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高壓注水的作用

高壓注水的作用:
  煤層注水是在采掘工作前,對煤層進行壓力注水。注水一般是在已掘好的回采巷道或臨近的巷道內進行。目的是通過壓力水的物理化學作用,改變煤的物理力學性質,降低煤層沖擊傾向性。 實施煤體高壓注水卸壓,即從改變煤體的物理機械特性入手,對煤體進行高壓注水達到卸壓的目的。壓力水進入煤體后沿弱面流動,起到壓裂和沖刷作用,以及水對裂隙尖端的楔入作用(水楔作用),使煤體擴大了原由裂隙,產生了新的裂隙,破壞了煤體的整體性,降低了強度。它不僅能消除或減緩沖擊地壓威脅,還可起到消塵、降溫、改善勞動條件的作用。
   煤體注水過程一般都是開始階段泵壓持續上升,當上升到一定值后( 10-20MPa 左右),突然下降( 5-10MPa ),并相對穩定在某個泵壓上,這表明煤體被壓裂,裂隙開始擴展。泵壓最初上升到的最高值稱破裂壓力。
   水合某些含陽離子的溶液具有降低煤巖顆粒間表面能的能力。對于煤體中的一些軟弱結構面水起著潤滑劑的作用,使煤體的抗剪強度降低。實驗室的浸水試驗表明,壓力飽水煤樣以剪切形式破壞為主,而沒有浸水的自然狀態煤樣,則以劈裂破壞形式為主。
   水對煤巖體內的某些礦物有溶解作用,礦物溶解后形成裂隙,壓力水又可沿裂隙楔入,形成新的裂隙,循環往復,使煤巖強度降低。此外,煤和某些軟巖吸水后會膨脹,崩解。吸水量越多,體積膨脹量越大,表面變形量顯著增加。這種膨脹力是作為一種附加應力作用于煤巖體上的,使其變形以至破壞。
   煤層壓力注水后,經過水力壓裂和長時間的濕潤作用,煤體性質發生了變化,沖擊傾向性降低,而且起到消塵、降溫和改善勞動條件的作用。
   當煤層較厚,煤質堅硬或煤層頂板較堅硬時,可通過鉆孔向煤層或頂板注壓力水,使堅硬的煤層或頂板改變其物理力學性質,成為可垮落煤層或頂板。
   壓力水對煤層或頂板主要有壓裂與軟化兩方面的作用,壓裂作用包括使煤巖體增加裂隙,擴展裂縫,使層理分離,減小縫隙間粘結力等。
煤層通過鉆孔高壓注水使煤體裂縫增加,可使煤體濕潤,開采時減少煤塵量。
注水方式:
  煤層注水方式是指鉆孔的長度,位置和方向的概念,一般為長孔、短孔、深孔和巷道注水等四種注水方式。其中長孔,深孔、巷道注水適合高壓注水。
長孔注水的優缺點及適用條件:
優點:
① 一個鉆孔能濕潤較大區域的煤體
② 注水時間長,濕潤均勻
③ 預注水時,注水與生產無干擾
④ 經濟
缺點:
① 打鉆技術復雜
② 對地質條件的變化適應性差,易穿頂底板,不僅難以達到設計長度,而且還影響正常注水。
③ 封孔較復雜
適用條件:長孔注水是最先進的注水方式,選擇時應優先考慮,特別是回采強度大(如綜機采煤時)和地質條件好的中厚和厚煤層更宜采用長孔,但在地質條件變化大的煤層,本方式受到較大的限制。
深孔注水的優缺點:
優點:
①具有短孔注水的很多優點
②更能適應圍巖的吸水膨脹性質
③ 較“短孔”鉆孔少,濕潤范圍大而均勻
缺點:
① 因壓力要求高,故設備,技術復雜
② 較“長孔”鉆數量大,封孔工序也較頻繁巷道注水優缺點及適用條件。
優點:
① 鉆孔少,濕潤范圍大
② 濕潤效果較好
缺點:
① 巖石鉆孔量大
② 不夠經濟
③ 有時因鄰近層巷道損壞而影響注水工作的正常進行。
適用條件:
采用巷道鉆孔注水的條件是在注水煤層的上、下部有現成的巷道,其它條件適宜時。
2 、注水方式選擇
① 選擇原則
注水工藝簡單,使用設備、人工盡可能少,濕潤效果能達到預期目的,有利于推廣使用。
② 選擇依據
確定煤層注水方式主要根據煤層厚度、傾角、煤體硬度、透水性、用巖性質、井巷布置、采煤方法、工作面推進度、作業方式、注水方式與巖層注水壓力的關系選擇。

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