煤层注水防治冲击地压的应用
冲击地压防止措施_整改措施_
冲击地压防止措施冲击地压是聚集在矿井巷道和采场周围岩体的能量突然释放。
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冲击地压防止措施1、凡评价为具有冲击地压危险性的煤层及岩层，采区设计和掘进、采煤作业规程中必须有相应的各项防范措施。
2、煤层注水是防治冲击地压的一项比较有效的区域性防范措施。
煤层预注水时间应超前回采工作1—2个月。
注水量应以达到使煤层含水率增加2%以上、并使煤体换税率达到5%以上为标准。
3、采面开采，要选择距离较近的无冲击地压或弱冲击地压的煤层作为保护层先行开采。
4、顶板高压注水。
开采煤层的顶板为坚硬或较坚硬岩层时，要采取顶板高压注水软化防范措施，消除或减弱冲击地压危险性。
5、顶板松动预裂爆破。
开采煤层的顶板为坚硬岩层时还要采取向顶板打钻孔、装药爆破的超前松动预裂爆破防范措施。
6、凡经评价为有冲击危险的煤层及岩层，必须由采掘区队负责超前采取防范措施。
要按采区设计和掘进、采煤作业规程中规定的方法、工艺、技术参数和质量标准进行落实和实施。
凡没按规定执行的采掘采掘工作面不得生产作业。
7、特别要加强掘进工作面及其附近50m范围内、采煤工作面及其附近巷道受支承压力影响范围内、大型地质构造带附近等地点的防范工作。
从掘进巷道开门时起至设计位置、采场从开始回采至停采线位置，都要全面落实各项防范措施，尽最大可能避免冲击地压的发生。
冲击地压有效防护1、凡经评价为有冲击危险的煤层及岩层，必须由采掘区队负责，按设计和作业规程规定全面认真地落实各项防护措施，消除一旦发生冲击地压时可能造成的危害。
2、加大巷道断面。
有冲击地压危险的采区、掘进巷道断面净宽不得小于3m，净高不得小于2.4m，净断面不得小于7m2。
3、增加支护强度。
4、加强瓦斯监测监控。
5、对于有冲击地压危险区域，采煤工作面除按《煤矿安全规程》规定在工作面上出口和回风巷各设一台甲烷传感器外，还应在工作面面的进风巷设置甲烷传感器。
设置地点距采煤工作面10—15m，报警断电浓度≥0.5%，断电范围为采煤工作面入风巷、工作面及回风巷一切电源。
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增加 ， 煤体 的 冲击 倾 向减 弱 ， 甚 至 完 全 丧 失 冲 击 能
力 。对该 矿进行 煤 层 含 水率 测 定 实 验结 果 表 明 ， 煤 层 的 自然 含 水 率 为 ９ ． ７ ％， 饱和 吸水率 为 １ ９ ． ６ ％。
变化 关系 ； 王有 熙等 从 能量 交 换 的 角度 揭 示 均 布 应力 场 中煤 体 注 水 软 化 的 损 伤 破 坏 机 理 。章 梦 涛 等 研究 了水 在煤 体 中 的运 动规 律 ， 为 制定 注 水 参 数提 供依 据 ； 张峰、 王宁、 李井坤、 李 俊龙 等 驯等 通
击 措施 方面 有震动爆 破 、 煤层 注水 、 卸压 钻孔及 定 向 裂 缝法 等 ， 对 比其 他 方 法 煤 层 注 水 具 有 简 单 、 安 全、 廉 价等 特 点 ， 在 防治 冲击 矿 压 方 面 得 到 广 泛 应
用， 并 取得 良好 的经济 效益 。 国 内外 大量 研 究表 明 ， 煤 层 注水 可 以起 到 软 化
度 随注 水含 水率 的增 加 而 减 小 ， 煤 体 的 弹性 模 量 随
注水压 力增 加而减 小 ； 石 必 明 等 通 过对 突 出煤层 注水 湿润 防突试 验进 行 研 究 ， 得 出煤 的坚 固性 系 数 随着 煤体含 水率 的增 大 而 增 大 ， 两 者 之 间呈 现 线 性
冲击 矿压 是煤体 破坏 所积 聚 的弹性 能超过 破坏
变 形过 程 中所 消耗 的 弹性 能 而 引 发 的 灾 害 动 力 现
１ 煤 层 注 水 防治 冲 击 地压 原 理
煤层 注水 是通 过煤 层 中水 的饱 和度 或增 加煤层
象， 随着 采掘 深度 的增加 与开采 强度 的提 高 ， 冲击灾
煤层注水防治冲击地压的应用
科技资讯 SC I EN C E &TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N 工 业 技 术近年来,随着煤矿开采深度的增加,冲击地压灾害的发生的频率越来越多,强度也越来越大。
目前,冲击地压成为国内外阻碍煤矿安全生产的主要绊脚石之一,虽然采取了一些防治冲击地压的措施如:钻屑法、深孔爆破法、强制放顶、钻孔泄压等,但冲击地压问题却逐年增多。
采用注水方法,湿润煤层,增加煤层的塑性可以预防冲击地压的发生,经过煤矿的实践检验,确实是预防冲击地压发生的有效措施之一。
1 煤层注水预防冲击地压的机理冲击地压是压力超过煤岩体的强度极限,聚积在巷道周围的煤岩体的能量突然释放,由于煤岩体的变形局部变化而发生的失稳破坏现象,即:冲击地压与煤岩层的破坏方式有关。
为防治冲击地压的发生,就要在达到煤岩层的破坏峰值强度之前,降低其应力集中,来达到防治冲击地压的目的。
煤层中含有大量的裂隙和孔隙,当将高压水注入煤层孔隙、裂隙的同时,煤层注水的破坏机理表现在以下几个方面。
1.1压裂压力水进入煤层后,煤层内的水压会不断升高,当升高至煤层的垂直应力和水平应力时,就破坏了煤层的原始结构,从而达到破坏煤层的目的,预防了冲击地压的发生。
1.2软化压力水注入煤层后,与煤体接触,促进了煤体的软化,主要表现为吸附、水合和化合作用。
(1)吸附:煤体中的粘土矿物,粒径小,表面积大,故能吸收大量的水分子,提高煤层的含水率,煤体强度降低,弹性模量降低,泊松比增大,从而使煤层的粘结力减小。
(2)水合:煤体中含有大量的粘土微粒,其表面积都带有负电荷,经过水合作用,形成大量的正电荷,从而增加了煤体内部的分子斥力,破坏了煤的粘结力,因而煤层强度大大降低。
(3)化合:煤层中的黄铁矿和压力水发生反应产生硫酸,促进了钙和碳酸镁等的溶解作用,从而释放了部分原岩应力。
1.3驱替当将水注入煤层的孔隙、裂隙之间,水逐渐将孔隙、裂隙中的气体驱走,水就被煤层中的孔隙、裂隙的内外表面吸收,直至煤层全部为水所湿润。
用注水法防治软岩矿区冲击地压事故
用注水法防治软岩矿区冲击地压事故根据松软煤层孔隙度高、易注水以及提高煤体含水率能大大降低其冲击倾向性特性，在权台煤矿3127乙工作面回采期间，用注水法作为防治冲击地压的主要技术措施之一，确保了该工作面的安全生产。
标签：软岩；冲击地压；冲击倾向性；注水法；防治1 概述煤矿冲击地压是煤矿安全生产的恶性灾害之一。
随着采区的扩大和采深的增加，冲击地压事故越来越多，并且越来越严重。
徐州矿区在-500 m水平采深以上，从没有出现过冲击地压现象，当采深进入-600 m水平以后，经常发生冲击地压事故，更为严重的是，徐州东部属“三软”矿区，近年来也发生了几次严重性冲击地压事故。
软岩矿区冲击地压事故的发生，给冲击地压理论与防治研究提出了新课题。
现场试验点选为权台煤矿3127乙工作面。
3127乙工作面位于-600 m水平东一采区，开采下二叠纪石盒子组（夏桥系）3#煤层，是本区最下部最深的工作面。
其直接顶为砂页岩，抗压强度为20 MPa左右，弹性模量为2.5 GPa左右；煤层抗压强度为10 MPa左右，弹性模量为2.0 GPa左右；底板为泥质页岩，抗压强度为15 MPa左右，弹性模量为2.0 GPa左右。
由于历史的原因，东一采区开采布局不适当，造成3127乙工作面为三面采空区的半岛式局面，致使煤岩受多向支承压力叠加作用，引起应力高度集中。
曾于1991年7月在该面材料道掘进工作面向后60 m范围内的巷道围岩发生严重型冲击地压。
经过较长时间的调查研究后，决定恢复3127乙工作面的掘进和回采工作，并且，确定用煤层注水法作为防治冲击地压的主要技术措施之一，确保3127乙工作面掘进和回采生产的安全。
2 含水率对松软煤层冲击倾向性的影响煤层具有冲击倾向性是发生冲击地压的重要条件。
大量的试验研究和生产实践表明，发生冲击地压的煤层具有突然破坏并在瞬间释放大量弹性变形能的能力，而各类煤层储能和突然破坏的行为有所不同。
对此，人们研究出了多种可测定的煤的固有冲击倾向性指标。
煤矿冲击地压防治技术及应用
煤层注水防治冲击地压现场试验应用
煤层注水防治冲击地压现场试验应用
刘瀚琦;陶涛;孙磊
【期刊名称】《内蒙古煤炭经济》
【年(卷),期】2024()7
【摘要】随着煤矿开采深度不断增加,冲击地压、瓦斯和煤尘等自然灾害不断升级,严重制约了煤炭企业的高产高效发展。
因此,急需采取有效的灾害防治技术,以减少灾害事故发生。
现代研究表明,煤层注水作为一种重要手段,在防治煤矿瓦斯事故和冲击地压事故方面取得了显著效果。
尤其是在防治冲击地压方面,煤层注水能够有效降低煤层冲击倾向性,降低现场的脉冲量和电磁辐射强度。
因此,本文以老虎台矿为试验对象,分析并验证了煤层注水在冲击地压防治方面的重要作用,为类似矿井采用煤层注水开展冲击地压防治提供参考。
【总页数】3页(P133-135)
【作者】刘瀚琦;陶涛;孙磊
【作者单位】抚顺矿业集团有限责任公司老虎台矿;抚顺矿业集团有限责任公司【正文语种】中文
【中图分类】F406.3;TD324.2
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FKSS煤层注水封孔器在防治冲击地压中的应用
接通水源即可使用 。作业完毕 ， 切断水源 ， 抽出封 孔器 装上 封头 ， 以备 再用 。
端为锥形体 ， 便于将封孔器装人煤层钻孔 内， 中心 是喷 头 出水 口， 当顺 序 阀开启 后 ， 向煤层 注 水提 供
煤 层注 水 防治 冲击 地 压 的机 理 是 ： 通 过 高压
２ Ｆ Ｋ Ｓ Ｓ煤层注水封子 Ｌ 器结构 特征
Ｆ Ｋ Ｓ Ｓ 煤层注水封孔器由导人体 、 顺序 阀、 膨 胀体 、 连接 体组 成 ， 如图 １ 所示 。
注水改变煤体的裂隙结构 ， 使煤体脆性减弱 ， 塑性
增强。 促使 煤壁 前方 塑性 变形 区 （ 卸压带 ） 加宽 ， 使 集 中压 力 区（ 弹 塑性变 形 区 ） 向煤壁深 处 移动 并加
再 用
４ 工 程 应 用
４ ． １ 工作 面概 况
注水地点选取夹河矿 一 ８ ０ ０ ｍ水平 ７ ４ ２ ６ （ Ｂ ）
炮采工作面 、 一 １ ０ １ ０ ｍ水平 ９ ４ ４ １ 综采 工作面进
行， 两 地 点属 于 不 同水 平 、 不 同煤层 ， 均存 在 冲击 地 压危 险 。 （ １ ） ７ ４ ２ ６ （ Ｂ ） 炮采 工作 面 。７ ４ ２ ６ （ Ｂ） 工作 面位
技术 、 Ｆ Ｋ Ｓ Ｓ煤 层 注水封 孔器 封孔 技术 、 Ｐ Ｄ新 型材
１ ． 注水 喷头； ２ ． 固定螺母 ； ３ ． 弹簧 ； ４ ． 单 向阀； ５ ． 丰 口 压外套 ； ６ ． 扣压芯 子； ７ ． 膨胀软管 ； ８ ． 注水连接体
图 １ 煤 层 注水 封孑 Ｌ 器 示 意 图
除冲 击地压 危 险的作 用 。 冲击地 压 ； 煤层 注水封 孔 器； 注水效 果 ［ 关键 词 ］
煤矿深井开采中冲击矿压的防治实践
煤矿深井开采中冲击矿压的防治实践【摘要】冲击矿压对于煤矿开采危害巨大。
文章介绍了某煤矿在深井开采中，采用煤层注水法来防治冲击矿压，取得了良好的效果，具有一定的推广价值。
【关键词】冲击矿压；深井；注水冲击矿压是矿山开采中发生的煤（岩）动力现象之一，这种动力灾害通常是在煤（岩）力学系统达到强度极限时，聚积在矿井巷道和采场周围煤（岩）体中的弹性能量以突然、急剧、猛烈的形式释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤（岩）体抛向巷道，同时发出强烈声响造成煤（岩）体振动和煤（岩）体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落等。
冲击矿压具有如下明显的显现特征：（1）突发性。
冲击矿压一般没有明显的宏观前兆而突然发生，难于事先准确确定发生的时间、地点和强度。
（2）巨大破坏性。
冲击矿压发生时，顶板可能有瞬间明显下沉，但一般并不冒落；有时底板突然开裂鼓起甚至接顶；常常有大量煤块甚至上百立方米的煤体突然破碎并从煤壁抛出，堵塞巷道，破坏支架，从后果来看冲击矿压常常造成惨重的人员伤亡和巨大的生产损失。
开采深度是影响冲击矿压的重要因素，煤层自重应力随开采深度的增加而增大，煤岩体中积聚的弹性能也随之增加。
某煤矿一座现代化大型矿井，设计生产能力3Mt/a。
矿井采用立井开拓，中央并列抽出式通风，设有主、副、风3个立井，布置在1个工业广场内。
主、副、风井井深均超过1000m，目前矿井最深的巷道为430采区水仓泵房，垂深达1220m。
通过矿压监测，已发现多个采煤及掘进工作面具有冲击危险性，已严重影响矿井的安全生产，当务之急是选择合理的卸压解危措施。
1 卸压方法的选择该煤矿已尝试使用了卸压爆破、煤层注水、钻孔卸压等多种卸压方式进行冲击矿压解危处理，通过对解危效果、解危后现场状况、对生产的影响等综合对比，发现煤层注水法具有明显的优势。
水对煤的冲击倾向性有着显著的降低作用，煤层注水防治冲击矿压的原理是：通过煤层注水，煤的强度下降、变形特性明显“塑化”，煤体中积聚弹性能的能力下降，以塑性变形方式消耗弹性能的能力增加，煤的冲击倾向性大为减弱，甚至完全失去冲击能力。
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煤层注水防治冲击地压的应用
作者：师克勐张相乾
来源：《科技资讯》2012年第34期
摘要：通过研究煤层注水防治冲击地压的机理，提出了适合孙村煤矿煤层注水的参数，如注水压力在4.5～8.0 MPa，注水时间为8 d，通过对孙村煤矿十一层煤进行注水，使具有中等以上冲击倾向的十一层煤冲击倾向减弱，达到了防治冲击地压的作用，并为煤矿今后的防治冲击地压提供了新的途径和方法。
关键词：煤层注水注水工艺注水参数冲击地压
中图分类号：TD32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（a）-0084-01
近年来，随着煤矿开采深度的增加，冲击地压灾害的发生的频率越来越多，强度也越来越大。
目前，冲击地压成为国内外阻碍煤矿安全生产的主要绊脚石之一，虽然采取了一些防治冲击地压的措施如：钻屑法、深孔爆破法、强制放顶、钻孔泄压等，但冲击地压问题却逐年增多。
采用注水方法，湿润煤层，增加煤层的塑性可以预防冲击地压的发生，经过煤矿的实践检验，确实是预防冲击地压发生的有效措施之一。
1 煤层注水预防冲击地压的机理
冲击地压是压力超过煤岩体的强度极限，聚积在巷道周围的煤岩体的能量突然释放，由于煤岩体的变形局部变化而发生的失稳破坏现象，即：冲击地压与煤岩层的破坏方式有关。
为防治冲击地压的发生，就要在达到煤岩层的破坏峰值强度之前，降低其应力集中，来达到防治冲击地压的目的。
煤层中含有大量的裂隙和孔隙，当将高压水注入煤层孔隙、裂隙的同时，煤层注水的破坏机理表现在以下几个方面。
1.1 压裂
压力水进入煤层后，煤层内的水压会不断升高，当升高至煤层的垂直应力和水平应力时，就破坏了煤层的原始结构，从而达到破坏煤层的目的，预防了冲击地压的发生。
1.2 软化
压力水注入煤层后，与煤体接触，促进了煤体的软化，主要表现为吸附、水合和化合作用。
（1）吸附：煤体中的粘土矿物，粒径小，表面积大，故能吸收大量的水分子，提高煤层的含水率，煤体强度降低，弹性模量降低，泊松比增大，从而使煤层的粘结力减小。
（2）水合：煤体中含有大量的粘土微粒，其表面积都带有负电荷，经过水合作用，形成大量的正电荷，从而增加了煤体内部的分子斥力，破坏了煤的粘结力，因而煤层强度大大降低。
（3）化合：煤层中的黄铁矿和压力水发生反应产生硫酸，促进了钙和碳酸镁等的溶解作用，从而释放了部分原岩应力。
1.3 驱替
当将水注入煤层的孔隙、裂隙之间，水逐渐将孔隙、裂隙中的气体驱走，水就被煤层中的孔隙、裂隙的内外表面吸收，直至煤层全部为水所湿润。
这样就在煤的表面形成一层水膜，经过复杂的物理化学反应，煤的性质发生了变化，煤体的塑性增强，冲击倾向减小，尤其在水中添加表面活性剂的时候，效果更好。
所以，对煤层注水，可以防治冲击地压。
2 注水参数与工艺
孙村煤矿十一煤，平均厚度1.52 m，煤质较硬，性脆，倾角11度，下距13层没40 m左右；顶板为6～10 m的粉砂岩，浅灰色层理发育。
41117与41118工作面长分别为128 m和135 m。
2.1 注水参数
（1）注水压力。
注水压力与煤层的埋深、上覆岩层的密度、煤层瓦斯压力和煤体结构等因素有关，通过煤层注水的机理可以看出，煤层注水分为两个阶段，初期和后期。
初期主要以压裂和松动煤体为主，为后期湿润软化煤层提供更多的润湿面，其注水眼里大于上覆岩层的静水压力；后期则以浸润煤体为主，是煤体湿润均匀。
因此，在注水初期，其注水压力为Pc，为：
Pc>Ph=γH （1）
式中：Pc为注水压力，MPa；Ph为上覆岩层静水压力，MPa；H为埋深，以十一层煤为基准，取平均值700 m；γ为岩层容重，2.5 t/m3。
则
Pc>17.5 MPa
后期湿润煤体是，根据，孙村煤矿的实际情况，极限注水压力P’c为
1.5Pt≤P ’c
式中：Pt为煤层瓦斯压力，取该矿实测最大值；Pf为封孔器的工作压力；该矿封孔器的最大工作压力为8 MPa。
则
4.5MPa≤P ’c
（2）钻孔布置。
根据煤层的渗透性，煤层的厚度，工作面长度及巷道布置等，最终确定煤层注水方式为双向注水，即在工作面的上下顺槽打致敬42 mm，的注水钻孔，相向注水。
注水孔深50 m，间隔10 m，距工作面最近的注水孔离工作面5 m左右，距离顶板0.76 m平行于煤层打孔。
（3）注水量及注水时间。
为使煤体充分湿润，根据相关资料研究，注水后煤体水分质量分数应不低于5%，根据孙村煤矿煤体水分及煤层结构情况，每吨煤所需要注水量平均为0.03 m3左右。
注水时间与注水速度成反比，与注水量成反比。
根据张梦涛等研究，煤层注水的时间为：
（3）
通过式（3）计算，最终确定孙村煤矿的最少注水时间为8 d。
2.2 注水工艺
采用MT501-1996长钻孔煤层注水法；采用封孔器封孔；注水用2BZ-40/12型脉冲式煤层注水泵。
3 应用效果
将煤层注水应用于41117和41118工作面，并进行煤层的冲击倾向性实验。
实验结果表明：注水后煤层的含水率明显升高，一般有注水前的2%升到5%左右。
4 结论
（1）煤层注水通过压裂、软化煤体、驱替煤体中的气体湿润煤体，改变煤体强度，使煤体塑性增强，冲击倾向减弱，从而可以防治冲击地压，改善回采工作面工作环境，是一项技术可行，经济合理的安全措施。
（2）煤层注水技术作为当今煤矿井下较为成熟的治灾技术，孙村煤矿对其运用，为该矿防治冲击地压探索出了新的途径和方法，并为孙村煤矿今后的防灾害工作提供了长远的指导，社会经济效益显著。
（3）与其他地质灾害防治技术相比，煤层注水技术工程量较小，施工工艺简单，工效高，是一种安全、高效、经济、适用的综合防灾措施，推广运用前景十分广阔。