的破碎带宽度、煤的渗透性及钻孔方向等因素影响，一般要求封孔深度要大于煤层矿山压力作为被压宽度。实践证明，深封孔有利于提高煤层注水的效果。对于扇形钻孔布置，为了防止钻孔之间相互串水，封孔深度一般在8-15m之间。现在常用的封孔方式可分为封孔器和水泥砂浆2种。封孔器一般不宜长期间断性注水，水泥砂浆封孔效果较为可靠。
3.4 注水工艺及参数
3.4.1 注水系统
注水系统一般由注水泵（助压）自控水箱、双功能高压水表、分流器、单向阀和截止阀等组成，随着科技力量不断发展和现场总结改进，如今在采煤工作面进行煤层注水时，已开始使用煤层注水自动控制系统，主要包括液压系统、电气系统及计算机测控系统。可根据煤层的渗透特性及钻孔水压力、流量的变化自动调节注水各参数，并存储显示和打印煤层注水各参数，实现动压注水和静压注水2种工作方式的自动切换，具有停水保护、钻孔跑水自动停注、断电保护等功能。
3.4.2 注水工艺参数
3.4.2.1 注水压力
煤层注水压力一般要求大于煤层中的气体（瓦斯或其他气体）压力，同时小于煤层被水压裂的压力。
3.4.2.2 注水量及注水流量
压力注水中，若注水量和注水孔数确定后，单孔注水流量即为确定值；静压注水时，注水流时随钻孔中注水阻力的变化而改变，其值是不确定的。根据相关经验，如果注水时间允许，应采用长时间小流时注水对煤层湿润效果较为理想。
3.4.3 提高注水效果措施
当煤层条件和注水设备一定时，可在注水工艺上采取措施，增大煤层注水量，提高注水速度，以提高注水效果，主要措施有：
3.4.3.1 间歇式注水
煤层注水过程中，当压力水流入煤体裂隙，裂隙表面常被气泡所覆盖，可能会影响湿润效果，当采用间歇反复注水时，可消除此缺点，增大注水量endprint
3.4.3.2 孔內震动爆破
钻孔结束注水前，进行孔内震动爆破，可以有效地提高注水速度，其作用是利用爆破产生的高压作为注水的初始压力打开裂隙，并在震动作用下，松动煤体，为后续注水创造条件
3.4.3.3 加入湿润剂煤体的湿润边界角在60-80之间，用清水不能很好地进行湿润，在水中加入一定比例的湿润剂，可提高煤层注水湿润速度和范围。
4 注水安全技术措施
①打眼注水前，由跟班班长对工作面顶板、煤壁及支护情况进行全面检查，确保无危险后方可进行作业。
②注水孔采用手持式气动风钻施工，专职打眼工负责打眼。打眼前要认真检查风钻的启闭是否灵敏可靠，零部件是否齐全完好。打钻时两人一组，严禁单人作业，并严格按规定的布控进行施工。打眼时，应控制钻杆不要剧烈晃动，防止形成偏移无法进行封孔注水。
③打眼人员的打眼作业位置距离正在注水的注水孔1.5m以上。
④注水孔打够深度后，要来回抽动，排尽煤粉，注水器播入钻孔深度不得小于1m。
⑤注水前要检查注水系统和注水管线的密封情况，在高压管路密封性不好或破损时禁止注水。同时要认真检查注水枪的接头连接情况，若发现松动，必须及时接好，防止脱落伤人。当高压管处于泵压状态或注水期间，禁止连接拆卸和修理高压管件。
⑥注水时严禁人员站在正对注水孔及上下5m的位置。注水时封孔器要用8#铁丝牢固拴在棚梁护帮板或前梁下，固定点不得少于2处，防止封孔器喷出伤人。
⑦工作面在地质异常带范围内及片帮严重处，经跟班瓦检员、安检员及跟班矿领导鉴定同意后，经矿总工程师批准，方可进行打眼注水。
⑧注水过程中，发现孔口附近一定范围内的煤壁渗水，应先关闭截止阀停止注水。待注水孔内水压降下以后，再抽出封孔器，防止封孔器突然喷出伤人。
5 结语
总之，本文对煤层注水钻孔施工技术的优势和施工工艺进行了分析，因此，施工单位一定要加强对施工人员的培训，使其掌握煤层注水钻孔的施工技巧。这样才能降低煤矿开采中出现的危险。
参考文献
[1] 张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术.煤炭工业出版社，2007（6）.
[2] 石智军，胡少韵，姚宁平等.煤矿井下瓦斯抽采（放）钻孔施工新技术.煤炭工业出版社，2008.endprint
