第三章-煤體注水防塵

第三章煤體注水防塵一、煤層注水的減塵作用

1）煤體內(nèi)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(jié)，使其在破碎時失去飛揚能力，從而有效地消除這一塵源。

2）水進入煤體內(nèi)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(chǎn)生。

3）水進入煤體后使其塑性增強，脆性減弱，改變了煤的物理力學性質(zhì)，當煤體因開采而破碎時，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，因而減少了煤塵的產(chǎn)生量。

第一節(jié)概述二、影響煤層注水效果的因素1）煤的裂隙和孔隙的發(fā)育程度2）上覆巖層壓力及支承壓力3）液體性質(zhì)的影響4）煤層內(nèi)的瓦斯壓力5）注水參數(shù)的影響第三章煤體注水防塵第一節(jié)概述一、煤層注水方式及選擇（1）煤層注水方式是指鉆孔的位置、長度和方向。有短孔注水、深孔注水、長孔注水和巷道鉆孔注水。1）短孔注水短孔注水是在回采玉作面垂直煤壁或與煤壁斜交打鉆孔注水，注水孔長度一般為2～3.5m。優(yōu)點：對地質(zhì)條件適應(yīng)性強；注水設(shè)備、工藝、技術(shù)均較簡單。缺點：鉆孔數(shù)量大而濕潤范圍?。环饪最l繁而不易嚴密，易跑水；注水與采煤面其他工序相互干擾。第三章煤體注水防塵第二節(jié)煤層注水方式及選擇一、煤層注水方式及選擇（2）第三章煤體注水防塵第二節(jié)煤層注水方式及選擇2）深孔注水：是從回采工作面垂直煤壁打鉆孔注水，孔長一般為5～25m。優(yōu)點：①不僅具有短孔注水的很多優(yōu)點；②而且更能適應(yīng)圍巖的吸水膨脹性質(zhì)；③較短孔注水的鉆孔數(shù)量少，濕潤范圍大而均勻。缺點：①因壓力要求高，故設(shè)備、技術(shù)復雜；②較長孔注水的鉆孔數(shù)量多，封孔工序也較頻繁。第三章煤體注水防塵第二節(jié)煤層注水方式及選擇一、煤層注水方式及選擇（3）3）長孔注水是從回采工作面的運輸巷或回風巷，沿煤層傾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔長30～100m；當工作面長度超過120m而單向孔達不到設(shè)計深度或煤層傾角有變化時，可采用上向、下向鉆孔聯(lián)合布置鉆孔注水。優(yōu)點：①一個鉆孔能濕潤較大區(qū)域的煤體；②注水時間長，濕潤均勻；③預注時，注水與生產(chǎn)無干擾；④經(jīng)濟。缺點：①打鉆技術(shù)較復雜；②對地質(zhì)條件的變化適應(yīng)性差，易穿頂?shù)装?，不僅難以達到設(shè)計長度，而且還影響正常注水；③封孔較復雜。第三章煤體注水防塵第二節(jié)煤層注水方式及選擇一、煤層注水方式及選擇（4）4）巷道鉆孔注水：由上鄰近煤層的巷道向下煤層打鉆注水或由底板巷道向煤層打鉆注水，在一個鉆場可打多個垂直于煤層或扇形布置方式的鉆孔。優(yōu)點：①鉆孔少，濕潤范圍大；②采用小流量、長時間的注水方法濕潤效果良好。缺點：①巖石鉆孔量大；②不夠經(jīng)濟；③有時受條件限制，比如因鄰近層巷道損壞而影響注水工作的正常進行，所以極少采用。第三章煤體注水防塵第二節(jié)煤層注水方式及選擇一、煤層注水方式及選擇（5）二、煤層注水方式選擇煤層注水方式的選擇1）首先要考慮巖石壓力的影響；2）其次要考慮煤層厚度、煤層傾角、有無斷層、圍巖性質(zhì)及回采工藝、作業(yè)組織方式等。第三章煤體注水防塵第二節(jié)煤層注水方式及選擇三、4種注水方式的適用條件（1）1）短孔注水。有走向斷層或煤層傾角不穩(wěn)定的煤層，煤層較?。?lt;0.7m）及圍巖有吸水膨脹性質(zhì)而影響頂?shù)装骞芾頃r，采用短孔注水較為合理。國內(nèi)外采用短孔注水方式的比例較小。2）深孔注水。由于鉆孔較長，其要求煤層賦存穩(wěn)定。它具有適應(yīng)頂?shù)装逦蛎浶再|(zhì)等特點。德國、法國、英國、日本、俄羅斯等國均廣泛采用深孔注水方式，這種方式適用于采煤循環(huán)中有準備班或每周有公休日，以便在此期間進行注水工作。第三章煤體注水防塵第二節(jié)煤層注水方式及選擇3）長孔注水。一般認為長孔注水是最先進的注水方式，選擇時應(yīng)優(yōu)先考慮，特別是回采強度大（如綜機采煤時）和地質(zhì)條件好的中厚和厚煤層更宜采用長孔注水方式；但在地質(zhì)變化大的煤層，本方式受到較大的限制。這種方法被國內(nèi)外廣泛采用。4）巷道鉆孔注水。采用巷道鉆孔注水的條件是在注水煤層的上、下部要有現(xiàn)成的巷道，且其他條件適宜。德國、比利時及我國龍鳳礦使用過這種注水方式。第三章煤體注水防塵第二節(jié)煤層注水方式及選擇三、4種注水方式的適用條件（2）一、鉆孔的布置方式鉆孔布置包括確定開孔位置和鉆孔參數(shù)。1．開孔位置2．鉆孔直徑3．鉆孔長度4．鉆孔間距5．鉆孔角度第三章煤體注水防塵第三節(jié)煤層長孔注水二、封孔方法封孔方法主要有：1、水泥封孔1）水泥砂漿灌注法2）人工封堵法3）壓氣封堵法4）泥漿泵封堵法2、封孔器封孔封孔深度：通常是2.5～10m，有的大于10m。前蘇聯(lián)是幾米到20m之間，德國、法國都是15～20m。第三章煤體注水防塵第三節(jié)煤層長孔注水三、注水系統(tǒng)及注水參數(shù)注水系統(tǒng)分為靜壓注水系統(tǒng)和動壓注水系統(tǒng)。

靜壓注水：利用管網(wǎng)將地面水或上水平的水通過自然靜壓差導人鉆孔的注水。動壓注水：利用水泵將水壓人鉆孔的注水，水泵可以設(shè)在地面集中加壓，也可直接設(shè)在注水地點進行加壓。注水參數(shù)指注水壓力、注水流量（注水速度）、注水量及注水時間。第三章煤體注水防塵第三節(jié)煤層長孔注水四、注水超前于回采的距離和時間1、超前距離：第一個鉆孔開始注水時，該鉆孔與回采工作面煤壁之間的距離即為超前距離。2、超前時間1）邊采邊注的超前時間邊采邊注時，鉆孔從開始注水到工作面推進到該鉆孔時的時間。2）預先注水的超前時間預先注水是指對準備工作面的注水，所以不存在超前距離，只存在超前時間。超前時間是越短越好。第三章煤體注水防塵第三節(jié)煤層長孔注水注水設(shè)備及器材煤層注水所使用的設(shè)備主要包括：1、鉆機2、煤層注水泵3、封孔器4、分流器5、水表及壓力表6、注水器材第三章煤體注水防塵第四節(jié)煤層注水設(shè)備及器材1、采前預注與隨采隨注采前預注是在準備工作面掘進完畢，回采前的一段時間內(nèi)進行注水工作的，因而不與采掘工作相干擾，可以有較充分的注水時間，使煤體得到充分的濕潤。我國目前大都采用這種采前預注的方式。隨采隨注時的注水工作與回采工作同時進行，注水工作會與回采工作相互干擾，同時只有短促而有限的注水時間，因此在實際中使用較少。第三章煤體注水防塵第五節(jié)有關(guān)煤層注水的幾個問題二、煤層注水中的水分蒸發(fā)現(xiàn)象

1）影響水分蒸發(fā)，主要與水的蒸發(fā)膜阻力有關(guān)，因此，可通過改變水溶液展開溶劑的性質(zhì)、水的膜物質(zhì)純度、水溶液表面形狀等方法，降低水的蒸發(fā)現(xiàn)象的發(fā)生。2）通過對吸濕性無機鹽類與多種表面活性劑進行正交復配試驗，研制成功了具有防止注入水分在煤層中蒸發(fā)、易于滲透等多種功效的注水添加劑——粘塵棒。

3）煤體內(nèi)水分蒸發(fā)與水溶液的性質(zhì)、煤質(zhì)、煤體暴露面積、煤體的層理方向等因素有密切關(guān)系。

4）在煤層注水中添加粘塵劑，可有效地防止煤體內(nèi)水分的蒸發(fā)。第三章煤體注水防塵第五節(jié)有關(guān)煤層注水的幾個問題三、靜壓注水和動壓注水靜壓注水由于不用水泵，因而設(shè)備簡單，操作方便，易于管理，注水費用低，在有條件時應(yīng)予優(yōu)先采用。靜壓注水較適合于透水性強或上、下部煤層已被采動情況下的低壓注水。靜壓注水由于壓力較低，因而流量也較低，注水時間則往往要求較長。動壓注水適用于中壓以上注水壓力和透水性較弱的煤層。動壓注水分為移動式水泵供水和集中泵站供水兩種方式，前一種方式是水泵隨注水孔位置改變而移動，我國目前大都采用這種方式。后一種方式是把大流量水泵固定安放在地面或井下硐室，通過管網(wǎng)向各處注水鉆孔供水。國外有采用這種方式的，它的優(yōu)點是節(jié)約水泵，簡化了工藝，實施方便，易于管理。第三章煤體注水防塵第五節(jié)有關(guān)煤層注水的幾個問題四、單孔注水與多孔注水

靜壓注水常采用多孔注水，在壓力小于1MPa時，可用一般水表計量各鉆孔的流量與注水量。多孔注水的注水時間較長，流量較小，濕潤效果好，而且工藝簡單，實施方使，便于管理。單孔注水多用于移動式水泵供水，我國目前動壓注水大都采用這種方式。第三章煤體注水防塵第五節(jié)有關(guān)煤層注水的幾個問題五、連續(xù)注水與間斷注水連續(xù)注水多用于靜壓注水中，而動壓注水往往采用間斷注水。連續(xù)注水可使水分在正常壓力下不斷向煤層深部滲透，容易達到均勻濕潤的效果，而間斷注水時，在間隔時間內(nèi)有可能造成堵孔或塌孔的現(xiàn)象。第三章煤體注水防塵第五節(jié)有關(guān)煤層注水的幾個問題六、上向注水與下向注水上向注水是打仰角鉆孔，封孔后向上注水。上向注水打孔時排粉容易，但封孔較困難，注水時不能利用水的自重則是它的缺點。采用雙向注水，也包含了上向注水因素。下向注水是打俯角鉆孔，封孔后向下注水。這種注水方式的優(yōu)點是鉆孔、封孔均較方便，注水時能利用水的自重，因此一般說來下向注水比上向注水優(yōu)越性大，國內(nèi)外普遍采用下向注水的方式。第三章煤體注水防塵第五節(jié)有關(guān)煤層注水的幾個問題一、注水效果煤層注水的降塵效果表現(xiàn)為采煤時空氣含塵量的降低，可按降塵率計算。第三章煤體注水防塵第六節(jié)煤層注水效果及其考察方法G2、G1－分別為煤層注水前，工作面某處塵源下風側(cè)及上風側(cè)的空氣含塵量，mg/m3G2‘、G1’－分別為煤層注水前，工作面某處塵源下風側(cè)及上風側(cè)的空氣含塵量，mg/m3二、其他效果1）煤層注水能抑制瓦斯涌出，降低工作面和回風流的瓦斯?jié)舛取?）煤層注水能降低工作面的氣溫1～3℃。3）煤層注水能降低煤的硬度，易于開采，提高生產(chǎn)效率。4）煤層注水能降低炸藥、雷管和截齒的消耗，降低采煤機的采煤功率。5）煤層注水能緩和沖擊地壓。6）煤層注水使煤層受到充分濕潤時能預防煤與瓦斯突出。第三章煤體注水防塵第六節(jié)煤層注水效果及其考察方法三、煤層注水效果考察方法煤層注水降塵效果取決于煤體濕潤程度，即含水量的多少。一般認為，煤體水分增加1％才有較高的降塵效果。