(MT 501—1996)長鑽孔煤層注水方法
1 主題內容與適用範圍
本標準規定了長鑽孔煤層注水的工藝、設備及參數。
2 術語
2．1 長鑽孔煤層注水
在長壁采煤工作麵進回風巷或者隻在進風巷或回風巷沿煤層打鑽孔，且通過鑽孔並利用水的壓力將水注入煤層中，使煤體得到濕潤。
2．2 靜壓注水
通過鑽孔並利用供水管道中水的靜壓力將水注入煤層中。
2．3 動壓注水
通過鑽孔並利用注水泵提供的動壓力將水注入煤層中。
3 鑽孔
3．1 設備及器材
a． 鑽機：符合煤礦井下防爆要求，具有煤礦安全標誌；鑽孔深度大於50m；開孔直徑45～90mm；鑽孔傾角±90°。
b． 鑽杆：直徑為34～42mm的鑽杆或直徑在50～85mm的螺旋葉片鑽杆。
c． 鑽頭：適應岩性f>4。
d． 地質羅盤儀：磁針轉動前後所指示之讀數誤差不大於0．5°，測角器的讀數誤差不大於0．5°。
e． 輔助排粉設備：符合煤礦井下防爆要求，具有煤礦安全標誌；工作壓力不小於2．0MPa；流量不小於75L／min。
3．2 布置方式及參數
3．2．1 布置方式
分為單向、雙向及扇形三種鑽孔布置方式，如圖1所示。
圖1 鑽孔布置方式
1—鑽孔；2—進風巷；3—回風巷；4—下部孔；5—上部孔
3．2．2 參數
3．2．2．1 鑽孔間距
應為10～25m。當采用扇形鑽孔布置方式時，上部孔與下部孔間距應為1～3m。
3．2．2．2 鑽孔傾角
a． 單向及雙向鑽孔傾角按式(1)確定：
…………………………………………(1)
式中：α——鑽孔傾角，(°)；
h——鑽孔位置進回風巷對應點的高差，m；
lg——鑽孔位置對應工作麵長度，m。
b． 扇形鑽孔傾角下部孔按式(1)確定，上部孔按式(2)確定；
………………………………………(2)
式中：m——扇形鑽孔上部孔傾角，(°)
M——煤層厚度，m；
土——上向孔取“+”，下向孔取“-”。
3．2．2．3 鑽孔直徑
鑽孔直徑應為50～90mm。
3，2．2．4 鑽孔長度
單向鑽孔長度應比工作麵長度短20～40m；雙向鑽孔長度應比1／2工作麵長度短5～8m；扇形鑽孔長度上部孔按雙向鑽孔長度確定，下部孔按單向鑽孔長度確定。
3．3 鑽孔施工
a． 采用地質羅盤儀確定鑽機鑽進的方位和傾角；
b． 鑽孔排粉方式：直接采用井下防塵管道供水排粉；當供水壓力小於2MPa時，應采用輔助排粉設備；對鬆軟煤層可采用井下壓風排粉，但必須采取孔口捕塵措施；
c． 接上鑽杆及鑽頭，開動鑽機進行鑽孔作業。
4 封孔
4．1 封孔方法
4．1．1 水泥砂漿封孔
4．1．1．1 設備及器材
a． 水泥砂漿封孔泵：符合煤礦井下防爆要求，具有煤礦安全標誌；工作壓力0．8～1．0MPa；流量7～10L／min；
b． 注水管：塑料管及鋼管，公稱直徑20～30mm，壁厚2．5～5．0mm；
c． 棉紗；
d． 水泥：≥425#，近水平鑽孔應采用膨脹水泥；
e． 砂子：粒徑≤2mm。
4．1．1．2 水泥砂漿配比
質量比為(水泥：砂：水)1：1：(0．4～0．5)。
4．1．1．3 封孔步驟
a． 將注水管(孔內應采用塑料管，孔口采用鋼管)前端捆紮少許棉紗，送入鑽孔設計位置並使棉紗與鑽孔孔壁貼緊；
b． 將封孔泵出口軟管插入鑽孔30～40cm，並用棉紗將孔口塞緊；
c． 按用量和配比製備水泥砂漿；
d． 將水泥砂漿倒入封孔泵料鬥中，開動封孔泵將其連續送入鑽孔，結束後取出軟管，用棉紗將孔口塞緊。
4．1．2 封孔器封孔
4．1．2．1 器材
a． 封孔器：外徑40～90mm，長度500～2500mm，注水壓力10～15MPa；
b． 注水管：鋼管，公稱直徑20～30mm，壁厚2．5～5．0mm。
4．1．2．2 封孔步驟
a． 選擇比鑽孔直徑小6～12mm的封孔器；
b． 將封孔器送入鑽孔，接上注水管再推入鑽孔設計位置；
c． 利用注水壓力或機械力等使封孔器膨脹封住鑽孔。
4．2 封孔深度
應超過巷邦煤體的破碎帶，深度應為6～20m。
5 注水
5．1 設備及器材
a． 注水泵：符合煤礦井下防爆要求，具有煤礦安全標誌；工作壓力8～16MPa，額定流量1．5～4．5m3／h；
b． 分流器：工作壓力0～15MPa，分流誤差±15％；
c． 單向閥：直通式，開啟壓力≤0．04MPa，額定壓力≥16MPa，流量≥80L／min；
d． 注水表：流量2．0～4．5m3／h，額定壓力≥16MPa；
e． 壓力表：量程0～40MPa，精度1．5級；量程0～16MPa，精度1．5級；
f． 閥門：高壓閥門，耐壓≥16MPa；普通閥門，耐壓6．3MPa；
g． 鋼絲編織高壓膠管：選用規格見附錄A；
h． 管路接頭：采用快速接頭，尺寸符合本標準附錄B的規定；
i． 供水桶：容量0．2～0．5m3。
5．2 注水係統
5．2．1 動壓注水係統
主要由注水泵、分流器、注水表、單向閥、閥門、壓力表、鋼絲編織高壓膠管等組成，如圖2所示。
圖2 動壓注水係統
1—注水管；2—水泥砂漿；3—壓力表；4—鋼絲編織高壓膠管及接頭；5—閥門；6—分流器；7—單向閥；8—注水表；9—注水泵；10—供水桶
5．2．2 靜壓注水係統
主要由注水表、壓力表、閥門、鋼絲編織高壓膠管組成，如圖3所示。
圖3 靜壓注水係統
1—鋼絲編織高壓膠管；2—接頭；3—閥門；4—注水表；5—封孔器；6—注水管；7—壓力表
5．3 注水參數
5．3．1 注水壓力
……………………………………………(3)
式中：P——注水壓力，MPa；
Pw——煤層中瓦斯壓力，MPa；
Pr——上覆岩層壓力，MPa。
5．3．2 噸煤注水量
應為0．02～0．04m3／t。
5．3．3 單孔注水量
……………………………………………(4)
式中：Q——單孔注水量，m3；
k——鑽孔前方煤體濕潤係數，1．1～1．3；
lj——鑽孔間距，m；
l——鑽孔長度，m；
ρ——煤的密度，t／m3；
δ——噸煤注水量，m3／t。
5．3．4 單孔注水流量
動壓注水時應為0．3～2．0m3／h，靜壓注水時可不控製單孔注水流量。
5．3．5 注水時間
……………………………………………(5)
式中：T——注水時間，h；
q——單孔注水流量，m3／h。
5．3．6 同時注水鑽孔數量
……………………………………………(6)
式中：n——同時注水的鑽孔數量；
v——工作麵日推進度，m／d。
5．3．7 注水超前工作麵距離
……………………………………………(7)
式中：lc——注水超前工作麵距離，m；
lt——停止注水時鑽孔距工作麵的距離，應為8～20m。
5．4 注水方法
a． 封孔後(水泥砂漿封孔應滯後1～2d)，按照設計連接注水係統；
b． 開動注水泵進行動壓注水或開啟供水閥門進行靜壓注水；
c． 當注水達到設計要求或鑽孔周圍煤壁有水滲出時，可結束或暫停對該鑽孔或該組鑽孔的注水。
