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煤巷掘进工作面短壁注水技术的研究与应用周长国1，孟祥征1，田克武2（1．济宁矿业集团有限公司，山东济宁272000；2．济宁市国土资源局矿产资源开发技术服务站，山东济宁272000）摘要通过注水一方面湿润煤体，使煤体被水包裹起来，煤体塑性增强、脆性减弱，减少破煤过程中煤尘的产生；另一方面润湿并粘结原生煤尘和放炮过程中产生的煤尘，使其丧失飞扬能力。
关键词煤巷掘进工作面短壁煤层注水中图分类号TD714+．4文献标识码B济宁矿业集团霄云煤矿位于金乡煤田。
金乡煤田含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，共含煤19层，煤层平均总厚9.86m，矿井主采3煤，3煤平均厚度3.49m，占可采煤层总厚的50%，具有分布广、埋藏浅、储量大的特点。
3煤干煤吸氧量为0.61ml/g，最短发火期84天，属自燃煤层。
矿井为低瓦斯矿井，各煤层均具有煤尘爆炸危险性。
1霄云煤矿煤尘治理措施霄云煤矿严格按照集团公司标准采取防尘措施，建立了净化风流、转载点喷雾、支架喷雾、湿式打眼、爆破使用水炮泥、装煤洒水、定期冲刷巷道、潮料喷浆并使用除尘风机、个体防护及安设隔爆设施等综合防尘措施。
降低了工作面一次尘源。
不断加强防尘管路的检查和维护，保证工作面及生产系统的正常供水。
加强粉尘的冲刷，定期冲刷巷道粉尘，消灭粉尘堆积现象，保证了矿井的安全生产。
自揭露煤层以来，霄云煤矿在煤巷、半煤岩巷推广应用短壁煤层注水技术，起到很好的除尘效果。
2煤巷掘进工作面短壁注水技术的研究应用2．1短壁注水技术工艺原理煤巷掘进工作面短壁煤层注水是在煤巷掘进工作面中垂直掘进煤壁或与其倾斜打钻孔进行注水。
通过注水一方面湿润煤体，使煤体被水包裹起来，煤体塑性增强、脆性减弱，减少破煤过程中煤尘的产生；另一方面润湿并粘结原生煤尘和放炮过程中产生的煤尘，使其丧失飞扬能力。
2．2注水封孔器及其原理注水采用ZF－A16型煤层注水封孔器，封孔器外径：30mm；长度：1500mm；工作压力：1 20MPa；导向套直径：30mm；膨胀体内径：22mm；膨胀后外径：52mm。
煤体注水基本常识一、封孔器工作原理采用MF型摩擦式封孔器封孔：将封孔器与井下高压水连接，封孔器插入需注水的煤层孔内，打开水路安全阀，当封孔水压达到 1Mpa 以上时，靠高压水压力将封器的胶管膨胀后封孔，而后注水，注水完毕后，打开控制水阀，可将管内水放出 , 当封孔水压下降到 0.5Mpa 以下时，封孔器即可恢复原状，然后将封孔器抽出，完成注水工作。
（现在使用每根2米）二、注水参数<1>注水压力为10kg/cm2<2>注水流量须48小时均大于1L/min<3>注水量按以下公式,根据工作面长度计算:Q=K×M×Lj×L×ρ×δQ—工作面钻孔注水量,m3K—钻孔前方煤体湿润系数（1.1-1.3）M—开采厚度mLj—钻孔间距mL—工作面长度mρ—煤的密度t/m3δ—吨煤注水量0.02m3/ t<4>注水时间==注水量/注水流量<5>超前距离30米在实际注水前和注水中,在封孔深度符合要求的条件下,常把从煤帮在预定的湿润范围内出现均匀的出汗现象。
(从煤帮渗出水珠,作为煤体受到湿润的标志)三、动压注水：根据几十年来各国煤矿积累的防尘经验，煤矿防尘技术最主要的就是煤层注水。
煤层注水是井下最有效、最积极主动的防尘措施，是采煤工作面最重要的防尘措施之一，在采煤之前预先在煤层中打若干个钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程中煤尘的产生量。
注水减尘原理：1、煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并黏结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除这一尘源。
2、水进入煤体内部，并使之均匀湿润。
当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生。
3、水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产量。
煤层注水工岗位职责
煤层注水工是煤矿中的一种职业，主要负责以下职责：
1. 安全生产职责：负责煤层注水工作的安全管理，确保注水作业过程中的安全生产环境。
2. 注水设备维护职责：负责煤层注水设备的日常维护保养和检修，确保设备的正常运行。
3. 注水计划制定职责：根据矿井地质条件和矿井生产需求，制定煤层注水计划，并保证按计划进行注水作业。
4. 注水施工职责：按照注水计划进行注水工作，包括开展钻井、井筒加固、注水管道铺设等工作。
5. 注水监测职责：负责定期对煤层注水效果进行监测与评估，并记录相关数据，确保注水工作的效果。
6. 协调沟通职责：与其他部门密切合作，协调注水作业与煤矿生产的关系，确保注水工作不影响煤矿正常生产。
7. 环境保护职责：负责注水作业中的环境保护措施，防止水源污染和地下水外溢等问题。
8. 学习提升职责：不断学习注水工作的新技术、新方法，提升自己的业务能力和技术水平。
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注水工安全风险管控措施随着矿井逐渐走向深部，地面附近的资源逐渐枯竭，矿业的生产模式已经发生了巨大的变化。
注水工作是矿山井下开采过程中一项重要的支持工作，其主要任务就是向矿井注入水来保护矿柱、稳定矿化带和预防矿山地面沉降等问题。
但是，注水工作的安全风险也伴随着增加，必须高度重视注水工安全风险管控，加强安全预防措施，杜绝安全事故的发生。
注水工的安全风险注水工作是井下矿业生产过程中的一项危险工作，主要由于以下原因而存在安全风险：•工作环境恶劣：注水工作一般在井下、狭窄、漆黑的环境中进行，工作条件极度恶劣，并且容易受到地质因素的干扰，增加了操作难度和风险；•套管漏水：套管漏水是注水工作中比较常见的问题，一旦发生套管漏水，注水操作员容易遭受水流冲击；•水压过大：注水过程中一旦水压过大，会直接影响井下注水设备的安全性，增加了水泵机的运行负荷，导致水泵机出现故障的风险；•设备故障：注水设备的故障也是一项常见的安全风险，故障的设备会直接影响注水工作的进行。
•其他：在注水的过程中，注水斗、水管等注水设备磕碰、变形等所有细节问题都有可能引发安全风险风险。
注水工的安全管控措施为了更好的保障注水工安全，必须要采取一系列的安全风险管控措施来预防和控制安全事故的发生:1. 建立安全管理制度在矿山注水过程中，企业必须建立包括安全生产责任制度、安全生产管理体系文件、安全生产文化建设计划、安全生产隐患排查制度等在内的一系列工作流程，确保矿山注水工作可以有序、安全的进行。
2. 做好操作培训企业必须让注水工人员接受系统的安全教育和培训，掌握注水操作的技能和规范，提高注水工的安全意识。
注水工人员必须必须对注水设备性能进行深入了解才能更好的保障注水工作的安全性。
3. 安全设备齐全企业必须在注水过程中选用符合规范的注水设备，安装阀门、安全防护网等相应的安全措施。
注水设备必须经过专业的设计和制造，并且经过有效的试验和检验，确保其稳定运行，减少因故障而引发的安全事故。
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<h<6m时，注水孔布置于煤壁距顶板0.2m 处，孔间距4m～6m，单孔孔深不小于6m，15采区仰角150～200，12采区仰角00～50。
c.煤厚2m<h<3m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6m，其角度与煤层赋存角度一致。
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。
煤矿煤层注水施工流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
