煤层注水知识点(煤层注水很重要)
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. . . . 短孔注水（分段注水）知识点
1、煤层注水力学特性
（1）水力学特性分析
对煤层的注水效应主要取决于煤体对水的渗透特性，煤体对水所遵循的渗透系数规律为：
K=a exp（-bΘ+cp）
式中：K——渗透系数，m/d；
Θ——体积应力，Θ=σx+σy+σz，Mpa；
P——孔隙压，Mpa；
a、b、c——拟合常数。
由上式可以看出，煤体的渗透系数受孔隙压与体积应力影响十分显著，说明煤层注水对煤体的渗透性影响及改性主要取决于注水压力与煤的实际赋存深度。
（2）水对煤层力学特性的影响
煤样在饱和含水以后，其强度和弹性模量均有不同程度的降低，下降幅度基本符合以下关系式：
σc=a-bWc E=a/Wc-b E=a-bp
式中：σc——单轴抗压强度，Mpa；
Wc——煤体饱和含水率，%；
E——弹性模量，Mpa；
P——孔隙水压，Mpa；
a、b——拟合常数。
由上式可以看出，煤层注水可以软化煤体、增加煤体塑性，有效降低由于应变能突然释放导致的各类煤矿事故。
2、煤层注水防治煤尘
煤是孔隙裂隙双重介质，当水通过裂隙进入孔隙并吸附在孔隙表面时，表现为三方面的降尘作用：（1）湿润了煤体的原生煤尘。煤体各类裂隙中都存在着原生煤尘，随煤体的破碎而飞扬于矿井空气中。水进入裂隙后，可使其中的原生煤尘在煤体破碎前预先湿润，使其失去飞扬的能力，从而有效地消除了这一尘源。（2）有效地包裹了煤体的每一个部分。水进入煤体各类裂隙、孔隙之中，不仅 . .
. . . . 在较大的构造裂隙、层理、节理中有水存在，而且在极细微的孔隙中都有水注入，甚至在1μm以下的微孔隙中充满了毛细水，使整个煤体有效地被水所包裹起来。当煤体在开采中受到破碎时，因为水的存在消除了细粒煤尘的飞扬，即使煤体破碎得极细，渗入细微孔隙的水也能使之都预先湿润，达到预防浮游煤尘产生的目的。（3）改变了煤体的物理力学性质。水进入煤体后，湿润的煤炭塑性增强，脆性减弱。当煤炭受外力作用时，许多脆性破碎变为塑性形变，因而大量减少了煤炭破碎为尘粒的可能性，降低了煤尘的产生量。
3、尘流中尘粒间的作用力分析
尘粒有黏附于其他粒子或其他物质表面的特性，附着力有3 种：德华力、静电力和液体桥联力。
（1）德华力FM
德华力由原子核周围的电子云涨落引起，是一种短程力，但其作用围大于化学键，根据伦敦—德华微观理论，在两颗球粒之间，德华力FM 表达式为：
FM = - [ AR1R2/ 6h2( R1+ R2) ]
式中，h——为两尘粒间距；
R1，R 2 ——为尘粒半径；
A—— 为哈马克常数( Hamaker)。
（2）静电力Fe
①电位差引起的静电力Fe1
由于离子或电子吸附，煤尘之间或尘粒与物体之间的摩擦，使尘粒带有电荷。其带电量和电荷极性与工艺过程环境条件及其接触物的电介常数有关。两导电尘粒相接近时，由于彼此的功函不同而导致电子转移，平衡后产生接触电位差( U)，其大小随煤尘的成分、粒度、表面状况变化，半径为r的导电球颗粒相互接近时因电位差而相互吸引，其作用力Fe1为：
Fe1= ε0π( U2R) / a2
式中，ε0——为气体的介电常数；
a ——为两球形离子表面间距离；
R——为球形尘粒半径；
U ——为尘粒间接触电位差。
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. . . . ②尘粒间库仑力Fe2
当两尘粒带电量分别为q1 和q2 时，其库仑力为：
Fe2= [ q1q2/ 4πε0 ( R1+ R2+ a) 2]
（3）液体桥联力FL
液体桥联力主要由液桥曲面产生的毛细压力和表面力引起的附着力组成，其表达式为：
F L= 2πRσ{ sin(α+θ) sinα+ R / 2[ ( 1/ r 1) -( 1/ r 2) ] sin2α}
式中，α——为气体界面力；其余符号如图1 所示。
尘粒间的上述3 种附着力都有促进尘粒相互吸引、吸附并凝聚成大颗粒的作用，且这3 种力都随尘粒半径的增大呈线形增大的关系，但在干燥尘流和湿润尘流中起主导作用的作用力不同，干燥情况下，尘粒间不存在液桥力，起主导作用的是德华力，而在湿润情况下，液桥力起主导作用，并且液桥力比其他作用力大得多。表1为一定条件下，尘粒间作用力与自身质量的分析结果。
因此，在一定条件下，可以加速尘粒间的相互凝聚，形成较大颗粒的尘粒，随着尘粒颗粒的增大，其沉降速度加快，有利于煤尘灾害的治理。
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. . . . 4、煤体湿润特性分析
（1）煤尘湿润特性
煤层注水过程中，水不断改变煤体自身的物理力学结构和性质，从大裂隙通道中不断压裂贯通封闭状态的孔隙进入煤体，直至渗入细微孔隙中，这一过程大致分为进水过程、贮水过程和吸附水过程3 个阶段。
根据Young 方程γsg=γsl+γlgcosθ
式中，γsg——为气固界面能；
γlg——为液体表面自由能；
γsl——为固液界面自由能。
θ为液体对固体的接触角，是气、固、液3 相交界点沿液滴表面引出的切线与固体表面的夹角，在水煤体系中常称为湿润边角，如图2 所示。
德华力使煤尘表面有吸附气体、蒸汽和液体的能力。尘粒颗粒越细，比表面积越大，单位质量煤尘表面吸附的气体和蒸气的量越多。单位质量煤尘粒子表面吸附水蒸汽量可衡量煤尘的吸湿性。当液滴与尘粒表面接触，除存在液滴与尘粒表面吸附力外，液滴尚存在自身的凝聚力，两种力量平衡时，液滴表面与煤尘表面间形成湿润角，表征煤尘的湿润能力。如图3 所示。
水对煤的湿润边角是反映水分子与煤分子之间吸引力的大小。根据湿润边角 . .
. . . . 可以确定煤体表面湿润的难易和毛细作用的大小。煤层的湿润能力表现在煤体孔隙对水的毛细作用大小和水对细粒煤尘的粘合能力强弱，其决定于水对煤的湿润边角和水的表面力系数。在相同的表面力系数条件下，湿润边角θ< 900时，水容易在煤体表面铺展，煤体易于湿润，属易湿润煤体，θ越小，毛细作用力则越大，增强了注水动力，煤体的湿润能力越强；反之，θ≥900时，水难于在煤体表面铺展，煤体不易湿润，θ越大，煤体的湿润能力越差。当水进入煤体裂隙后，在湿润边角较小的煤层中，水易于湿润裂隙中的原生煤尘；反之，则难于湿润。
5、煤层注水降尘机理
通过对尘流中单个尘粒的运动特性和尘粒间作用力的分析，煤层注水治理煤尘灾害体现在3 个方面：
( 1) 湿润煤尘间主作用力是液体桥联力，而液体桥联力促使湿润尘流中的尘粒凝聚变大，沉降速度加快，并使开采过程量减少或基本消除浮游煤尘的产生，且经过注水预先湿润的煤炭，在整个矿井生产流程中具有连续防尘作用。
( 2) 煤体部各类裂隙中存在原生煤尘，它们随煤体破碎而飞扬于空气中。水进入煤体各类裂隙、空隙和层理之中，一方面可将其中的原生煤尘在煤体未破碎前预先湿润,使其失去飞扬能力，从而有效消除尘源。另外，在极其微小的孔隙部也有水注入，甚至在1μm 以下的微孔隙中也充满了毛细水，这样就使整个煤体有效地被水包裹起来。当煤体破碎时，因绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细微煤尘的飞扬，渗入细微孔隙的水能够预防浮游煤尘的产生。
( 3) 改变了煤体的物理力学性质。水进入煤体后，能使煤体塑性增强，脆性减弱，降低了煤体的聚力和摩擦角，减小了煤体的应力集中。当煤体受到外力作用时，许多脆性破碎变为塑性变形，大量减少了煤体破碎为尘粒的可能性。
6、毛细管力
毛细管力：在很窄的孔隙中或毛细管中，气体很容易凝集，此称毛细管现象。对于两个很靠近的表面，气体也会在其中凝聚，如果凝聚的液体与表面有较好的润湿性(接触角＜900)，两表面相距为某一临界距离时，会产生液相桥而将两表面沾在一起。 毛细管力是一种比较大的表面力，一些很细的粉体，在干燥环境中能自由地相对滑动，表现出很好的流动性，一旦环境湿度较大，粉体表面吸附水气并产生毛细力，它们立即粘结成块。 . .
. . . . 7、水在媒体中的运动过程
（1）液态水在煤体中的运动过程
液态水在外力作用下注入煤孔隙时，水在煤层裂隙、孔隙中运动的动力主要有两种，一是孔口的注水压力，是外在动力；另一种是煤层中裂隙、孔隙对水的毛细作用力，是在动力。两种动力矢量和即为注水的动力。煤层孔隙的毛细作用力则取决于孔隙的直径、水的表面力、水对煤的润湿边角。
注水实验，水从大孔裂隙通道中进入煤体，直至渗入细微孔隙中，大致分为三个过程。
1）进水过程
压力水初始沿煤体原生连通裂隙通道进入煤体，是一个克服煤体部阻力的过程。处于原始状态的煤层，原生裂隙通道只占全部裂隙的极少部分，连通的通道更少。因此初始注水时，煤层出现明显的不进水现象，注水存在一临界压力值 P。
2）贮水过程
进水的煤体随注水压力的增高，煤体裂隙系统通道网在水的压力作用下，逐渐扩大丰富。压力水不断进入煤体，并在通道孔裂隙中滞留，这是注水渗流润湿的主要过程，煤体最终达到均匀润湿所吸收的就是这部分水。可以认为，煤体大孔隙通道中的贮水即为煤体最终润湿所需水分的主要部分。随进水程度增大，煤层水分趋于饱和，进水程度大大减弱。
据此，煤层的贮水过程包括两个阶段，即为非弹性贮水和弹性贮水阶段。
3）吸附水过程
在水沿渗流系统通道流动的同时，各类细微孔裂隙（孔隙直径小于 10 nm）表面被润湿或经扩散吸附渗流通道的水，形成润湿吸附水过程，润湿过程主要受控于毛细作用力，吸附过程与分子间作用力有关。在细微孔隙中，注水压力传递到这些孔道时已基本消耗尽，而毛细作用力相对增大。
（2）煤体润湿过程
煤体润湿包括沾湿、浸湿和铺展过程。
煤体沾湿是指液体与煤体从不接触到接触，变液-气界面和固-气界面为固-液界面的过程，见图3-3。假设形成的接触面积为单位值，此过程中体系自由能降低值（−ΔG）应为：
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煤层注水技术标准
煤层注水技术标准
1每个需要注水的采煤工作面要根据工作面的设计编制煤层注水设计。
2煤层注水的适用条件。采煤工作面逢采必注，不注不采(分层开采的煤层，第一分层必须注水，其它分层实行随采随洒浆的，可以不注水)，特殊情况（煤层原始水分达到或超过4%的）经公司批准后可以不注水。
3煤层注水的工艺和参数
3.1注水方式:静压或动压两道双向钻孔布置方式（钻孔深度达到工作面长度三分之二可以采用单向钻孔布置方式）。
3.2钻孔
3.2.1钻孔布置：从回采工作面的材料道和溜子道，沿煤层倾斜方向打下向孔或上向孔进入煤体。当煤的节理很发育时，为使钻孔与节理面斜交或垂直，采取伪倾斜布置方式进行煤层注水，煤层注水要安装压力表和流量表。
3.2.2钻孔参数：
3.2.2.1钻孔直径:钻杆直径有四种：直径32mm、直径33mm、直径35mm、直径42mm。选用钻头时，应使钻头尺寸比钻杆直径大7mm以上。
3.2.2.2钻孔长度:工作面采用双向或单向布置钻孔的注水方式，钻孔总长度不得低于工作面长度的三分之二（遇特殊地质条件的除外）。 3.2.2.3钻孔间距:合理的钻孔间距等于钻孔的湿润直径，公司通过注水试验，确定钻孔间距为20米左右。
3.2.2.4钻孔倾角:确定钻孔倾角的基本原则是使钻孔始终保持在煤层之中且终孔要保持在整个煤层的中上部。钻孔倾角按下式计算：
γ=α±θ
式中γ—钻孔倾角 α—煤层倾角
θ—钻孔最大下沉角 θ=arctgh/L
h—钻杆下沉距离(m) L—钻孔长度
h／L－－钻杆下沉，一般为0.3—0.5%
倾角大的硬煤层及刚度大而每米重量小的钻杆，下沉较低，反之则高。
打上向孔时取“+”；打下向孔时取“-”。
3.2.3钻孔施工
钻孔施工时根据钻机和现场实际情况确定开孔位置，要尽量选在巷帮的中上部。
煤层注水在建设煤矿的应用
江西煤炭科技
ＪＩＡＮＧＸＩ ＣＯＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１２年第１期
ＮＯ．１ ２０１２
煤层注水在建设煤矿的应用
商德章，解贵生
（龙煤股份公司七台河分公司通风技术部，黑龙江七台河１５４６００）
摘要：建设煤矿煤层倾角在６Ｏ。左右，各采煤工作面采用走向长壁仰斜采煤法，均采用炮采工艺，在放炮过程和输运转载
等环节中，粉尘浓度都比较大。通过施工钻孔将压力水注入煤体，改变煤体的物理力学性质，湿润了煤体，大大减少开采和 运输过程中煤尘的产生，改善了工作环境，防止煤尘爆炸事故的发生。
关键词：煤层注水；安全；防尘；灾害治理
中图分类号：ＴＤ７１４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—２５７２（２Ｏ１２）Ｏ１－－００２１－－０３
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｓｅａｍ ｉｎｆｕｓｉｏｎ ｉｎ Ｊｉａｎｓｈｅ Ｃｏｌｌｉｅｒｙ
Ｓｈａｎｇ Ｄｅｚｈａｎｇ，Ｘｉｅ Ｇｕｉｓｈｅｎｇ
（Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｐｔ，Ｑｉｔａｉｈｅ Ｂｒａｎｃｈ，Ｌｏｎｇｍａｙ Ｍｉｎｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｑｉｔａｉｈｅ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ １５４６００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ．Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｎｇ—ｗａｌｌ ｕｐｈｉｌｌ ｍｉｎｉｎｇ ａｌｏｎｇ ｓｔｒｉｋｅ ａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ
ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅｓ ｏｆ ｌ ｉａｎｓｈｅ Ｃｏｌｌｉｅｒｙ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｓｅａｍｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｉｐ ａｎｇｌｅ ｏｆ ａｂｏｕｔ ６０。，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ｐｒｂｐｏｓｅ
ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｉｎｔｏ ｃｏａｌ ｓｅａｍｓ ｂｙ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔＯ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ
矿井煤层预注水工艺方式的选择
２０１３年８月 第２６卷第３期 山西煤炭管理干部学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ Ｃｏａｌ——Ｍｉｎｉｎｇ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｏｒｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ａｕｇ．，２０１３ Ｖ０１．２６ Ｎｏ．３ ・煤炭生产与管理・ 矿井煤层预注水工艺方式的选择 李利刚 （山西省长治市煤炭安全信息调度中心，山西长治０４６０００） 【摘要】如何根据矿井开采煤层的原始水分、吸水性、厚度及稳定性以及工作面长度、推进速度等条件选择合 理的煤层预注水方式，有效降低采煤工作面煤尘扩散，保护作业人员健康和预防煤尘爆炸，是每个矿井需要解决的 问题。本文就七一矿井９号、１５号煤层预注水工艺方式的选择进行了探讨。 【关键词】煤炭生产煤层预注水工艺方式选择 【中图分类号】ＴＤ７１４．４ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００８—８８８１（２０１３）０３—００２３—０２ 一、概述 矿井粉尘是煤矿井下的主要危害因素之一，一 方面粉尘的扩散（主要为煤尘）会导致作业人员患上 尘肺病，严重危害职工的健康，另一方面，如井下发 生煤尘爆炸事故会造成大量人员伤亡和巨大的财产 损失。严格预防和控制粉尘飞扬和扩散是治理粉尘 危害的主要措施，煤层预注水作为防治粉尘扩散的 主要技术手段在现场中得到普遍的应用。由于各矿 井煤层厚度、稳定性、水分、煤层结构、工作面长度、 推进速度等各不相同，选择合理可行的煤层注水工 艺参数及注水方法，对煤层预注水防尘效果的好坏 起着关键的作用。本文针对七一矿井９、１５号煤层预 注水工艺方式进行了实践性的选择和确定，供参考。 煤层注水的目的是通过钻孔将压力水注入煤 体，提高煤的水分，改变煤的物理力学性质，减少截 割、装载、运输、转载煤炭过程中煤尘的产生。同时， 煤层注水可软化煤体，降低采煤机能耗，减少截齿 的消耗量。目前矿井主要采用的煤层注水技术主要 有长钻孔注水技术、厚煤层动压注水技术、深孔注 水技术及短钻孔煤层注水技术等。 七一矿井３号煤层已采空，矿井现开采９号及 １５号煤层。９号煤层煤层厚度１．１０—１．７２ｍ，平均厚 １．５１ｍ；１５号煤层上距９号煤层底板３７．６５ｍ，煤层厚 度３．２０—５．３５ｍ，平均厚度３．９９ｍ。９号、１５号煤层均 采用长壁综采一次采全高采煤法。 二、注水方式的选择 从注水效果分析，长钻孔单向注水能湿润较大 区域的煤体，比较经济，注水时间长，煤体湿润较为 均匀，从注水对采煤工作面生产的影响考虑，当在 工作面一定距离或在备用工作面的顺槽巷内采用 长钻孑Ｌ注水，对生产的影响比较小。对于综采或高 档普采工作面机电设备较多，生产工序接替紧凑， 不适合在工作面采用短钻孑Ｌ或深钻孑Ｌ注水技术，相 对来说更适合于采用长钻孑Ｌ单向钻孔煤层注水。即 长钻孑Ｌ单向钻孑Ｌ煤层注水技术是目前煤层注水的 首选。 本矿井９、１５号煤赋存稳定，倾角小，构造简 单，９号煤层原煤水分０．５４％一２．５４％，平均１．４３％。 １５号煤层原煤水分０．７１％一５．７９％，平均２．５８％。设 计确定煤层注水方式为单向长孑Ｌ注水，即在回风顺 槽内超前工作面推进度１个月，垂直煤壁，打长钻 孑Ｌ的注水方式。注水孑Ｌ钻眼选用ＺＤＹ８００型钻机。 三、注水参数的确定 （一）钻孔直径：一般为５０—９０ｍｍ，本次设计取 ６０ｍｍ。 （二）钻孔长度计算公式：Ｌ＝（Ｌ工一Ｍ） 式中：Ｉ一－钻孔长度，ｍ Ｌ工一工作面长度，９号、１５号煤层采煤工 作面长度均为１８０ｍ Ｍ一与煤层透水性和钻孔方向有关的参 数，本矿目前无煤层透水、孔隙等方面的资料，按一 般条件设计，取Ｍ＝２０。 则：钻孔长度Ｌ＝１６０ｍ （三）钻孔间距 收稿日期：２０１３—０５—２４ 作者简介：李利刚（１９７０一），男，山西长治人。长治市煤炭安全信息调度中心工程师。
煤层注水新工艺在松软煤层回采过程中的应用
煤层注水新工艺在松软煤层回采过程中的应用
【摘 要】 松软煤层的放顶煤回采工艺，工作面在开采过程中无法控制煤层，煤体随采随之垮落，造成支护无工作阻力或支护超高，存在严重的安全隐患，而采用注水新工艺对煤体预先注水，增加煤体的粘结性，成为解决该问题的有效途径。
【关键词】 煤层注水 松软煤层 应用
1 概述
由于煤层赋存受褶曲、断层等构造影响，以及岩浆岩侵蚀等，煤层顶板裂隙极为发育和破碎，多为不稳定的1、2类破碎顶板。煤的硬度系数=0.5-1.5，多数47m
Ⅲ、钻孔间距：10m
Ⅳ、钻孔布置方式：采用单排孔布置
Ⅴ、钻孔开口位置：在风巷内开口，距顶板下1.5处较硬的煤层中，第一个孔超前工作面煤壁60m。
Ⅵ、钻孔方向：与工作面煤壁及顶底板平行，钻孔倾角约为24°。
Ⅶ、钻孔个数：注水孔66个（检查孔8个，深度10m）。
3.5 封孔要求
Ⅰ、封孔方式：采用专用封孔器配合赛瑞封孔胶，封孔注水。
Ⅱ、封孔长度：封孔长度8米
3.6 注水参数选择
Ⅰ、注水方式：采用五孔连续注水方式，每次注五个孔。各孔设单独开关。
Ⅱ、注水压力：1.2MPa
Ⅲ、单孔注水量：
假设钻孔周边煤体全部均匀湿润，则
Q=KLBMWq
式中 Q—一个钻孔湿润煤体需要的注水量，m3
K—钻孔前方煤体被湿润的系数，K=1.5～1.1，取1.2
B—钻孔间距，分别取10m
M—开采厚度，取平均煤层厚度5.6m
W—煤容重，1.4t/m3
q—吨煤注水量，q=0.015～0.03m3/t，取 q=0.02m3/t
L—钻孔长度，47m
Q1=1.2×47×10×5.6×1.35×0.02=85m3
Q2=1.2×47×10×5.6×1.35×0.02=85m3
Q3=1.2×47×10×5.6×1.35×0.02=85m3
Q4=1.2×47×10×5.6×1.35×0.02=85m3
Q5=1.2×47×10×5.6×1.35×0.02=85m3
采煤工作面煤层注水技术标准
Q/JMJ1.0030-2013
采煤工作面煤层注水技术标准
范围
本标准规定了采煤工作面煤层注水条件、注水工艺、设备及参数。本标准适用于晋煤集团所属矿井。
规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
长钻孔煤层注水方法煤层注水可注性鉴定方法煤矿安全规程
术语和定义煤层注水通过钻孔将压力水或水溶液注入煤层，用以改变煤体的物理力学性质，减少粉尘，防止突出及自燃的技术。
静压注水
通过钻孔并利用供水管道中水的静压力将水注入煤层中。
动压注水通过钻孔并利用注水泵提供的动压将水注入煤层中。
基本条件
煤层注水条件
采煤工作面进行煤层注水时，应同时符合以下条件及要求：
）煤样原有自然水分或防灭火灌浆后水分小于等于；
煤样孔隙率大于等于；
）煤样吸水率大于等于；
）煤样坚固性系数应大于等于。
采煤工作面具有以下特征之一时，不宜采用煤层注水：
）围岩有严重吸水膨胀性质、注水后易造成顶板垮塌或底板变形，或者地质情况复杂、顶板破坏严重的煤层；
注水后会影响采煤安全或造成劳动条件恶化的薄煤层；
）煤层很松软、破碎，打钻孔时易塌孔、难成孔的煤层；
）采用下行垮落发开采近距离煤层群或分层开采厚煤层，上层或上分层的采空区采取灌水防尘措施时的下一层或下一分层。
煤层注水方式
注水方式分类
主要有短孔注水和长孔注水。
短孔注水
在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打孔注水，注水孔长度一般为，如图所示。
1-回凤證；2TB风春,旷短孔
图短孔注水方式示意图
长孔注水
从回采工作面的进风巷或回风巷平行于工作面打上向孔或下向孔注水，长孔注水可分为单向长钻孔注水（如图所示）和双向长钻孔注水（如图所示）。当单向孔达不到设计深度或煤层倾角变化较大时，可采用双向钻孔联合布置钻孔注水。
注水方式选择
选择注水方式考虑因素包括：岩石压力、裂隙和孔隙发育程度、煤层厚度、煤层倾角、有无断层、围岩性质及回采工艺、作业组织方式等。
煤层注水可注性测试报告
煤层注水可注性
测试报告
巩义瑶岭煤业有限公司
煤层注水可注性测试报告
煤层注水可注性测试 （一）煤层注水原理及要求
煤层注水是指在采、掘、巷修等作业前，预先在煤层中施工若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗透、扩散入煤体内部，人为地增加煤体的水分，增强煤层黏结性，以减少煤层在采、掘、巷修等作业过程煤尘的产生量和顶煤冒落机率等。
1、注水系统
注水系统由矿井防尘管路系统、作业地点注水泵和封孔器及相关连接高压管路等附件组成。
2、注水设备
注水设备主要包括钻机、注水泵、封孔器、分流器、高压管、压力表等。
3、注水压力
注水压力不超过地层压力而高于煤层的瓦斯压力，目前我矿根据实际情况测试，确定采用的注水泵压力在10MPa左右。
（二）工作面注水测试
1、在工作面回采过程中，利用检修班在工作面煤壁每隔6米施工一个注水钻孔，注水钻孔孔深5～8m，每天一个循环，交错布孔。
2、采煤工作面煤层注水孔按以下原则布置。
a.煤厚h≥6m时，注水孔呈三花眼布置，上孔布置于煤壁顶梁0.3m处，孔深不小于6m，15采区仰角不小于300，12采区仰角不小于150；下孔布置于煤壁距底板1m处，孔深不小于6m，15采区仰角150～200，12采区仰角00～50；孔间距均为4m～6m。
b.煤厚3m
c.煤厚2m
3、注水孔采用ZQS-65/2.5手持式气动钻机施工，42×1000mm的双螺纹钻杆配钻头直径Φ44㎜。
4、封孔采用直径Φ38㎜、长度1.0m的水力膨胀式封孔器，封孔深度不小于1.5m，确保封孔质量，注水后封孔器如果取不出，可随采面推进取出。
5、必须保证注水时间，采用多孔注水，于交接班前2小时完成注水工作。
6、合理安排作业时间和工序，利用检修班时间进行注水。
（三）、煤巷掘进工作面注水测试
1、煤巷掘进工作面施工前必须进行注水,充分湿润并固结煤体，严格做到不注不掘。
(MT_501—1996)长钻孔煤层注水方法
(MT 501—1996)长钻孔煤层注水方法
1 主题内容与适用范围
本标准规定了长钻孔煤层注水的工艺、设备及参数。
本标准适用于煤矿井下长壁采煤工作面长钻孔煤层注水。
2 术语
2．1 长钻孔煤层注水
在长壁采煤工作面进回风巷或者只在进风巷或回风巷沿煤层打钻孔，且通过钻孔并利用水的压力将水注入煤层中，使煤体得到湿润。
2．2 静压注水
通过钻孔并利用供水管道中水的静压力将水注入煤层中。
2．3 动压注水
通过钻孔并利用注水泵提供的动压力将水注入煤层中。
3 钻孔
3．1 设备及器材
a． 钻机：符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；钻孔深度大于50m；开孔直径45～90mm；钻孔倾角±90°。
b． 钻杆：直径为34～42mm的钻杆或直径在50～85mm的螺旋叶片钻杆。
c． 钻头：适应岩性f>4。
d． 地质罗盘仪：磁针转动前后所指示之读数误差不大于0．5°，测角器的读数误差不大于0．5°。
e． 辅助排粉设备：符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；工作压力不小于2．0MPa；流量不小于75L／min。
3．2 布置方式及参数
3．2．1 布置方式
分为单向、双向及扇形三种钻孔布置方式，如图1所示。 图1 钻孔布置方式
1—钻孔；2—进风巷；3—回风巷；4—下部孔；5—上部孔
3．2．2 参数
3．2．2．1 钻孔间距
应为10～25m。当采用扇形钻孔布置方式时，上部孔与下部孔间距应为1～3m。
3．2．2．2 钻孔倾角
a． 单向及双向钻孔倾角按式(1)确定：
…………………………………………(1)
式中：α——钻孔倾角，(°)；
h——钻孔位置进回风巷对应点的高差，m；
lg——钻孔位置对应工作面长度，m。
b． 扇形钻孔倾角下部孔按式(1)确定，上部孔按式(2)确定；
………………………………………(2)
煤层注水的综合效用分析
３２ 能源技术与管理 Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ２０１４年第３９卷第１期 ＶｏＬ ３９ Ｎｏ．１ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—９９４３．２０１４．０１．０１２
煤层洼水的综合效用分析
张坤，赵五洲 （皖北煤电集团恒源煤矿，安徽淮北２３５１Ｏ０） ［摘要］煤层注水是在回采前预先在煤层打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体 内部，使煤的物理化学性质、力学性质及热力学性质发生变化，以恒源煤矿Ⅱ６２７风 巷掘进工作面煤层注水工作情况为例，说明煤层注水工作对煤矿生产的多个环节 起到的重要作用：有利于工作面的粉尘防治、瓦斯管理和降低工作面温度，极大地 改善了工作面的作业环境，降低了瓦斯管理难度，为煤矿的安全生产和高产高效创 造了有利条件。 ［关键词］煤层注水；粉尘防治；瓦斯管理 ［中图分类号］ＴＤ７１４￣．４［文献标识码］Ｂ［文章编号］１６７２＿９９４３（２０１４）Ｏ１－００３２－０１
０引 言 煤层注水是在回采前预先在煤层打若干钻 孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，破 坏煤体内原有的煤一瓦斯两相体系的平衡，形成 煤一瓦斯一水三相体系，体系内各个介质相互作 用，使煤的物理化学性质、力学性质及热力学性质 发生变化。 １ 煤层注水在煤矿安全中的作用机理及 效果 以恒源煤矿Ⅱ６２７风巷掘进工作面煤层注水 工作开展情况为例，说明煤层注水工作对煤矿生 产的多个环节起到的重要作用。 注水参数：工作面迎头进行煤层注水，钻孔采 用手持式帮部锚杆钻机（ＭＱＴＳ一５０）配合直径 ４２ ｍｍ麻花钻杆（１ ｍ／节）进行施工；钻孔孑Ｌ深 ４ ｍ；钻孔孔径４２ ｍｍ；每小班进行一次注水，打眼 注水时间定在每天早班，封孔长度不小于２．０ ｍ； 封孔要严。 １．１ 降尘 煤层注水是回采工作面最有效地防尘措施。 水的除尘机理包括以下３个方面： （１）湿润煤体内的原生煤尘，使其失去飞扬 的能力； （２）有效地包裹煤体的每个细小部分，当煤 体在开采中破碎时，避免细粒煤尘的飞扬； （３）水的湿润作用使煤体塑性增强，脆性减 弱。当煤体受外力作用时，脆性破碎变为塑性形 变，因而大量减少了煤体被破碎为尘粒的可能性， 降低了煤尘的产生量。 在Ⅱ６２７风巷掘进期间分别对注水前后综掘 机进尺时煤机司机处粉尘浓度进行测定，数据对 比如表１所示。 表１ 注水前后粉尘浓度对比
煤层注水防尘技术浅析
煤层注水防尘技术浅析
尹斌（山西天地王坡煤业有限公司，山西晋城０４８０２１）
摘要：随着科学技术的发展，煤层注水防尘技术在机理研究、应用研究等方面有了很大的进步，在煤矿企业的应用中得到了好 评。本文分析了影响煤层注水效果的因素，童点论述煤层注水方式的分类和选择原则，目前我国采用长孔注水、短孔注水和深孔注水 等方法，这些注水方式各有自己的优缺点和适用条件，本文可以帮助煤矿通风技术人员掌握科学的处理煤层防尘技术，确保煤矿的安
全生产。 关键词：煤层；注水；防尘技术
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０１５５．２０１３．０４．０８３
中图分类号：Ｆ４０７．２１；ＴＤ７１４ ．４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８－０１５５（２０１３）０４－０１３７一ｏ２
１影响煤层注水效果的因素
１．１煤层裂隙与孔隙的发育程度 煤层内生裂隙的发育，随煤的变质程度呈规律变
化。中等变质程度的煤层最为发育，低变质和高变质
的煤层则较少。煤体的空隙发育程度通过是以煤体孔
隙率来表示，它是煤体空隙总体积与煤总体积之比。
孔隙率与注水难易程度表现为：孔隙率为１％一４％时，
透水性系数几乎为零，注水无效果，这种煤层属于极难 注水煤层；当孔隙率为１５％时，透水性系统有最高值，
注水效果好，这种煤层属于可注煤层。当孔隙率为
４０％一５０％时，煤体为多孔均质体，天然水分丰富，这
种煤层属于无需注水煤层。 １．２煤的湿润能力
煤的湿润能力常用湿润边角０来衡量，当０小于
９Ｏ度时，属于可湿润煤体；当０大于等于９ｏ度时，为不 可湿润煤体。降低水的表面张力，可提高煤体的湿润
能力，向煤层注水时加人一定浓度的表面活性剂，可大 大提高水的渗透性。阳泉一矿在注水时加入０．５％浓
度的洗衣粉，注水速度提高２４％。
１．３煤层注水时间 在相同的煤层地质条件下，注入相等的水量，采用
低压力，小流量、长时间的注水方法比采用高压力、大 流量、短时间的注水方法效果更佳。这是因为压力水
综采工作面煤层注水管理办法（三篇）
第 1 页 共 8 页 综采工作面煤层注水管理办法
为加强综采工作面工程质量管理，本着以人为本的管理理念和安全第一，预防为主的安全生产方针，加强工作面顶板管理，增强煤层黏结性，减少煤层在采、巷修等作业过程中的顶板冒落机率，预防顶板事故的发生，确保综采工作面安全正常回采，特制定如下煤层注水管理办法：
1、综采工作面煤层必须逢采必注，不注不采，每班工作面保证3个以上孔同时注水，少一个罚款100元/次。
2、注水孔要严格按照以下原则布置：
（1）、煤层h6m时，注水孔呈三花眼布置，上孔布置于煤壁顶梁处，孔深不小于6m，仰角不小于30；下孔布置于煤壁距顶梁0.3m处，孔深不小于5m，仰角15~20；孔间距均为4m~6m。
（2）、煤层3mh6m时，注水孔布置于煤壁距顶梁0.2m处，孔间距4m~6m，单孔孔深不小于5m，仰角15~20。
（3）、煤层2mh3m时，注水孔布置于煤壁距顶梁0.5m处，孔间距4m~6m，单孔孔深不小于5m，其角度与煤层赋存角度一致。
3、注水孔采用风动钻机施工，钻头直径ф42mm。
4、封孔采用直径ф42mm、长度1m~1.6m的水力膨胀式封孔器，封孔深度不小于1.5m，确保封孔质量。
5、巷道在扩修作业前必须至少提前三天进行注水，保证在扩修作业开始时注水点始终超前作业点不少于5m，以充分湿润并锈结煤体，严格做到不注不扩。 第 2 页 共 8 页 6、注水孔沿扩修巷道断面轮廓线布置，每排不少于3个，排距不大于3m，单孔孔深不小于3m，注水孔垂直于巷道断面轮廓线并向扩修前进方向倾斜不小于60。
7、扩修注水时，封孔采用直径ф42mm、长度1m~1.6m的水力膨胀式封孔器，封孔深度不小于1.0m，确保封孔质量。
8、十字头扩修应采用多孔少注方法进行注水，注水孔间距不少于2m，终孔间距不大于5m，湿润煤体不少于巷道轮廓线外2m。
9、注水量以作业地点煤层充分湿润或相邻孔出水为原则，并超前工作面煤墙不少于2m。