煤层高压注水技术的应用

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煤层注水防治冲击地压的应用

作者：师克勐 张相乾

来源：《科技资讯》2012年第34期

摘 要：通过研究煤层注水防治冲击地压的机理，提出了适合孙村煤矿煤层注水的参数，如注水压力在4.5～8.0 MPa，注水时间为8 d，通过对孙村煤矿十一层煤进行注水，使具有中等以上冲击倾向的十一层煤冲击倾向减弱，达到了防治冲击地压的作用，并为煤矿今后的防治冲击地压提供了新的途径和方法。

关键词：煤层注水 注水工艺 注水参数 冲击地压

中图分类号：TD32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（a）-0084-01

近年来，随着煤矿开采深度的增加，冲击地压灾害的发生的频率越来越多，强度也越来越大。目前，冲击地压成为国内外阻碍煤矿安全生产的主要绊脚石之一，虽然采取了一些防治冲击地压的措施如：钻屑法、深孔爆破法、强制放顶、钻孔泄压等，但冲击地压问题却逐年增多。采用注水方法，湿润煤层，增加煤层的塑性可以预防冲击地压的发生，经过煤矿的实践检验，确实是预防冲击地压发生的有效措施之一。

1 煤层注水预防冲击地压的机理

冲击地压是压力超过煤岩体的强度极限，聚积在巷道周围的煤岩体的能量突然释放，由于煤岩体的变形局部变化而发生的失稳破坏现象，即：冲击地压与煤岩层的破坏方式有关。为防治冲击地压的发生，就要在达到煤岩层的破坏峰值强度之前，降低其应力集中，来达到防治冲击地压的目的。煤层中含有大量的裂隙和孔隙，当将高压水注入煤层孔隙、裂隙的同时，煤层注水的破坏机理表现在以下几个方面。

1.1 压裂

压力水进入煤层后，煤层内的水压会不断升高，当升高至煤层的垂直应力和水平应力时，就破坏了煤层的原始结构，从而达到破坏煤层的目的，预防了冲击地压的发生。

1.2 软化

・２４・　科技论坛　

谈煤层高压注水在我矿实践应用　

蔡英杰　

（鸡西矿业集团城山煤矿，黑龙江鸡西１５８１００）　

摘要：煤矿井下各种自然灾害严重威胁着矿井生产安全、经常会造成财产损失或者人员伤亡，随着矿井开采深度的增加，矿井瓦　

斯、矿压升高现象日趋明显，如何从根本上彻底遏制这些自然灾害的发生，是矿井安全生产需要首先解决的最主要任务。本文以鸡西矿业　集团城山煤矿掘进中部区煤层高压注水为例，分析研究解决矿井瓦斯、矿压，防止矿井自然灾害发生，实现安全生产的有效途径。　

关键词：自然灾害；煤层高压注水；安全生产　

１地质概况、煤层顶底板条件　

鸡西矿业集团城山煤矿１４５准备队回采的２５＃左五工作面，位　于掘进中部区一５４０水平，东起２５＃二段绞车道煤柱边界线，西止　

２５＃左五工作面切眼，该回采工作面平均走向长４００米，采高平均　２．４米，面长２１０米，可采储量３０万吨，煤层倾角２２。，其顶板；（１）　

为０．３６米砂页夹煤；（２）１．０米砂页岩；（３）３．４５米白色细粒砂岩；　（４）１．４９米２６＃煤＜煤页互层）。由柱状图可以看出，２５＃煤层结构由　

煤、砂页、砂岩组成，顶板坚硬不易冒落；其煤层内易积聚大量高压　

瓦斯和高应力弹性变形能，为此，我们采取了高压注水方式，从降低　煤层应力的集中及改变煤岩的物理力学性能两个方面阐述了高压　

注水防治矿井瓦斯、矿压方法。　２造成矿井瓦斯、矿压明显升高发生的因素有以下几种　

２．１地质因素　随着开采深度的加大使地应力值增加，总的趋势是随采深的增　

加。矿井瓦斯、矿压显现明显增加。这主要是由于采深增加，原岩应　力增大的缘故；地质构造如褶曲、断裂等也会影响矿井瓦斯升高及　

矿压显现；煤岩结构及性能也是矿井瓦斯、矿压明显升高影响的主　要因素。坚硬、厚层、整体性强的顶板（老顶），其内积聚大量高压瓦　

斯和高应力弹性变形能，不易得到释放。　２．２开采技术因素　

开采多煤层时，任何造成应力集中的因素，如开采程序不合理、　

编号：

时间：2021年x月x日

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 页码：第1页 共5页

第 1 页 共 5 页 开采煤层注水参数研究

摘要:介绍了山西兰花集团伯方煤矿3202综放工作面煤层注水方式选择和注水技术参数的确定方法以及注水降尘效果。结合现场实际，分析总结提出进一步提高注水降尘效果的具体技术措施。

关键词:综放开采;煤层注水;技术参数;降尘效果

0引言在煤矿生产过程中，煤尘严重地威胁着生产安全和矿工的身心健康。主要表现在2个方面:一是对人体健康的危害，即工人长期吸入矿尘，轻者患呼吸道炎症，重者患尘肺病;二是引起燃烧和爆炸事故〔1－2〕。煤层注水技术是矿井最重要的降尘措施之一，基于伯方煤矿3202综放工作面的具体情况，设计了该煤层注水方式及注水参数，并将其应用于现场实践。

1试验工作面概况

3202综放工作面位于二盘区运输巷的右侧，为二盘区首采工作面，其两侧均为实体煤。工作面的巷道布置见图1。煤层赋存深度225～250m，平均

230m。工作面长145m(走向方向)推进长度705m(倾斜方向)，煤层厚度5．82m，倾角3°～5°，赋存稳定。3#煤层的直接顶为3．68m厚的泥岩，老顶为8．36m厚的中砂岩;直接底为2．29m厚的细砂岩，老底为6．96m厚的黑色泥岩。工作面整体为一单斜构造，倾角3°～5°，无断层和褶皱，但有2个陷落柱。1个位于距回风顺槽100m处，对生产无影响;另1个回风顺槽100m处，其大小为长轴80m，短轴50m，对回采有影响，回采至该陷落柱时需搬迁工作面。

2煤层注水方式及注水参数的确定2．1注水方式的选择按照水进入煤体的形式可以分为:长钻孔注水、短钻孔注水和深孔注水;按照水的供给方式可以编号：

时间：2021年x月x日

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 页码：第2页 共5页

第 2 页 共 5 页 分为:静压注水和动压注水。

在煤炭开采中，高压水射流具有多种作用：

1. 岩层破裂和切割：高压水射流能够通过喷射强大的水流来破裂和切割煤炭附近的固体岩石。这可以帮助矿工更容易地获得煤炭，并提高开采效率。

2. 清洗煤层：高压水射流可以用来清洗煤炭表面的泥土和杂质。通过喷射水流清洗煤炭，可以提高煤炭的品质和价值。

3. 煤矸石处理：在煤炭开采过程中，会产生大量的煤矸石。高压水射流可以用来处理煤矸石，将其冲刷和输送到指定区域。这可以减少煤矸石的堆放面积，并降低对环境的影响。

4. 预防瓦斯爆炸：高压水射流可用于冷却煤矿中的一些高温区域，从而降低瓦斯爆炸的风险。喷射冷却的水流可以使瓦斯不易燃烧，保护矿工的安全。

总的来说，高压水射流在煤炭开采中起到了破岩、清洗、处理煤矸石和保护安全等多种作用。这种技术的应用可以提高开采效率、改善煤炭品质，并减少对环境和人员的影响。