4第四章預濕煤體防塵ppt課件

1、1第四章第四章 預濕煤體防塵預濕煤體防塵2 煤層注水防塵煤層注水防塵 注水實質減塵作用機理）注水實質減塵作用機理） 注水效果注水效果 注水效果影響因素注水效果影響因素 注水方式鉆孔布置方式）注水方式鉆孔布置方式） 封孔封孔 注水注水 采空區(qū)灌水防塵采空區(qū)灌水防塵3一、煤層注水一、煤層注水coal seam infusion; infusion in seam 通過鉆孔通過鉆孔, ,將壓力水和水溶液注入煤體將壓力水和水溶液注入煤體, ,增增加水分加水分, ,以改變煤的物理力學性質以改變煤的物理力學性質, ,可減少可減少煤塵的產生煤塵的產生, ,還可減少沖擊地壓還可減少沖擊地壓, ,煤與煤層煤與煤

2、層氣突出和自燃發(fā)火。氣突出和自燃發(fā)火。 煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程 規(guī)定：采煤工作面應實行規(guī)定：采煤工作面應實行煤層注水，機采工作面必須實行煤層注水。煤層注水，機采工作面必須實行煤層注水。防治煤塵的一項根本措施。降塵率一般在防治煤塵的一項根本措施。降塵率一般在60-90%60-90%。41 1、煤層注水的實質、煤層注水的實質 煤層注水的減塵作用主要有以下三個煤層注水的減塵作用主要有以下三個方面：方面：（1 1煤體內的裂隙中存在著原生煤塵，煤體內的裂隙中存在著原生煤塵，水進入后，可將原生煤塵濕潤并粘結，水進入后，可將原生煤塵濕潤并粘結，使其在破碎時失去飛揚能力，從而有使其在破碎時失去飛揚能力，從而

3、有效地消除這一塵源。效地消除這一塵源。5 （2 2水進入煤體內部，并使之均勻濕潤。水進入煤體內部，并使之均勻濕潤。當煤體在開采中受到破碎時，絕大多數(shù)破當煤體在開采中受到破碎時，絕大多數(shù)破碎面均有水存在，從而消除了細粒煤塵的碎面均有水存在，從而消除了細粒煤塵的飛揚，預防了浮塵的產生。飛揚，預防了浮塵的產生。 （3 3水進入煤體后改變了煤的物理力學性水進入煤體后改變了煤的物理力學性質，使其塑性增強，脆性減弱，當煤體因質，使其塑性增強，脆性減弱，當煤體因開采而破碎時，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，開采而破碎時，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃危蚨鴾p少了煤塵的產生量。因而減少了煤塵的產生量。62 2、鉆孔布置方式、鉆孔

4、布置方式長鉆孔注水長鉆孔注水短鉆孔注水短鉆孔注水深孔注水深孔注水巷道鉆孔注水巷道鉆孔注水7 1 1長鉆孔注水長鉆孔注水 從回采工作面運輸巷或回風巷沿煤層傾斜方向平行從回采工作面運輸巷或回風巷沿煤層傾斜方向平行于工作面打孔，孔長于工作面打孔，孔長30-100m30-100m。 鉆孔直徑為鉆孔直徑為7575100mm100mm，其布置形式較多，如圖，其布置形式較多，如圖4-14-1所示。所示。 優(yōu)點：（優(yōu)點：（1 1濕潤煤體的范圍大，經濟性好。（濕潤煤體的范圍大，經濟性好。（2 2注水時間長，濕潤煤體均勻。（注水時間長，濕潤煤體均勻。（3 3與采煤互不干與采煤互不干擾。（擾。（4 4經濟。所以它往

5、往是優(yōu)先選擇的注水方經濟。所以它往往是優(yōu)先選擇的注水方式。式。 缺點：鉆孔長度大，對地質變化的適應性較差，打缺點：鉆孔長度大，對地質變化的適應性較差，打鉆技術復雜，定向困難，封孔復雜。鉆技術復雜，定向困難，封孔復雜。8圖圖4-1 4-1 長鉆孔注水防塵示意圖長鉆孔注水防塵示意圖a-a-上向鉆孔；上向鉆孔；b-b-雙向鉆孔；雙向鉆孔；c-c-偽傾斜鉆孔；偽傾斜鉆孔；d-d-八字型與傾斜聯(lián)合鉆孔八字型與傾斜聯(lián)合鉆孔910 2 2短鉆孔注水短鉆孔注水 在回采工作面垂直煤壁或與煤壁斜交打鉆孔在回采工作面垂直煤壁或與煤壁斜交打鉆孔注水，鉆孔長度一般取注水，鉆孔長度一般取2 23.5m 3.5m ，最大不

6、超，最大不超過過6m6m。其布置如圖。其布置如圖4-24-2中中a a所示。所示。 優(yōu)點：（優(yōu)點：（1 1短鉆孔注水對地質條件的適應性短鉆孔注水對地質條件的適應性較強，當?shù)刭|變化大、煤層較薄和圍巖遇水較強，當?shù)刭|變化大、煤層較薄和圍巖遇水膨脹而影響頂、底板管理時，可采用此注水膨脹而影響頂、底板管理時，可采用此注水方式。（方式。（2 2注水設備、工藝、技術均較簡單。注水設備、工藝、技術均較簡單。 缺點：其濕潤范圍小，鉆孔數(shù)量多；封孔頻缺點：其濕潤范圍小，鉆孔數(shù)量多；封孔頻繁密封性差，易跑水，對采煤工作有干擾。繁密封性差，易跑水，對采煤工作有干擾。11圖圖4-2 4-2 短孔、深孔注水防塵示意圖短

7、孔、深孔注水防塵示意圖a短孔短孔 ；b深孔；深孔；1回風巷；回風巷；2運輸巷運輸巷1213 3 3深孔注水深孔注水 同短孔注水一樣，也是沿采煤工作面前方進風巷或同短孔注水一樣，也是沿采煤工作面前方進風巷或回風巷垂直煤壁打鉆孔，只是鉆孔打得深些。其鉆回風巷垂直煤壁打鉆孔，只是鉆孔打得深些。其鉆孔長度為孔長度為5 56 6天的進度，孔深一般為工作面斜長的天的進度，孔深一般為工作面斜長的2/32/3，一般為，一般為5 525m25m，孔徑，孔徑7575100mm100mm。其布置如圖。其布置如圖4-24-2中中b b。 優(yōu)點：同長短孔注水的優(yōu)點。優(yōu)點：同長短孔注水的優(yōu)點。 缺點：它需要每周有休假或輪

8、休工作面才能使用，缺點：它需要每周有休假或輪休工作面才能使用，我國目前尚未使用，而國外采用較多。鉆孔數(shù)量較我國目前尚未使用，而國外采用較多。鉆孔數(shù)量較多封孔質量難以保證。壓力要求高，設備、技術復多封孔質量難以保證。壓力要求高，設備、技術復雜。雜。14 4 4巷道鉆孔注水巷道鉆孔注水 如圖如圖4-34-3是從鄰近煤層的巷道打鉆至注水煤層，進是從鄰近煤層的巷道打鉆至注水煤層，進行注水。鉆孔的長度由兩煤層的間距或巷道至煤行注水。鉆孔的長度由兩煤層的間距或巷道至煤層的距離而定。層的距離而定。 優(yōu)點：（優(yōu)點：（1 1鉆孔少，濕潤煤體的范圍大，效果好。鉆孔少，濕潤煤體的范圍大，效果好。（2 2采用小流量、

9、長時間的注水方法，濕潤效果采用小流量、長時間的注水方法，濕潤效果良好。在有巷道或抽放瓦斯鉆孔可利用，且煤層良好。在有巷道或抽放瓦斯鉆孔可利用，且煤層較厚時，可考慮采用巷道鉆孔注水方式。較厚時，可考慮采用巷道鉆孔注水方式。 缺點：巖石鉆孔兩大；成本高；受條件限制，臨缺點：巖石鉆孔兩大；成本高；受條件限制，臨近煤層巷道損壞就會影響注水的正常進行。極少近煤層巷道損壞就會影響注水的正常進行。極少采用。采用。15圖圖4-3 4-3 巷道鉆孔注水巷道鉆孔注水16 3 3、封孔、封孔 封孔深度和封孔質量是煤層注水的重要封孔深度和封孔質量是煤層注水的重要環(huán)節(jié)。封孔深度應超過沿巷道邊緣煤體環(huán)節(jié)。封孔深度應超過沿

10、巷道邊緣煤體的卸壓帶寬度，一般不小于的卸壓帶寬度，一般不小于6m6m，當注水，當注水壓力大于壓力大于2.5MPa2.5MPa時，應大于時，應大于6m6m乃至乃至20m 20m 。 封孔方法有兩種：封孔方法有兩種： 水泥砂漿封孔水泥砂漿封孔 封孔器封孔封孔器封孔17 1 1封孔器封孔封孔器封孔 我國煤礦長鉆孔注水多采用我國煤礦長鉆孔注水多采用YPAYPA型水力膨脹式型水力膨脹式封孔器和封孔器和MFMF型摩擦式封孔器。型摩擦式封孔器。 YPAYPA型在使用時，將封孔器與注水鋼管連接起型在使用時，將封孔器與注水鋼管連接起來送至封孔位置，通過高壓膠管與水泵連通，來送至封孔位置，通過高壓膠管與水泵連通，

11、開泵后壓力水進入封孔器，水流從封孔器前開泵后壓力水進入封孔器，水流從封孔器前端的噴嘴流出進入鉆孔，產生壓力降，膨脹端的噴嘴流出進入鉆孔，產生壓力降，膨脹膠管內的水壓升高，將膠管膨脹，封住鉆孔。膠管內的水壓升高，將膠管膨脹，封住鉆孔。注水結束后，封孔器膠筒將隨壓力下降而恢注水結束后，封孔器膠筒將隨壓力下降而恢復原狀，可取出復用。復原狀，可取出復用。18 MFMF型在使用時，將封孔器與注水鋼管連型在使用時，將封孔器與注水鋼管連接起來送至鉆孔內的封孔位置，順時針接起來送至鉆孔內的封孔位置，順時針旋動注水管使其向前移動，這時橡膠密旋動注水管使其向前移動，這時橡膠密封筒被壓縮而徑向脹大，封住鉆孔。注封筒

12、被壓縮而徑向脹大，封住鉆孔。注水結束后，逆時針旋轉注水管，密封膠水結束后，逆時針旋轉注水管，密封膠管卸壓，膠筒即恢復原狀，可取出復用。管卸壓，膠筒即恢復原狀，可取出復用。 采用封孔器封孔雖然簡便，但多次重復采用封孔器封孔雖然簡便，但多次重復使用時難以保證封孔質量，現(xiàn)已少用。使用時難以保證封孔質量，現(xiàn)已少用。19 2 2水泥砂漿封孔水泥砂漿封孔 封孔前先用攪拌機將水泥和砂子制成封孔前先用攪拌機將水泥和砂子制成高稠度水泥砂漿，再撥動離合器，啟高稠度水泥砂漿，再撥動離合器，啟動送漿泵，將水泥砂漿快速地送進鉆動送漿泵，將水泥砂漿快速地送進鉆孔內。由于該泵的送漿能力較大，其孔內。由于該泵的送漿能力較大，

13、其封孔深度，對水平鉆孔可達封孔深度，對水平鉆孔可達3Om3Om；對垂；對垂直向上鉆孔可達直向上鉆孔可達20m20m。2021 4 4、注水、注水 1 1注水方法注水方法 靜壓注水：利用礦井地面貯水池或上水靜壓注水：利用礦井地面貯水池或上水平的水，依靠自然靜壓差通過井下供水平的水，依靠自然靜壓差通過井下供水管網(wǎng)實施；管網(wǎng)實施； 動壓注水：利用井下的水泵實施。動壓注水：利用井下的水泵實施。22 靜壓注水特點：工藝簡單，既節(jié)省費靜壓注水特點：工藝簡單，既節(jié)省費用，又便于管理，但它的適用范圍受用，又便于管理，但它的適用范圍受到了一定的限制。到了一定的限制。 新突破：對透水性差的煤層采用靜壓新突破：對透

14、水性差的煤層采用靜壓注水，其技術關鍵是選定最佳的超前注水，其技術關鍵是選定最佳的超前距離開始注水時鉆孔距工作面的距距離開始注水時鉆孔距工作面的距離）。離）。23 動壓注水特點：水泵可以設在地面集中動壓注水特點：水泵可以設在地面集中加壓，也可直接設在注水地點進行加壓。加壓，也可直接設在注水地點進行加壓。 長鉆孔動壓注水的適用性強，被很多煤長鉆孔動壓注水的適用性強，被很多煤礦采用，其注水系統(tǒng)如圖礦采用，其注水系統(tǒng)如圖4-44-4所示。所示。24圖圖4-4 4-4 動壓注水系統(tǒng)動壓注水系統(tǒng)1 1一注水管；一注水管；2 2一水泥砂槳；一水泥砂槳；3 3一壓力表；一壓力表；4 4一高壓膠管；一高壓膠管；

15、5 5一閥門；一閥門；6 6一分流器；一分流器；7 7一單向閥；一單向閥；8 8一注水表；一注水表；9 9一注水泵；一注水泵；1010一供水桶一供水桶2526 近年來，我國研制的煤層注水自動控制系近年來，我國研制的煤層注水自動控制系統(tǒng)裝置）統(tǒng)裝置） 它能根據(jù)煤層的滲透特性及注水壓力與流它能根據(jù)煤層的滲透特性及注水壓力與流量的變化進行自動調節(jié)，可實現(xiàn)動壓注水量的變化進行自動調節(jié)，可實現(xiàn)動壓注水和靜壓注水的自動切換。并將注水參數(shù)調和靜壓注水的自動切換。并將注水參數(shù)調節(jié)到最適宜的狀態(tài)，并能將注水參數(shù)存貯、節(jié)到最適宜的狀態(tài)，并能將注水參數(shù)存貯、顯示和打印出來。顯示和打印出來。27 2 2注水壓力注水壓

16、力 注水壓力的高低取決于煤層透水性的注水壓力的高低取決于煤層透水性的強弱和鉆孔的注水速度。強弱和鉆孔的注水速度。 通常，透水性強的煤層采用低壓小通常，透水性強的煤層采用低壓小于于3MPa3MPa注水，透水性較弱的煤層采注水，透水性較弱的煤層采用中壓用中壓3 310MPa10MPa注水，必要時可注水，必要時可采用高壓注水大于采用高壓注水大于10MPa10MPa）。）。28 如果水壓過小，注水速度將會太低。如果水壓過小，注水速度將會太低。 水壓過高，又可能導致煤巖裂隙猛烈水壓過高，又可能導致煤巖裂隙猛烈擴散，造成大量竄水或跑水。擴散，造成大量竄水或跑水。 適宜的注水壓力是：通過調節(jié)注水流適宜的注水

17、壓力是：通過調節(jié)注水流量使其不超過地層壓力而高于煤層的量使其不超過地層壓力而高于煤層的瓦斯壓力。瓦斯壓力。29 國內外經驗表明，低壓或中壓長時間注水國內外經驗表明，低壓或中壓長時間注水效果好。效果好。 在我國，靜壓注水大多屬于低壓，動壓注在我國，靜壓注水大多屬于低壓，動壓注水中壓居多。水中壓居多。 對于初次注水的煤層，開始注水時，可對對于初次注水的煤層，開始注水時，可對注水壓力和注水速度進行測定，找出兩者注水壓力和注水速度進行測定，找出兩者的關系，根據(jù)關系曲線選定合適的注水壓的關系，根據(jù)關系曲線選定合適的注水壓力。力。30 “地壓地壓”地下采礦中亦稱地下采礦中亦稱“礦山壓力礦山壓力”、“巖石巖

18、石壓力壓力”。也叫地層孔隙壓力，指作用在巖石孔隙內流。也叫地層孔隙壓力，指作用在巖石孔隙內流體體( (油氣水油氣水) )上的壓力。有被孔隙內流體所承擔的那部上的壓力。有被孔隙內流體所承擔的那部分上覆巖層壓力稱為基巖應力。分上覆巖層壓力稱為基巖應力。 采礦時，由于巷道和回采工作面周圍應力重新分布，采礦時，由于巷道和回采工作面周圍應力重新分布，常引起圍巖變形、移動和破壞，礦柱壓裂、倒塌，支常引起圍巖變形、移動和破壞，礦柱壓裂、倒塌，支架下縮、破壞等現(xiàn)象，稱為架下縮、破壞等現(xiàn)象，稱為“礦山壓力顯現(xiàn)礦山壓力顯現(xiàn)”。地層。地層壓力的大小及分布規(guī)律與地質條件、開采深度、巷道壓力的大小及分布規(guī)律與地質條件、

19、開采深度、巷道和回采工作面的布置，以及巷道斷面和回采空間的大和回采工作面的布置，以及巷道斷面和回采空間的大小、形狀和支護方法等因素有關。小、形狀和支護方法等因素有關。 也稱為孔隙流體壓力。指地地層孔隙內的油、氣、水也稱為孔隙流體壓力。指地地層孔隙內的油、氣、水的壓力。地層壓力與地層所在深度有關，一般表現(xiàn)為的壓力。地層壓力與地層所在深度有關，一般表現(xiàn)為地層與地表連通的靜液柱壓力。地層與地表連通的靜液柱壓力。31 在實際生產中，地層壓力一般分為三種：在實際生產中，地層壓力一般分為三種： （1 1原始地層壓力：是指井田未開采時測得原始地層壓力：是指井田未開采時測得的油層中部壓力。的油層中部壓力。 （

20、2 2目前地層壓力靜壓）：指井田投入開目前地層壓力靜壓）：指井田投入開發(fā)后，在指點的井點所測關井后油層中部恢復發(fā)后，在指點的井點所測關井后油層中部恢復的壓力值。的壓力值。 （3 3流動壓力流壓）：指在井田正常生產流動壓力流壓）：指在井田正常生產時測得的油層中部壓力。時測得的油層中部壓力。32 煤層瓦斯壓力：煤層埋藏在一定深度時，煤層煤層瓦斯壓力：煤層埋藏在一定深度時，煤層的孔隙，裂隙中的瓦斯對隙壁所產生的應力，的孔隙，裂隙中的瓦斯對隙壁所產生的應力，單位是單位是MPaMPa。 測定方法：向煤層中打鉆孔，埋入測壓管，然測定方法：向煤層中打鉆孔，埋入測壓管，然后注漿封孔，安裝壓力表，穩(wěn)定后的顯現(xiàn)的

21、瓦后注漿封孔，安裝壓力表，穩(wěn)定后的顯現(xiàn)的瓦斯壓力就是煤層瓦斯壓力。小于斯壓力就是煤層瓦斯壓力。小于0.74MPa0.74MPa無突無突出危險性出危險性 。 分為煤層瓦斯原始壓力和殘存壓力。分為煤層瓦斯原始壓力和殘存壓力。33 3 3注水速度注水流量）注水速度注水流量） 注水速度是影響煤體濕潤效果及決定注注水速度是影響煤體濕潤效果及決定注水時間的主要因素，在一定的煤層條件水時間的主要因素，在一定的煤層條件下，鉆孔的注水速度隨鉆孔長度、孔徑下，鉆孔的注水速度隨鉆孔長度、孔徑和注水壓力的不同而增減。和注水壓力的不同而增減。 34 一般來說，小流量注水對煤層濕潤效一般來說，小流量注水對煤層濕潤效果最好

22、，只要時間允許靜壓注水速度果最好，只要時間允許靜壓注水速度一般為一般為0.0010.0010.027m3/(hm )0.027m3/(hm )，就，就應采用小流量注水。動壓注水速度為應采用小流量注水。動壓注水速度為0.0020.0020.24 m3/(hm )0.24 m3/(hm )。 若靜壓注水速度太低，可在注水前進若靜壓注水速度太低，可在注水前進行孔內爆破，提高鉆孔的透水能力，行孔內爆破，提高鉆孔的透水能力，然后再進行注水。然后再進行注水。35 4 4注水量注水量 注水量是影響煤體濕潤程度和降塵效注水量是影響煤體濕潤程度和降塵效果的主要因素。它與工作面尺寸、煤果的主要因素。它與工作面尺寸

23、、煤厚、鉆孔間距、煤的孔隙率、含水率厚、鉆孔間距、煤的孔隙率、含水率等多種因素有關。確定注水量首先要等多種因素有關。確定注水量首先要確定噸煤注水量，各礦應根據(jù)煤層的確定噸煤注水量，各礦應根據(jù)煤層的具體特征綜合考察。具體特征綜合考察。36 一般來說，中厚煤層的噸煤注水量為一般來說，中厚煤層的噸煤注水量為0.0150.0150.03m3/t0.03m3/t；厚煤層為；厚煤層為0.0250.0250.04m3/t0.04m3/t。機采工作面及水量流失率。機采工作面及水量流失率大的煤層取上限值，炮采工作面及水大的煤層取上限值，炮采工作面及水量流失率小或產量較小的煤層取下限量流失率小或產量較小的煤層取下

24、限值。值。37 5 5、煤層注水效果、煤層注水效果 在實際注水中，常把在預定的濕潤范圍在實際注水中，常把在預定的濕潤范圍內煤壁出現(xiàn)均勻內煤壁出現(xiàn)均勻“出汗出汗”（滲出水珠（滲出水珠的現(xiàn)象，作為判斷煤體是否全面濕潤的的現(xiàn)象，作為判斷煤體是否全面濕潤的輔助方法。煤層注水使煤體內的水分增輔助方法。煤層注水使煤體內的水分增加。一般說來，當水分增加加。一般說來，當水分增加1%1%時，就可時，就可以收到降塵效果。水分增加量越大，效以收到降塵效果。水分增加量越大，效果越好。果越好。38 降塵效率采煤時空氣含塵量的降低）降塵效率采煤時空氣含塵量的降低） G2G2、G1G1分別為煤層注水前，工作面某處分別為煤層

25、注水前，工作面某處塵源下風側及上風側的空氣含塵量，塵源下風側及上風側的空氣含塵量，mg/m3mg/m3。 G2G2、G1 G1 分別為煤層注水后，工作面分別為煤層注水后，工作面某處塵源下風側及上風側的空氣含塵量，某處塵源下風側及上風側的空氣含塵量，mg/m3mg/m3。 短鉆孔降塵率短鉆孔降塵率40-90%40-90%，長鉆孔降塵率，長鉆孔降塵率60-90%60-90%100)()(121212GGGGGGC39 不僅要考慮降塵效果，還要考慮其它不僅要考慮降塵效果，還要考慮其它生產環(huán)節(jié)的方便，如運輸、選煤等。生產環(huán)節(jié)的方便，如運輸、選煤等。 因而，水分又不能太大，通常，噸煤因而，水分又不能太大

26、，通常，噸煤注水量控制在注水量控制在353540L 40L ，不可少于，不可少于202025L25L。此時，降塵效果可達到。此時，降塵效果可達到50%50%90%90%左右。左右。 40 在水中添加濕潤劑可提高防塵效果。在水中添加濕潤劑可提高防塵效果。濕潤劑可分為陰離子型、陽離子型和濕潤劑可分為陰離子型、陽離子型和非離子型非離子型3 3種。種。 離子型濕潤劑：表面活性劑溶于水時離子型濕潤劑：表面活性劑溶于水時能電離生成離子的濕潤劑。能電離生成離子的濕潤劑。 非離子型濕潤劑：凡不能電離、不生非離子型濕潤劑：凡不能電離、不生成離子的濕潤劑。成離子的濕潤劑。41 煤層濕潤效果的考察煤層濕潤效果的考察

27、 煤體水分增加煤體水分增加1%1%才有較高的降塵效果。先要考才有較高的降塵效果。先要考察注水后煤層水分的增加，并以注水鉆孔為中察注水后煤層水分的增加，并以注水鉆孔為中心，以周圍煤體水分增加心，以周圍煤體水分增加1%1%為界限確定濕潤半為界限確定濕潤半徑，濕潤半徑以內的區(qū)域稱為煤層注水的有效徑，濕潤半徑以內的區(qū)域稱為煤層注水的有效濕潤范圍。濕潤范圍。 其次煤層注水的效果與水在煤層中分布是否均其次煤層注水的效果與水在煤層中分布是否均勻有關。實踐表明：注水后，距鉆孔越遠水分勻有關。實踐表明：注水后，距鉆孔越遠水分越大；在煤層厚度方向，靠近底板水分大；延越大；在煤層厚度方向，靠近底板水分大；延傾斜方向

28、，不論上向下向鉆孔注水，都是下部傾斜方向，不論上向下向鉆孔注水，都是下部水分較上部水分大。水分較上部水分大。42 考察方法：考察方法： 直接觀察法直接觀察法 分析法分析法 刻槽法、挖坑法、鉆孔法刻槽法、挖坑法、鉆孔法 專門儀器測定法專門儀器測定法43 6、影響煤層注水效果的因素、影響煤層注水效果的因素 1煤層的裂隙及孔隙的發(fā)育程度。據(jù)煤層的裂隙及孔隙的發(fā)育程度。據(jù)實測資料發(fā)現(xiàn)：實測資料發(fā)現(xiàn)： 煤層的孔隙率小于煤層的孔隙率小于4時，透水性較差，時，透水性較差，注水無效果；注水無效果； 孔隙率為孔隙率為15時，煤層的透水性最高，時，煤層的透水性最高，注水效果最佳；注水效果最佳； 當孔隙率達當孔隙率

29、達40時，無需注水，因為天時，無需注水，因為天然水分就很豐富了。然水分就很豐富了。44 2 2煤層的埋藏深度和地壓的集中程度煤層的埋藏深度和地壓的集中程度 地壓的集中程度與煤層的埋藏深度有關，地壓的集中程度與煤層的埋藏深度有關，煤層埋藏越深則地層壓力越大，埋藏越深，煤層埋藏越深則地層壓力越大，埋藏越深，地壓越集中的地方，煤層的孔隙被壓緊，地壓越集中的地方，煤層的孔隙被壓緊，透水性越差。因而，要提高注水壓力，才透水性越差。因而，要提高注水壓力，才能獲得較好的效果。能獲得較好的效果。45 3 3液體性質的影響液體性質的影響 煤是極性小的物質，水是極性大的物煤是極性小的物質，水是極性大的物質，兩者之

30、間極性差越小，越易濕潤。質，兩者之間極性差越小，越易濕潤。為了降低水的表面張力，減小水的極為了降低水的表面張力，減小水的極性，提高對煤的濕潤效果，可以在水性，提高對煤的濕潤效果，可以在水中添加表面活性劑。陽泉一礦在注水中添加表面活性劑。陽泉一礦在注水時加入時加入0.5%0.5%濃度的洗衣粉，注水速度濃度的洗衣粉，注水速度比原來提高比原來提高24%24%。46 4 4煤層中的瓦斯壓力大小煤層中的瓦斯壓力大小 瓦斯壓力是注水的附加阻力，水克服瓦斯壓力是注水的附加阻力，水克服瓦斯壓力后才是注水的有效壓力。所瓦斯壓力后才是注水的有效壓力。所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時，往以在瓦斯壓力大的煤層中注水時，

31、往往要提高注水的壓力，以保證濕潤煤往要提高注水的壓力，以保證濕潤煤體的效果。體的效果。47 5 5注水參數(shù)注水參數(shù) 注水壓力、注水速度、注水量和注注水壓力、注水速度、注水量和注水時間。注水量或煤的水分增量是水時間。注水量或煤的水分增量是煤層注水效果的標志，也是決定煤煤層注水效果的標志，也是決定煤層注水除塵率高低的重要因素。層注水除塵率高低的重要因素。48 煤層注水除減少煤塵的產生外，對煤層注水除減少煤塵的產生外，對于瓦斯治理、防止自燃發(fā)火、放頂于瓦斯治理、防止自燃發(fā)火、放頂煤開采軟化頂煤都具有積極的作用。煤開采軟化頂煤都具有積極的作用。因而，煤層注水是煤礦安全和環(huán)境因而，煤層注水是煤礦安全和環(huán)

32、境保護工作中的一項綜合性措施。保護工作中的一項綜合性措施。49煤層注水在煤礦安全中的作用機理及效果煤層注水在煤礦安全中的作用機理及效果 1 1 防塵防塵 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包括以下3 3個方面：個方面： （1 1濕潤煤體內的原生煤塵，使其失去飛揚的能力；濕潤煤體內的原生煤塵，使其失去飛揚的能力； （2 2有效地包裹煤體的每個細小部分，當煤體在開采中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；破碎時，避免細粒煤塵的飛揚； （3 3水的濕潤作用使煤體塑性增強，脆性減弱。當煤體水的濕

33、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?yōu)樗苄孕巫?，因而大量減受外力作用時，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，降低了煤塵的產生量。少了煤體被破碎為塵粒的可能性，降低了煤塵的產生量。 50 2 2 預防煤與瓦斯突出預防煤與瓦斯突出 研究和試驗考察表明，注水濕潤煤體，可使煤研究和試驗考察表明，注水濕潤煤體，可使煤的力學性質發(fā)生明顯變化，煤的彈性和強度減的力學性質發(fā)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(fā)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移，壓力集中生變化，即高壓力向煤體深部轉移，

34、壓力集中系數(shù)減小。系數(shù)減小。 煤體濕潤后，其透氣性也將成百上千倍的降低，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。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。消除或降低煤層的突出危險。 51 3 3 減小工作面回風流中的瓦斯?jié)舛葴p小工作面回風流中的瓦斯?jié)舛?煤層注水對治理瓦斯的作用，不僅表現(xiàn)在預防煤煤層注水對治理瓦斯的作用，不僅表現(xiàn)在預防煤與瓦斯突出，而且也表現(xiàn)在減小工作面生產時回與瓦

35、斯突出，而且也表現(xiàn)在減小工作面生產時回風流中瓦斯?jié)舛龋湓蛴校猴L流中瓦斯?jié)舛?，其原因有?（1 1濕潤煤體中的水分對瓦斯的運動起阻礙作濕潤煤體中的水分對瓦斯的運動起阻礙作用，使一部分瓦斯在煤體破壞后不涌入采掘空間用，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出工作面。而是隨煤體被運出工作面。 （2 2打孔破壞了煤體內原有的煤瓦斯體系的打孔破壞了煤體內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導致瓦斯的涌出。體系，體系的這些變化都會導致瓦斯的涌出。 52 4 4 防治沖擊地壓防治沖擊地壓 煤層注水防治沖擊地壓

36、的機理是：高壓注水改煤層注水防治沖擊地壓的機理是：高壓注水改變了煤體的裂隙結構，使煤體脆性減弱，塑性變了煤體的裂隙結構，使煤體脆性減弱，塑性增強，促使煤壁前方塑性變形區(qū)卸壓帶加增強，促使煤壁前方塑性變形區(qū)卸壓帶加寬，使集中壓力區(qū)彈塑性變形區(qū)向煤壁深寬，使集中壓力區(qū)彈塑性變形區(qū)向煤壁深處移動并加寬，減弱了壓力集中程度，緩和了處移動并加寬，減弱了壓力集中程度，緩和了煤體壓力潛能的積聚，從而預防沖擊地壓的發(fā)煤體壓力潛能的積聚，從而預防沖擊地壓的發(fā)生或使其強度減弱。生或使其強度減弱。 53 5 5 防火與降溫防火與降溫 分層法開采厚或特厚易燃煤層時，在放頂后，向采空分層法開采厚或特厚易燃煤層時，在放頂

37、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。因為注水后煤體的導熱系數(shù)和熱容量增大，防火作用。因為注水后煤體的導熱系數(shù)和熱容量增大，使煤體的溫度不易升高，如果頂板為泥質巖石，則此使煤體的溫度不易升高，如果頂板為泥質巖石，則此法效果更佳，注水或灑水后，冒落的矸石濕潤，法效果更佳，注水或灑水后，冒落的矸石濕潤，膨脹成再生頂板，覆蓋浮煤，減少漏風，從而抑制了膨脹成再生頂板，覆蓋浮煤，減少漏風，從而抑制了采空區(qū)的浮煤氧化。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

38、效果。溫度較低的冷水注入煤體后，由于水有較良好效果。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，對高溫工作面的降溫也是有大的比熱容和汽化潛熱，對高溫工作面的降溫也是有利的。利的。 54煤層注水工操作規(guī)程煤層注水工操作規(guī)程 一、鉆機司機要持證上崗，遵章作業(yè)。一、鉆機司機要持證上崗，遵章作業(yè)。 二、鉆機下井前，司機首先學習注水作業(yè)規(guī)程，掌握后再下二、鉆機下井前，司機首先學習注水作業(yè)規(guī)程，掌握后再下井，下井前還要詳細檢查鉆機及配件的完好性，不完好時井，下井前還要詳細檢查鉆機及配件的完好性，不完好時不得運下井作業(yè)。不得運下井作業(yè)。 三、安裝注水泵及鉆機時，首先要檢查安裝位置處的巷道狀三、

39、安裝注水泵及鉆機時，首先要檢查安裝位置處的巷道狀態(tài)，不安全時不準施工。態(tài)，不安全時不準施工。 四、開鉆前要進行試機，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，然后再開鉆作四、開鉆前要進行試機，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，然后再開鉆作業(yè)。業(yè)。 五、應根據(jù)作業(yè)規(guī)程要求布置鉆孔的間距、方位、傾角、長五、應根據(jù)作業(yè)規(guī)程要求布置鉆孔的間距、方位、傾角、長度。度。 六、鉆孔時至少兩人一同作業(yè)，開鉆先開水，停鉆后停水。六、鉆孔時至少兩人一同作業(yè)，開鉆先開水，停鉆后停水。 55七、打完鉆孔封孔前，先用清水沖凈孔內煤粉，然后再封孔。七、打完鉆孔封孔前，先用清水沖凈孔內煤粉，然后再封孔。 八、采用水泥砂漿或封孔器封孔，封孔長度至少為八、采用水泥砂

40、漿或封孔器封孔，封孔長度至少為1 1米。米。 九、無論是用靜壓注水還是用動壓注水，都應用流量表進行九、無論是用靜壓注水還是用動壓注水，都應用流量表進行測量，掌握每孔注水量，發(fā)現(xiàn)鉆孔附近煤壁出水及機巷出測量，掌握每孔注水量，發(fā)現(xiàn)鉆孔附近煤壁出水及機巷出現(xiàn)水珠時，可停注，隔一段時間后再對該孔注水。現(xiàn)水珠時，可停注，隔一段時間后再對該孔注水。 十、注水孔超前回采面距離以十、注水孔超前回采面距離以20205050米為宜。米為宜。 十一、注水工應做好班記錄，內容包括鉆孔鉆進深度，鉆孔十一、注水工應做好班記錄，內容包括鉆孔鉆進深度，鉆孔直徑，各孔注水時間及注水量等，上井后及時填入注水記直徑，各孔注水時間及

41、注水量等，上井后及時填入注水記錄臺帳中。錄臺帳中。 十二、注水工作告一段落后，要配合工區(qū)及時對注水工作進十二、注水工作告一段落后，要配合工區(qū)及時對注水工作進行總結。行總結。 56煤層注水問題探討煤層注水問題探討 一、采前預注與隨采隨注一、采前預注與隨采隨注 多用采前預注多用采前預注 裂隙發(fā)育、孔隙率較高的煤層，停止注裂隙發(fā)育、孔隙率較高的煤層，停止注水超前時間水超前時間15-3015-30天為宜。天為宜。 空隙率較低的煤層，超前時間可以長一空隙率較低的煤層，超前時間可以長一些。些。57 二、工作中水分蒸發(fā)問題二、工作中水分蒸發(fā)問題 縮短注水超前時間，導致采注干擾，影縮短注水超前時間，導致采注干

42、擾，影響降塵效果。響降塵效果。 有助于準確選擇注水參數(shù)，尋找出提高有助于準確選擇注水參數(shù)，尋找出提高注入水的潤濕與滲透效果以及水在媒體注入水的潤濕與滲透效果以及水在媒體中的分布、保濕效果的途徑。中的分布、保濕效果的途徑。 添加粘塵棒添加粘塵棒58 三、靜壓注水與動壓注水三、靜壓注水與動壓注水 靜壓注水適合于透水性強或上下煤層均已被才靜壓注水適合于透水性強或上下煤層均已被才懂情況下的低壓注水。有時候為提高注水速度，懂情況下的低壓注水。有時候為提高注水速度，可以提前進行孔內爆破。可以提前進行孔內爆破。 動壓注水適用于中壓及以上注水壓力和透水性動壓注水適用于中壓及以上注水壓力和透水性較弱的煤層。較弱

43、的煤層。 分為移動式水泵供水常用和集中泵站供水。分為移動式水泵供水常用和集中泵站供水。59 四、單孔注水與多孔注水四、單孔注水與多孔注水 單孔注水單孔注水動壓注水常見動壓注水常見 多空注水多空注水靜壓注水常用靜壓注水常用 五、連續(xù)注水與間隔注水五、連續(xù)注水與間隔注水 連續(xù)連續(xù)靜壓注水靜壓注水 間隔堵孔、塌孔）間隔堵孔、塌孔）動壓注水動壓注水 六、上向注水與下向注水六、上向注水與下向注水 多用下向注水。多用下向注水。60 二、采空區(qū)灌水二、采空區(qū)灌水 是在開采近距離煤層群的上組煤或采是在開采近距離煤層群的上組煤或采用分層法開采厚煤層時包括急傾斜用分層法開采厚煤層時包括急傾斜水平分層），利用往采空

44、區(qū)灌水的方水平分層），利用往采空區(qū)灌水的方法，借以潤濕下組煤和下分層煤體，法，借以潤濕下組煤和下分層煤體，防止開采時生成大量的煤塵。灌水方防止開采時生成大量的煤塵。灌水方式同黃泥灌漿。式同黃泥灌漿。 還可起到粘結碎頂作用：碎頂再生厚還可起到粘結碎頂作用：碎頂再生厚度可達度可達0.2-0.5m0.2-0.5m61 由于上層煤已采空，所以下層煤隨著減壓而由于上層煤已采空，所以下層煤隨著減壓而次生裂隙發(fā)育，易于緩慢滲透，故濕潤煤體次生裂隙發(fā)育，易于緩慢滲透，故濕潤煤體的范圍大而且均勻，防塵效果好。的范圍大而且均勻，防塵效果好。 我國一些礦區(qū)采用采空區(qū)灌水預濕煤體，其我國一些礦區(qū)采用采空區(qū)灌水預濕煤體

45、，其降塵率一般為降塵率一般為70%70%90%90%。 但是，采空區(qū)灌水應控制水量，防止從采空但是，采空區(qū)灌水應控制水量，防止從采空區(qū)流向工作面或下部巷道中，形成水患。區(qū)流向工作面或下部巷道中，形成水患。62 一般的灌水量按每平方米采空區(qū)一般的灌水量按每平方米采空區(qū)0.30.30.5m30.5m3來計來計算，其流量控制在算，其流量控制在0.50.52m3/h 2m3/h ，最大不超過，最大不超過5m3/h5m3/h。 灌水要超前回采灌水要超前回采1 12 2 個月，以便使水滲透均勻。個月，以便使水滲透均勻。此外，當兩煤層間的巖石層或下分層的上部有不此外，當兩煤層間的巖石層或下分層的上部有不透水

46、層時，不能選用采空區(qū)灌水。同時，在煤層透水層時，不能選用采空區(qū)灌水。同時，在煤層有自燃發(fā)火危險時，要在水中加阻化劑才能進行有自燃發(fā)火危險時，要在水中加阻化劑才能進行采空區(qū)灌水。采空區(qū)灌水。 水對假頂材料多為金屬網(wǎng)可能有腐蝕作用，水對假頂材料多為金屬網(wǎng)可能有腐蝕作用，應采取措施保證假頂?shù)木S護。應采取措施保證假頂?shù)木S護。63實用粉塵防治技術實用粉塵防治技術 泡沫除塵泡沫除塵 煤層脈沖式注水煤層脈沖式注水 綜采工作面實時跟蹤降塵成套技術綜采工作面實時跟蹤降塵成套技術 64泡沫除塵泡沫除塵 是在水中加入表面活性發(fā)泡劑，利用泡沫發(fā)生器是在水中加入表面活性發(fā)泡劑，利用泡沫發(fā)生器造成泡沫狀的液滴噴灑到塵源或

47、空氣中去，形成造成泡沫狀的液滴噴灑到塵源或空氣中去，形成泡沫體或泡沫霧。有利于提高水霧的降塵效果，泡沫體或泡沫霧。有利于提高水霧的降塵效果，尤其對提高呼吸性粉塵的降塵率有利，而且耗水尤其對提高呼吸性粉塵的降塵率有利，而且耗水量少得多。量少得多。 其除塵機理包括：攔截、黏附、濕潤、沉降等其除塵機理包括：攔截、黏附、濕潤、沉降等 。 泡沫除塵劑的核心是起泡劑，泡沫除塵性能的發(fā)泡沫除塵劑的核心是起泡劑，泡沫除塵性能的發(fā)揮主要決定于泡沫發(fā)生器。揮主要決定于泡沫發(fā)生器。 泡沫發(fā)生器的發(fā)泡性能主要有：發(fā)泡量、發(fā)泡倍泡沫發(fā)生器的發(fā)泡性能主要有：發(fā)泡量、發(fā)泡倍數(shù)、泡沫強度、風泡比、成泡率等。數(shù)、泡沫強度、風泡

48、比、成泡率等。65煤層脈沖式注水煤層脈沖式注水 利用高壓水壓力在煤體注水鉆孔內部的周期利用高壓水壓力在煤體注水鉆孔內部的周期性變化所產生的水擊和性變化所產生的水擊和“水劈效應；水劈效應； 迫使煤體中的微小孔裂隙形成和逐漸張開，迫使煤體中的微小孔裂隙形成和逐漸張開，形成新的再生裂隙網(wǎng)，高壓水逐漸滲透到其形成新的再生裂隙網(wǎng)，高壓水逐漸滲透到其中；中； 煤體中的微小裂隙相互貫通后，水在毛細管煤體中的微小裂隙相互貫通后，水在毛細管力和分子擴散運動力的作用下滲透到煤體微力和分子擴散運動力的作用下滲透到煤體微小裂隙中，從而實現(xiàn)對煤體的濕潤。小裂隙中，從而實現(xiàn)對煤體的濕潤。66煤層脈沖式注水煤層脈沖式注水

49、煤層脈沖式高壓注水工藝包括：煤層脈煤層脈沖式高壓注水工藝包括：煤層脈沖式高壓注水系統(tǒng)及注水方法、煤層注沖式高壓注水系統(tǒng)及注水方法、煤層注水鉆孔布置和鉆孔參數(shù)、封孔工藝和注水鉆孔布置和鉆孔參數(shù)、封孔工藝和注水工藝參數(shù)等幾個方面。水工藝參數(shù)等幾個方面。67綜采工作面實時跟蹤降塵成套技術綜采工作面實時跟蹤降塵成套技術 綜采煤塵產生量極大，降塵抑塵所采用的成套技術包綜采煤塵產生量極大，降塵抑塵所采用的成套技術包括：括： 截齒點的全方位水封，截割煤壁時的實時除塵，并降截齒點的全方位水封，截割煤壁時的實時除塵，并降低截割所產生的熱能，消除此工序點的瓦斯和煤塵爆低截割所產生的熱能，消除此工序點的瓦斯和煤塵爆