浅谈煤层注水对治理煤矿井下灾害的重要作用

徐浩

摘 要：煤矿生产安全一直备受人们关注，为了有效预防煤矿灾害发生，许多人力和物力都被投入预防和治理煤矿灾害当中，不少预防灾害发生的措施也逐步被探知。煤层注水便是对煤矿井下灾害治理的重要举措。本文从煤层注水的具体运用方式来探究其对治理煤矿井下灾害的重要作用，希望对减少煤矿井下灾害事故的发生有所帮助。

关键词：煤层注水；井下灾害；应用；

众所周知，煤层开采如果没有相应的技术支持，开采起来是非常危险的，一不小心就容易引发井下灾害。而煤层注水技术被认为是合理预防煤矿井下灾害的举措之一，它主要是对井下粉尘、防治冲击地压等有重要的作用。煤层注水作业就是先在煤体上进行钻孔，然后再将水溶液和压力水进行注入，通过增加水分来把煤层的物理性质加以一定的改变，预防冲击地压的同时减少了粉尘的产生，对治理煤矿井下灾害有重要的作用。以下笔者就对煤层注水的具体应用来进行分析。

一、煤层注水的应用分析

在煤层注水的过程中要考虑到煤层裂隙和孔隙，如果煤层的裂隙较多、孔隙率较高的话，煤层注水就相对比较容易。目前，煤层注水技术已经比较成熟，在我国大多煤矿采用长孔注水，但也有的矿井根据情况采用短空注水、巷道注水或深孔注水。用于矿井煤层注水的设备包括了钻机设备、煤层注水泵以及封孔设备等。

1、煤层注水技术

煤层注水在钻孔方面要考虑到钻孔的合理布置问题和孔的大小角度问题。首先是钻孔位置需要结合煤层品质和开采方式等内容综合考虑，做到合理高效的设定钻孔分布位置。其次，钻孔时要注意孔径和孔深。通常孔径为70毫米左右，进行封孔的地方直径在90毫米左右，钻井角度一般与作业面成10°角，但在实际操作过程中要考虑煤层的透水性、厚度等具体因素来决定。

2、煤层注水参数

煤层注水参数主要包括注水量、注水压力及流量。首先注水量的确定。煤层注水量可以根据每孔平均担负的湿润煤量来决定，钻孔担负的湿润煤量具体的计算公式为：T = LSMr。（L代表工作面的倾斜度，M代表煤层厚度，S代表钻孔两面的湿润范围即孔间距，r代表煤的视密度。），然后再根据公式：P = KTW（W代表合理的含水率增值，K代表水量不均衡系数），来技术注水量。

其次，注水压力的确定。煤层注水压力通常大于煤层中蕴含的瓦斯压力，但也要小于被水压裂的压力，主要是防止崩塌和保持煤层的透水性。第三，煤层注水时间的确定。注水时间取决于三个因素：注水孔的长度、每孔所需总的注水量、每米的钻孔的注水流量。

二、煤层注水的防治作用

煤层注水技术可以说是确保井下安全的有效举措，通过合理的运用不仅可以减小冲击地压的威胁，也可以降低粉尘、改善工人作业环境，还可以提高工人的工作效率以及回采率，对于煤矿井下安全生产有着重要的意义。

1、防治冲击地压

冲击地压是地下施工中常见的动力破坏现象，煤层冲击地压会导致煤体结构失去平衡，煤炭碎片蹦出的冲击力具有极大的破坏性，因此治理煤矿井下灾害要及时预防冲击地压的破坏。煤层地质和顶底板与地压关系密切，是地压产生的重要因素，同时，地压的产生还会受到人为开采、内聚力、煤层强度等因素的影响。

煤层注水后，通过水的湿润渗透，可以有效的降低煤体的强度，让煤体塑化，进而缓解冲击倾向。另外，煤层注水还可以增加抵抗破坏的倾向阻力并降低能量释放的速度。因此，煤层注水技术对于治理煤矿井下冲击地压有着重要的作用。

2、防治粉尘

就目前来说，煤层注水是防治煤尘最有效的方式。从注水过程来看，在水压的作用下，水通过孔隙进入煤层，并在煤体当中向四周进行渗透，煤体的湿润度大大增加。煤体得到湿润后，在开采过程中产生粉塵的能力就有效的降低了。通过注水，可以使煤层的水分含量从3.85%提高到4.21% ～4.36%这个区间，在这个区间内，采煤人员在割煤时会降低75%左右的粉尘产生率。由此可见，做好煤层注水，能有效的降低粉尘浓度、减少粉尘污染。

3、防治火灾

在遇到开采较厚且易燃的煤层时，对于火灾的防范要格外的主义。作业时，可以在放顶后，通过向采空区注水进行防火。煤体在注水之后的热容量和导热系数会增大，从而使煤体的温度不易升高，达到防火的作用。而且，在冷水注入煤体后，还可以有效的降低煤体的高温工作面，在防火的同时也改善工人的施工环境。

4、预防煤与瓦斯的突出

煤层注水可以让煤层的物理力学性质产生变化，煤层的塑性得到增大，井下巷道压力发生改变，压力的集中程度也减小了。而且，注水的煤体透气性会大大的降低，对于瓦斯气体的运动有明显的阻碍作用。实践表明，湿润煤体对于预防煤层与瓦斯的突出有重要作用。

三、煤层注水过程中应当注意的问题

煤层开采作业是危险系数较高的行业，也是灾害频发的行业，因此，作为治理煤层井下灾害的重要措施，煤层注水在运用时容不得半点马虎，一不小心就会造成毁灭性的事故，必须认真对待。实施煤层注水主要从以下几方面内容：一是必须配备专业的技术人员，他们是煤层注水作业的核心，对于注水钻孔的密度和效果要有精准的把握，过多或过少都有可能造成不必要的损失，因此这些技术人员都应当经过正规的培训和学习，具备相应的专业素养和操作技术后方能上岗；二是要配备先进的作业设备，煤层注水的技术标准是比较高的，没有先进的设备作为配合，就无法达到想要的效果。也有一些企业对于设备的更新并不重视，因而也引发了一些悲剧的产生。优良的设备对于煤矿来说好比一把利器，不仅可以提高生产效率，还是安全生产的保障。

四、结语

煤层注水在防治冲击地压、粉尘及火灾等方面有着重要作用，也被广泛运用。但不可否认，在实际操作当中仍存在这样那样的难题，这些难题也是鞭策一线人员和科研人员继续探索的动力。煤炭作为重要的能源之一，它的使用量是非常庞大的，每天奋斗在矿井下的工人也不计其数，为了真正让这些一线生产人员的生命安全得到保障，煤炭开采者更应当重视煤层注水的运用，进一步完善和改进煤层注水技术，同时继续探索其他防治井下灾害发生的有效途径，以确保煤炭生产安全。

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