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高壓注水的作用

點擊次數(shù)：次  發(fā)布時間：2022-09-06 17:28:50

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(nèi)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(zhì)，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，以及水對裂隙的楔入作用（水楔作用），使煤體擴大了原由裂隙，產(chǎn)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(xù)上升，當上升到一定值后（ 10-20MPa 左右），突然下降（ 5-10MPa ），并相對穩(wěn)定在某個泵壓上，這表明煤體被壓裂，裂隙開始擴展。泵壓zui初上升到的zui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(jié)構(gòu)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(tài)煤樣，則以劈裂破壞形式為主。
　　 水對煤巖體內(nèi)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(huán)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(jīng)過水力壓裂和長時間的濕潤作用，煤體性質(zhì)發(fā)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(zhì)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(zhì)，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(jié)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(yōu)缺點及適用條件：
優(yōu)點：
① 一個鉆孔能濕潤較大區(qū)域的煤體
② 注水時間長，濕潤均勻
③ 預注水時，注水與生產(chǎn)無干擾
④ 經(jīng)濟
缺點：
① 打鉆技術(shù)復雜
② 對地質(zhì)條件的變化適應性差，易穿頂?shù)装?，不僅難以達到設(shè)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zui的注水方式，選擇時應優(yōu)先考慮，特別是回采強度大（如綜機采煤時）和地質(zhì)條件好的中厚和厚煤層更宜采用長孔，但在地質(zhì)條件變化大的煤層，本方式受到較大的限制。
深孔注水的優(yōu)缺點：
優(yōu)點：
①具有短孔注水的很多優(yōu)點
②更能適應圍巖的吸水膨脹性質(zhì)
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(shè)備，技術(shù)復雜
② 較“長孔”鉆數(shù)量大，封孔工序也較頻繁巷道注水優(yōu)缺點及適用條件。
優(yōu)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(jīng)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(xiàn)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(shè)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(jù)
確定煤層注水方式主要根據(jù)煤層厚度、傾角、煤體硬度、透水性、用巖性質(zhì)、井巷布置、采煤方法、工作面推進度、作業(yè)方式、注水方式與巖層注水壓力的關(guān)系選擇。

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