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煤層注水及方法

煤層注水是在回采前預先在煤層打若干鉆孔,通過鉆孔注入壓力水,使其滲入煤體內部,破壞煤體內原有的煤-瓦斯兩相體系的平衡,形成煤-瓦斯-水三相體系,體系內各個介質相互作用,使煤的物理化學性質、力學性質及熱力學性質發生變化。

煤層注水按鉆孔深度分深孔注水和淺孔注水。深孔注水是在回采工作面前方進風巷或回風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。優點是預濕范圍大,能充分濕潤,而且不影響采煤工作。但在有些礦區,由于煤層沒有受到破壞,注水較困難,注水量小。

煤層注水在煤礦安全中的作用機理及效果

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1 防塵

煤層注水是回采工作面最有效的防塵措施。水的除塵機理包括以下3個方面:

(1)濕潤煤體內的原生煤塵,使其失去飛揚的能力;

(2)有效地包裹煤體的每個細小部分,當煤體在開采中破碎時,避免細粒煤塵的飛揚;

(3)水的濕潤作用使煤體塑性增強,脆性減弱。當煤體受外力作用時,許多脆性破碎變為塑性形變,因而大量減少了煤體被破碎為塵粒的可能性,降低了煤塵的產生量。

新汶孫村礦和本溪彩屯礦實施煤層注水后,除塵率分別達到73%和79%。表1是“三軟”綜放工作面通過實施煤層注水及其他防塵措施后的降塵率。

2 預防煤與瓦斯突出

研究和試驗考察表明,注水濕潤煤體,可使煤的力學性質發生明顯變化,煤的彈性和強度減小,塑性增大,從而使巷道前方的壓力分布發生變化,即高壓力向煤體深部轉移,壓力集中系數減小。煤體濕潤后,其透氣性也將成百上千倍的降低,水對瓦斯的運動起到明顯的阻礙效應,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。在陽泉礦區3號煤層兩對突出礦井的6個具有突出危險性的綜采工作面使用淺孔煤壁注水后,瓦斯突出和噴出次數與采用前相比,減少了72.2%,平均突出強度也降低了36.5%。

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