煤层注水除尘技术

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1、1.煤层注水煤层注水能较大幅度地减少采煤工作面粉尘产生量，是国内外广泛采用的最积极、最有效的防尘措施。1.1煤层注水的实质煤层注水是回采工作面最重要的防尘措施之一，在回采之前预先在煤层个打若干钻孔，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中煤尘的产尘量。煤层注水的减尘作用主要体现在以下3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，从而有效地消除这一尘源。(2)水进入煤体内部，并使之均勾湿润。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

2、)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。注水后的煤层，在回采及整个生产流程中都具有连续的防尘作用，而其他防尘措施则多为局部的。采煤工作面产量占全矿井煤炭总产量的90％，因此煤层注水对减少煤尘的产生，防止煤尘爆炸，有着极其重要的意义。1.2煤层注水的方式及优缺点注水方式是指钻孔的位置、长度和方向。按国内外注水状况．有短孔注水、深孔注水、长孔注水和巷道钻孔注水4种方式。1.短孔注水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，如图2-1所示。图1-1短孔注水

3、方式示意图a—垂直煤壁钻孔b—斜交煤壁钻孔短孔注水的优点：对地质条件适应性强；注水设备、工艺、技术均较简单。短孔注水的缺点：钻孔数量大而湿润范围小；封孔频繁而不易严密，易跑水；注水与采煤面其他工序相互干扰。2．深孔注水深孔注水是从回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长一般5—25m，如图2-2所示。图1-2深孔注水方式示意图深孔注水的优点：①不仅具有短孔注水的很多优点；②而且更能适应围岩的吸水膨胀性质；③较短孔注水的钻孔数量少，湿润范围大而均匀。深孔注水的缺点：①因压力要求高，故设备、技术复杂；②较长孔注水的钻孔数量多，封孔工序也较频繁。3.长孔注水长孔注水是从回采工作面的运输巷或回

4、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，如图2-3所示；当工作面长度超过120m而单向孔达不到设计深度或煤层倾角有变化时，可采用上向、下向钻孔联合布置钻孔注水，如图2-4所示。图1-3长孔注水方式示意图a—下向钻孔注水b—上向钻孔注水图1-4双向长钻孔注水方式示意图长孔注水的优点：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；②预注时．注水与生产无干扰；④经济。长钻孔注水的缺点：①打钻技术较复杂；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4.巷道钻孔注水巷道钻孔注水即由上邻近煤层的巷道

5、向下煤层打钻注水或由底板巷道向煤层打钻注水，如图2-5所示。在一个钻场可打多个垂直于煤层或扇形布置方式的钻孔。图1-5巷道钻孔注水方法示意图a—由上煤层巷道向下煤层打钻注水b—由底板巷道向煤层打钻注水1—巷道；2、3—钻孔；4—上煤层；5—下煤层巷道钻孔注水的优点：①钻孔少，湿润范围大；②采用小流量、长时间的注水方法，湿润效果良好。巷道钻孔注水的缺点：①岩石钻孔量大；②不够经济；②有时受条件限制，比如因邻近层巷道损坏而影响注水工作的正常进行，所以极少采用。1.3煤层注水方式的选择选择注水方式，首先要考虑岩石压力的影响。长壁工作面采场受地压作用，在工作面前方形成了卸压带、集中应力带

6、和正常压力带，如图2-6所示。短孔注水是在卸压带中进行，深孔注水是在集中应力带中进行．长孔注水是在正常压力带中进行。卸压带媒体次生裂隙发育，透水性强，注水压力要求较低；集中应力带煤体裂隙不发育，孔隙率低，透水性弱，要求较高的注水压力；正常压力带煤体末受采动影响，只有原生裂隙和孔隙，注水压力一般低于深孔注水要求。图1-6注水方式与岩层压力的关系其次要考虑煤层厚度、煤层倾角、有无断层、围岩性质及回采工艺、作业组织方式等。4种注水方式的适用条件：(1)短孔注水：有走向断层或煤层倾角不稳定的煤层，煤层较薄(<0.7m)及围岩有吸水膨胀性质而影响顶底板管理时，采用短孔注水较为合理。国内外采

7、用短孔注水方式的比例较小。(2)深孔注水：一般钻孔较长，其要求煤层赋存稳定。它具有适应顶底板吸水膨胀性质等特点。德国、法国、英国、日本、俄罗斯等国均广泛采用深孔注水方式，这种方式适用于采煤循环中有准备班或每周有公休日，以便在此期间进行注水工作。(3)长孔注水：一般认为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注水方式；但在地质变化大的煤层，本方式受到较大的限制。这种方法被国内外广泛采用。(4)巷道钻孔注水：