煤层注水湿润半径考察报告
充水性调查报告
和顺隆华北关煤业有限公司井下及周边矿井充水性调查一、概况山西隆华北关煤业为单独保留矿井，由原北关煤业新增北部已关闭的腾信煤业资源整合而成，整合主体为北关煤业，隶属于和顺隆华集团有限公司。
井田面积2.4729km2，批准开采8~15#煤层，生产能力300kt/a。
上组8号煤层已基本采完，现开采15号煤层。
二、井下积水情况调查该矿自建井至今，矿井没有发生过任何水害事故。
但井田内8、15号煤层已开采多年，部分采空区、古空区存有一定积水，根据山西地科勘察有限公司提供的《山西和顺隆华北关煤业有限公司井下采空区积水、积气调查报告》中调查原腾信煤业公司8号煤层采空区面积为375092m2，采空区积水量为13.5万m3，巷道积水量为1万m3，总积水量为14.5万m3；原北关煤业公司15号煤层采空区积水区域在水仓南部2001年采空区内，面积为862 m2，积水量为150m3。
详见下表：采空区积水量调查表三、矿井充水因素分析1、地表水体对矿坑水影响。
本区沟谷平常无水，但在雨季有洪水汇集，沿沟排泄。
该矿主、副井口均位于沟侧，应防范雨季洪水涌入矿井的可能性。
另外，井田东部煤层埋层较浅，煤层开采引起的塌陷裂隙隙可能沟通浅层潜水与煤层顶板裂隙水之间的水力联系，从而增大矿井涌水量，对矿井生产带来一定影响。
2、8号煤主要充水含水层为K7砂岩裂隙含水层，根据原山西和顺北关煤业有限公司与北部已经关闭的山西和顺腾信煤业有限公司多年开采情况来看，井下涌水量不大，一般情况下不会对8号煤开采造成威胁。
3、15号煤主要充水因素为K2灰岩含水层。
据原北关煤矿的生产实践证明，本地区主要涌水层位为K2灰岩含水层，井下涌水量一般为60-72m3/d，一般情况下也不会造成大的威胁。
4、本井田基本为一背斜构造，据井下揭露，断层附近淋水明显增大，但对矿井开采没有造成太大的影响。
井巷穿过背斜(S1)时，未发现矿井涌水量增大。
四、周边相邻矿井积水调查1、山西和顺正邦煤业有限公司(原联松联办煤矿二坑)： 8、15号煤层采空区位置均位于井田西南部，距北关煤矿较远。
浅孔注水有效影响半径的测定及效果研究
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＭＡＲＫＥＴ Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．７，２０２１
浅孔注水有效影响半径的 测定及效果研究
戴 扬
（河南能源化工集团鹤煤公司，河南 鹤壁 ４５８０００）
摘 要：煤与瓦斯突出是煤矿井下采掘生产过程中的一种非常复杂的动力地质现象。在矿井生产中，这一现象不仅严 重制约了巷道掘进速度，而且也严重威胁煤矿生产安全。近几年来，煤层注水成为煤矿的主要防突技术，但由于有效影 响半径的不确定，导致煤矿资源的浪费和防突效果不佳。根据不同水压下（８ＭＰａ、１０ＭＰａ）钻孔注水，确定了钻孔注水消 突的布置方案，研究测定了注水前后钻孔瓦斯涌出量以及钻孔内煤层含水量的变化情况，并在鹤煤八矿 ３００６工作面进行 了现场试验，确定了煤层中高压注水防突有效影响半径。 关键词：钻孔注水；影响半径；防突；残层瓦斯含量 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２１．０７．０３４
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量及残存瓦斯含量，以水分增加 １％以上为界限确定其注水影 响半径。 １３ 考察地区的选择
本次主要在八矿 ３００６工作面切眼按照 ７９ｍｍ注水孔孔径 分别进行 ８ＭＰａ和 １０ＭＰａ压力的注水试验。
３００６工 作 面 地 面 位 于 市 第 二 造 纸 厂 北 部，地 面 标 高 ＋１３６～＋１３１ｍ，表土层厚度 １７７ｍ，基岩厚度 ４４７ｍ，井下埋 深 ６４３～７１８ｍ。工作面地面南部有季节性排水渠流过，该水渠 受季节性降雨影响，在雨季水源主要是大气降水，旱季水源主 要为矿井排水及城市生产、生活废水（基本干涸），河流距工作 面垂深 ６４８～７１７ｍ。工作面位于井田的中部，走向长 ５０５ｍ （平均），倾向长 １５０ｍ（平均），斜面积 ７５１４６ｍ２，工作面西部 为 ３００４采空区，东部为未开采的 ３４采区工作面，北部为未开 采的 ３２０５工作面，南部为新副井工业广场保护煤柱。３００６工 作面上顺槽上部为 ３００４采空区，剩余煤厚 ０～７．２ｍ，原始煤厚 １．０～９．６ｍ；３００６工作面上顺槽三横川（小上山口）向南 ６．７ｍ 至三横川（小上山口）向北 ７２ｍ区段为二１ 煤层变薄带，剩余煤 厚 ０～１．６ｍ，原始煤厚 １～４．６ｍ；３００６工作面上顺槽测点 ＳＤ２１ 向北 ０～６５ｍ区段为二１ 煤层变薄带，剩余煤厚 ０．７～１．３ｍ，原 始煤厚 ４～４．６ｍ；３００６工作面下顺槽测点 ＳＤ６９向南 ３．２ｍ至 ＳＤ６９向北 ６９ｍ区段为二１ 煤层变薄带，剩余煤厚 ０．２～４．２ｍ； 其他区段煤厚 ４．０～８．６ｍ，平均煤厚 ７．３ｍ；３００６工作面总平 均煤厚为 ６．５ｍ，３００６工作面煤层厚度不稳定，煤层结构简单， 无夹石层。 １４ 注水孔及测试孔施工方案
煤层注水可注性鉴定报告
XXX煤业有限公司煤层注水可注性测试报告编制人：通风副总：通风矿长：总工程师：二O一六年五月XXX煤业有限公司煤层注水可注性测试报告一、交通位置XXX煤业有限公司位于灵石县城东南方向一带，行政区划属灵石县南关镇管辖。
井田地理坐标：该矿向西17Km可达大运公路和南同蒲铁路线上的南关站，高速公路仁义口距井田约3 km。
交通较便利。
二、煤层概述XXX煤业有限公司按照初步设计开采10号煤层，采煤工作面均采用长壁综采采煤法，顶板管理采用全部垮落法。
支护方式采用锚网喷加锚索支护。
根据山西煤矿矿用安全产品检验测试中心2010年2月4日测试结果：10号煤层火焰长度55mm，最低岩粉用量70%。
依据AQ1045-2007《煤尘爆炸性鉴定规范》，判定该矿10号煤尘有爆炸危险性。
10号煤层吸氧量0.6396cm3／g，自燃倾向性等级为Ⅱ类，自燃倾向性质为自燃。
依据GB/T20104-2006《煤自然倾向性色普吸氧鉴定法》，判定该矿10号煤层自然倾向性等级为Ⅱ类，属于自燃煤层。
采煤工作面在回采时会产生大量煤尘，污染环境，给作业工人带来一定的身体危害，长期吸入，会引起尘肺病，因此,应对其引起足够的重视，并采取相应措施，加以防范。
煤层注水是减少采煤工作面粉尘产生的最根本、最有效的措施。
通过煤层注水一般除尘率可达60%～80%，煤尘注水实施较好的工作面，可以将总粉尘浓度减少75%～85%，呼吸性粉尘浓度减少65%以上。
煤层注水是通过钻孔将压力水注入煤层中，使煤层得到预先湿润，增加煤体的水分，减少采煤时粉尘产生的一种技术措施。
在回采工作面回采前首先对10号煤层进行煤层注水可注性测试。
三、测定方法煤层注水可注性判定指标包括：原有水分（W）、孔隙率（n）、吸水率（δ）、坚固性系数（f）的测试计算。
根据《MTT1023-2006煤层注水可注性测试方法》对煤层取样的要求分别在10号综采工作面和轨道顺槽内均匀布置采样点取样。
1、原有水分的测定根据《MTT1023-2006煤层注水可注性测试方法》7.1原有水分测定要求，利用CSD20M矿用本安型水分测定仪，10号煤原有水分W为0.61%。
煤层注水试验总结报告
煤层注水试验总结报告
本次试验分为两个阶段。
第一阶段为前期准备工作，包括现场勘探、材料准备和设备调试等。
第二阶段为注水实验，将试验井进行注水处理，并在注水过程中进行数据采集和观测。
数据分析：
通过试验数据的分析，得出了以下几点结论：
1.煤层注水可显著提高煤层采收率，其中煤层注水量越大，提高采收率的效果越显著。
2.煤层注水可明显降低煤层瓦斯含量，从而降低了矿井瓦斯爆炸的危险性。
3.煤层注水可降低煤尘浓度，提高煤矿工作环境的安全性和舒适性。
结论：
本次试验表明了煤层注水技术在煤矿工程中的应用前景广阔。
可通过合理注水量的控制提高采收率、降低瓦斯含量和煤尘浓度，从而提高煤矿的安全性和生产效率。
但同时也需要注意注水量的控制，避免对矿井地质环境造成不必要的影响。
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积水、积气调查报告
山西煤炭运销集团梅花沟煤业有限责任公司周边矿井积水积气调查报告调查单位：山西煤炭运销集团梅花沟煤业有限责任公司时间：二〇一六年五月山西煤炭运销集团梅花沟煤业有限责任公司周边矿井积水、积气调查报告一、本矿有害气体及水患情况1、采空区积水情况本井田2、3号煤层为古窑采空区，随着下部煤层的开采，2、3号煤层采空积水呈疏干状态，井筒揭露2、3号煤层采空区时，未发现有采空积水；4号煤层已采空，当时开采时涌水量很小，随着下部煤层的开采，该层所积存的采空积水也呈疏干状态；7号煤层为不稳定煤层，基本呈实煤状态；8号煤层南部有一处积水区，积水面积约20000 m2，积水量约7800 m3；9号煤层不可采；10号煤层根据地面物探成果，现采煤层11#首采工作面上覆10#煤层有积水异常区，针对此成果，我矿进行了钻探验证，该区域无积水现象。
11号煤层南部推测有一处积水区，积水面积约40000 m2，积水量约8500m3；12号煤层目前为实煤状态；14号煤层南部（原常圈沟煤矿南部）巷道有积水，积水标高为1018m，巷道积水约7000 m3，推测南部低处采空区积水约46000 m3。
2、矿井各煤层采空区积水、积气情况8号煤层南部有一处积水区，积水面积约20000 m2，积水量约7800 m3，该处积水离现开采范围距离较远，且地势较低，对开采范围无影响。
在现开采范围，8号煤层部分采空，根据地面物探成果有少量采空积水异常区，现矿井已编制有针对性的上探8号煤层采空积水、积气探放方案，准备施工，实施钻探验证。
10号煤层大部分采空，原调查结果为无积水、积气。
2015年梅花沟煤业委托黑龙江省煤田地质物测队对现开采区域进行了地面物探，根据地面物探成果，现采煤层11号首采工作面上覆10号煤层有积水异常区，针对此成果，我矿于2015年底进行了钻探验证，该区域无积水、积气现象。
11#煤层为现采煤层，在井田中部地势最低处有一处积水，现已排完。
目前，其他地方采空区无积水、积气。
煤层注水可注性测试报告
煤层注水可注性测试报告巩义瑶岭煤业有限公司煤层注水可注性测试报告煤层注水可注性测试（一）煤层注水原理及要求煤层注水是指在采、掘、巷修等作业前，预先在煤层中施工若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗透、扩散入煤体内部，人为地增加煤体的水分，增强煤层黏结性，以减少煤层在采、掘、巷修等作业过程煤尘的产生量和顶煤冒落机率等。
1、注水系统注水系统由矿井防尘管路系统、作业地点注水泵和封孔器及相关连接高压管路等附件组成。
2、注水设备注水设备主要包括钻机、注水泵、封孔器、分流器、高压管、压力表等。
3、注水压力注水压力不超过地层压力而高于煤层的瓦斯压力，目前我矿根据实际情况测试，确定采用的注水泵压力在10MPa左右。
（二）工作面注水测试1、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，每天一个循环，交错布孔。
2、采煤工作面煤层注水孔按以下原则布置。
a.煤厚h≥6m时，注水孔呈三花眼布置，上孔布置于煤壁顶梁0.3m处，孔深不小于6m，15采区仰角不小于300，12采区仰角不小于150；下孔布置于煤壁距底板1m处，孔深不小于6m，15采区仰角150～200，12采区仰角00～50；孔间距均为4m～6m。
b.煤厚3m<h<6m时，注水孔布置于煤壁距顶板0.2m 处，孔间距4m～6m，单孔孔深不小于6m，15采区仰角150～200，12采区仰角00～50。
c.煤厚2m<h<3m时，注水孔布置于煤壁距顶梁0.5m 处，孔间距4m～6m，单孔孔深不小于6m，其角度与煤层赋存角度一致。
3、注水孔采用ZQS-65/2.5手持式气动钻机施工，42×1000mm的双螺纹钻杆配钻头直径Φ44㎜。
4、封孔采用直径Φ38㎜、长度1.0m的水力膨胀式封孔器，封孔深度不小于1.5m，确保封孔质量，注水后封孔器如果取不出，可随采面推进取出。
5、必须保证注水时间，采用多孔注水，于交接班前2小时完成注水工作。
煤层注水总结报告
煤层注水总结报告1. 引言煤层注水是一种常见的煤矿开采技术，通过注入水或其他液体来增加煤层内部的水压，以促进瓦斯抽采和煤层开采工作的进行。
本报告旨在总结煤层注水的原理、方法和效果，以及对环境和安全的影响等方面进行分析和讨论。
2. 煤层注水原理煤层注水的原理是利用注入的水或其他液体增加煤层的水压，从而改变煤层的物理性质，促进煤层中瓦斯的释放和煤层开采的进行。
注入的水可以通过裂隙和孔隙渗透到煤层中，使得煤层中的瓦斯被稀释，并增加瓦斯的渗透性，便于瓦斯的抽采。
此外，注水还可以改善煤层的强度和稳定性，减少煤层塌陷和爆破的风险。
3. 煤层注水方法3.1 主动注水法主动注水法是通过钻孔或井筒直接向煤层注入水或其他液体。
通常使用的注水设备有定向注水装置和注水井。
定向注水装置可以将水注入到特定位置的煤层中，以实现精确控制和调节。
注水井是一种直径较大的孔洞，通过注水井可以将大量的水注入煤层，提高煤层的水压。
3.2 间接注水法间接注水法是通过开采工作中的排水措施，将排出的水注入到煤层中。
这种方法通常适用于需要排水的矿井，通过将排出的地下水重新注入到煤层中，可以提高煤层的水压，并促进瓦斯的释放和煤层开采的进行。
4. 煤层注水效果煤层注水对煤矿开采工作有着显著的促进作用。
通过增加煤层的水压，注水可以减少煤层中的瓦斯浓度，降低瓦斯爆炸的风险。
此外，注水还可以改善煤层的稳定性，减少煤层的塌陷和爆破的风险，提高开采效率。
然而，煤层注水也存在一些问题和挑战。
首先，注入的水会增加煤层中的含水率，导致煤矿排水工作的复杂性增加。
其次，注水可能导致煤层中的地质结构发生改变，对矿井的环境和安全产生影响。
因此，在进行煤层注水前，必须进行详细的地质勘测和安全评估，确保注水操作的安全性和可行性。
5. 煤层注水的环境和安全影响煤层注水对环境和安全产生一定的影响。
首先，注入的水可能含有一定的污染物，如重金属和矿物盐类。
这些污染物可能会渗入地下水和地表水中，对水资源造成潜在的污染风险。
1102工作面煤层注水效果分析及评价报告
**********1102 工作面煤层注水效果分析及评价报告总工程师：通风副总经理：通风区长：通风部：编制：编制单位：通风部编制时间：2023 年5 月1102 工作面煤层注水效果分析及评价报告为考察分析1102 工作面回采期间煤层注水效果，确保工作面作业人员具有良好的作业环境，提高生产效率，遏制煤尘事故发生，现对1102 工作面煤层注水效果进展如下分析及评价。
一、1102 工作面概况一、1102 工作面概况1、工作面位置及四邻状况地面位置：西距刘家庄约 847m，东距下丰堠村约 254m。
地面标高：+1222～+1275。
工作面标高：+1034～+1168。
埋深：+61～+208。
2、巷道布置1102 工作面沿煤层走向布置、沿倾斜方向回采。
工作面切眼长度为137m，运输顺槽长度为 770m，回风顺槽长度为 733m。
3、工作面地质、瓦斯、煤尘爆炸性与自燃状况依据 1102 工作面施工的锚索孔和顶板穿层抽放钻孔数据分析，该区域 15#煤层顶板局部消灭软泥层，最大厚度约为 6m；局部消灭黄土层，厚度 0.3-1.5m，且 1102 高抽巷消灭黄土层的区域局部有漏风现象,现已对漏风地点进展了封堵。
1102 工作面切眼〔1102 回风顺槽侧〕四周 15 号煤层变薄，厚度约为3.8-5.2m，影响长度约为15m；当1102 工作面回采至约63m 时，工作面将会受到褶皱影响，该褶皱在 1102 回风顺槽和 1102 运输顺槽内都揭露，枢纽走向约13°，两翼煤层倾角最小约0.5°，最大约5°，煤层最大落差约 10m，会对回采造成影响；1102 运输顺槽掘进过程中揭露 X15 陷落柱，长轴 36m，短轴 33m，揭露位置距 1102 切眼 240m 处，会对回采造成影响。
1102 回风顺槽掘进过程中揭露X11 陷落柱，长轴 89m，短轴 64m，揭露位置位于停采线之外，对回采无影响。
煤层注水总结报告
煤层注水总结报告煤层注水是一种常用的煤矿采透水治理技术，通过向煤层注入水来改善矿井通风条件，增加水力支护效果，提高采煤工作面的生产能力和综采率。
下面是本次煤层注水工作的总结报告。
本次煤层注水工作是在A煤矿进行的，共注入煤层水量达到了xxxxx立方米。
在注水过程中，我们采用了地面注水井和工作面注水井相结合的方式，通过注入高压水来保持矿山井道的稳定性。
在注水工作的开始阶段，我们首先进行了煤层水文地质勘查，确定了水源的地理位置和水资源的供应能力。
同时，我们还对煤矿井道进行了系统的检测，确保井道无渗漏以及其稳定性能。
这些前期工作为后续的注水操作提供了有力的支持。
在注水的过程中，我们采用了泡沫注浆技术，通过将空气压力传递到注水钻孔中，使其形成高速旋转的涡流，从而打开煤层裂缝，提高了注水的渗透能力。
同时，我们也对注水方式进行了调整，根据不同位置的煤层裂隙特点，采用了不同的注水量和时间控制，以达到最佳注水效果。
在注水工作的结束阶段，我们进行了一系列的监测和评价工作，包括对矿井地面、工作面和注水井的渗流压力、温度等参数进行了测量，并与注水前进行了对比分析。
同时，我们还对注水后的矿井通风和环境进行了评估，确保矿井的安全运营。
通过本次煤层注水工作，我们取得了以下几点成绩：1. 改善了矿井通风条件：注水后，煤层裂隙中的水膜能够形成有效的隔离层，阻止了有害气体的扩散，提高了矿井通风的效果。
2. 提高了采煤工作面的生产能力和综采率：注水后，矿层的稳定性增强，采煤效率得到提升，生产能力和综采率也有所增加。
3. 增加了煤层工作面的安全性：注水改善了煤层的结构，使矿井工作面的支护效果更好，降低了矿井事故发生的风险。
然而，我们也发现了一些问题：1. 注水后煤层变形的情况较为明显，特别是在较湿润的煤层中。
这可能是由于注水过程中水与煤层反应导致的。
2. 部分工作面的采煤效果并不理想，可能与煤层注水的时间和量控制不准确有关。
针对以上问题，我们将进一步加强对煤层的预测和评价工作，在注水前进行更加详细的水文地质勘查，并调整注水方式和量控制，以提高注水效果和采煤效率。
《采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径研究》范文
《采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径研究》篇一一、引言随着煤炭开采的深入，采煤工作面的地质条件日益复杂，对采煤技术和安全生产提出了更高的要求。
其中，采煤工作面的湿润问题直接关系到煤炭开采的效率和安全。
顺层长钻孔注水技术作为一项有效的湿润措施，已经在煤炭生产中得到广泛应用。
然而，该技术中湿润半径的控制对于实现高效的煤炭开采至关重要。
因此，本文对采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径进行研究，旨在为煤炭开采提供理论依据和技术支持。
二、研究背景及意义随着煤炭开采的深入，采煤工作面的粉尘和瓦斯问题日益突出，严重威胁着矿工的生命安全和煤炭生产的效率。
顺层长钻孔注水技术作为一种有效的湿润措施，能够有效地降低粉尘和瓦斯的浓度，提高煤炭开采的安全性和效率。
然而，湿润半径的控制是该技术的关键问题之一。
因此，研究采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径，对于提高煤炭开采的效率和安全性具有重要意义。
三、研究方法及数据来源本研究采用理论分析、实验室模拟和现场实测相结合的方法。
首先，通过理论分析推导钻孔注水湿润半径的计算公式；其次，利用实验室模拟不同地质条件和注水参数下的湿润半径变化规律；最后，通过现场实测验证理论分析和实验室模拟结果的准确性。
数据来源主要包括文献资料、实验室模拟数据和现场实测数据。
四、研究结果与分析1. 湿润半径计算公式推导根据理论分析，推导出了钻孔注水湿润半径的计算公式。
该公式考虑了地质条件、注水参数和煤层特性等因素，能够较为准确地预测湿润半径。
2. 实验室模拟结果实验室模拟结果表明，地质条件和注水参数对湿润半径有着显著的影响。
在相同的地质条件下，注水压力和注水时间的增加会导致湿润半径的增大；而在相同的注水参数下，地质条件的改善（如煤层厚度的增加、孔隙度的提高等）也会使湿润半径增大。
3. 现场实测结果现场实测结果表明，顺层长钻孔注水技术能够有效地增大采煤工作面的湿润半径，降低粉尘和瓦斯的浓度。
同时，实测数据与理论分析和实验室模拟结果基本一致，验证了研究的准确性和可靠性。
煤层注水湿润半径的数值模拟研究的开题报告
煤层注水湿润半径的数值模拟研究的开题报告
一、研究背景和意义
目前煤炭资源是我国主要的能源来源，但由于煤炭开采过程中的煤层瓦斯灾难、地质灾害等问题，给采煤企业生产带来极大的安全隐患，同时还造成了严重的环境污染问题。
为了有效地控制这些问题的发生，煤层注水湿润技术被广泛应用于煤炭开采过程中。
煤层注水湿润技术可以有效地降低煤层中的瓦斯浓度、减少煤尘产生、改善采区环境、减少煤层塌陷和地面沉降等问题，其经济和社会效益显著。
然而，目前尚缺乏系统的煤层注水湿润机理研究和数值模拟方法开发，为实际工程应用带来了一定的局限性。
因此，本文旨在研究煤层注水湿润半径的数值模拟方法，为实际工程应用提供技术支撑。
二、研究内容和方法
本文将从以下几个方面展开研究：
1.煤层注水湿润机理研究
2.煤层注水湿润半径数值模拟方法研究
3.湿润效果优化及验证
具体方法为：
1.对煤层注水湿润技术进行理论分析，揭示其机理和影响因素。
2.建立煤层注水湿润半径数值模拟模型，探究其运行规律。
3.结合一些实例，对模型进行验证和优化。
三、预期研究结果和意义
1.煤层注水湿润机理得到深入研究，为煤层注水湿润技术的实际工程应用提供科学依据。
2.煤层注水湿润半径数值模拟方法的研究和应用，有利于优化煤层注水湿润技术，提高其经济和社会效益。
3.本文研究成果可以为相关部门制定相关政策提供重要参考，并为煤炭行业的可持续发展做出贡献。
煤层注水钻孔湿润半径的确定
㊀㊀收稿日期:２０１９－０６－１０㊀㊀作者简介:范少华(１９８８－)ꎬ男ꎬ内蒙古商都县人ꎬ硕士ꎬ讲师ꎬ主要从事煤矿开采技术商务教学与研究工作ꎮ煤层注水钻孔湿润半径的确定范少华１㊀黎志２(１.贵州职业技术学院ꎬ贵州贵阳５５００２３ꎻ２.中煤科工集团重庆研究院有限公司ꎬ重庆４０００３７)㊀㊀摘㊀要:煤层注水钻孔的湿润半径主要依靠经验及现场试验确定ꎬ工序复杂ꎬ现场工作难于直接开展ꎮ本文运用煤体导水系数ꎬ计算并确定了湿润半径ꎮ通过与现场实践对比ꎬ计算误差在１０％以内ꎬ可以据此计算湿润半径ꎮ关键词:煤层注水㊁煤体导水系数㊁湿润半径中图分类号:Ｆ４０６.３ꎻＴＤ７１３.３㊀㊀文献标志码:Ｂ㊀㊀文章编号:１００８－０１５５(２０１９)１２－０１４５－０２煤层注水研究主要研究水在煤层中的运移规律ꎮ渗流分析基于固液耦合的基本理论研究认为ꎬ水在煤体中运动受３个力作用ꎬ据此分为压力渗流与自然渗流ꎮ压力渗流以外界提供的压力水为主ꎬ自然渗流以毛细作用力和瓦斯压力为主ꎬ水对煤体的润湿作用体现在自然渗流阶段ꎮ现有的煤层注水设计依据煤体空隙率㊁煤体含水率确定煤体所需含水量ꎬ反算求得煤层单孔注水时间ꎬ根据煤体注水湿润半径确定钻孔的分布ꎻ或通过单个钻孔煤层注水试验ꎬ测定注水钻孔周围煤体含水率的变化ꎬ由此计算煤体湿润半径ꎬ进而确定煤层注水钻孔的布置ꎮ但实际应用过程中ꎬ上述方法工序复杂ꎬ且以经验指导为主ꎬ具有较大的不确定性ꎮ为此ꎬ本文以煤层注水钻孔湿润半径理论计算入手ꎬ依据煤体导水系数计算出在固定时间内煤体内水的渗透距离及渗透量ꎬ计算钻孔的湿润半径ꎬ旨在寻找到切合实际的计算式ꎮ１理论分析图１㊀平面径向渗流示意图煤体含水率是判断煤层是否注水的主要技术指标之一ꎬ水分增量是判断煤层注水效果的主要参数ꎮ实验室研究表明ꎬ水分增量在１％左右ꎬ降尘效果最好ꎬ同时对煤质影响较小ꎮ煤体导水系数用于衡量煤体对水的渗透性ꎬ通过大量煤样的三轴渗透仪实验ꎬ得出煤体导水系数ꎬ如式(１)ꎻ通过类似实验进一步研究得出煤体导水系数ꎬ求得煤层埋深Ｈ时的煤体导水系数如式(２)ꎮ(１)(２)式中:Ｋ－煤体导水系数(渗透率)ꎬｍＤꎻɑ－煤体渗透率初值ꎬｍＤꎻｂ－体积应力系数ꎻｃ－孔隙水压系数ꎻꎬＭＰａꎻ Ｐ－平均孔隙水压ꎬＭＰａꎮｂ㊁ｃ均是拟合系数ꎮ通过式(１)研究煤体渗透性与裂隙分维ꎬ将实验数据拟合ꎬＲｃ为单轴抗压强度ꎮ渗流力学是研究水在多孔介质中运动的学科ꎮ煤体可视作多孔介质ꎬ对于煤层注水ꎬ注水孔较湿润的煤体很小ꎬ因此煤层注水可简化为平面径向渗流ꎬ如图１所示ꎮ依据达西定律平面径向渗流的流量Ｑ可表示为:(３)渗流速度:ｖ＝Ｑ/Ａꎬ其中Ａ是液体经过的径向断面ꎬ为２πｒｈꎮｈ为钻孔深度ꎬｍꎻＰｅ为外边界压力ꎬＰａꎻＰｗ为内边界压力ꎬＰａꎻｒｅ为外边界半径ꎬｍꎻｒｗ为内边界半径ꎬｍꎻμ为液体黏度ꎬＰａ ｓꎮ根据微分中值定理可以计算出平均渗流速度:２钻孔湿润半径的计算实际工作中ꎬ为了减小煤层注水工作对于生产的影响ꎬ煤层注水时间比较固定ꎬ设为ｔꎬ则在单位时间内湿润范围为ꎬ钻孔间距只能小于Ｂꎬ由此推算出钻孔数量ꎮ(４)上式说明煤层注水钻孔湿润半径与煤体所处埋深㊁应力状态㊁煤体的基体物理性质及注水压力㊁注水时间相关ꎮ３现场应用５４１图２㊀煤层注水钻孔设计图贵州某矿３１０１０１回风巷巷道设计为直墙半圆拱形ꎬ净宽４２００ｍｍ㊁净高３３００ｍｍꎬＳ净＝１２.０ｍ２ꎮ在无煤层注水条件下ꎬ正常掘进工作时间内ꎬ平均粉尘浓度２１００ｍｇ/ｍ３ꎬ为了达到降尘效果ꎬ对此回风巷进行煤层注水设计ꎬ如图２所示ꎮ４结果对比对３１０１０１回风巷煤层注水现场施工ꎬ仍依据先施工单孔注水ꎬ测试注水钻孔后ꎬ周围煤体的水分增量ꎬ测试数据如表１所示ꎮ表１㊀煤层注水测试钻孔煤样水分含量表根据表１数据ꎬ可以确认现场钻孔的湿润半径为１.５ｍꎮ与公式计算的湿润半径相差不大ꎮ利用公式(４)结合实验数据计算得到煤体湿润半径Ｂ为１.４２ｍꎬ计算误差５％ꎮ分析认为:计算湿润半径与单孔测试温润半径的误差在１０％以内是可信的ꎮ５结论(１)结合煤体导水系数ꎬ推导了单位时间内的煤体湿润范围ꎬ确定固定时间内的液体渗流距离ꎮ(２)根据测试注水钻孔ꎬ测得煤层注水后煤体水分含量ꎬ确定煤体湿润半径为１.５ｍꎬ与理论计算值１.４２ｍ的误差在１０％以内ꎮ参考文献:[１]王青松ꎬ等.煤层注水过程分析和煤体润湿机理研究[Ｊ].安全与环境学报ꎬ２００４ꎬ(２):７０－７２.[２]袁志刚ꎬ等.煤层注水难易程度的Ｆｉｓｈｅｒ判别分析模型及应用[Ｊ].煤炭学报ꎬ２０１１ꎬ(４):６３８－６４１.[３]翟云芳.渗流力学[Ｍ].石油工业出版社ꎬ２００９.[４]张英华.测定煤体含水率与降尘关系的实验研究[Ｊ].煤矿安全ꎬ２００２ꎬ(２):４４－４６.[５]马光第ꎬ等.煤体渗透性及其应用的研究[Ｊ].山西矿业学院学报ꎬ１９９０ꎬ(３):１４５－１５５.[６]康天合ꎬ等.煤体导水系数及其变化规律的实验研究[Ｊ].岩土力学ꎬ２００３ꎬ(４):５８７－５９０.(责任编辑:陈文明)(上接第１４０页)排距眼位误差不超过１００ｍｍꎬ眼向误差不得大于１５ʎꎮ严格按照注浆锚杆长度打眼ꎬ锚杆眼打好后ꎬ应将眼内的岩渣ꎬ积水清理干净ꎮ首先打单排钻孔ꎬ钻孔排距３.２ｍꎬ待注浆结束后ꎬ再在单排钻孔中间按照１.６ｍ排距布置双排钻孔ꎬ等钻孔施工完毕后进行注浆ꎮ２.３注浆加固顺序和结束标准对巷道顶板㊁两帮和底角进行单排和双排钻孔间隔式注浆ꎬ首先按照排距３.２ｍ布置单排钻孔ꎬ采用长６００ｍｍ注浆锚杆进行注浆ꎬ注浆结束后ꎬ在单排钻孔间布置排距１.６ｍ的双排钻孔再次进行注浆ꎮ注浆顺序为先进行底角注浆ꎬ然后帮部注浆ꎬ最后顶板注浆ꎬ之后再从另一帮注底角㊁帮部ꎬ再注顶板ꎮ在进行注浆加固前ꎬ先用稀浆进行试验ꎬ如若稀浆在设定终压的条件下注不进去ꎬ说明该注浆孔注不进去ꎬ该孔注浆结束ꎮ注浆时若未出现漏液和出浆现象ꎬ且终压达到设定压力ꎬ此孔注浆可结束ꎬ关闭孔口阀门ꎮ若注浆出现漏液和出浆现象ꎬ对浆孔进行封堵ꎬ达到设定终压后结束注浆ꎮ注浆结束后ꎬ在２ｈ内将注浆孔阀门卸掉ꎬ在卸载阀门前ꎬ看浆液是否存在漏出现象ꎬ若漏液量小直接卸掉阀门并采用纱布进行封堵即可ꎬ若漏液量大ꎬ关上阀门带流量减小至滴状方可卸载孔口阀ꎮ３注浆效果分析相比于波雷因等化学浆液ꎬ采用水泥浆注浆时间较长ꎬ且必要时需要对注浆钻孔多次注浆方可达到注浆目的ꎬ相比于化学浆液ꎬ水泥浆凝聚时间长ꎬ顶板注浆时容易出现水泥浆沿顶板裂隙大量流出现象ꎬ注浆难度较大ꎮ通过合理布置钻孔和合理优化注浆时间及次数ꎬ基本实现了注浆加固－７３５ｍ轨道二石门的目的ꎮ根据现场观测可知ꎬ注浆加固前ꎬ巷道出现明显淋水ꎬ巷道收敛变形较为严重ꎬ影响正常掘进施工ꎬ注浆后ꎬ巷道淋水现象得以杜绝ꎬ提高了巷道围岩的整体性和稳定性ꎬ有效控制了巷道围岩变形破坏ꎬ同时也保证了－７３５ｍ轨道二石门的正常掘进ꎮ４结语加固破碎围岩㊁封堵围岩裂隙的最有效方法是注浆加固ꎬ采用化学注浆成本高ꎬ板集煤矿通过对钻孔布置和注浆参数优化ꎬ采用水泥浆对－７３５ｍ轨道二石门围岩加固ꎬ达到了加固岩体㊁防止水害的目的ꎬ值得借鉴ꎮ参考文献:[１]徐光亮ꎬ刘旭锋.煤矿破碎围岩注浆加固技术研究现状分析[Ｊ].煤矿安全ꎬ２０１６ꎬ(１):１７４－１７７.(责任编辑:陈文明)６４１。
煤层注水效果分析及评价报告
XXX煤业有限公司煤层注水效果分析及评价报告编制人：通风副总：通风矿长：总工程师：二O一六年十一月XXX煤业有限公司煤层注水效果分析及评价报告根据南河煤业有限公司综采工作面煤层状况, 通过合理选择煤层注水钻孔施工工艺 ,优化煤层注水参数 ,减少影响煤层注水效果的因素,加强煤层注水的日常管理, 使采煤工作面各回采工序产尘量大幅度降低 ,收到了良好的效果 ,从技术源头上杜绝了煤尘事故的产生。
煤层注水是回采工作面最重要的降尘措施之一,在回采前超前在煤层中打若干钻孔 ,通过钻孔注入压力水 ,使其渗入煤体内部 ,增加煤的水分, 从而减少煤层开采过程中煤尘的产尘量。
煤层注水其实质为：通过钻孔并利用水的压力将水注入煤层中, 依靠压力水在煤体裂隙中的渗透、压差、毛细和分子扩散运动 ,使注入煤层中的水沿着煤的裂隙分割的煤块渗透并储存于裂隙与空隙之中, 增加煤体的水分 , 使煤体得到预先湿润, 以减少采煤时产生浮游粉尘的能力。
现场试验表明:煤层含水量达到 4 %时, 煤尘的生成量在原有的基础上将减少 80 %以上。
一、工作面煤层注水情况1.工作面概况100101综采工作面走向长度630m ,倾斜长度 180m ,倾角 8～14°,平均6°, 煤层厚度1.38～2.7m , 平均2.4m ,中上部含有一层厚度0.2～0.6米夹矸，煤层厚度、层位稳定，上距1层煤4～8米。
煤层瓦斯含量2.90mL/g ,自然发火期为 86天 ,煤层原生水分为0.61%, 煤层总的孔隙率为4.02%,煤尘具有爆炸危险性，局部煤质松软、破碎，内生裂隙发育。
2.钻具选择及钻孔布置根据100101综采工作面参数及现有设备,100101回风顺槽施工时选用MHZ-200型钻机钻进施工。
钻孔布置图100101综采工作面煤层注水孔施工时 ,使用Ф42mm钻杆, Ф50 mm 的钻头,下行孔钻孔倾角为-13°,钻孔间距18-22m ;钻孔深度达面长的 2/3 以上，注水深度达到60m 以上。
煤矿积水调查报告1
####煤电集团￥￥￥山煤电有限公司****@@@@煤矿采（古）空区积水、积气及火区调查报告调查单位：！！！！省煤炭地质………勘查院（公章）矿井：####煤电集团￥￥￥山煤电有限公司****@@@@煤矿（公章）时间：2011年3月####煤电集团￥￥￥山煤电有限公司****@@@@煤矿采（古）空区积水、积气及火区调查报告调查人员表####煤电集团￥￥￥山煤电有限公司****@@@@煤矿采（古）空区积水、积气及火区调查报告####煤电集团￥￥￥山煤电有限公司****@@@@煤矿为2010年批准重组整合煤矿。
为了详细了解整合前原矿井的实际开采情况，本次工作在煤矿有关人员的积极配合下，对各煤矿的生产基本情况进行了认真调查。
一、煤矿生产情况（一）原@@@@煤矿原@@@@煤矿始建于1990年，1991年投产，开始为@@@@村村办煤矿，后属&&&镇镇办煤矿，设计能力5万t/a，实际能力3万t/a。
2002年11月由####煤电集团有限责任公司接管。
现采9号煤层。
1、井巷工程井巷工程量累计完成2759m。
已施工完成的主要井巷工程有：主立井、副立井、回风立井井筒，井底车场巷道，主变电所、主排水泵房、水仓、井底煤仓及装卸载硐室、消防材料库等硐室，皮带运输大巷、轨道运输大巷、回风大巷，顺槽巷道。
2、土建工程土建工程累计完成建筑面积9862m2。
已施工完成的主要土建工程有：主副井井口房、提升机房、主通风机房、35KV变电所、锅炉房、热风炉房、二级泵站、油脂库、矿办公楼、单身宿舍、食堂、洗衣房、机电设备库、材料库房、机修车间、主井提升机房、翻矸车。
3、井田开拓与开采该煤矿为竖斜井混合开拓方式，主井为斜井，回风井（副井）为竖井，采煤方法为单一长壁高档式。
采用1台1.2M55KW单滚筒绞车，“U”型矿车提升，另安装1台1.6M95KW绞车备用；大倾角皮带运输；中央并列式通风，通风设备为2台高效节能矿用对旋式通风机，型号为BDK618—6—N020，其中1台备用；供电方式采用农用电源和自备电源供给式。
工作面煤层注水的效果考察
水 工 艺过 程 ， 值 得 同行 借 鉴 。 关键词 中图分类号 Ｔ Ｄ ７ １ ４ ． ４
太平煤矿 ８ ３ ０ ４二分层 工作面位 于八 采 区南翼 ， 煤 层 为二叠系 山西组 ３层煤 ， 煤层结 构简单 ， 属 于半亮 暗
打“ 平行孔 ” ， 钻孔 垂 直于 煤 帮 ， 具 体方 位及 仰 府 角 由 地测部 门提供 ， 并根 据实 际情况 调整 角度 及位 置。钻 孔深度不小于 ８ ０ ｍ， 钻孔走 向间距 １ ０ ｍ， 开 孔位置 距巷 道底板 ０ ． ５～ １ ． ２ ｍ， 终孔距煤层顶板 １ ． ５～ ２ ． ０ ｍ。
前， 由掘进工区当班班组长负责放下 防逆流 波挡板 ， 并 用沙袋 堵上 ， 对反 向风 门的关闭情况 、 水沟 的堵 严情况
要进行 监督检查 。 ２ 加 强防 突 日常管 理
掘进工作面 第一 风 流汇 合 处 瓦斯 浓度 小 于 ０ ． ８ ％时，
安监员通 知班长撤岗 ， 安监员汇报调度室 ， 并 派专人 于
公司太平煤矿通防科副科长 。
使用 Ｙ Ｋ Ｔ Ｄ ２ ０ ／ ６ ８ 封孔器封孔 。使用 方法 ： （ １ ） 安装前 检 查煤 层 钻孔 深度 、 封 孔装 置 型 号与
该头人 口处设 临 时 岗， 再 由瓦检 员 、 班组 长 、 放炮 员进
流 中的瓦斯浓度 ， 并 汇报矿 调度室和通风值班 室 ， 由通 风值班 室通知监控 中心 当班值班 员观察监测屏幕 上 的 瓦斯变化情况 ， 做好 纪 录。监 控 中心值 班员要 随 时观
ｌ ｌ
寸
暑
定 压力 ２ ０ ＭＰ ａ ） 、 Ｙ Ｎ一１ ０ ０型 耐振 压力 表 、 ￣ Ｋ Ｔ Ｄ ２ ０ ／ ６ ８ 封孑 Ｌ 器、 专用管材 、 阀门和 连接件 等。
《采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径研究》
《采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径研究》篇一一、引言随着煤炭资源的日益消耗，煤炭开采已成为支撑国家发展的重要行业之一。
采煤工作面的环境控制问题也越来越受到重视。
为解决煤炭开采过程中粉尘污染、环境湿度不足等问题，采用顺层长钻孔注水技术已成为当前煤炭开采的重要措施之一。
本文旨在研究采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径的规律，为煤矿的现场生产提供科学依据。
二、研究背景及意义在煤炭开采过程中，顺层长钻孔注水技术是解决采煤工作面环境问题的重要手段。
该技术通过向煤层内部注水，增加煤体的湿度，降低粉尘的产生和飞扬，从而改善采煤工作面的环境状况。
然而，注水湿润半径的确定对于注水效果和资源利用效率具有重要影响。
因此，研究采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径的规律，对于提高煤炭开采的安全性和效率、降低环境污染具有重要意义。
三、研究内容与方法1. 研究内容本研究主要针对采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径进行实验研究和理论分析。
通过设计不同的注水参数和煤层条件，分析注水后煤体的湿润情况，从而得出注水湿润半径的规律。
2. 研究方法（1）实验方法：采用相似材料模拟煤层，设计不同长度的钻孔和不同参数的注水试验，记录注水过程中各时间节点的煤体湿润情况。
（2）理论分析：根据实验数据，结合流体力学、岩石力学等相关理论，分析注水过程中水的流动规律和煤体湿润的机理，从而得出注水湿润半径的规律。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们得到了不同长度钻孔和不同注水参数下煤体的湿润情况。
实验结果表明，随着注水时间的延长和注水量的增加，煤体的湿润范围逐渐扩大。
同时，我们发现钻孔长度对注水湿润半径的影响较大，较长的钻孔可以获得更大的湿润范围。
2. 数据分析与讨论（1）影响湿润半径的因素：通过对实验数据进行分析，我们发现钻孔长度、注水量、注水压力等因素均对湿润半径有较大影响。
较长的钻孔、较大的注水量和较高的注水压力均可以获得更大的湿润范围。
（2）湿润半径的规律：根据实验结果和理论分析，我们发现注水湿润半径与时间呈正比关系，即随着时间的延长，湿润范围逐渐扩大。
《采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径研究》
《采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径研究》篇一一、引言随着煤炭资源的日益消耗，煤炭开采已成为国家经济建设的重要组成部分。
采煤工作面的生产效率和安全性直接关系到煤炭企业的经济效益和矿工的生命安全。
在采煤过程中，顺层长钻孔注水技术被广泛应用于煤层湿润，以改善采煤条件、预防瓦斯突出等事故的发生。
本文旨在研究采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径，以期为采煤工作的科学决策提供依据。
二、研究背景与意义在煤炭开采过程中，由于煤层结构复杂、瓦斯压力大等因素，常常出现煤层破碎、瓦斯突出等安全问题。
为改善这一情况，采煤工作面采用顺层长钻孔注水技术进行湿润。
这一技术的核心原理是利用压力将水注入煤层，通过水的湿润作用，降低煤层的破碎程度和瓦斯压力，提高采煤工作的安全性和效率。
因此，对采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径的研究具有重要意义。
三、研究方法本文通过实验研究的方式，对采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径进行探讨。
具体实验步骤如下：1. 选取不同地质条件下的采煤工作面，设计合适的顺层长钻孔注水方案。
2. 对各试验点进行注水操作，记录注水时间、注水量等数据。
3. 观察并记录各试验点湿润范围的变化情况，对数据进行统计分析。
4. 根据统计数据，分析影响湿润半径的因素，建立湿润半径的数学模型。
四、实验结果与分析通过对实验数据的分析，我们得到了以下结论：1. 顺层长钻孔注水湿润半径受多种因素影响，主要包括煤层性质、注水压力、注水量等。
2. 在相同的注水压力和注水量条件下，煤层性质对湿润半径的影响最为显著。
一般来说，煤层孔隙度大、渗透性好的区域，湿润半径较大。
3. 注水压力和注水量对湿润半径具有直接的影响。
在一定范围内，增加注水压力和注水量可以提高湿润半径。
然而，过高的注水压力可能导致设备损坏或浪费水资源，因此需根据实际情况进行合理控制。
4. 通过建立数学模型，我们可以更准确地预测不同地质条件下的湿润半径，为采煤工作的科学决策提供依据。
五、结论与建议本文通过对采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径的研究，得出以下结论：1. 顺层长钻孔注水技术可有效改善采煤条件，降低瓦斯压力，提高采煤工作的安全性和效率。
《采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径研究》
《采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径研究》篇一一、引言在煤炭开采过程中，采煤工作面的安全与高效生产一直是行业关注的重点。
顺层长钻孔注水技术作为一种有效的煤体预处理手段，能够显著改善采煤工作面的作业环境，提高煤炭开采效率。
然而，该技术在实际应用中仍存在一些问题，如湿润半径的控制。
湿润半径的大小直接影响到注水效果和煤炭的开采质量。
因此，研究采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径具有十分重要的意义。
二、研究背景及意义随着煤炭开采的深入，采煤工作面的地质条件越来越复杂，煤体性质变化大，容易导致瓦斯事故和顶板事故等安全问题。
而顺层长钻孔注水技术能够通过向煤体内部注入压力水，改变煤体物理性质，提高其抗瓦斯和抗顶板事故的能力。
然而，注水湿润半径的控制是该技术的关键问题之一。
因此，研究采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径，对于提高煤炭开采的安全性和效率具有重要意义。
三、研究内容与方法本研究采用理论分析、实验室模拟和现场试验相结合的方法，对采煤工作面顺层长钻孔注水湿润半径进行研究。
具体内容包括：1. 理论分析：基于流体力学和渗流力学原理，分析顺层长钻孔注水的流场分布和湿润半径的影响因素。
2. 实验室模拟：通过建立物理模型和化学模型，模拟不同地质条件和注水参数下湿润半径的变化规律。
3. 现场试验：在采煤工作面进行现场试验，收集实际数据，验证理论分析和实验室模拟结果的准确性。
四、研究结果与分析1. 湿润半径的影响因素：通过理论分析和实验室模拟，发现注水压力、注水量、煤体孔隙度、注水时间等因素均对湿润半径产生影响。
其中，注水压力和注水量是影响湿润半径的主要因素。
2. 湿润半径的变化规律：在现场试验中，发现随着注水压力和注水量的增加，湿润半径逐渐增大。
但当注水压力和注水量达到一定值后，湿润半径的增加速度逐渐减缓。
此外，煤体孔隙度和注水时间也会影响湿润半径的变化规律。
3. 湿润半径的优化控制：根据研究结果，提出优化控制湿润半径的措施。
煤层注水湿润半径考察报告
##矿13-1煤层注水湿润半径考察报告二〇一五年三月目录1试验目的 (1)2概况 (1)2.1煤层情况 (1)2.2顶底板情况 (1)2.3煤层其他参数情况 (2)3注水试验设计 (2)3.1试验主要设备 (2)3.2钻孔设计 (3)4注水湿润半径考察 (4)4.1动压注水湿润半径考察 (4)4.2静压注水湿润半径考察 (6)5结论 (9)##矿13-1煤层注水湿润半径考察报告1试验目的为更好的考察矿井13-1煤层注水湿润半径，为13-1煤层注水相关技术参数提供可靠设计依据，在13-1煤层121301工作面机巷距切眼以南20m处巷道内设计注水试验钻孔，开展煤层注水试验，分别采取动压和静压注水进行试验，对13-1煤层的注水湿润半径进行考察。
2概况2.1煤层情况13-1煤层位于第四含煤段中部，全区稳定可采。
根据工作面内及附近地质勘探钻孔及风、机、切眼等巷道实际揭露的地质资料分析，121301工作面13-1煤层全层厚度为3.00～6.20m，平均厚度（含夹矸）为5.00m；13-1煤层平均含有一层夹矸，夹矸多为炭质泥岩，次为泥岩，结构复杂，厚度为0～0.60m，平均厚度为（最大为0.5m、最小为0.1m）0.40m；纯煤厚平均厚度为（最大为5.6m、最小2.8m）4.60m；通过加权平均，13-1煤层结构为0.60（0.40）4.00m。
根据121301工作面风、机两巷以及切眼实际揭露的地质资料，工作面内13-1煤层倾角4～15°，平均倾角约为11°。
在断层及构造影响区域，煤层局部倾角变化较大。
为避免断层、构造等地质因素对试验造成影响，试验选择煤层稳定无地质构造的区域进行。
2.2顶底板情况1．煤层顶板岩性老顶：中砂岩或粉砂岩；中砂岩呈浅灰白色,中粒砂状结构,泥、硅质胶结,颗粒成份以石英,长石为主，厚度0～3.25m，平均厚度1.62m，普氏硬度系数6.8～7.8；粉砂岩呈浅灰色,硅泥质胶结,成分以石英,长石为主,含少量云母岩屑,水平～斜层理，厚度0～2.35m，平均厚度1.12m，普氏硬度系数4.8～6.2。
基于Comsol的煤层注水压力对湿润半径的影响研究
基于Comsol的煤层注水压力对湿润半径的影响研究黄腾瑶;周晓华;胡延伟;宋相【摘要】为研究煤层注水压力对煤层湿润半径的影响,为煤层注水技术中注水参数的选择提供参考,运用Comsol模拟软件对不同注水压力条件下煤层的孔隙水压和孔隙水渗流速度的分布进行了数值模拟,结果显示:注水过程中注水钻孔周围孔隙水压的总体分布规律是以钻孔为轴心呈椭圆形状向周围不断递减;孔隙水渗流速度在注水口附近最大,孔壁周围较小,并由注水孔向四周扩散减小.利用模拟数据拟合出煤层不同注水压力与湿润半径的指数型函数关系.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2018(045)004【总页数】6页(P49-53,58)【关键词】注水压力;ComsolMultiphysics;孔隙水压;渗流速度;湿润半径【作者】黄腾瑶;周晓华;胡延伟;宋相【作者单位】山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TD714煤层注水是指在煤体开采之前，通过注水钻孔向煤层内注入高压水，使其渗透至煤体内部，增加煤层水分的过程[1-3]。
随着煤炭开采量的增加及矿井采掘机械化程度的不断提高，矿井粉尘危害问题日趋严重，煤层注水能够在很大程度上降低回采工作面产尘量，是从根本上解决矿井粉尘问题的有效措施之一。
此外，煤层注水在防治瓦斯灾害、减少冲击地压[4-5]、软化煤体等方面也具有一定的积极意义。
1890年，德国初次于萨尔煤田进行煤层注水试验[6]，随后煤层注水用于降尘、防突、减压、降温等领域，并逐步得到各国重视和推广。
目前国内一些学者对煤层注水可预防相关动力灾害的机理如防治煤与瓦斯突出[7-8]、煤层增透[9-10]等方面进行了大量的研究，但对煤层注水技术的重要参数——注水压力方面的研究相对较少。
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##矿13-1煤层注水湿润半径考察报告二〇一五年三月目录1 试验目的 (1)2 概况 (1)2.1 煤层情况 (1)2.2 顶底板情况 (1)2.3 煤层其他参数情况 (2)3 注水试验设计 (2)3.1 试验主要设备 (2)3.2 钻孔设计 (3)4 注水湿润半径考察 (4)4.1 动压注水湿润半径考察 (4)4.2 静压注水湿润半径考察 (6)5 结论 (9)##矿13-1煤层注水湿润半径考察报告1试验目的为更好的考察矿井13-1煤层注水湿润半径，为13-1煤层注水相关技术参数提供可靠设计依据，在13-1煤层121301工作面机巷距切眼以南20m处巷道内设计注水试验钻孔，开展煤层注水试验，分别采取动压和静压注水进行试验，对13-1煤层的注水湿润半径进行考察。
2 概况2.1煤层情况13-1煤层位于第四含煤段中部，全区稳定可采。
根据工作面内及附近地质勘探钻孔及风、机、切眼等巷道实际揭露的地质资料分析，121301工作面13-1煤层全层厚度为3.00～6.20m，平均厚度（含夹矸）为5.00m；13-1煤层平均含有一层夹矸，夹矸多为炭质泥岩，次为泥岩，结构复杂，厚度为0～0.60m，平均厚度为（最大为0.5m、最小为0.1m）0.40m；纯煤厚平均厚度为（最大为5.6m、最小2.8m）4.60m；通过加权平均，13-1煤层结构为0.60（0.40）4.00m。
根据121301工作面风、机两巷以及切眼实际揭露的地质资料，工作面内13-1煤层倾角4～15°，平均倾角约为11°。
在断层及构造影响区域，煤层局部倾角变化较大。
为避免断层、构造等地质因素对试验造成影响，试验选择煤层稳定无地质构造的区域进行。
2.2 顶底板情况1．煤层顶板岩性老顶：中砂岩或粉砂岩；中砂岩呈浅灰白色,中粒砂状结构,泥、硅质胶结,颗粒成份以石英,长石为主，厚度0～3.25m，平均厚度 1.62m，普氏硬度系数6.8～7.8；粉砂岩呈浅灰色,硅泥质胶结,成分以石英,长石为主,含少量云母岩屑,水平～斜层理，厚度0～2.35m，平均厚度1.12m，普氏硬度系数4.8～6.2。
直接顶：砂质泥岩。
灰色～深灰,砂状泥质结构,中厚层状,水平层理,岩性硬脆,芯完整,裂隙少，厚度0.70～1.65m，平均厚度1.25m，普氏硬度系数4.2～5.3m2．煤层底板岩性泥岩、砂质泥岩。
泥岩呈灰黑,泥质结构,薄层状,炭质含量较高,滑面不发育，厚度0～0.90m，平均厚度0.40m，普氏硬度系数3.6～4.1；砂质泥岩呈深灰色,含砂泥质结构,少量滑面,致密性脆，厚度0～2.20m，平均厚度0.71m，普氏硬度系数4.2～5.3。
2.3 煤层其他参数情况121301工作面13-1煤层为黑色，以块状为主，局部为碎块状，玻璃光泽，内生裂隙发育，见有钙质黄铁矿充填，以亮煤为主，暗煤次之，根据井田内钻孔煤层取样测试资料：13-1煤层普式硬度系数约为1.6，容重为1.4t/m3；原煤水份1.85%；灰分24.82%；全硫平均值为0.16%；根据121301工作面掘进期间瓦斯等参数测试情况，在121301工作面机巷内测试原始瓦斯含量4.4241m3/t,最大瓦斯压力0.37Mpa，煤的坚固性系数f值为0.79～1.07,煤的瓦斯放散初速度Δp值为2.1～3.7。
根据中煤科工集团在111301工作面取样测试，13-1煤的孔隙率为2.10%。
3 注水试验设计在121301工作面机巷距切眼20m处，巷道的东帮和西帮各施工一个注水试验钻孔，分别进行动压注水和静压注水试验。
3.1 试验主要设备1．动压注水设备：脉冲式注水泵动压注水时采用2BZ40/12型脉冲式煤层注水泵进行注水。
其电机功率11kw，脉冲强度0-12Mpa，输出流量40L/min。
2．封孔器封孔器为自动封孔器，型号为FKSS-71/5，注水压力在1-5Mpa，长度为2.6m，内径为71mm。
3．流量计流量计量采用SGZ型高压水表，对注水流量进行统计，同时显示注水压力，SGZ型高压水表流量0.1～5.0m3/h，压力可达25Mpa。
4．截止阀及管路注水所用的水源由井下清水管路分流出来，在分流管路上安装阀门控制，注水管路采用矿用高压胶皮软管。
动压注水通过注水泵向煤层内进行注水，静压注水利用管路水压不经过注水泵直接注入煤层。
3.2 钻孔设计1．动压注水在121301工作面机巷西帮距离切眼20m处依次向外设计4个钻孔，其中1个注水试验钻孔，3个考察钻孔，1#号钻孔用于注水试验，2、3、4#钻孔进行湿润考察，2、3、4#钻孔距1#注水孔的距离分别为2、2.5、3m。
2．静压注水在121301工作面机巷东帮距离切眼20m处依次向外设计4个钻孔，其中1个注水试验钻孔，3个钻孔考察，5#号钻孔用于注水试验，6、7、8#钻孔进行湿润考察，6、7、8#钻孔距5#注水孔的距离分别为3、4、5m。
3．钻孔参数根据试验区域煤层角度，钻孔沿煤层倾向施工，动压注水钻孔迎角10°施工，静压注水钻孔俯角10°施工，动静压注水钻孔均采用孔径φ75mm，钻孔深度50m，采用自动封孔器，封孔深度3m，动静压注水考察钻孔与分别与动静压注水钻孔保持一样的施工角度，开孔在煤层中间位置，考察钻孔直径φ94mm，深度30m，在注水结束后分别在设计位置施工考察钻孔取煤样，送实验室测定煤样的含水量。
表1 注水钻孔设计参数表图1 煤层注水钻孔设计示意图4．注水参数煤层注水参数主要是指注水压力、注水速度、注水量和注水时间。
注水量或煤的水分增量是煤层注水效果的标志，本次试验分别采用动压注水和静压注水的方式，动压注水采用2BZ40/12型脉冲式煤层注水泵，注水压力控制在2.5～3.2MPa左右，注水时间控制在4个小时。
静压注水采用清水管路自注，通过安设压力表和流量计计量压力和流量，注水时间7天。
4 注水湿润半径考察4.1 动压注水湿润半径考察1．煤层动压注水实施情况根据设计，2015年2月13日早班在121301工作面机巷距离工作面切眼20m 处施工动压注水钻孔，在钻孔施工至30m深时，通过取芯钻杆采取煤样送化验室测定煤层原始水份，钻孔最终施工深度50m，施工完毕后，安装动压注水泵和注水管路及压力表、流量表等相关附属装置，采用矿用高压软管，利用自动封孔器封孔后开始进行煤层注水。
根据现场计量数据，注水时间4个小时，注水压力3.0MPa，注水量共计7.9m³，平均注水流量1.98m3/h。
煤层动压注水实施数据详见表2。
表2 煤层动压注水实施数据统计表2．煤层动压注水考察动压注水结束按照设计位置分别在距注水孔2m、2.5m、3m的位置施工考察孔，考察孔深30m，采取煤样送化验室测试煤样的水份含量，通过注水后的煤层的水份含量与煤层原始水份含量的对比，分析煤层动压注水后的注水湿润情况，从而确定动压注水的湿润效果。
动压注水水份测试结果如表3所示：表3 动压注水水份含量分析表根据经验，煤层注水的效果与煤层的含水量有直接的关系，一般认为，煤体的水份增加1%才有较为明显的降尘效果，考虑到AQ1020-2006煤矿井下粉尘综合防治技术规范要求，注水总量应使钻孔预先湿润煤体的平均水份含量大于或于1.5%，因此，本次试验湿润半径的考察以注水钻孔为中心，周围煤体的水份增加1.5%的界限确定为湿润半径。
动压注水完毕后，按照设计对注水后煤层采取煤样进行水分测定分析，测试结果如表3所示，通过对测试煤层含水量变化分析，可以看出，2#考察孔煤样的含水量比煤层原始含水量有明显的增加，含水量达到3.94%，比原始含水量增加1.74%，相对煤层原始含水量，增加率达到79.09%；注水后3#考察孔煤样的含水量也有增加，含水量达到3.02%，比原始含水量增加0.82%，相对煤层原始含水量，增加率达到37.27%；4#考察孔距离注水孔最远，通过表4数据可以看到，煤样的含水量变化很小。
根据煤层动压注水含水量变化趋势图和含水量增加率变化曲线图可以看到，从2#钻孔到3#钻孔煤样的含水量均比煤层原始含水量增大，距离注水钻孔越近含水量及含水量增加率越大，随着与注水钻孔距离的加大，煤样含水量及含水量增加率均下降的较快；通过图2、图3可以看到在3#至4#钻孔之间煤层的含水量及含水量增加率的曲线变的较缓，表明从3#钻孔向外煤层水份已经变化不大，注水效果已经很小。
根据以上试验数据，结合13-1煤层空隙率等情况，按照煤层的含水量增加1.5%来考察煤层的湿润半径，在上述条件静压注水的情况下，煤层湿润半径为2.0m。
试验表明，煤层含水量随着距离注水钻孔的距离越近，注水效果越好，随着与注水钻孔距离的增加，注水效果逐渐降低，当达到一定的距离后，注水将不再有效，在采用低压3MPa的注水压力，动压注水的情况下，持续不间断的注水4个小时，煤层湿润半径为2.0m。
4.2 静压注水湿润半径考察1．煤层静压注水实施情况2015年2月14日早班在121301工作面机巷巷道东帮距离工作面切眼20m 处施工静压注水钻孔，在钻孔施工至30m深时，通过取芯钻杆采取煤样送化验室测定煤层原始水份，钻孔最终施工深度50m，施工完毕后，通过高压软管与巷道内的清水管路相连，在管路上提前安装压力表、流量表等相关附属装置，利用自动封孔器封孔，通过管路内的静水压力实现对钻孔内的连续、小流量的注水。
根据现场计量数据，注水时间164小时（约7天），注水压力1.1MPa，注水量共计65.6m³，平均注水流量0.4m3/h。
煤层静压注水实施数据详见表4。
表4 煤层静压注水实施数据统计表2．煤层静压注水考察煤层静压连续注水7天，注水结束按照设计位置分别在距注水孔3、4、5m 的位置施工6#、7#、8#考察孔，考察孔深30m，采取煤样送化验室测试煤样的水份含量，考虑到静压注水的方式注水时间长，注水流量大，为加强考察效果，在距离注水孔6、7m的位置采用刻槽法增加两个煤样，定义为9#、10#，测定煤体含水率，通过注水后的煤层的水份含量与煤层原始水份含量的对比，分析煤层静压注水后的注水湿润情况。
静压注水水份测试结果如表5所示：表5 静压注水水份含量分析表图4 静压注水煤层含水量变化趋势图图5 静压注水煤层含水量增加率变化趋势图静压注水完毕后，采取煤样进行水分测定分析，测试结果如表5所示，可以看出，静压注水后煤层水份发生了明显的增加，6、7、8#煤样水样增加量明显，均超过了1.5%。
其中最近的6#煤样水份含量增加到4.25%，增加了2.1%，水份含量增加率达到97.67%；7、8、9、10#煤样水份含量分别增加到3.82%、3.67%、2.94%、2.68%，水份分别增加了1.67%、1.52%、0.79%、0.53%，水份含量增加率分别达到77.67%、70.70%、36.74%、24.65%；其中9#、10#煤样由于距离注水孔较远，水份含量增加不大，水份增加量达不到1.5%。