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摘要：嵩山煤矿在“三软”煤层中为克服煤层胶结度低、易粉碎，煤巷压力大、来压快、煤块易冒落的不利条件，通过研究与实施煤巷掘进注水技术，成功地实现了安全、高效掘进煤巷的目的。
关键词：“三软”煤层 超前注水 安全 高效
中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-392-01
0 引言
“三软”煤层，是指煤层软、顶板软和底板也软的煤层。煤巷掘进过程中，易发生冒顶，同时也会造成支护设备刚度降低，导致顶板的过度下沉、巷帮的极度变形，给煤巷的掘进带来很大的难度。如何在“三软”煤层中安全掘进，是一个比较棘手的问题。河南永华能源嵩山煤矿所开采的煤层属于“三软”煤层，通过研究并实施注水技术，有效地解决了“三软”煤层煤巷掘进难的问题，此工艺开创了“三软”煤层安全掘进的先河。
1 概况
嵩山煤矿煤层平均厚度为4.42m，煤层较稳定，煤层走向近东西，倾向北；煤层为缓倾斜煤层，倾角为15°～20°，平均倾角17°。煤层受滑动构造影响，组织疏松，强度低，普氏硬度系数小于0.3，掘进时煤层顶板易冒落。
煤巷掘进工作面顶底板岩性情况详见表1。
在此种巷道支护工艺掘进施工中，通过研究对2204上顺槽2#段实施了煤层注水。
2 施工工艺
2.1所需设备
ZQS-50/1.6型风煤钻、φ38×1500mm接长式探煤钻杆、42mm煤钻头、φ38×1200mm注水封孔器、7BZ-75/16型注水泵。
2.2注水流程
支掉活煤（矸块）→风煤钻打眼→插入封孔器→注水。
2.3注水方法
掘进前：注水孔布置在未掘巷道煤层顶板正中处，上仰+5°向正前方打设，两侧肩窝限位卡缆下以外扎+5°，上仰+5°进行打设。注水孔间隔3m，孔深4.5m（遇矸时停打），封孔器插入孔内1m。
掘进后：注水孔布置在已掘巷道顶板正中处，上仰+15°向正前方打设，两侧肩窝限位卡缆下以外扎+30°，上仰+30°进行打设（见附图1所示）。掘进后注水孔打设滞后迎头10～15m，注水孔间隔3m，孔深4.5m（遇矸时停打），封孔器插入孔内1m。
明煤或煤壁松散时，采用低压缓慢注水，注水压力为3～5MPa；黑煤或者煤壁坚硬时，采用高压注水，注水压力在10MPa左右，如果出现顶板淋水现象要及时关闭注水阀门，间歇2～4小时后再开动缓慢注水，如此反复进行，直至煤体充分湿润为止。
图2 煤巷注水三视图
3 注水后巷道变形观测
观测总共选择了300m（注水U型钢棚150m煤巷、未注水U型钢棚150m煤巷），每次观测分别对其总宽、中心与上帮宽、中心与下帮宽、高這4项进行观测。
通过观测数据可以得出，注水U型钢棚相对于普通U型钢棚，总体支护效果有所提高。具体体现在在相同时间、相同围压下，注水U型钢棚的总宽比普通U型钢棚总宽变形量小，比普通U型钢棚总宽宽450mm（平均），注水U型钢棚的观测点高度比普通U型钢棚高度变形量小，比普通U型钢棚总高高310mm（平均）。注水段在观测期间返修2次，普通U型钢棚在观测期间返修4～5次，注水后煤巷总体上至少可节省2～3遍返修量。
4 经济效益分析
4.1减少巷道维修量
按照维修单价为0.33万元/m，假设每段顺槽按150m计算，在巷道少返修2～3遍的情况下，那么1个月可节约维修费用：
0.33万元/m×150m×（2～3）=99～148.5万元。
全矿煤巷掘进同时按4条巷道计算，每月全矿可节省：
（99～148.5）万元×4=396～594万元。
5 结语
实践证明，在煤巷中通过注水，可以提高煤体的内聚力和增大煤体的内摩擦角，进而减少掘进煤巷的塑形区范围，同时还可以增加煤体的粘结性、改善煤体的承载结构，起到湿润煤体降低煤尘的作用。
针对“三软”煤层煤巷掘进顶板控制难的问题，通过研究与实施煤巷注水技术，有效地克服了煤层胶结度低、易粉碎，煤巷压力大、来压快的不利客观条件，成功地实现了安全、高效掘进煤巷的目的，在“三软”煤层矿区极具推广价值。
参考文献：
[1] 孟宪锐， 徐永勇， 刘环宇.难采煤层的分类标准与定量化研究[J].煤炭学报，2000（4）：348-351.
[2] 唐陆兵. 义煤集团义安矿业煤层注水显成效[N].中国矿业报，2010年.
[3] 王士栋 王书奎 周恩显 岳滨. 三软煤层防煤壁片帮中压深孔注水技术[J].中州煤炭，2011年09期.
作者简介：1：段乐乐（1987—），男，河南洛阳偃师人， 本科学历、学士学位、助理工程师，2011年毕业于河南理工大学采矿工程专业，现从事煤矿一线技术管理工作。
关键词：“三软”煤层 超前注水 安全 高效
中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-392-01
0 引言
“三软”煤层，是指煤层软、顶板软和底板也软的煤层。煤巷掘进过程中，易发生冒顶，同时也会造成支护设备刚度降低，导致顶板的过度下沉、巷帮的极度变形，给煤巷的掘进带来很大的难度。如何在“三软”煤层中安全掘进，是一个比较棘手的问题。河南永华能源嵩山煤矿所开采的煤层属于“三软”煤层，通过研究并实施注水技术，有效地解决了“三软”煤层煤巷掘进难的问题，此工艺开创了“三软”煤层安全掘进的先河。
1 概况
嵩山煤矿煤层平均厚度为4.42m，煤层较稳定，煤层走向近东西，倾向北；煤层为缓倾斜煤层，倾角为15°～20°，平均倾角17°。煤层受滑动构造影响，组织疏松，强度低，普氏硬度系数小于0.3，掘进时煤层顶板易冒落。
煤巷掘进工作面顶底板岩性情况详见表1。
在此种巷道支护工艺掘进施工中，通过研究对2204上顺槽2#段实施了煤层注水。
2 施工工艺
2.1所需设备
ZQS-50/1.6型风煤钻、φ38×1500mm接长式探煤钻杆、42mm煤钻头、φ38×1200mm注水封孔器、7BZ-75/16型注水泵。
2.2注水流程
支掉活煤（矸块）→风煤钻打眼→插入封孔器→注水。
2.3注水方法
掘进前：注水孔布置在未掘巷道煤层顶板正中处，上仰+5°向正前方打设，两侧肩窝限位卡缆下以外扎+5°，上仰+5°进行打设。注水孔间隔3m，孔深4.5m（遇矸时停打），封孔器插入孔内1m。
掘进后：注水孔布置在已掘巷道顶板正中处，上仰+15°向正前方打设，两侧肩窝限位卡缆下以外扎+30°，上仰+30°进行打设（见附图1所示）。掘进后注水孔打设滞后迎头10～15m，注水孔间隔3m，孔深4.5m（遇矸时停打），封孔器插入孔内1m。
明煤或煤壁松散时，采用低压缓慢注水，注水压力为3～5MPa；黑煤或者煤壁坚硬时，采用高压注水，注水压力在10MPa左右，如果出现顶板淋水现象要及时关闭注水阀门，间歇2～4小时后再开动缓慢注水，如此反复进行，直至煤体充分湿润为止。
图2 煤巷注水三视图
3 注水后巷道变形观测
观测总共选择了300m（注水U型钢棚150m煤巷、未注水U型钢棚150m煤巷），每次观测分别对其总宽、中心与上帮宽、中心与下帮宽、高這4项进行观测。
通过观测数据可以得出，注水U型钢棚相对于普通U型钢棚，总体支护效果有所提高。具体体现在在相同时间、相同围压下，注水U型钢棚的总宽比普通U型钢棚总宽变形量小，比普通U型钢棚总宽宽450mm（平均），注水U型钢棚的观测点高度比普通U型钢棚高度变形量小，比普通U型钢棚总高高310mm（平均）。注水段在观测期间返修2次，普通U型钢棚在观测期间返修4～5次，注水后煤巷总体上至少可节省2～3遍返修量。
4 经济效益分析
4.1减少巷道维修量
按照维修单价为0.33万元/m，假设每段顺槽按150m计算，在巷道少返修2～3遍的情况下，那么1个月可节约维修费用：
0.33万元/m×150m×（2～3）=99～148.5万元。
全矿煤巷掘进同时按4条巷道计算，每月全矿可节省：
（99～148.5）万元×4=396～594万元。
5 结语
实践证明，在煤巷中通过注水，可以提高煤体的内聚力和增大煤体的内摩擦角，进而减少掘进煤巷的塑形区范围，同时还可以增加煤体的粘结性、改善煤体的承载结构，起到湿润煤体降低煤尘的作用。
针对“三软”煤层煤巷掘进顶板控制难的问题，通过研究与实施煤巷注水技术，有效地克服了煤层胶结度低、易粉碎，煤巷压力大、来压快的不利客观条件，成功地实现了安全、高效掘进煤巷的目的，在“三软”煤层矿区极具推广价值。
参考文献：
[1] 孟宪锐， 徐永勇， 刘环宇.难采煤层的分类标准与定量化研究[J].煤炭学报，2000（4）：348-351.
[2] 唐陆兵. 义煤集团义安矿业煤层注水显成效[N].中国矿业报，2010年.
[3] 王士栋 王书奎 周恩显 岳滨. 三软煤层防煤壁片帮中压深孔注水技术[J].中州煤炭，2011年09期.
作者简介：1：段乐乐（1987—），男，河南洛阳偃师人， 本科学历、学士学位、助理工程师，2011年毕业于河南理工大学采矿工程专业，现从事煤矿一线技术管理工作。