兖矿综合机械化放顶煤工作面粉尘防治技术Word文件下载.docx

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（4）超微粉尘。

直径小于0.25µ

m，要用超显微镜才能观察到，可长时间悬浮于空气中，能随空气分子作布朗运动。

针对粉尘对人体的危害程度，又将煤矿粉尘分为呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘以及全尘。

呼吸性粉尘是指粒径在7µ

m以下的，可以进入人体呼吸系统和肺部，并会导致尘肺病变的那部分细徽尘粒。

呼吸性粉尘对人体的健康危害最大，是粉尘防治工作的重点。

粒径大于7µ

m的粉尘则是非呼吸性粉尘；

呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘之和就是全尘。

一般来说，为了考察各种降尘措施的实施效果，在科研和生产过程中均需测定呼吸性粉尘浓度和全尘浓度。

1.1.2综放工作面粉尘的来源

综放工作面粉尘的来源可分为：

（1）原始粉尘。

在开采前因地质作用和地质变化等原因而生成的粉尘，存在于煤体和岩体的层理、节理和裂隙之中。

（2）矿压产尘。

在开采过程中，由于采动影响，在矿压的作用下，煤层中伴随大量裂隙的出现而产生的粉尘。

（3）工艺产尘。

煤体在破、装、运等过程中受碰撞、挤、压等作用而产生的粉尘。

（4）采煤机滚筒割煤产尘。

这是由截齿的齿尖对煤体的巨大压应力而产生的粉尘。

在综放面开采过程中，对于强度较大的煤层，原生粉尘及矿压产尘较少．而工艺产尘和割煤产尘是粉尘的主要来源，尤其是采煤机割煤产尘，是粉尘的最主要来源。

反之，对于松散煤层，原生粉尘及矿压产尘是主要尘源。

鲍店煤矿综放面煤层强度系数ƒ＝3.5－4.7，强度较大，采煤机割煤产尘约占综放面总产尘量的60%-70%，而其他尘源产尘量仅占30%-40%。

1.1.3综放面粉尘的分布状况

在综放面，原生粉尘及矿压产尘主要是通过放顶煤及支架前移时释放的，多为粗尘，细尘以下颗粒占的比例较少，而且由于架间及放煤道风速较低，粉尘容易沉降，其影响范围一般在下风侧10-15m以内，超过此范围，80%-90%的粉尘已经沉降，因而，侧定支架放煤产尘和移架时架间产尘应在此范围内进行。

采煤机割煤产尘不仅量大，而且颗粒细．多为细尘及微尘，加之采煤机道的风速远高于架间及放煤道，因此采煤机产尘难于沉降，影响范围大。

从前滚筒（即进风端滚筒）中心的前方3m处起，采煤机产尘开始影响风流，然后从前滚筒至后滚筒（下风流端的滚筒），风流中粉尘浓度逐渐加大，自后滚筒中心起至机后15m范围内，是采煤机产尘导致风流中粉尘浓度最大的区域，超出此范围，粉尘浓度逐渐下降。

因此在测定采煤机产尘时，测点应设5－6个，以便全面掌握采煤机周围粉尘分布状况。

在综放面的回风巷口处，采煤机道、人行道（架间）、放煤道的风流合在一起，此处粉尘浓度代表了全工作面风流中粉尘平均浓度。

如果割煤、放煤、移架3个主要工序距回风巷口较远（大于20m），则回风巷口处粉尘浓度一般较低，这是由于粉尘在随风前移中，大部分粗尘及一部分细尘逐渐沉降或附着于设备表面所致。

在综放面机道、人行道、放煤道，三者的风流并非是隔离的，因此割煤、放煤、移架三者产尘也是相互影响的。

为了防止粉尘浓度益加，采煤机顺风割煤时放煤与移架距采煤机的距离应大于15m，逆风割煤时应大[换行]于20m．而移架与放煤两者应相距15m以上。

1.1.4滚筒采煤机产尘机理

（1）滚筒采煤机产尘原因

a截齿切割煤炭，也就是截齿从煤体上剥落煤炭的过程。

在这个过程中．截齿与煤体接触处产生很大的接触应力（图4－3－1），使煤体内局部粉碎，随着截齿切割运动的进行，粉碎的范围扩大并被压实，即形成“密实核”，密实核体积受压缩，在它的周围产生挤压区、弹性变形区，并产生裂纹，当裂纹扩散到边界，大块煤崩落，同时密实核溢散，煤尘以一定速度溢出。

在滚筒割煤的整个过程中，这个过程反复进行，煤尘连续产出。

b在螺旋叶片运煤过程中，螺旋叶片与剥落下的煤炭相互碰撞，被粉碎成大小不等的各种碎块，这些碎块均按一定比例（比例大小与煤的性质有关），粉尘也随之按比例产生。

c螺旋叶片装煤时，叶片尾端对煤炭的抛射作用、叶片与煤炭的相互摩擦作用也将产生部分粉尘，同时煤尘随煤炭的抛出将会在空气中扬起，漂浮于空气中。

（2）影响煤尘产出量的主要因素

采煤机割煤时不产尘是不可能的，但正确处理各产尘因素，采取适当技术措施，产尘量是会减少的。

a截齿的形式、数量、几何参数和磨钝程度是主要因素。

实验证明，大型镐型齿可以减少煤尘。

近来研究的盘形滚刀也可减少煤尘产出率。

滚筒上配置的截齿愈少，煤尘产量愈少。

采用锋利的截齿割煤时，大块剥落的煤炭增加，密实核减小，产生的煤尘就相对减少。

b螺旋滚筒参数也是影响产尘量的重要因素。

首先是运动参数，即滚筒转速和牵引速度。

降低滚筒转速是减少煤尘的主要措施之一。

目前，中厚煤层采煤机滚筒转速大多降至40r/min以下，有的甚至不到30r/min.增大牵引速度，提高了煤的块度，也增大了采煤机的生产率，在采煤机电动机功率和运输系统能满足要求的情况下，截煤时的牵引速度目前可达10m/min左右，这就大大减少了煤尘产出比例。

螺旋滚筒的结构参数对大块煤的产出比例和煤尘的产出率都有很大影响，要视矿山地质条件和煤岩性质而定。

一般情况下，割脆性煤时，滚简截齿的截距可以增大，密度可以减小，从而可使产尘量减少；

而对于韧性煤以及截割阻抗大的煤，滚筒上截齿排列密度必须增大，导致产尘量增加。

（3）采煤机采煤过程中产尘量与煤层的性质、煤层厚度、煤层中含水量等因素有关。

1.2国外综采面降尘技术

1.2.1文丘里管高压水吸尘技术

图4－3－2所示为德国研制的文丘里管高压水吸尘技术示意图。

在滚筒螺旋叶片内加工出"

V"

形孔道，其内装上文丘里管，管内装有喷嘴，当20MPa的高压水通过喷嘴时，喷嘴喷出的水雾在文丘里管内形成负压，含尘气流被吸入，粉尘与水雾在管内快速而充分地结合、湿润，喷出管后极易沉降，达到降尘的目的。

而从文丘里喷射管内喷出的水雾、空气、湿尘的混合气雾流又起到普通外喷雾的作用，达到二次降尘的目的，同时也冷却了截齿、湿润了煤岩。

试验证明，文丘里管高压水雾吸尘的降尘效果优于滚筒高压水雾内喷雾的降尘效果。

1.2.2采煤机吸尘滚筒

近年来，德国和英国分别研制出了采煤机吸尘滚筒。

图4－3－3为德国研制的采煤机吸尘滚筒剖面图，图4－3－4为英国研制吸尘滚筒立体图。

两者原理和结构基本相同，只是德国吸尘滚筒水压高达20MPa左右，而英国为l0MPa左右。

以英国吸尘滚简为例，工作原理如下：

在滚筒筒毂内装有若干集尘管，当来自中心管的高压水进入工作面煤壁侧喷水圈后，经若干喷嘴向集尘管喷射，将产生与之成比例的气流，在集尘管的进口从截割区吸入含有煤尘的空气。

含尘空气被净化后，排放到滚筒的采空侧一端，然后借助于安装在采煤机滚筒的采空侧一端上的一块折流板，使雾、气流再返回截割区进行二次降尘。

图4－3－4为一中等直径的吸尘滚筒示意图，滚筒内装有9根集尘管，管径l00mm，每秒可吸入含尘空气1－7m3，耐磨的锥形喷嘴在l0MPa压力下每分钟可喷射60L水。

实验表明，70%的风流可循环使用，但有0.5m3／s的新鲜空气可以进入吸尘滚筒，以稀释瓦斯。

对于直径为lm左右的滚筒，可采用较扁的矩形断面集尘管。

在直径为1.5m以上的滚筒内可装16个尘管（管径为l00mm），以加大流入截割区的风流速度，以便在产生煤尘多和瓦斯涌出量大的工作面加大除尘风量。

采用16根集尘管时，风流可超过3m3／s。

吸尘滚筒为产尘量高的工作面提供了一种新的解决途径。

吸尘滚筒最大的优势表现在切割断层，即牵引速度低时，由于此时进入滚筒的破碎煤较少，截割区的空气阻力相对较小，从而增大了含尘空气的收集率。

吸尘滚筒与普通内喷雾滚筒相比，割煤期间空气中煤尘含量可减少40%-80%（在耗水量相近的条件下），发生摩擦起火的次数也大大下降。

吸尘滚筒所需高压水由装在采煤机上或布置在工作面巷道内的高压水泵提供。

1.2.3综采工作面排尘技术

传统的外喷雾逆风喷雾方式，使操作司机常处于高浓度粉尘条件下工作。

对此，美国矿业局进行了大量的实验与研究，研制出了滚筒采煤机新型外喷雾净化装置。

这种新型外喷雾装置的基本原理是采用顺风引射排尘的方式，将滚筒采煤机割煤时产生的高浓度含尘气流引向沿煤壁流动，阻止割煤时产生的粉尘向采煤机司机工作位置扩散，使含尘气流和新鲜风流分道运行，克服了传统外喷雾系统逆风喷雾时所产生的涡流效应。

这种新型外喷雾净化装置对含尘气流的控制和净化如图4－3－5所示。

它比逆风喷雾方式在操作司机位置的粉尘浓度低50%左右，在美国已广泛推广使用。

滚筒采煤机新型外喷雾净化装置主要有引射分流部分、抑制含尘气流并净化部分和跟踪净化部分组[换行]成，各部分的结构、名称及作用分述如下。

（1）引射分流部分。

包括分流臂及臂上安装的1－5号喷嘴及采煤机上安装的6－9号喷嘴。

通过引射风流的作用，把工作面的风流分成沿煤壁和人行道两部分，沿煤壁风流捕集并携带采煤机滚筒割煤时产生的粉尘，使其沿煤壁运动，在外喷雾水的作用下将部分粉尘沉降下来，并使输送机内的煤表面得到湿润。

（2）抑制含尘气流并净化部分。

包括采煤机箱体上安装的10－12号喷嘴，通过此部分的作用，进一步控制含尘气流继续沿煤壁流动，抑制其向人行道扩散，加强对含尘气流的净化并对煤壁进行湿润，阻止吸附于煤壁上的粉尘重新飞扬。

（3）跟踪净化部分。

包括采煤机后端面上安装的13、14号2个喷嘴。

通过此部分的作用，对沿煤壁携带粉尘的风流进一步进行净化，包括对由机体下面空间流过的含尘气流的净化，控制采煤机回风侧滚筒割煤时产生粉尘的飞扬，并对运输的煤炭进行喷雾，阻止运输过程中二次尘源的产生。

美国煤矿井下长壁综采面采用多巷布置，即上、下顺槽至少各布置3条，因此可设专门排尘巷道，其内既无人也无设备，尽管粉尘并未降下来，但对人员无危害，对矿井不构成威胁。

在工作面内，为了配合排尘技术，采煤机采用单向顺风割煤，使跟机作业人员均处在新鲜风流中工作。

1.2.4喷吸结合降尘技术

喷吸结合降尘法是20世纪80年代前苏联国家煤矿机械设计院与马凯耶夫煤矿技术安全研究所提出的。

喷吸结合降尘法的基本原理如图4－3－6所示。

在采煤机3上的2个螺旋滚简（1和5）之间安设了数组喷嘴40在采煤机的侧面固定有护板2,护板2从采煤机上表面伸向顶板。

前滚筒1通过之后，由工作面煤壁、滚筒新割出的煤台上表面以及护板2围成一个通道。

此时喷嘴4向图示方向喷射水雾，上述通道内的含尘空气被喷吸器吸入，粉尘被湿润后部分沉淀下来，粉尘与空气的混合物由喷吸器管道向采煤机的后滚简5喷去，因此又将后滚筒产生的煤尘降下。

采煤机反向截煤时，喷吸器反向喷射。

经分析并由试验证明，当采煤机顺着风流方向牵引截煤时，喷吸器的降尘效果比在逆风流方向牵引截煤时差。

但在这种情况下，采煤机司机和移架工人是在新鲜风流处工作。

喷吸结合降尘装置能将综采面风流中含尘量降低70％一80％。

为保证对含尘空气的抽吸效果，在工作面风速为4m/s的条件下，喷吸器的吸风量应为100m3/min。

喷吸器的实际给风量与喷嘴数量、喷嘴型号以及水压有关。

当水压为1.6－2.8MPa,耗水量为27－55L/min时，采用1－2个圆锥型喷嘴（喷嘴直径为2.2－5mm）就可以保证100m3／min以上供风量。

1.3国内综放面常用降尘方法

1.3.1降尘措施分类

按照国内综放面粉尘防治技术机理的不同，大体可将综放面防尘技术措施分为减尘、降尘、排尘、除尘和个体防护（阻尘）措施5类。

（1）减尘措施：

a煤层注水；

b采空区及巷道灌水；

c选择适宜的放煤方法和放煤参数，改进放煤工艺；

d改进采煤机切割机构及选择合理截割参数。

（2）降尘措施：

a采煤机内外喷雾；

b架间及放煤口自动喷雾；

c运输设备转载点及装载点喷雾洒水；

d防尘用水中添加湿润剂；

e喷雾泡沫降尘；

f喷雾水幕净化风流。

（3）排尘措施：

a综放面采用W型、E型通风系统或U型顺流（下行）通风系统，选择最佳排尘风速；

b隔尘措施，例如采煤机安设纵向隔尘帘幕、回风巷切口风帘、破碎机密封罩等。

（4）除尘措施：

包括干式捕尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器等。

（5）个体防护：

如工人戴防尘口罩、防尘面罩、防尘矿帽等。

1.3.2主要降尘方法

（1）采煤机滚筒外喷雾与内喷雾降尘

目前综放面滚筒采煤机降尘的主要方法是采用滚简内外喷雾系统，即以雾状压力水射流冲击截齿和截齿产尘空间，湿润破碎煤体．捕捉飞扬的粉尘。

采煤机滚筒内喷雾系统的喷嘴一般都设在螺旋滚筒适当的位置上，喷雾射流轴线正对截齿的截割区。

采煤机开动时喷嘴喷雾，截齿实现湿式截割，这样能将煤尘歼灭在产生处附近。

外喷雾的喷嘴一般设在截割部靠煤壁一侧，采煤机截煤时喷雾器向飞扬在滚筒附近的煤尘喷雾。

如果供水参数选择合适，外喷雾也能取得好的降尘效果。

实践证明，内外喷雾同时并用比单[换行]独采用内喷雾或外喷雾的效果好，降尘率可提高25%-30%。

内喷雾的优点是雾化水直射截齿切割点，能把煤尘尽量消灭在产生处附近，其降尘率比外喷雾高30%。

此外，内喷雾还可降低截齿温度，预防摩擦火花，延长截齿使用寿命。

目前采用的内喷雾一般均属于低压灭尘方式，水压约为2MPa。

压力不能提高的主要原因是受到供水管旋转密封的限制。

实际上在喷水出口处压力远低于2MPa，甚至在0.5MPa以下。

由于水压较低，雾化质量较差，喷嘴堵塞后不能自动清理，所以目前采煤机的内喷雾大多达不到预期效果。

采煤机外喷雾主要是采用喷雾器（或喷嘴）向截割区喷雾。

保证喷雾效果的途径是选择高效能喷雾器和确定合理的安装位置、供水参数。

采煤机的喷雾系统一般与其电机和液压牵引部的水冷系统合为一体。

外喷雾用水是经减压阀减压的电机及液压牵引部冷却水，压力控制在1－1.5MPa，以保护电机，这就限制了外喷雾的降尘效果。

内喷雾在喷嘴处一般不低于2－2.5MPa，工作面供水压力需在4MPa以上。

（2）改进采煤机的截割参数，减少产尘量

采煤机的产尘量与滚筒的形状、截齿数量和形状及布置方式、滚筒转速以及由此而决定的截割速度、滚筒的截深和它的输送能力等参数有关。

通过对滚筒运动参数和结构参数的改进措施，可减少粉尘的生成。

a当生产率较高时，滚筒形状对产尘量影响极大，如滚筒筒轱（叶片内径的回转面形状）的影响。

通常筒轱表面为圆柱形，叶片高度和运煤断面是不变的。

而将简轱表面改为圆锥形和指数回转体形，叶片高度往卸载端逐渐变大，输送空间也逐渐变大，以适应不同的运煤量，保证由滚筒向输送机运行的煤流稳定，煤的二次破碎较少，二次粉尘产出量也较低。

b当前的滚筒端盘大多采用碟形，取代过去的平面形，端盘与煤壁之间的间隙增大，大大减少了煤尘的产生量，最新研究的无端盘滚简将会使煤尘产出量进一步减少。

c滚筒转速、截齿的切削速度以及切削厚度也是影响煤尘产出量的重要因素。

切削厚度较大时粉尘产出量相对较少，一般认为当滚简转速降至40r/min以下时，煤尘产出量就会显著减少。

但对薄煤层用小直径（lm以下）螺旋滚筒来说，由于运煤能力较低，转速小时剥落下的煤炭运不出去，多次粉碎严重，煤尘将会大大增加。

d采用大型镐型截齿，减少截齿数量，采出的煤块粒度增大，煤尘产出量则会大大减少。

试验证明，一条截线配置一个截齿的反向排列方式对减少煤尘产出量的效果影响最佳。

采用机械方法可以使单位产尘量降低，但降幅是有限度的。

随着采煤机生产率的提高，只靠机械方法降尘是不能解决工作面空气中含尘量超标问题的，特别是高产高效工作面的发展，采煤机功率大为提高，生产率相应提高，并有可能截割围岩和夹石，这样工作面的粉尘浓度有可能高达4000－8000mg/m3,有的甚至更高。

（3）煤体注水减尘

煤层预湿注水是煤炭开采中一项有效的预防性减尘措施。

早在20世纪40年代，国外已开始采用此法减尘，至今已成为德国、俄罗斯、美国、英国、比利时和波兰等主要产煤国家广泛采用的减尘措施。

我国的煤层注水试验工作从20世纪50年代中期开始，近两年来许多综放工作面都已推广了煤层注水技术。

煤层注水的实质概括为：

通过钻孔并利用水的压力将水注入即将开采的煤层中，注入煤层中的水沿着煤的裂隙向被裂隙分割的煤块渗透并储存于裂隙与空隙之中，增加煤体水分，使煤体得到预先湿润，以减少采煤时产生浮游粉尘的能力。

理论和实践都已证明，并非所有煤层和所有工作面都适合于注水，为此提出了衡量注水难易程度的综合评价方法和指标。

其方法是通过注水实验，把煤层单位吸水量作为整体指标，对各类煤层的渗透性及湿润性作出综合评价。

所谓单位吸水量，指压力梯度等于1时，单位时间内1cm2钻孔表面积上的吸水量。

由于煤层注水的难易程度还与可燃挥发分Vdaf有密切关系，因此在应用煤层单位吸水量时应考虑Vdaf这一因素。

按此两类指标，将煤层注水的难易程度分成3类：

a第一类煤层－容易注水煤层：

ø

＝0.04－0.08cm/MPa•sVdaf＝10％－30％

b第二类煤层－较容易注水煤层：

＝0.03－0.06cm/MPa•sVdaf＞30％

c第三类煤层－难注水煤层：

＝0.01－0.05cm/MPa•sVdaf＜10％

表4－3－1是全国部分综采（放）工作面煤层注水防尘效果的统计值，从表中的数据可见，煤层注水后综采（放）面风流中绝对含尘量仍很高，因此寻找更好的防尘、降尘技术是当务之急。

表4-3-1煤层注水对综采（放）面主要尘源的降尘效果

平均全尘浓度（mg/m3）注水后减少的全尘浓度（mg/m3）平均水分增量（％）降尘率（％）采煤机司机处顺风原始产尘量424635161.12482.8注水后粉尘量730采煤机司机处逆风原始产尘量2447.516951.12469.25注水后粉尘量752.5采煤机下风流10m处顺风原始产尘量2584.22271.871.12487.9注水后粉尘量312.3采煤机下风流10m处逆风原始产尘量2073.81770.41.12485.3注水后粉尘量303.4回风巷原始产尘量474.5115.751.12424.4注水后粉尘量35[换行]8.75

（4）液压支架喷雾降尘

液压支架移架也是工作面粉尘防治的主要对象。

利用液压支架和放煤动作联动的自动喷雾降尘装置，一旦移架，就能自动喷雾降尘，既能及时有效地捕集移架时产生的粉尘，又不增加工作的操作工序，取得了较好的降尘效果。

煤科总院重庆分院为此研制成功的多功能阀结构简单、动作灵敏可靠、易损件寿命较长。

液压支架移架和放煤自动喷雾降尘系统在鲍店煤矿1303工作面试验，移架时司机处与未采用防尘措施比较总粉尘降尘率达到81％。

（5）放煤口的粉尘控制

放煤口也是综采放顶煤工作面的主要尘源之一，目前放煤口的防尘措施主要还是喷雾降尘，少数个别煤矿采取物理化学方法（湿润剂或泡沫）降尘。

从控制方式看，大多是手动喷雾，只有少数煤矿使用了与放煤同步的联控自动喷雾降尘技术。

鲍店煤矿1303工作面采用自动喷雾降尘后，放煤时放煤口下风流5-7m人行道处与未采用降尘措施相比较总粉尘降尘率达到84.2％。

（6）破碎机的防尘技术

破碎机产尘部位主要在破碎部。

防尘的方法是将破碎机的尘源全封闭，在出口处安设压气喷雾喷头，手动阀门控制。

采用压气喷雾提高了水的雾化效果，同时也提高了降尘效果，实测破碎机处的总粉尘降尘率达到了85.1％。

另外也对破碎机使用声波雾化装置前后的总粉尘和呼吸性粉尘浓度进行了考察，结果表明使用声波雾化降尘技术，可以有效地降低破碎机处的粉尘浓度，特别是呼吸性粉尘的浓度，其降尘率达到了93.5％。

2、煤层注水技术与装备

煤层注水是综合防尘措施中一项预防性治本措施，能预防冲击地压；

软化煤体，降低切割能量；

软化顶煤，减少大块煤量，提高回收率；

在注水煤体的水中加入防火阻化剂，可以预防火灾，使发火周期延长，减少火灾的危害；

还可以降低工作面环境的温度等。

目前应用最多和最普遍的是煤层注水预湿煤体，可减少采煤各环节的粉尘产生量。

兖州矿业集团多年来对综放工作面煤层注水技术进行了系统的研究，用三维非线性渗流描述了厚煤层注水的机理，用扇形钻孔解决了顶煤湿润，用水泥石膏浆解决水平封孔问题，实现了全自动注水控制系统，解决了最佳注水问题。

2.1煤层注水的原理

2.1.1煤层结构

煤层可以认为是孔隙介质组成的煤块群和裂隙系统所组成的孔隙一裂隙结构。

孔隙结构是煤在成型过程中排出气体和液体后形成的许多微小气孔所组成。

裂隙系统是由煤层的层理、节理和裂隙所组成，它也是在成煤过程中形成的，特别是在地质构造运动过程中，煤层被强大的构造应力所挤压、错动而破碎，形成了裂隙系统。

煤的孔隙一裂隙结构见图4－3－7所示。

根据水在煤层孔隙中的流动特性，将煤层中孔隙分成5类，见表4－3－2。

水在裂隙中，为渗透层流运动，而在小煤块的微孔隙中是毛细和扩散运动，并且两者之间有强烈的质量传递。

由于被裂隙分割的小煤块与渗透带的尺寸相比可以说很小，因此可看作在空间上是连续分布的，这样就可用连续介质的方法来处理。

即可用裂隙的渗透与裂隙和多孔煤块间的液体传递的规律来描述这种介质，由煤层的结构可以看出，这种裂隙一孔隙介质作为研究水在煤层中的渗透是比较合理的。

因为煤层有各向异性的特点，所以假定裂隙一孔隙介质应当在一定程度上是各向异性的。

裂隙一孔隙介质的模型如图4－3－8所示。

根据水在孔裂隙中的流动情况，有裂隙、组合孔隙、死端孔隙和微孔隙之分。

水在裂隙中作层流渗透运动，在组合孔隙中既有渗透又有毛细和扩散运动；

在死端孔隙和微孔隙中主要是毛细和扩散运动。

2.1.2水在煤层中的运动原理

水在煤层中的运动包括水在沟通裂隙中的渗透运动、死端孔隙和微孔隙中水的毛细运动、水在微孔隙中的扩散运动。

因此煤层注水湿润煤体，使水分增加，就由裂隙中渗透、压差、毛细和分子扩散运动几部分水分增加量组成。

理论研究表明，裂隙渗透、压差与裂隙中水的压力有关，是压力的函数；

毛细和分子扩散运动则与液体和孔隙的性质有关，而与孔隙中的水压关系不大。

只有从理论上搞清各参数之间的相互关系，才能够弄清煤层注水的机理，指导实际煤层注水取得好的效果。

2.2厚煤层注水工艺

2.2.1煤层注水方式

“工作面超前动压区长钻孔双巷注水”是近几年来充矿在实践中摸索出的注水方式，是根据工作面超前压力使工作面前方一定宽度内的煤体产生较多的次生裂隙这一特点，在该区域内实施长钻孔注水。

这种注水方式要确定合理的注水区域，即确定合理的“注水超前距离”和