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通過鉆孔,將壓力水和水溶液注入煤體,增加水分,以改變煤的物理力學(xué)性質(zhì),可減少煤塵的產(chǎn)生,還可減少?zèng)_擊地壓,煤與煤層氣突出和自燃發(fā)火

煤層注水是在回采前預(yù)先在煤層打若干鉆孔,通過鉆孔注入壓力水,使其滲入煤體內(nèi)部,破壞煤體內(nèi)原有的煤-瓦斯兩相體系的平衡,形成煤-瓦斯-水三相體系,體系內(nèi)各個(gè)介質(zhì)相互作用,使煤的物理化學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。

深孔注水是在回采工作面前方進(jìn)風(fēng)巷或回風(fēng)巷沿煤層傾斜平行于工作面打孔,孔深一般為工作面斜長的2/3,孔徑75~100mm。用水泥漿或橡膠封孔器封孔后,即可開始注水。與淺孔注水相比,深孔注水成本較高,打鉆較困難,只適用于中厚與厚煤層。優(yōu)點(diǎn)是預(yù)濕范圍大,能充分濕潤,而且不影響采煤工作。但在有些礦區(qū),由于煤層沒有受到破壞,注水較困難,注水量小。

煤層注水是回采工作面最有效的防塵措施。水的除塵機(jī)理包括以下3個(gè)方面:

1、濕潤煤體內(nèi)的原生煤塵,使其失去飛揚(yáng)的能力;

2、有效地包裹煤體的每個(gè)細(xì)小部分,當(dāng)煤體在開采中破碎時(shí),避免細(xì)粒煤塵的飛揚(yáng);

3、水的濕潤作用使煤體塑性增強(qiáng),脆性減弱。當(dāng)煤體受外力作用時(shí),許多脆性破碎變?yōu)樗苄孕巫?因而大量減少了煤體被破碎為塵粒的可能性,降低了煤塵的產(chǎn)生量。

預(yù)防煤與瓦斯突出

研究和試驗(yàn)考察表明,注水濕潤煤體,可使煤的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯變化,煤的彈性和強(qiáng)度減小,塑性增大,從而使巷道前方的壓力分布發(fā)生變化,即高壓力向煤體深部轉(zhuǎn)移,壓力集中系數(shù)減小。煤體濕潤后,其透氣性也將成百上千倍的降低,水對(duì)瓦斯的運(yùn)動(dòng)起到明顯的阻礙效應(yīng),煤中瓦斯涌出量和涌出速度都在大幅度下降。上述的各種變化,都表明注水濕潤煤體,可以消除或降低煤層的突出危險(xiǎn)。

減小工作面回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?/P>

煤層注水對(duì)治理瓦斯的作用,不僅表現(xiàn)在預(yù)防煤與瓦斯突出,而且也表現(xiàn)在減小工作面生產(chǎn)時(shí)回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?其原因有2個(gè)。

1、濕潤煤體中的水分對(duì)瓦斯的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用,使一部分瓦斯在煤體破壞后不涌入采掘空間而是隨煤體被運(yùn)出工作面。

2、打孔破壞了煤體內(nèi)原有的煤-瓦斯體系的平衡,注水前后則形成了新的煤-瓦斯-水三相體系,體系的這些變化都會(huì)導(dǎo)致瓦斯的涌出。

防治沖擊地壓

煤層注水的卸壓原理是在高壓水流的沖擊作用下,使高壓水沖擊入煤體的層理、節(jié)理中,使煤體逐漸龜裂,產(chǎn)生較大裂隙,破壞煤體的整體性,使煤體脆性減弱,塑性增強(qiáng),從而改變了煤體的物理力學(xué)性質(zhì),使煤體失去了沖擊傾向性。煤體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中注入大量水之后,煤體在水的浸泡作用下,促使煤體塑性變形區(qū)增加,實(shí)現(xiàn)高應(yīng)力區(qū)向未注水軟化的煤體側(cè)轉(zhuǎn)移,降低了煤體的應(yīng)力集中程度,從而起到較好的防沖效果。

防火與降溫

分層法開采厚或特厚易燃煤層時(shí),在放頂后,向采空區(qū)注水,或在放頂前用水遍灑放頂步距條帶,能起到防火作用。因?yàn)樽⑺�后煤體的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量增大,使煤體的溫度不易升高,如果頂板為泥質(zhì)巖石,則此法效果更佳,注水(或?yàn)⑺?后,冒落的矸石濕潤,膨脹成再生頂板,覆蓋浮煤,減少漏風(fēng),從而抑制了采空區(qū)的浮煤氧化。陜西崔家溝礦和徐州大黃山礦采用此法防火均取得了良好效果。溫度較低的冷水注入煤體后,由于水有較大的比熱容和汽化潛熱,對(duì)高溫工作面的降溫也是有利的。

二、鉆機(jī)下井前,司機(jī)首先學(xué)習(xí)注水作業(yè)規(guī)程,掌握后再下井,下井前還要詳細(xì)檢查鉆機(jī)及配件的完好性,不完好時(shí)不得運(yùn)下井作業(yè)。

三、安裝注水泵及鉆機(jī)時(shí),首先要檢查安裝位置處的巷道狀態(tài),不安全時(shí)不準(zhǔn)施工。

四、開鉆前要進(jìn)行試機(jī),發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理,然后再開鉆作業(yè)。

五、應(yīng)根據(jù)作業(yè)規(guī)程要求布置鉆孔的間距、方位、傾角、長度。

六、鉆孔時(shí)至少兩人一同作業(yè),開鉆先開水,停鉆后停水。

七、打完鉆孔封孔前,先用清水沖凈孔內(nèi)煤粉,然后再封孔。

八、采用水泥砂漿或封孔器封孔,封孔長度至少為1米。

九、無論是用靜壓注水還是用動(dòng)壓注水,都應(yīng)用流量表進(jìn)行測量,掌握每孔注水量,發(fā)現(xiàn)鉆孔附近煤壁出水及機(jī)巷出現(xiàn)水珠時(shí),可停注,隔一段時(shí)間后再對(duì)該孔注水。

十、注水孔超前回采面距離以20-50米為宜。

十一、注水工應(yīng)做好班記錄,內(nèi)容包括鉆孔鉆進(jìn)深度,鉆孔直徑,各孔注水時(shí)間及注水量等,上井后及時(shí)填入注水記錄臺(tái)帳中。

十二、注水工作告一段落后,要配合工區(qū)及時(shí)對(duì)注水工作進(jìn)行總結(jié)。