采煤工作面煤层注水技术标准
1 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。
本标准使用于晋煤集团所属矿井。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件应用是必不可少的。
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MT501-1996 长钻孔煤层注水方法
MT/T 1023-2006 煤层注水可注鉴定方法
煤矿安全规程
3 术语和定义
3.1 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，防治突出及自燃的技术。
3.2 动压注水
通过钻孔并利用注水泵提供的动压力将水柱入煤层中。
4 基本要求
4.1 煤层注水条件
4.1.1 采煤工作面进行煤层注水时，应同时符合以下条件及要求：
A 煤样原有自然水分或防灭火灌浆后水分小于等于4%；
B 煤样孔隙率大于等于4%；
C 煤样吸水率应大于等于1%；
D 煤样坚固性系数应大于等于0.4.
4.1.2 采煤工作面具有以下特征之一时，不宜采用煤层注水：
A 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；
B 注水后会影响采煤安全或造成劳动条件恶化的薄煤层；
C 煤层很松软、破碎，打钻孔时易塌孔、难成孔的煤层；
D 采用下行垮落法开采紧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。
5 煤层注水方式
5.1 注水方式分类
主要有短孔注水和长孔注水。
5.1.1 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5m~25m.
5.1.2 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和双向长钻孔注水。
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。
5.2 注水方式选择
5.2.1 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。
5.2.2 对于煤层赋存不稳定。
地质构造复杂，产量较低的回采工作面，或者顶、底板岩性易吸水膨胀而影响顶板管理的工作面。
易采用短孔注水。
5.2.3 采煤工作面两巷宜采用长孔注水。
5.2.4 采用短孔注水时，应确定适合本矿井条件的钻孔、封孔、注水等参数，并编制专门的注水设计和安全技术措施；采用长孔注水时，应按下列条款规定执行。
6 钻孔
6.1 布置方式及参数
6.1.1 布置方式分为单向钻孔和双向钻孔。
6.1.2 钻孔间距应为15m~25m 。
6.1.3 钻孔倾角
6.1.3.1 单向及双向钻孔倾角按式（1）确定：
g l h
arcsin =α 式中：α——钻孔倾角，单位为度(°)；
h ——钻孔位置进回风巷对应点的高差，单位为米（m ）； l g ——钻孔位置对应工作面长度，单位为米（m ）。
6.1.4 钻孔直径： 钻孔直径应为50mm ～94mm 。
6.1.5 钻孔长度：单向钻孔长度应比工作面长度短20m~40m ；双向钻孔长度应比1/2工作面长度短5m ～8m 。
7 封孔
7.1 封孔方式
采用水泥砂浆封孔、封孔器封孔等方式。
7.2 封孔长度
长度注水封孔长度应超过巷帮煤体的破碎带，深度应为8m~20m，封孔段长度不得小于5m，且湿润半径未达到设计要求前不得出现泄水和掺水现象。
8 注水
8.1 注水系统选择
8.1.1 透水性强的煤层，且湿润煤体的注水量能适应采煤推进速度，可采取静压注水方式。
透水性弱的煤层，应采用动压注水方式。
8.1.2 动压注水系统
主要由注水泵、分流器、注水表、单向阀、阀门、压力表、钢丝编织高压胶管等组成，如图3所示。
图3 动压注水系统
1—注水管；2—水泥砂浆；3—压力表；4—钢丝编织高压胶管及接头；5—阀门；6—分流器；7—单向阀；8—注水表；9—注水泵；10—供水桶
8.1.3 静压注水系统
主要由注水表、压力表、阀门、钢丝编织高压胶管组成，如图4所示。
图4 静压注水系统
1—钢丝编织高压胶管；2—接头；3—阀门；4—注水表；5—封孔器；6—注水管；
7—压力表
8.2 注水参数
8.2.1 注水压力
r W P P P ≤≤)5.1~2.1(
式中：P ——注水压力，单位为兆帕（MPa ），一般静压注水压力不超过
2.45MPa ，动力注水压力为4.9MPa~19.6MPa ；
Pw ——煤层中瓦斯压力，单位为兆帕（MPa ）；
Pr ——上覆岩层压力，单位为兆帕（MPa ）。
8.2.2 单孔注水量
Q=K ·M ·l j ·l ·p ·(W 1-W 2)
式中：Q ——单孔注水量，单位为立方米（m 3）；
k ——钻孔前方煤体湿润系数，1．1～1．5；
M ——煤层厚度吗，单位为米（m ）；
lj ——钻孔间距，单位为米（m ）；
l ——工作面长度，单位为米（m ）；
ρ——煤溶度，单位为立方米每吨（t ／m 3）；
W1——注水后煤层达到的水分，取4%；
W2——煤层原有的水分，实测值；
8.2.3 单孔注水流量
动压注水时应为0．3m 3／h ～2．0m 3／h ，静压注水可不控制单孔注水流量。
8.2.4 注水时间
q
Q T = 式中：T ——注水时间，单位为小时（h ）；
q ——单孔注水流量，单位为立方米每小时（m 3／h ）。
8.2.5 同时注水钻孔数量
j
l Tv n 24= 式中：n ——同时注水的钻孔数量；
v ——工作面日推进度，单位为米每天（m ／d ）。
8.2.6 注水超前工作面距离
t c l Tv l +=24
式中：lc ——注水超前工作面距离，单位为米（m ）；
lt ——停止注水时钻孔距工作面的距离，应为8m ～20m 。
8.3 注水程序
8.3.1 封孔后应及时按设计要求连接注水系统。
8.3.2 水泥砂浆封孔后应凝固1d~2d后再开启注水阀门，开动注水泵进行动压注水或开启阀门进行静压注水。
8.3.3 当注水达到设计要求时或钻孔周围煤壁有水渗出（相邻钻孔渗水或煤壁有掉渣现象）时，可结束对该钻孔（或该组钻孔）的注水。
8.3.4 注水工作结束后，待孔内水充分渗透方可拆除钻孔。
8.4 注水钻孔管理
煤层注水应建立煤层注水钻孔台账和煤层注水台账，现场悬挂注水钻孔参数说明牌。
煤层注水钻孔台账应准确记录钻孔长度、直径、间距、封孔长度、距工作面距离等内容。
煤层注水台账应准确记录钻孔注水压力、注水量、累计注水天数、累计注水量等内容。
9 煤层注水效果评价
9.1 直接观测法
根据煤壁或煤帮渗水（出汗）状况简单判断注水湿润范围。
9.2 仪器测定法
从煤壁或煤帮上采取煤样，对水分含量用水分测定仪进行测量。
由注水前、后的水分变化确定湿润范围和煤体含水量。
9.3 煤层注水的降尘效果计算
煤层注水的降尘效果表现为采煤时空气含尘量的降低，按公式（8）计算降尘率。
η={(c x-c s)/c x}×100
式中：
η——降尘效率，单位为百分数（%）；
c x——注水前，开采时尘源风流中的粉尘浓度，单位为毫克每立方米（mg/m3）;
c s——注水后，开采时尘源风流中的粉尘浓度，单位为毫克每立方米（mg/m3）。
10 其它
10.1 利用抽放钻孔进行煤层注水时，其注水效果应满足本标准的要求。
10.2 利用抽放钻孔进行煤层注水时，在注水间距范围内的抽放钻孔应关闭停止抽放。
注水时，应注意观察放水器放水情况，发现放水器水量增大，应及时将该（组）钻孔关闭。
