长沟峪煤矿煤层注水技术及试验研究

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1、1.2本文研究的目的和意义1.2.1煤层注水防尘的目的与意义在生产过程中产生并形成的，能够较长时间呈悬浮状态存在于空气中的固体颗粒称为生产性粉尘。矿井粉尘属于这类粉尘。它是煤矿在建设和生产过程中所产生的煤尘、岩尘和其他有毒有害粉尘的总称。煤尘一般指粒径在0.75～1mm以下的煤炭颗粒；岩尘一般指粒径在10～45μm（1μm=1/1000mm）以下的岩粉尘粒。矿尘的危害主要表现的两个方面：一是对人体健康的危害，即工人长期吸入矿尘，轻者呼吸道炎症，重者患尘肺病。尘肺病引起的矿工致残和死亡人数，在国内外都十分惊人。据国内某矿务局统计，尘肺病的死亡人数为工伤事故死亡人数的6倍；德国煤矿死于尘肺病的人数

2、曾比工伤事故死亡人数高10倍。因此，世界各国都在积极开展预防和治疗尘肺病的工作，并已取得较大进展。矿尘危害的另一个表现是燃烧和爆炸。例如：煤尘能够在完全没有瓦斯存在的情况下爆炸；对于瓦斯矿井，则有可能发生瓦斯煤尘同时爆炸事故。无论是何种爆炸，都将给矿井以突然性的袭击，酿成严重的灾害。除此以外，矿尘能加速机械的磨损，减少精密仪表的使用时间；能降低工作场所得能见度，使工伤事故增多[8]。在矿山生产过程中如钻煤作业、炸药爆破、掘进机及采煤机作业、顶板管理、矿物的装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘[9]。虽然煤尘危害具有滞后性、隐藏性，不如瓦斯等灾害那么引起高度关注，但它的危害也绝对不容忽视[10

3、]。随着采煤工作面机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大，尤其是综采工作面，采煤机截煤、运煤、移架、移溜等工序均有粉尘产生，导致综采工作面的产尘强度及作业环境中粉尘浓度也愈来愈大[11−12]。因此，认真做好矿尘防治工作，预防和控制矿尘的危害，是矿井安全生产必不可少的环节。煤层注水防尘，是通过钻孔利用水的压力将水注入即将采掘的煤层中，增加煤的水分，使煤体得到湿润，并降低煤的强度和脆性，增加塑性，从根本上降低采煤时各道工序产生的粉尘量。煤层注水技术是综合防尘措施中最基本、最有效的防尘措施[13−15]，近二十年在我国各矿得到非常广泛的应用。长沟峪煤矿长期以来十分重视矿井粉尘的防治，在全矿范围内具

4、备液压泵站条件的煤巷掘进和回采工作面都实施煤层短孔注水。长沟峪矿粉尘浓度极高，对安全-2-生产具有很大的隐患。在工作面进行短孔注水取得了良好的降尘、防尘效果，说明了煤层具有较好的湿润效果，通过适当的注水方案可以有效的降尘，保障矿井的安全生产。但从注水效果来看，仍然存在很大的降尘空间，所以研究煤层长孔注水技术在长沟峪矿的应用，使其防治粉尘工作达到最佳的效果有着重要的意义。1.2煤层注水防治冲击地压的目的与意义冲击地压是矿山开采中发生的煤岩动力现象之一。这种动力灾害通常是在煤岩力学系统达到极限强度时，聚集在煤岩体中的弹性能量以突然、急剧、猛烈的形式释放，在井巷发生爆炸性事故，造成煤岩体振动和破坏，

5、动力将煤岩抛向井巷，同时发出强烈声响，造成支架与设备、井巷的破坏，人员的伤亡等。冲击地压还可能引发其他矿井灾害，尤其是煤尘、瓦斯爆炸，水灾以及火灾，干扰通风系统，强烈的冲击地压还会造成地面建筑物的倒塌和破坏等。冲击地压以其发生原因复杂，影响因素多，发生突然，破坏性极大而成为矿山压力、矿山岩石力学研究中的重大问题[16]。冲击地压是矿山压力的一种特殊显现形式，是矿山采动或采掘工作面扰动诱发高强度的煤（岩）变形能瞬时释放，在相应采动空间引起围岩突然破坏，并产生震动和挤出的现象，是煤矿生产中常见的重大灾害。冲击地压将造成人员伤亡和设备损伤，其破坏位置不仅可以发生在工作面现场，而且可能波及巷道、硐室，

6、特别是存在高应力集中的空间部位。冲击地压最主要的特征的突发性、瞬时震动及破坏性。我国煤矿冲击地压的突出特点是类型多样、条件复杂及发展趋势严重。冲击地压发生前一般没有明显的宏观前兆，其主要诱发因素如放炮、顶板来压期间、回柱（移架）等。通过对国内外大量冲击地压案例的分析，冲击地压的主要特征可以归纳如下：(1)冲击地压的发生与地质构造有密切关系，一般多发生在褶曲、断层及煤层变异性突出的部位，主要受构造应力的控制。(2)发生冲击地压的煤层顶板往往具有坚硬的岩层，该岩层聚集高强度的变形能，是冲击地压发生的主要能量。(3)发生在超前巷道的冲击地压，以巷道两帮煤体抛出为主要特征，将巷道堵塞，甚至完全充实巷道

7、空间。-3-(4)发生在工作面的冲击地压，一般表现为大面积冲击现象，冲击形成的煤体运动和冲击波将支护体推倒。(5)在留有底煤的采场，冲击地压发生时，以底臌和煤岩压入采场空间为主要显现特征。针对冲击地压的严重危害，有很多预测和防治的措施目前国内外防治冲击地压的措施主要有煤岩体注水、钻孔卸压、深孔松动爆破、卸载诱导爆破、煤岩体掏槽卸压、顶板预断裂、巷道切槽卸压、加固软煤层、加强采掘支护、开采保护层、合