淺談煤層注水對治理煤礦井下災(zāi)害的重要作用

徐浩

摘 要：煤礦生產(chǎn)安全一直備受人們關(guān)注，為了有效預(yù)防煤礦災(zāi)害發(fā)生，許多人力和物力都被投入預(yù)防和治理煤礦災(zāi)害當(dāng)中，不少預(yù)防災(zāi)害發(fā)生的措施也逐步被探知。煤層注水便是對煤礦井下災(zāi)害治理的重要舉措。本文從煤層注水的具體運(yùn)用方式來探究其對治理煤礦井下災(zāi)害的重要作用，希望對減少煤礦井下災(zāi)害事故的發(fā)生有所幫助。

關(guān)鍵詞：煤層注水；井下災(zāi)害；應(yīng)用；

眾所周知，煤層開采如果沒有相應(yīng)的技術(shù)支持，開采起來是非常危險(xiǎn)的，一不小心就容易引發(fā)井下災(zāi)害。而煤層注水技術(shù)被認(rèn)為是合理預(yù)防煤礦井下災(zāi)害的舉措之一，它主要是對井下粉塵、防治沖擊地壓等有重要的作用。煤層注水作業(yè)就是先在煤體上進(jìn)行鉆孔，然后再將水溶液和壓力水進(jìn)行注入，通過增加水分來把煤層的物理性質(zhì)加以一定的改變，預(yù)防沖擊地壓的同時(shí)減少了粉塵的產(chǎn)生，對治理煤礦井下災(zāi)害有重要的作用。以下筆者就對煤層注水的具體應(yīng)用來進(jìn)行分析。

一、煤層注水的應(yīng)用分析

在煤層注水的過程中要考慮到煤層裂隙和孔隙，如果煤層的裂隙較多、孔隙率較高的話，煤層注水就相對比較容易。目前，煤層注水技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在我國大多煤礦采用長孔注水，但也有的礦井根據(jù)情況采用短空注水、巷道注水或深孔注水。用于礦井煤層注水的設(shè)備包括了鉆機(jī)設(shè)備、煤層注水泵以及封孔設(shè)備等。

1、煤層注水技術(shù)

煤層注水在鉆孔方面要考慮到鉆孔的合理布置問題和孔的大小角度問題。首先是鉆孔位置需要結(jié)合煤層品質(zhì)和開采方式等內(nèi)容綜合考慮，做到合理高效的設(shè)定鉆孔分布位置。其次，鉆孔時(shí)要注意孔徑和孔深。通常孔徑為70毫米左右，進(jìn)行封孔的地方直徑在90毫米左右，鉆井角度一般與作業(yè)面成10°角，但在實(shí)際操作過程中要考慮煤層的透水性、厚度等具體因素來決定。

2、煤層注水參數(shù)

煤層注水參數(shù)主要包括注水量、注水壓力及流量。首先注水量的確定。煤層注水量可以根據(jù)每孔平均擔(dān)負(fù)的濕潤煤量來決定，鉆孔擔(dān)負(fù)的濕潤煤量具體的計(jì)算公式為：T = LSMr。（L代表工作面的傾斜度，M代表煤層厚度，S代表鉆孔兩面的濕潤范圍即孔間距，r代表煤的視密度。），然后再根據(jù)公式：P = KTW（W代表合理的含水率增值，K代表水量不均衡系數(shù)），來技術(shù)注水量。

其次，注水壓力的確定。煤層注水壓力通常大于煤層中蘊(yùn)含的瓦斯壓力，但也要小于被水壓裂的壓力，主要是防止崩塌和保持煤層的透水性。第三，煤層注水時(shí)間的確定。注水時(shí)間取決于三個(gè)因素：注水孔的長度、每孔所需總的注水量、每米的鉆孔的注水流量。

二、煤層注水的防治作用

煤層注水技術(shù)可以說是確保井下安全的有效舉措，通過合理的運(yùn)用不僅可以減小沖擊地壓的威脅，也可以降低粉塵、改善工人作業(yè)環(huán)境，還可以提高工人的工作效率以及回采率，對于煤礦井下安全生產(chǎn)有著重要的意義。

1、防治沖擊地壓

沖擊地壓是地下施工中常見的動(dòng)力破壞現(xiàn)象，煤層沖擊地壓會(huì)導(dǎo)致煤體結(jié)構(gòu)失去平衡，煤炭碎片蹦出的沖擊力具有極大的破壞性，因此治理煤礦井下災(zāi)害要及時(shí)預(yù)防沖擊地壓的破壞。煤層地質(zhì)和頂?shù)装迮c地壓關(guān)系密切，是地壓產(chǎn)生的重要因素，同時(shí)，地壓的產(chǎn)生還會(huì)受到人為開采、內(nèi)聚力、煤層強(qiáng)度等因素的影響。

煤層注水后，通過水的濕潤滲透，可以有效的降低煤體的強(qiáng)度，讓煤體塑化，進(jìn)而緩解沖擊傾向。另外，煤層注水還可以增加抵抗破壞的傾向阻力并降低能量釋放的速度。因此，煤層注水技術(shù)對于治理煤礦井下沖擊地壓有著重要的作用。

2、防治粉塵

就目前來說，煤層注水是防治煤塵最有效的方式。從注水過程來看，在水壓的作用下，水通過孔隙進(jìn)入煤層，并在煤體當(dāng)中向四周進(jìn)行滲透，煤體的濕潤度大大增加。煤體得到濕潤后，在開采過程中產(chǎn)生粉塵的能力就有效的降低了。通過注水，可以使煤層的水分含量從3.85%提高到4.21% ～4.36%這個(gè)區(qū)間，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，采煤人員在割煤時(shí)會(huì)降低75%左右的粉塵產(chǎn)生率。由此可見，做好煤層注水，能有效的降低粉塵濃度、減少粉塵污染。

3、防治火災(zāi)

在遇到開采較厚且易燃的煤層時(shí)，對于火災(zāi)的防范要格外的主義。作業(yè)時(shí)，可以在放頂后，通過向采空區(qū)注水進(jìn)行防火。煤體在注水之后的熱容量和導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)增大，從而使煤體的溫度不易升高，達(dá)到防火的作用。而且，在冷水注入煤體后，還可以有效的降低煤體的高溫工作面，在防火的同時(shí)也改善工人的施工環(huán)境。

4、預(yù)防煤與瓦斯的突出

煤層注水可以讓煤層的物理力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生變化，煤層的塑性得到增大，井下巷道壓力發(fā)生改變，壓力的集中程度也減小了。而且，注水的煤體透氣性會(huì)大大的降低，對于瓦斯氣體的運(yùn)動(dòng)有明顯的阻礙作用。實(shí)踐表明，濕潤煤體對于預(yù)防煤層與瓦斯的突出有重要作用。

三、煤層注水過程中應(yīng)當(dāng)注意的問題

煤層開采作業(yè)是危險(xiǎn)系數(shù)較高的行業(yè)，也是災(zāi)害頻發(fā)的行業(yè)，因此，作為治理煤層井下災(zāi)害的重要措施，煤層注水在運(yùn)用時(shí)容不得半點(diǎn)馬虎，一不小心就會(huì)造成毀滅性的事故，必須認(rèn)真對待。實(shí)施煤層注水主要從以下幾方面內(nèi)容：一是必須配備專業(yè)的技術(shù)人員，他們是煤層注水作業(yè)的核心，對于注水鉆孔的密度和效果要有精準(zhǔn)的把握，過多或過少都有可能造成不必要的損失，因此這些技術(shù)人員都應(yīng)當(dāng)經(jīng)過正規(guī)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，具備相應(yīng)的專業(yè)素養(yǎng)和操作技術(shù)后方能上崗；二是要配備先進(jìn)的作業(yè)設(shè)備，煤層注水的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是比較高的，沒有先進(jìn)的設(shè)備作為配合，就無法達(dá)到想要的效果。也有一些企業(yè)對于設(shè)備的更新并不重視，因而也引發(fā)了一些悲劇的產(chǎn)生。優(yōu)良的設(shè)備對于煤礦來說好比一把利器，不僅可以提高生產(chǎn)效率，還是安全生產(chǎn)的保障。

四、結(jié)語

煤層注水在防治沖擊地壓、粉塵及火災(zāi)等方面有著重要作用，也被廣泛運(yùn)用。但不可否認(rèn)，在實(shí)際操作當(dāng)中仍存在這樣那樣的難題，這些難題也是鞭策一線人員和科研人員繼續(xù)探索的動(dòng)力。煤炭作為重要的能源之一，它的使用量是非常龐大的，每天奮斗在礦井下的工人也不計(jì)其數(shù)，為了真正讓這些一線生產(chǎn)人員的生命安全得到保障，煤炭開采者更應(yīng)當(dāng)重視煤層注水的運(yùn)用，進(jìn)一步完善和改進(jìn)煤層注水技術(shù)，同時(shí)繼續(xù)探索其他防治井下災(zāi)害發(fā)生的有效途徑，以確保煤炭生產(chǎn)安全。

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