试论煤层注水在煤矿安全中的应用效果

水在煤矿 安全 中的应用效果
彭 贺
（ 安徽 省淮北矿业集团孙疃煤矿安全改建工程筹备处 。安徽 淮北 ２ ３ ５ ０ ０ ０）
【 摘 要】 煤炭作 为我 国主要 的化石 资源和能 源，对我 国国民 经 济的发展 起着极其重要的作 用。但 随着经济的发展和人 民生 活水 平 的提 高 ，煤矿 安全生产 中设计的安全 问题及 对环境所造成的 污染 也 日益 突 出，因而如何合理、 洁净 、高效地 利用煤 ，使之为我 国国 民经济的可持 续发展 发挥 最大效益 则具有 重要 的战略意义 。本文主 要介 绍了煤 层注水及相关方法 ，并在此基础 上逐 一讨论 了煤层 注水 技术 的作 用机理 和在煤矿安全 中的应 用效果 ， 希 望能在改善非严寒 和非缺水地 区煤矿安全 管理上 有所助 益。 【 关键词 】煤层 注水；煤矿 安全 ；应用效果
地起到密 闭和 防爆 的作用 。每个封闭墙 内铺设两道管路，在新的封 闭墙砌筑充填完成 时，根 据瓦斯抽 采量适时关闭里段抽采 阀门，保 障 了高抽巷瓦斯抽采 的连续性 。 （ ２ ）打孔破坏 了煤体 内原有 的煤一瓦斯体系 的平衡，注水前后 则形成 了新 的煤一瓦 斯一水三相体 系，体系的这些变化都会导致瓦 斯的涌出 。裴沟煤矿的 ２ ５ ０ ３ １工作面在浅孔注水工作中，注水前干 孔孔 口瓦斯浓度可达 ２ ％ 以上 ， 注水后的湿孔孔 口瓦斯浓度则可超过 ４ ％ ，该工作面注水之后生产过程中瓦斯超限次数明显减少。 ２ ． ３ 预 防 煤 与 瓦 斯 突 出 研 究和试 验考 察表明 ，注水湿润煤体 ，可使煤 的力 学性 质发生 １ 煤 层 注 水 及 方 法 明显变化，煤的弹性和强度减小 ，塑性增大 ，从 而使 巷道前方的压 所谓 的煤层注水技 术，是指在煤矿保护层 回采之前 ，在 煤层上 力分布 发生变化 ，即高压力 向煤体深部转移 ，压 力集 中系数减 小。 部进行钻 孔，并通过钻好 的孔注入 压力水，使水分渗入 到煤体 内部 ， 在煤矿 保护层上的回收期 ，我们可 以将 高抽巷侧 上方 的石板巷 回风 在对 原先的“ 煤一 瓦斯 ” 两相 平衡体系实施破坏之后， 形成全新 的“ 煤 巷段封 闭采 空区瓦斯抽放管 ，同时与上 隅角采空 区瓦斯抽采 。抽巷 瓦斯一 水 ”三相体系 ，该体系 下由于介质的互相影响及作用 ，致 使 形成 的采空区瓦斯的顶板裂隙排水渠 ，对下部采 空区瓦斯发挥作拉 煤体物 理性质、化学性质和热力 学性质 产生改变 。通常按照钻孔 的 动用 ，减少采 空区气体排涌 向工作 面和 的上 隅角 。在 阳泉矿 区 ３号 深度 我们 可 以将煤层注水分为深孔注水 技术 和浅孔注水技术 。深孔 煤层两对 突出矿井 的 ６个具有突出危险性 的综采 工作面使用浅孔煤 注水是在 回采工作面 的前方平行工作面 进行打孔，孔的深度通常是 壁注 水后 ，瓦斯突出和喷 出次数与采用前相 比，减少 了 ７ ２ ． ２ ％ ，平 工作面斜 长的三 分之二，钻孔直径 在 ７ ５ 一 ｌ Ｏ Ｏ ｍ ｍ之间，在封孔工作结 均突 出强度也 降低 了 ３ ６ ． ５ ％ 。 束后 ，可 以开始注水工作 。和浅孔注水 相比较，深孔注水 的施工成 ２ ． ４ 防火 与 降 温 本更高 ，钻 孔施 工也十分 困难 ，一般 只针对 那些中厚或者较厚 的煤 分层法开采厚或特厚 易燃煤层 时，在放顶后 ，向采空区注水 ， 层使用 。深 孔注 水的优点则是预湿范 围广 ，可以使煤层下媒体得到 或在放顶前用水遍洒 放顶 步距条带 ，能起到防火作用 。因为注水后 充分湿润 ，并对 采煤工作不构成影响 。但是在个 别矿区， 因为没能 煤体 的导热系数和热 容量 增大，使煤体的温度不 易升高 ，如果顶板 彻底地破坏煤矿 保护层，使得注水工作很难 按计划 实施，导致注水 为泥质岩石 ，则此法 效果 更佳 ，注 水后，煤层岩石湿润 ，膨胀成再 量小 ，这也严重影 响了煤层注 水在煤矿 安全 中的应 用效果 。 生顶板 ，覆盖浮煤 ，减少漏风 ，从而抑 制了采空 区的浮煤氧化 。陕 ２煤层 注水在煤矿安全中的作用机理与效果 西崔家沟矿和徐州大黄 山矿采用此 法防火均取得 了良好效果 。温度 ２ ． １ 防 尘 工作 较低的冷水注入煤体后 ，由于水有 较大 的比热容和汽化潜热，对高 我们知道’ ，注 水工作是煤矿保护层 回采工 作面 中极其有效的防 温工作面的降温也是有利的 。 尘措施 。其 中关于水 的除尘机 理具体有下面几 点：首先， 由于在湿 ２ ． ５ 防 治 冲 击 地 压 润煤体阶段受到原煤体 中的原生煤尘影 响， 导致煤 尘丧失飞扬能力； 煤层 注水防治冲击地压 的机理是 ：高压注 水改变 了煤体 的裂隙 其次 ，注水可 以将煤体 中的细 小部分进行液体包裹 ，如果在 煤体开 结构，使煤体脆性减弱 ， 塑性增强。促使煤壁前方塑性变形区加宽 ， 采发生破碎事件时 ， 可以避免细粒煤尘到处飞扬的现象产生 ； 最后， 使集中压力区 向煤壁深处移动并加 宽，减 弱了压 力集 中程度 ，缓和 由于水的湿润性 ，从而增 强了煤体塑性指标 ，很大程度上 削弱了煤 了煤体压力潜能的积聚， 从而预防冲击地压的发生或使其强度减 弱。 尘的脆性影响 。在煤体受 到外 力作用的情况下 ，原本很 多的脆 性破 抚顺胜 利矿采 用煤层注水防治冲击地压，收到较好效果。 碎转化为塑性形变 ，从而减免 了煤体破碎后产生大量尘粒 的问题 ， ３ 结 语 大幅度 抑制 了煤尘产生 。通过对新 坟孙村矿进行煤层注水工作后 发 综上所述 ，通过将煤层 注水技术应用 到煤矿安全生产 中来 ，不 现，除尘率高达 ７ ３ ％ ，很好地满足 了预定 的除尘效果 。 但 可以大幅降低管理难度 ，还能很好地控制生产成本 ，最终求 得人 ２ ． ２减少回风 流中的瓦斯浓度 力资源 管理的最优化解。为此 ，我们务须不 断探 索煤层注水技 术在 煤层注水 在治理瓦斯 的问题上 ，不但可 以预防煤与瓦斯 突出， 煤 矿 安 全 中 的 应 用 策 略 ， 做 到 事 前 控 制 ，提 前 排 除 ， 预 先 处理 ，未 还能够 很好地减少工作面上 回风流 中瓦斯浓 度，其具体原 因可 以概 雨而绸 缪，防患于未然。全面加强煤层注水技术水平 ，使煤矿 安全 括为 以下两点： 生产作业 更加 安全稳定 地进行 ， 确保 实现煤矿 安全生 产零故 障 目标 ， （ １ ）由于在湿 润煤体时 ，水 分的存在阻碍 了瓦斯运动 ，从而使 以便更好 地为社会主义 现代化 服务 。 得在煤 体破 坏后一些瓦斯不会涌采掘 空间，反而会 以变相 的形式被 参 考文献 ： 煤体运 出工作面。通过分段砌筑封 闭墙 ，在 封闭墙中铺设管路进行 【 １ 】 孔祥 言． 高等渗 流力学［ Ｍ】 ． 合肥 ：中国科 学技 术大学 出 版社 ， １ ９ ９ ９ ． 瓦斯抽采 ，抽采管路为 ２ ４ ０ ａ ｒ ｍ的铁 管，抽采流量 为 ９ １ ｍ 。 ／ ｍ ｉ ｎ ，封 闭 ［ ２ 】 胡卫 民， 等． 矿井通风与安全ｆ Ｍ１ ． 徐州 ： 中国矿业 大学出版社。 ２ ０ ０ ８ ． 墙 间距 为 １ ｌ Ｏ ｍ 。封 闭墙 的组成 由砌筑两道墙体 ，并在其 内部充填黄 【 ３ 】 孙文标 ， 刘辉 ， 赵 宏伟． 煤层注水在煤矿 安全 中的应 用及效果浅析 泥 ，墙体厚度 ８ ０ ０ ｍ ｍ ，墙与墙之 间的距离不小于 ４ ｍ ，这样可 以很好 煤 矿 安 全 Ｓ ａ ｆ ｅ ￣Ｉ ｎ ｃ ｏ ａ １ Ｍｉ ｎ ｅ ｓ ， ２ ０ ０ ４ （ １ ２ ） ．