煤层注水汇报.docx
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煤层注水汇报
科技创新科学跨越努力实现安全生产
义煤集团公司煤层注水现场会发言稿
尊敬的各位领导：
今天，集团公司各位领导莅临我矿检查和指导工作，充分体现了对我们千秋煤矿的关心和重视，也是对我们各项工作的鞭策和推进。
在此，我代表千秋煤矿党政和全体员工对各位领导的到来表示热烈的欢迎和衷心的感谢！
一直以来，冲击地压、自然发火、煤尘、瓦斯是危害千秋矿井下安全生产的四大危害。
矿根据《义煤集团煤层注水技术管理规定》，并结合我矿2010年“防冲为先、防火为上、调整布局、创新管理、和谐稳定、安全发展”的工作思路，扎实开展了煤层注水工作。
经过一年多的研究和攻关，我矿已经摸索出了一整套从掘进工作面到采煤工作面全过程的煤层注水技术标准，起到了对冲击地压、煤层自然发火、煤尘、瓦斯的综合防治实现了“四防两快”既“防冲、防火、防瓦斯、防尘和快速掘进、快速解危”。
现将千秋煤矿煤层注水工作汇报如下：
一、建立健全组织机构和制度
我矿按照集团公司有关规定，成立了以矿领导班子为首的矿井预注水领导小组，制定了《千秋煤矿煤层注水试行技术规范》，指定通风区和防冲科分别负责煤层浅孔注水和中、深孔注水的设计、技术指导和现场监督考核工作，由各生产区队和防冲队负责注水钻孔的施工和注水工作。
二、煤层注水的方法
（一）煤层注水防尘机理
1、通过物理化学作用润湿煤层
煤层的湿润过程实质上是水在煤层裂隙和孔隙中的运动过程，是一个复杂的水动力学和物理化学过程的综合。
水在煤层中的运动可以分为压差所造成的运动和它的自运动。
压差所造成的运动是水在煤层中沿裂隙和大的孔隙按渗流规律流动。
自运动与注水压力无关，它取决于水的重力和水与煤炭的化学、物理化学的作用。
自重使水在裂隙与孔隙内向下运动；化学作用是水作用于煤层内的无机的和有机的组分，使之氧化或溶解；物理化学作用包括毛细管凝聚、表面吸着和湿润等。
压差和重力造成的水渗透流动，时间不长，范围不大，湿润效果不高，一般只能达到10%～40%。
物理化学作用是煤层湿润的主导作用，可以持续很长时间，并能使煤体均匀、充分地湿润，将湿润效果提高到70%～80%。
此外，煤层注水破坏了煤体内原有的煤瓦斯体系的平衡，形成了煤-瓦斯-水三相体系，这个体系内各个介质间发生着相互作用。
在煤体内部的各种裂隙中，或多或少存在着原生煤尘，水进入裂隙后，将其中的原生煤尘在煤体未破碎前预先润湿，使其失去飞扬性。
2、注入水可有效地包裹煤体内的每一细小部分
水进入煤体各种裂隙和层理后，在极其微小的孔隙内部，都有水的注入，这就使整个煤体有效地被水包裹起来。
当煤体由于开采而受到破碎时，因绝大多数的破碎面中充满着水，可以达到减少煤尘飞扬的目的。
3、通过改变煤体的物理力学性质减尘
通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分和尘粒间的黏着力，并降低煤的强度和脆性，增加塑性，减少采煤时煤尘的生成量；同时将煤体中原生细尘黏结为较大的尘粒，使之失去飞扬能力。
（二）掘进工作面煤层注水
我矿所采23煤层自然含水率仅为2%-3%，综掘机割煤和爆破掘进生成煤尘量大，煤尘有爆炸危险性，并且掘进巷道受冲击地压灾害威胁严重，为降低煤尘危害，消除冲击地压及煤层自然发火事故的发生，我矿在掘进工作面正前及巷道两帮采取了浅孔和中孔联合煤层注水新工艺。
1、掘进工作面正前煤壁浅孔注水
附图1掘进工作面正前煤壁浅孔注水钻孔布置图
在煤巷掘进过程中，先在掘进工作面正前煤壁均匀布置5～12个注水钻孔，每孔深8～10米，注水时间1～1.5小时，然后再进行正规掘进作业；平均每个掘进循环注入水量7500L，可使预掘煤层的水份增加1.5％以上。
2、掘进工作面中孔高压注水卸压
在21141、21172掘进工作面巷道的上、下帮和疏压硐室内施工注水孔，进行高压注水，超前对煤体进行湿润、软化，降低煤体弹性能释放，减少响煤炮次数，降低浮游煤尘产生量。
注水设备使用专用注水泵、乳化液泵、高压管。
附图2掘进工作面中孔注水钻孔布置图
超前注水卸压
掘进巷道两帮的疏压硐室内向掘进方向施工注水孔，进行超前煤层注水，注水孔深度60m，注水压力12MPa。
滞后注水卸压
掘进巷道在滞后窝面60m开始两帮注水卸压，注水孔间距20m，注水孔深度40m，注水压力12Mpa。
重复注水卸压
根据注水有效期限，掌握应力恢复周期，进行二次、三次甚至多次循环注水卸压，注水参数相同。
（三）、回采工作面煤层注水
1、回采工作面煤壁浅孔注水
在工作面回采过程中，利用检修班在工作面煤壁每隔6米施工一个注水钻孔，注水钻孔孔深5～8m，注水钻孔孔径Ф50mm，钻孔仰角5°～25°，分别进行钻孔施工和注水工作，注水钻孔间距6m，3～4个检修班完成煤壁注水的一个循环。
一个注水作业循环中湿润煤体长度能够满足该注水循环时间段内的工作面割煤推进度（超前2米）。
随着采煤循环，循环进行注水孔施工、注水。
附图321141工作面煤壁注水钻孔布置图
2、回采工作面深孔（交臂钻孔）高压注水卸压
为了加强煤层注水工作力度，提高煤层注水效果，加大湿润煤体量，根据煤层赋存状况在工作面上、下巷设计并实施了深孔（交臂钻孔）高压注水。
深孔高压注水布置在回采工作面上下顺槽全巷内，根据工作面切眼长度、煤层厚度设定钻孔的深度，例如21211综采面切眼长度为150米，就分别从上下巷各打80米深注水钻孔，以保证上下巷注水钻孔形成“交臂”。
注水孔布置间距的确定是通过在注水孔周围不同距离的煤体进行含水率测定，对比分析注水前后不同距离煤体含水率的变化，确定了在我矿地质条件下，高压注水的渗透半径为10米，从而确定了深孔高压注水孔间距为20米，即保证了压力水渗透整个煤层，不留空白带，同时也最大限度的减少了钻孔施工量。
附图4工作面深孔（交臂钻孔）注水钻孔布置图
我矿21141工作面上下巷所有注水钻孔都通过专用注水管路并网连接，通过我矿冲击地压综合预测预报体系监测，一旦发现某一区域有冲击危险，只需打开危险区域内注水孔口阀门，即可对危险区域进行煤层高压注水卸压，实现了快速解危。
3、爆破预裂注水
千秋煤矿21211工作面煤体硬度大，原生裂隙不发育，深孔注水效果差，防冲科根据现场实际情况，设计在21211工作面注水区域采用先爆破预裂煤体，然后进行注水的方法。
就是在注水区域先通过大直径爆破孔爆破预裂、松动煤体，扩展煤体原生裂隙，增加次生裂隙，让后再进行高压注水，这样大大提高了注水量，保证了此区域煤体的注水效果。
4、煤层注水防灭火
21141工作面切眼掘进期间，在切眼两帮每隔30米开设一个卸压硐室，在卸压硐室内施工3个注水钻孔，并在切眼顶部每隔2米施工一排防火钻孔，共施工防火注水钻孔264个，注水11250吨。
21141切眼通过采取“喷浆封闭、钻孔测温、高效充填、顶煤加固、深孔注水、循环灌浆”的综合防火技术，实现了21141工作面切眼从开设到初采共计5个月的安全防火，为21141工作面安全贯通以及顺利投产创造了可靠技术保障。
21141切眼注水钻孔布置示意图
21141切眼顶板防火注水钻孔布置示意图
与煤炭科学研究总院合作进行了阻化剂优选的实验。
选取氯化钠、硅酸钠、氯化镁、ABC干粉共四种阻化剂进行了实验，实验结果分析原煤煤样吸氧量0.72cm3/g，添加氯化镁的煤样吸氧量均在0.6cm3/g以下，阻燃效果比较明显，可以应用到煤层注水中；干粉的阻燃效率最高，用最小的配比也可以把吸氧量降低到0.5cm3/g以下，但由于干粉的价格较高，因此，决定在注水中加入氯化镁。
添加的比例为水：
氯化镁为100：
1，在21141综放工作面开展注水防火试验推广工作。
三、煤层注水效果分析
1、煤层注水防尘
21141工作面煤壁每天施工浅孔注水孔20个，工作面自回采以来施工浅孔注水孔5460个，钻孔工程量27230米，注水量2055m3，21141综放工作面采用煤层注水后煤体水分增加1.8％左右，采煤机割煤时的粉尘浓度由原来的61.8 mg/m3降至9.4 mg/m3，降尘率84.78％；21211综采工作面每天施工浅孔注水孔18个，煤壁施工浅孔注水孔1620个，钻孔工程量9720米，注水量750m3，21211工作面进行煤层注水后煤体水分增加1.8％左右，粉尘浓度由10.1mg/m3降至5.65mg/m3，降尘率56％。
21141综放工作面注水降尘效果比较表
项目
地
点
注水前
注水后
降尘率
%
粉尘浓度mg/m3（2009年9月15日）
煤体含水率
%
粉尘浓度mg/m3（2010年6月10日）
煤体含水率
%
采煤机割煤
61.8
6.8
9.4
11.2
84.78
移架
30
7.2
8.9
10.5
70.33
放顶煤
25
6.5
8
10.6
68
煤电钻钻眼
18
7.6
6.5
9.7
63.89
多工序同时作业
34
8.1
8.8
11.5
74.12
工作面回风巷
28
6.8
9.7
10.7
65.36
21172综掘工作面注水降尘效果比较表
项目
地
点
注水前
注水后
降尘率
%
粉尘浓度mg/m3（2010年3月26日）
煤体含水率
%
粉尘浓度mg/m3（2010年6月8日）
煤体含水率
%
掘进机割煤
78
7.1
9.8
10.2
87.44
掘进机扒煤
49
6.9
9.0
9.7
81.63
煤电钻钻眼
22
7.2
7.5
11.4
66
多工序同时作业
36
7.4
9.1
10.5
74.72
在做好煤层注水工作的同时，也很重视煤层注水的效果检验。
每台注水泵都安排专人进行操作，安装了专用水表，通风区、防冲科和各个区队都建立了注水台账，详细记录每条巷道、每个注水孔的注水量和注水时间。
在各个巷道每天进行煤粉监测，通过对钻屑进行含水率化验，对比分析煤层注水前后含水率的变化。
对煤层含水率提高量不足的地段实施重复注水，已达到集团公司含水率提高1.5%以上的要求。
自我矿在21141综放工作面、21191炮采工作面、21211综采工作面、21172掘进工作面进行煤层注水后，割煤、放煤、放炮煤尘及炮烟产生量明显减少，煤层内含水量得到增加，工作面环境得到改善，粉尘浓度符合煤矿安全规程规定。
同时由于煤层注水改变煤体的物理力学性质，软化、弱化煤体，有效的释放了煤体地应力，从而降低煤体的冲击倾向危险性及瓦斯涌出量，保证了各个工作面的顺利贯通与回采。
2009年10月我矿还与北京煤科院进行了煤层注水项目合作，对注水后煤层含水量、含水饱和度等系列参数进行测定。
2、注水抑制煤炭自燃
通过喷洒、压注或雾化阻化剂的形式，输运到采空区或煤体中，在煤表面形成一层含水液膜，惰化煤体表面活性结构，阻止了煤和氧的接触，起到阻化的作用。
同时，吸水性很强的药剂使煤处于潮湿状态，水吸热降低煤体表面温度，从而在一定程度上抑制了煤的自热和自燃。
注水后煤体内在水份增加1.5％以上，由于毛细作用，水分进入煤的孔隙和裂隙，在煤体表面形成一层氧化隔离膜，这就阻碍了氧在浮煤中的扩散，破坏了煤与空气的接触并降低煤体温度，氧化速度减缓，对防治煤层自然发火效果也是非常明显，自开展煤层注水技术以来，未发生过一起自然发火现象。
3、注水防瓦斯
注水后，水对煤及岩石有明显的破碎作用，煤层透气性增加，钻孔抽放瓦斯浓度提高、抽放量明显增加，释放采掘空间瓦斯减少；水进到煤体后可起到排挤煤中瓦斯作用，同时也封闭了煤中微孔隙，使瓦斯由游离状态变为吸附状态更为困难；煤层注水使煤体本身力学性质发生变化，而且能使工作面应力向煤体深部转移，使煤体瓦斯均匀释放，工作面风流中平均瓦斯浓度降低0.15%以上，杜绝了因响煤炮而引起的瞬间瓦斯超限现象，确保了21141工作面安全贯通和工作面初采顺利进行。
21141上、下巷综掘工作面注水前后瓦斯情况统计表
项目
地
点
注水前（2009年3月）
注水后（2009年5月）
工作面风流瓦斯浓度%
工作面回风流瓦斯浓度%
抽放瓦斯纯量m3/min
工作面风流
瓦斯浓度%
工作面回风流
瓦斯浓度%
抽放瓦斯纯量m3/min
21141上巷
0.68
0.55
1.0
0.45
0.4
1.5
21141下巷
0.63
0.52
0.8
0.42
0.36
1.3
4、注水防治冲击地压
通过煤层注水，改变了煤体裂隙结构，使煤体脆性减弱，塑性增强，促使煤壁塑性变性区（卸压带）加宽，使应力集中区（弹塑性变形区）向煤体深部转移、加宽，减弱应力集中程度，缓和了煤体压力潜能的积聚，从而预防冲击地压发生或使其强度减弱，收到了良好的效果。
千秋煤矿煤层注水预防冲击地压效果
工作面类别
最大压力位置
压力集中系数
增加边界与煤壁距离
注水前工作面
煤壁前方5米
2.5
＜14米
注水后工作面
煤壁前方10米
1.4
10--20米
自实施煤层注水以来我矿共施工长、中、短式注水钻孔14517个，钻孔长度98043米，注水量达131228立方米，达到了综合防治自然发火、冲击地压、瓦斯、煤尘等灾害的目的。
通过煤层注水，2010年，我矿所采23煤层煤体平均含水率提高了1.5%以上，现平均含水率为7.3%，增加了原煤水分，相应提高了煤体容重，增加了产量，增加收入1千9百多万元，创造了可观的经济效益。
1月
2月
3月
4月
5月
6月
原煤产量
166116t
117802t
182439t
218056t
203558t
180206t
注水多
出产量
6644t
4712t
7297t
8722t
8142t
7208t
注水增
加收入
2.99
百万
2.12
百万
3.28
百万
3.92
百万
3.66
百万
3.24
百万
四、科技攻关，大胆创新，解决遇到的困难
由于千秋煤矿开采深度大，地应力大，在煤层注水打钻时，钻进成孔困难，极易出现塌空、卡钻现象。
我们通过引进新型钻机和采用新的施工工艺，利用压风排渣孔口扑尘，使用MK-4型全液压钻机、KHYD155型矿用岩石电钻、KHYD75型矿用岩石电钻，试验成功了上、下巷仰角和俯角打孔等措施，保证孔深在60～80米以上，解决了打钻塌孔、卡钻等问题，保证了各项煤层注水的正常实施。
注水孔封孔问题也是困扰我矿很久的问题，前期我矿注水孔封孔只采用单一的煤层注水封孔器（型号：
MZF-65/10Mpa×1.2m）进行封孔，封孔效果不佳，当注水时泄水严重，大部分压力水都从孔口位置流出，达不到注水效果，通过一年多来的实践，我矿通过科技攻关，解决了煤层注水封孔问题，现在注水孔封孔采用专用的煤层注水封孔器（型号：
MZF-65/10Mpa×1.2m），配合Ф10mm高压管进行深部封孔，下入深度为10米，同时采用聚铵脂和水泥封孔剂联合封孔，封孔位置距孔口不少于5米，封孔效果优良，没有再出现孔口泄水的情况，大大提高了注水量，保证了注水效果。
五、注水成功的关键因素
1、在组织实施煤层注水工作中，我们严把质量关，安排技术过硬的技术人员进行指导。
2、通过引进新设备、采用新的钻进工艺，克服了钻进困难，顶钻、卡钻、塌孔等现象，保证了钻孔成孔质量。
3、通过科技攻关，创新封孔技术，解决了封孔不严、孔口泄水的问题，提高了封孔质量。
4、优化注水参数：
根据各个工作面煤层特征，结合北京煤科院测定的我矿煤层含水率、含水饱和度、渗水性、失水性等系列参数不断优化各个工作面的注水量、注水时间、孔口间距等参数。
5、通过电磁辐射监测、微震系统监测、钻屑法煤粉监测及煤粉含水率测定等多种方法对各个区域的注水效果进行综合评价，从而为下一步的注水工作提供可靠的参数依据。
六、工作展望
下一步我矿将在继续做好煤层注水工作的同时，深入贯彻集团公司安全会议精神，完善煤层注水体系，认真做好以下工作：
1、在采掘工作面全面施行注水的基础上，进一步研究掘进工作面超前预注水和采煤工作面的超前预注水工作，结合北京煤科总院测定的我矿煤体浸水实验参数，合理优化超前预注水范围、时间、注水量等，实现超前预注水与即时注水的完善结合。
2、研究并建立我矿煤层条件的注水标准和规范，更好的服务、指导我矿煤层注水工作。
3、继续大力开展高压煤层压裂试验，消除21区下山应力集中，减少和控制冲击地压事故发生。
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