一种恒流注抽结合的煤层注水方法

专利2025-04-26  21


本发明涉及综采工作面注水防尘领域,具体涉及一种恒流注抽结合的煤层注水方法。


背景技术:

1、近几年,随着科学技术的不断进步,煤矿机械化程度日益提高,井下综采工作面煤尘浓度居高不下,而解决这一问题的关键在于降低工作面煤尘的产尘量。目前最常用的方法就是煤层注水,可以从源头上降低工作面产尘量。煤层注水不仅装置和原理简单,同时还具有软化煤体、预防和控制多种灾害的多重作用。但多数煤体是一种低渗高应力的多孔介质,因而煤层内部注水过程十分复杂。由于当前煤层注水参数与煤层物理结构特性的耦合性差,导致润湿效果不理想。基于当前应用的等压注水技术存在的缺陷,开发一种适应性高、润湿效率高的煤层注水方法以解决低渗透性煤层注水效果差和产尘率高的问题。


技术实现思路

1、本发明为解决低渗透性煤层注水效果差和产尘率高的技术问题,提供一种恒流注抽结合的煤层注水方法。通过向煤层内以恒定流量注水增强钻孔内的渗透压,采用注水孔与抽采孔相结合的间歇循环注水模式,促进达到饱和状态下的煤体水在抽采负压作用下会继续在煤体内的孔隙通道扩散,从而使煤体进一步润湿软化,能够有效提高煤层的润湿效率和浸润域。

2、为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为:一种恒流注抽结合的煤层注水方法,包括以下步骤:

3、a、在巷道一侧选定连续等间距l的3个钻孔b1、钻孔b2和钻孔b3,在钻孔b2进口壁面两侧布置两个对称的2#监测点和4#监测点,2#监测点和4#监测点与b2钻孔进口中心距离大于钻孔半径r;同时,在钻孔b1与钻孔b2、钻孔b3与钻孔b2间距中点处的壁面分别布置3#监测点和5#监测点;在煤层内钻孔b1和钻孔b2钻孔末端连线上布置6#监测点和7#监测点,6#监测点与b2钻孔进口中心线距离大于钻孔半径r,7#监测点与b2钻孔进口中心线距离为l/2;

4、b、采用高压注水系统以恒定流量q进行所有钻孔煤层注水,记录监测点2#和4#监测点出现水珠挂壁的时间t1,继续观察并记录3#和5#监测点开始有水珠挂壁的时间t2。

5、c、当注水时间达到t注=max{t1,t2},关闭注水系统,停止注水,打开抽采钻孔的控制阀;

6、d、记录6#和7#监测点含水率第一次出现峰值的时间分别为t3和t4,继续观察记录6#监测点含水率出现第三次峰值稳定的时间t5;

7、e、当抽采时间达到t抽=t5,关闭抽采系统,停止抽采,打开注水钻孔的控制阀;

8、f、重复步骤c和e,当累计注抽时间t=∑(t注+t抽)达到理论注水时间,即可停止注水。

9、进一步的,所述高压注水系统的恒定流量q为0.6-7.5m3/h。

10、进一步的,注抽结合的方法是只注不抽,只抽不注的间歇控制模式。

11、进一步的,注抽钻孔的布置方式为首次全孔注水,之后采用注二闭一不抽,闭二抽一不注的循环注水方式。

12、进一步的,煤层注水方式为双向长钻孔,巷道同侧等间距和两侧错位的布置方式。

13、进一步的,间距l为20m,钻孔半径r为32.5mm。

14、与现有技术相比本发明具有以下有益效果:

15、本发明在传统等压煤层注水的基础上,充分考虑煤层低渗透性的结构特性,将恒流动压水注入钻孔,低透煤层会使扩散水在钻孔内聚压,提高钻孔内水的渗透压。同时,采用注水孔与抽采孔相结合的间歇循环注水模式,促进达到饱和状态下的煤体水在抽采负压作用下会继续在煤体内的孔隙通道扩散,从而使煤体进一步润湿软化,能够有效提高煤层的润湿效率和浸润域。本发明方法操作简单,适应性强,能够有效润湿软化煤层,提高煤体的润湿效率和浸润域,在本技术领域具有广泛的实用价值。



技术特征:

1.一种恒流注抽结合的煤层注水方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种恒流注抽结合的煤层注水方法,其特征在于,所述高压注水系统的恒定流量q为0.6-7.5m3/h。

3.根据权利要求1所述的一种恒流注抽结合的煤层注水方法,其特征在于,注抽结合的方法是只注不抽,只抽不注的间歇控制模式。

4.根据权利要求1所述的一种恒流注抽结合的煤层注水方法,其特征在于,注抽钻孔的布置方式为首次全孔注水,之后采用注二闭一不抽,闭二抽一不注的循环注水方式。

5.根据权利要求1所述的一种恒流注抽结合的煤层注水方法,其特征在于,煤层注水方式为双向长钻孔,巷道同侧等间距和两侧错位的布置方式。

6.根据权利要求1所述的一种恒流注抽结合的煤层注水方法,其特征在于,间距l为20m,钻孔半径r为32.5mm。


技术总结
本发明涉及综采工作面注水防尘领域,具体涉及一种恒流注抽结合的煤层注水方法;具体包括以下步骤:A、在煤层中施工注水钻孔,布置巷道壁面和煤层内分水监测点;B、以恒定流量Q在所有施工钻孔内进行煤层注水,观察并记录壁面监测点开始出现水珠挂壁的时间;C、当注水时间达到最晚出现水珠挂壁的时间,关闭注水系统,停止注水,启动抽采控制阀;D、观察记录煤层内监测点出现峰值的时间;E、当抽采时间达到第三次峰值稳定时间,关闭抽采系统,停止抽采,打开注水钻孔的控制阀。循环间歇注水,直到累计时间达到理论注水时间。本发明通过恒流注水,增强钻孔内的渗透压,再利用注抽结合的方式增大润湿区域,降低综采工作面瓦斯涌出量和产尘量。

技术研发人员:闫晶晶,李怡芳,刘红威,李俊鹏,裴振宇,张志毅,王飞,龚凯,张慧,郑旭
受保护的技术使用者:山西工学院
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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