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煤层注水及方法

煤层注水是在回采前预先在煤层打若干钻孔,通过钻孔注入压力水,使其渗入煤体内部,破坏煤体内原有的煤-瓦斯两相体系的平衡,形成煤-瓦斯-水三相体系,体系内各个介质相互作用,使煤的物理化学性质、力学性质及热力学性质发生变化。

煤层注水按钻孔深度分深孔注水和浅孔注水。深孔注水是在回采工作面前方进风巷或回风巷沿煤层倾斜平行于工作面打孔,孔深一般为工作面斜长的2/3,孔径75~100mm。用水泥浆或橡胶封孔器封孔后,即可开始注水。与浅孔注水相比,深孔注水成本较高,打钻较困难,只适用于中厚与厚煤层。优点是预湿范围大,能充分湿润,而且不影响采煤工作。但在有些矿区,由于煤层没有受到破坏,注水较困难,注水量小。

煤层注水在煤矿安全中的作用机理及效果

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1 防尘

煤层注水是回采工作面最有效的防尘措施。水的除尘机理包括以下3个方面:

(1)湿润煤体内的原生煤尘,使其失去飞扬的能力;

(2)有效地包裹煤体的每个细小部分,当煤体在开采中破碎时,避免细粒煤尘的飞扬;

(3)水的湿润作用使煤体塑性增强,脆性减弱。当煤体受外力作用时,许多脆性破碎变为塑性形变,因而大量减少了煤体被破碎为尘粒的可能性,降低了煤尘的产生量。

新汶孙村矿和本溪彩屯矿实施煤层注水后,除尘率分别达到73%和79%。表1是“三软”综放工作面通过实施煤层注水及其他防尘措施后的降尘率。

2 预防煤与瓦斯突出

研究和试验考察表明,注水湿润煤体,可使煤的力学性质发生明显变化,煤的弹性和强度减小,塑性增大,从而使巷道前方的压力分布发生变化,即高压力向煤体深部转移,压力集中系数减小。煤体湿润后,其透气性也将成百上千倍的降低,水对瓦斯的运动起到明显的阻碍效应,煤中瓦斯涌出量和涌出速度都在大幅度下降。上述的各种变化,都表明注水湿润煤体,可以消除或降低煤层的突出危险。在阳泉矿区3号煤层两对突出矿井的6个具有突出危险性的综采工作面使用浅孔煤壁注水后,瓦斯突出和喷出次数与采用前相比,减少了72.2%,平均突出强度也降低了36.5%。

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