煤矿注水

煤层高压注水的目的和意义及泵的选型
煤层是指顶底岩石之间所夹的一套煤及其矸石层。

煤层是煤系的主要组成部分，煤层层数、厚度及其变化是评价煤田经济价值的主要因素。

根据煤层的结构，可将煤层的厚度分为总厚度，有益厚度，可采厚度三种。

1 、总厚度：是指顶底板之间各分层和夹石层厚度的总和。

2 、有益厚度：是指煤层顶底板之间各煤分层厚度的总和。

3 、可采厚度：是指达到国家规定的最低可采厚度以上的煤层或煤分层厚度之和。

高压注水的作用：
煤层注水是在采掘工作前，对煤层进行压力注水。

注水一般是在已掘好的回采巷道或临近的巷道内进行。

目的是通过压力水的物理化学作用，改变煤的物理力学性质，降低煤层冲击倾向性。

实施煤体高压注水卸压，即从改变煤体的物理机械特性入手，对煤体进行高压注水达到卸压的目的。

压力水进入煤体后沿弱面流动，起到压裂和冲刷作用，以及水对裂隙尖端的楔入作用（水楔作用），使煤体扩大了原由裂隙，产生了新的裂隙，破坏了煤体的整体性，降低了强度。

它不仅能消除或减缓冲击地压威胁，还可起到消尘、降温、改善劳动条件的作用。

煤体注水过程一般都是开始阶段泵压持续上升，当上升到一定值后（ 10-20MPa 左右），突然下降（ 5-10MPa ），并相对稳定在某个泵压上，这表明煤体被压裂，裂隙开始扩展。

泵压最初上升到的最高值称破裂压力。

水合某些含阳离子的溶液具有降低煤岩颗粒间表面能的能力。

对于煤体中的一些软弱结构面水起着润滑剂的作用，使煤体的抗剪强度降低。

实验室的浸水试验表明，压力饱水煤样以剪切形式破坏为主，而没有浸水的自然状态煤样，则以劈裂破坏形式为主。

水对煤岩体内的某些矿物有溶解作用，矿物溶解后形成裂隙，压力水又可沿裂隙楔入，形成新的裂隙，循环往复，使煤岩强度降低。

此外，煤和某些软岩吸水后会膨胀，崩解。

吸水量越多，体积膨胀量越大，表面变形量显著增加。

这种膨胀力是作为一种附加应力作用于煤岩体上的，使其变形以至破坏。

煤层压力注水后，经过水力压裂和长时间的湿润作用，煤体性质发生了变化，冲击倾向性降低，而且起到消尘、降温和改善劳动条件的作用。

当煤层较厚，煤质坚硬或煤层顶板较坚硬时，可通过钻孔向煤层或顶板注压力水，使坚硬的煤层或顶板改变其物理力学性质，成为可垮落煤层或顶板。

压力水对煤层或顶板主要有压裂与软化两方面的作用，压裂作用包括使煤岩体增加裂隙，扩展裂缝，使层理分离，减小缝隙间粘结力等。

煤层通过钻孔高压注水使煤体裂缝增加，可使煤体湿润，开采时减少煤尘量。

注水方式：
煤层注水方式是指钻孔的长度，位置和方向的概念，一般为长孔、短孔、深孔和巷道注水等四种注水方式。

其中长孔，深孔、巷道注水适合高压注水。

长孔注水的优缺点及适用条件：
优点：
① 一个钻孔能湿润较大区域的煤体
② 注水时间长，湿润均匀
③ 预注水时，注水与生产无干扰
④ 经济
缺点：
① 打钻技术复杂
② 对地质条件的变化适应性差，易穿顶底板，不仅难以达到设计长度，而且还影响正常注水。

③ 封孔较复杂
适用条件：长孔注水是最先进的注水方式，选择时应优先考虑，特别是回采强度大（如综机采煤时）和地质条件好的中厚和厚煤层更宜采用长孔，但在地质条件变化大的煤层，本方式受到较大的限制。

深孔注水的优缺点：
优点：
①具有短孔注水的很多优点
②更能适应围岩的吸水膨胀性质
③ 较“短孔”钻孔少，湿润范围大而均匀
缺点：
① 因压力要求高，故设备，技术复杂
② 较“长孔”钻数量大，封孔工序也较频繁巷道注水优缺点及适用条件。

优点：
① 钻孔少，湿润范围大
② 湿润效果较好
缺点：
① 岩石钻孔量大
② 不够经济
③ 有时因邻近层巷道损坏而影响注水工作的正常进行。

适用条件：
采用巷道钻孔注水的条件是在注水煤层的上、下部有现成的巷道，其它条件适宜时。

2 、注水方式选择
① 选择原则
注水工艺简单，使用设备、人工尽可能少，湿润效果能达到预期目的，有利于推广使用。

② 选择依据
确定煤层注水方式主要根据煤层厚度、倾角、煤体硬度、透水性、用岩性质、井巷布置、采煤方法、工作面推进度、作业方式、注水方式与岩层注水压力的关系选择。

注水压力：
煤层透水性弱时，要求中，高压注水，我国注水经验，一般动压注水可达到 5 ～ 20MPa 左右。

注水量计算：
①钻孔注水量（按水分增加法）
Q = BLMr (W 1 -W 2 ) K
式中：
Q—一个钻孔注水量 m 3
B —孔间距 m
L —工作面长度 Pm
M —煤层厚度 m
r —煤容重 t/m 3
w 1 —注水后要求达到的水分， % ；一般取 4%
w 2 —煤层原有水份， %
k —考虑围岩吸收水份，水的漏失和注水不均匀系数，一般取 1.5 ～ 2.0
②钻孔注水量（按吨煤注水量计算）
Q = LBmrq
式中 q —吨煤注水量，它应根据注水时的水分流失率，煤的孔隙率及注水实践中的经验确定，一般按 0.03m 3 考虑。

注水时间：
T = Q/V
式中：
T —注水时间 h
Q —钻孔注水量 m 3
V —注水流速 m 3 /h
动压注水时间一般为十数小时至数天，总的说来，注水时间越长，湿润效果越好。

煤层注水后的效果：
1 、防尘效果显著，国内一般长孔注水降尘率为 60% ～ 90% ，而短孔注水为 40% ～ 90% 。

2 、使坚硬的厚煤层顶煤容易冒落及充分放顶。

3 、煤层注水后能抑制瓦斯的涌出。

4 、煤层注水后能降低采煤工作面的温度，大同和抚顺的一些矿井采面温度平均下降 1 ～3 ℃ 。

5 、煤层注水后减轻了煤壁的片帮现象。

6 、煤层注水后降低了煤的硬度，从而降低了采煤时的炸药，雷管和采煤机截齿消耗，同时还降低了采煤机的电。

7 、煤层的注水缓和了冲击地压的发生。

8 、在某些条件下，煤层的注水对防止煤与瓦斯突出能起一定作用。

泵的选型：
煤安证号：MBC070002
BZW250/25 BZW315/20
ZW400/16 等
该产品是引进美国技术生产的大流量柱塞泵
配防暴电机75至200KW，可输送水及乳化液，用以煤矿喷雾降尘，煤层注水，液压支护，破岩落煤，配用高压喷嘴可清洗各种采掘设备外表面及管道，也可用以管道打压。

更适合大流量注水可以一泵多孔同时注水
3DN型高压注浆泵是为煤矿矿井堵漏加固而设计的一种新型高压注浆泵，动力端曲轴与连杆采用滚针轴承结构，摩擦系数小、润滑性好、传动平稳、动力端温升低，安全阀采用膜片式，超压破裂、简单、安全可靠，液力端采用分体式泵头，拆卸方便、省时、省力，可根据顾客需求配备各种功率调速电机、变频调速电机或柴油机，体积小、重量轻、移动方便灵活
适用于地下工程防渗帷幕、挡土、围堰、矿山堵漏、井筒护壁、边坡锚固、基础工程等方面，是一种轻型、专用、高压、定量（变量）。

该系列矿用泵即可输送水也可输送乳化液，适用于各种中厚煤层注水，煤层探测钻孔，扩孔，煤层的高压水切割，为各种支护设备提供稳定的液压动力等，（3DN GPB-90）适用于采空区回填，巷道锚固，注水后降低巷道粉尘，降低煤的硬度，对煤层起到楔入作用，浸湿作用，水和作用。

减小顶煤冒落的块度，提高了工作面回采率，降低了电能，节省了火药的用量，减少了综采机截齿的磨损。

利用高压水及相应旋转喷头可对煤层进行钻孔或扩孔，该孔具有精度高，直线性强，
组织结构稳定，等优点能保证勘探及炮孔的需要。

利用高压水及相应喷枪可对煤层切割从而代替炮采.
注水过程；
1 填充过程；首先实现水于气体置换，将水注入煤层，水在煤层缝隙
内填充，排除有害气体，从排风口排出，（此时压力表为0）
2 压裂过程；当水充满煤层缝隙后，持续注水煤层内形成压力，此时
压力上升至15-19MPA时，瞬间下降至8-12MPA （此时大块煤层已被压裂成小块）
3 注水过程；水泵持续8-12MPA对煤层注水，当煤壁返水时压力表下
降，注水过程结速，
4 通过注水起到降尘，挤出有害气体，抵消地冲压，软化了煤层，减小大块落煤，节约了采煤用电，减小了截齿的磨损
3BZ，BZW系列煤层注水泵较其它厂家老式注水泵优势
1 压力大，最大压力可达到50MPA，压力无须设定自动达到煤层破裂
压力值，注水压力值，使用简便
2 流量大，最大流量可达到400L/min根据需要可一泵多孔注水，大
大缩短注水时间，流量完全从出口释放至煤层内，不会造成积水，
3 结构简单较其它产品更便于维修，
4 因为压力是煤层内阻值压力，（不是出口压力）压力更加均匀，不
会冲垮煤层。