煤矿用注水封孔器(详细解读煤层注水技术)

Posted 2023-06-02

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煤矿用注水封孔器(详细解读煤层注水技术)

指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。方法很多，下面主要介绍煤层注水。

1、煤层注水实质

在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，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煤尘的产尘量。

煤层注水的减尘作用主要有以下三个方面：

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粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除尘源；

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生量。

2、影响煤层注水效果的因素

① 煤的裂隙和孔隙的发育程度

裂隙和孔隙的发育程度不同，注水效果差异也较大。煤体的裂隙越发育则越易注水。煤体的孔隙发育程度一般用孔隙率表示，系指孔隙的总体积与煤的总体积的百分比。根据实测资料，当煤层的孔隙率小于4%时，煤层的透水性较差。

② 上履岩层压力及支承压力，地压的集中程度与煤层的埋藏深度有关，煤层埋藏越深则地层压力越大，而裂隙和孔隙变得更小，导致透水性能降低，因而随着矿井开采深度的增加，要取得良好的煤体湿润效果，需要提高注水压力。

③ 液体性质的影响：煤是极性小的物质，水是极性大的物质，两者之间极性差越小，越易湿润。为了降低水的表面张力，减小水的极性，提高对煤的湿润效果，可以在水中添加表面活性剂。阳泉某矿在注水时加入0.5%浓度的洗衣粉，注水速度比原来提高24%。

④ 煤层内的瓦斯压力

煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。所以在瓦斯压力大的煤层中注水时，往往要提高注水压力，以保证湿润效果。

⑤注水参数的影响

煤层注水参数是指注水压力、注水速度、注水量和注水时间。注水量或煤的水分增量是煤层注水效果的标志，也是决定煤层注水除尘率高低的重要因素，注水对间和注水量应保证煤体湿润范围内水分增值达1％-2％，考虑地面防冻和商品煤质量等要求，一般水分应控制在5%以下为宜，在实际工作中，常以煤壁均匀地渗出水珠，常称为“出汗”现象为止。煤层经注水后可使生产过程中煤尘浓度降低60％-90%。

3、煤层注水方式

①短孔注水，是在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水，注水孔长度一般为2～3.5m；

② 深孔注水，在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长一般为5～25m；

③长孔注水，从回采工作面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔长30～100m；

④巷道钻孔注水。即由上邻近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板巷道向煤层打钻注水。

煤层注水示意图

4、注水系统

注水系统分为静压注水系统和动压注水系统。

静压注水：利用管网将地面或上水平的水通过自然静压差导入钻孔的注水叫静压注水。

动压注水：利用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫动压注水，水泵可以设在地面集中加压，也可直接设在注水地点进行加压。

5、注水设备

煤层注水所使用的设备主要包括钻机、水泵、封孔器、分流器及水表及压力表等。

6、注水参数

① 注水压力

注水压力的高低取决于煤层透水性的强弱和钻孔的注水速度。

适宜的注水压力是：通过调节注水流量使其不超过地层压力而高于煤层的瓦斯压力。

② 注水速度（注水流量）

注水速度是指单位时间内的注水量。钻孔的注水速度随钻孔长度、孔径和注水压力的不同而增减。一般来说，小流量注水对煤层湿润效果最好。

③ 注水量

注水量是影响煤体湿润程度和降尘效果的主要因素。

④ 注水时间

每个钻孔的注水时间与钻孔注水量成正比，与注水速度成反比。防止煤尘引燃的措施，对一切非生产必要的热源，要坚决杜绝(同瓦斯)。

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