MT 501-1996长钻孔煤层注水方法重点讲义资料
标准30采煤工作面煤层注水技术标准
采煤工作面煤层注水技术标准1 范围本标准规定了采煤工作面煤层注水条件、注水工艺、设备及参数。
本标准使用于晋煤集团所属矿井。
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MT501-1996 长钻孔煤层注水方法MT/T 1023-2006 煤层注水可注鉴定方法煤矿安全规程3 术语和定义3.1 煤层注水通过钻孔将压力水或水溶液注入煤层，用以改变煤体的物理力学性质，减少粉尘，防治突出及自燃的技术。
3.2 动压注水通过钻孔并利用注水泵提供的动压力将水柱入煤层中。
4 基本要求4.1 煤层注水条件4.1.1 采煤工作面进行煤层注水时，应同时符合以下条件及要求：A 煤样原有自然水分或防灭火灌浆后水分小于等于4%；B 煤样孔隙率大于等于4%；C 煤样吸水率应大于等于1%；D 煤样坚固性系数应大于等于0.4.4.1.2 采煤工作面具有以下特征之一时，不宜采用煤层注水：A 围岩有严重吸水膨胀性质注水后易造成顶板垮塌或底板变形，或者地质情况复杂、顶板破坏严重的煤层；B 注水后会影响采煤安全或造成劳动条件恶化的薄煤层；C 煤层很松软、破碎，打钻孔时易塌孔、难成孔的煤层；D 采用下行垮落法开采紧距离煤层群或分层开采厚煤层，上层或上分层的采空区采取灌水防尘措施时的下一层或下一分层。
5 煤层注水方式5.1 注水方式分类主要有短孔注水和长孔注水。
5.1.1 短孔注水在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打孔注水，注水孔长度一般为5m~25m.5.1.2 长孔注水从回采工作面的进风巷或回风巷平行于工作面打上向孔或下向孔注水，长孔注水可分为单向长钻孔注水和双向长钻孔注水。
当单向孔达不到设计深度或煤层倾角变化较大时，可采用双向钻孔联合布置钻孔注水。
5.2 注水方式选择5.2.1 选择注水方式考虑因素包括：岩石压力、裂隙和孔隙发育程度、煤层厚度、煤层倾角、有无断层、围岩性质及回采工艺、作业组织方式等。
煤层注水知识点(煤层注水很重要)
短孔注水（分段注水）知识点1、煤层注水力学特性（1）水力学特性分析对煤层的注水效应主要取决于煤体对水的渗透特性，煤体对水所遵循的渗透系数规律为：K=a exp（-bΘ+cp）式中：K——渗透系数，m/d；Θ——体积应力，Θ=σx+σy+σz，Mpa；P——孔隙压，Mpa；a、b、c——拟合常数。
由上式可以看出，煤体的渗透系数受孔隙压与体积应力影响十分显著，说明煤层注水对煤体的渗透性影响及改性主要取决于注水压力与煤的实际赋存深度。
（2）水对煤层力学特性的影响煤样在饱和含水以后，其强度和弹性模量均有不同程度的降低，下降幅度基本符合以下关系式：σc=a-bW c E=a/W c-b E=a-bp式中：σc——单轴抗压强度，Mpa；W c——煤体饱和含水率，%；E——弹性模量，Mpa；P——孔隙水压，Mpa；a、b——拟合常数。
由上式可以看出，煤层注水可以软化煤体、增加煤体塑性，有效降低由于应变能突然释放导致的各类煤矿事故。
2、煤层注水防治煤尘煤是孔隙裂隙双重介质，当水通过裂隙进入孔隙并吸附在孔隙表面时，表现为三方面的降尘作用：（1）湿润了煤体内的原生煤尘。
煤体内各类裂隙中都存在着原生煤尘，随煤体的破碎而飞扬于矿井空气中。
水进入裂隙后，可使其中的原生煤尘在煤体破碎前预先湿润，使其失去飞扬的能力，从而有效地消除了这一尘源。
（2）有效地包裹了煤体的每一个部分。
水进入煤体各类裂隙、孔隙之中，不仅在较大的构造裂隙、层理、节理中有水存在，而且在极细微的孔隙中都有水注入，甚至在1μm以下的微孔隙中充满了毛细水，使整个煤体有效地被水所包裹起来。
当煤体在开采中受到破碎时，因为水的存在消除了细粒煤尘的飞扬，即使煤体破碎得极细，渗入细微孔隙的水也能使之都预先湿润，达到预防浮游煤尘产生的目的。
（3）改变了煤体的物理力学性质。
水进入煤体后，湿润的煤炭塑性增强，脆性减弱。
当煤炭受外力作用时，许多脆性破碎变为塑性形变，因而大量减少了煤炭破碎为尘粒的可能性，降低了煤尘的产生量。
注水资料1
煤层注水资料一、根据安全专篇（一）煤层注水要求1、注水方法：工作面超前动压注水工艺，即注水工作超前工作面回采1个月完成。
2、钻孔布置位置：①8#煤层：单向钻孔布置在工作面回风顺槽中，且平行于工作面向煤体打长钻孔注水；5#煤层双向钻孔布置，在工作面顺槽中平行于工作面向煤体打长钻孔注水。
②钻孔角度原则上与煤层角度基本一致，始终保持在煤层内。
③钻孔口布置在巷道中距底板1m左右处。
3、钻孔长度：①单向钻孔长度130m，双向钻孔长度65m。
②其中封孔深度10m。
4、钻孔直径：①开孔直径φ115——φ87mm。
②终孔直径φ65mm。
5、钻孔间距：20m。
（二）设备要求1、注水泵型号：KBZ—100/150A，注水泵流量6m3/h，压力15Mpa。
2、5号煤层工作面：①煤层注水钻机：MYZ—200型，2台（1用1备）②煤层注水泵：KBZ—100/150，2台（1用1备）③等量分流器：DF—3型，4个④夹布压力胶管（与泵配套）：20m⑤冷拔无缝钢管（与泵配套）：120m⑥高压钢丝编织胶管（与泵配套）：10m⑦弹簧式压力表：4个⑧高压闸阀：JBH—160Ⅲ,4个⑨快速接头：K型，20个⑩安全阀：1个○11封孔器：YPA—120型，4个（5#，安全篇没有）○12水泥砂浆封孔泵：SLB—Ⅱ型，1台○13高压注水表：DC—4.5/200型，2个○14内螺纹升降止回阀：H41H—160型，1个○15钢制三通：4个○16叶轮湿式水表：1个○17便携式快速水分测定仪：WM—A型，1个3、8号煤层工作面：①煤层注水钻机：MYZ—200型，3台（2用1备）②煤层注水泵：KBZ—100/150，3台（2用1备）③等量分流器：DF—3型，8个④夹布压力胶管（与泵配套）：40m⑤冷拔无缝钢管（与泵配套）：240m⑥高压钢丝编织胶管（与泵配套）：20m⑦弹簧式压力表：8个⑧高压闸阀：JBH—160Ⅲ,8个⑨快速接头：K型，40个⑩安全阀：2个○11水泥砂浆封孔泵：SLB—Ⅱ型，2台○12高压注水表：DC—4.5/200型，4个○13内螺纹升降止回阀：H41H—160型，2个○14钢制三通：8个○15叶轮湿式水表：2个○16便携式快速水分测定仪：WM—A型，2个（三）移动储水箱1、储水箱容积为2m32、布置在工作面回风顺槽内，5号煤层1个，8号煤层2个。
浅谈煤层长钻孔注水对治理综采工作面灾害的重要作用
浅谈煤层长钻孔注水对治理综采工作面灾害的重要作用张太生（山东华恒矿业公司，271202）摘要：本文系统分析了煤层长钻孔注水的钻孔布置、封孔和注水参数的合理确定方法，并结合研究项目论述了煤层注水对防尘、防治冲击地压、防火、降温及对放顶煤开采提高回采率和产量的重要作用。
关键词：煤层长钻孔注水；安全；防尘；放顶煤；回收率；灾害治理一、煤层注水钻孔布置及钻孔参数（一）钻孔布置。
根据煤层的渗透特性，煤层的厚度，工作面长度及巷道布置等.注水钻孔采用单向或双向布置方式。
单向钻孔长度比采煤工作面长度短20～40m,双向钻孔长度比1/2工作面长度短5-8m ，封孔长度大于10m ，并应保证注水过程中煤壁不漏水、不跑水；工作面投产前1个月必须施工完第一个注水孔，并进行超前动压注水。
第一个注水孔位置要设置在超前工作面距离15米处，钻孔孔距按20m 设计（遇断层时可进行调整），随工作面推进，超前施工注水孔，打钻位置要选在工作面超前压力影响外。
当钻孔进入工作面超前动压影响明显范围内，可进行二次静压补水，静压注水孔距离工作面3-5m 内方可不再注水。
单孔注水量应使该钻孔预湿煤体的平均含水分大于4%。
距工作面最近的钻孔开始注水时超前工作面回采距离不得小于月推进度，超前时间不得小于1个月。
在实际注水中，可根据具体条件进行选择。
（二）封孔。
采用注浆封孔工艺，封孔长度必须大于卸压孔深度，并且封孔长度应超过巷帮煤体的破碎带，深度不小于15m ，封严、封实，确保注水过程中煤壁不漏水、不跑水，在防冲卸压重点影响地段需要增大封孔长度或调整超前注水时间。
封孔时，下入Φ25mm 钢管，将钢管前端接上一个接箍，缠上棉纱（或大麻）后插入孔内，铁管露出孔壁10～15cm ，然后将孔口铁管与钻孔之间进行封堵，然后用0.5:1的水：水泥浓度的浆液进行注浆封孔，使用注浆泵向孔内注浆，待注浆泵起压（1Mpa 以上）孔口有泥浆渗出时，停止输浆。
（三）煤层注水参数。
最新煤层注水(DOC)
煤层注水设计第一节设计基础资料和主要内容一、设计基础资料1.煤的物理机械特征(煤的透水性、原始水分、孔隙率、湿润边角、硬度、裂隙发育情况、煤的饱和含水率)、顶底板的物理力学性质(透水性、孔隙率、硬度、自然含水率、饱和含水率)、煤尘爆炸指数。
2.煤的赋存条件，包括倾角、厚度、构造及稳定性等。
3.矿井开拓系统、采区巷道布置及采煤方法。
4.工作面产量、推进度、通风方式，进、回风巷几何尺寸和支护形式。
5.水源及供水系统。
二、煤层注水设计主要内容1.煤层注水方式选择。
2.煤层注水工艺及参数计算。
3.煤层注水设备及供水管径的选择。
4.绘制煤层注水系统图。
5.编写煤层注水设计说明书。
三、煤层注水设计应注意的问题1.煤层厚度小于0．6m时，不宜注水。
2.煤层孔隙率小于4％时，其透水性接近于零，此时不宜注水。
3.煤层孔隙率大于或等于40％时，煤层成为多孔均质体，天然含水率已达1，此时已无需注水。
4.煤层湿润边角θ≥90°时，为不可湿润煤体，注水防尘效果不好。
5.长孔注水，孔长不能小于待注水煤层工作面倾斜长的2／3。
6.应有比较充裕的注水时间。
第二节煤层注水方式及其选择一、煤层注水方式煤层注水方式是指钻孔的位置、长度和方向。
我国目前使用的注水方式有长孔注水、短孔注水（浅孔注水），深孔注水和巷道钻孔注水四种方式。
1.长孔注水在采煤工作面前方的进风巷，或回风巷沿煤层倾斜方向平行于煤层工作面打钻。
长孔注水分为单向和双向长孔注水两种形式，如图3―1所示。
2.短孔注水(浅孔注水)沿采煤工作面与煤壁垂直或或斜交打钻孔孔注水,孔长一般为2m ～3.5m ，如图3―2a 所示。
3.深孔注水沿采煤工作面、垂直工作面煤壁打孔,孔长一般为5～25m ，如图3―2b 所示。
4.巷道钻孔注水由上邻近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板巷道向煤层注水,在一个钻场可打多几个垂直于煤层或扇形布置方式的钻孔,通过钻孔进行注水，如图3―3所示。
深孔煤层注水技术及工艺
深孔煤层注水技术及工艺摘要依据水进入煤体的形式，可以将注水方式分为短孔注水、长孔注水及深孔注水。
深孔注水的注水孔是垂直于工作面煤壁的深钻孔，孔的长度通常情况下在10m左右。
一般来说，深孔煤层注水难易程度受到诸如外部工艺因素、煤层自身因素、煤层的物理力学性质、煤层内的瓦斯压力及煤的湿润边角等因素的影响。
深孔煤层注水技术工艺涉及到钻孔参数、钻孔布置、注水参数及封孔参数等。
其中注水参水主要包括注水压力、注水流量及注水时间。
关键词深孔煤层；注水技术；注水参数0 引言我国从某种程度上来说是煤炭生产与消费的大国之一，目前煤炭与石油是我国能源生产消费的主要形式，然而作为我国煤炭开采主要方式的井工开采有着诸多缺陷，比如在开采的过程中会产生很多矿尘，这些具有爆炸性的矿尘不仅危及矿井，还造成大量的成员伤亡。
煤层注水技术是目前最为有效最为基本的防尘手段，此外还能够有效防止瓦斯突出及防治冲击地压。
煤层注水一般有长孔注水、短孔注水及深孔注水等形式，而深孔煤层注水的孔深通常在十米左右，是对工作面前方煤层支承压力区域内注水，相比于其他煤层注水有一定的特殊性，本研究以此为切入点，探讨深孔煤层注水在防治瓦斯及软化中硬煤层方面的作用，所以具有一定的理论与实际意义。
1 影响深孔煤层注水的因素一般来说，影响深孔煤层注水有诸多因素，集中表现在外部工艺因素、煤层自身因素、煤层的物理力学性质、煤层内的瓦斯压力及煤的湿润边角等。
外部工艺因素包括注水压力与注液的表面张力。
一般来说在自然条件下，深孔煤层难以渗透，煤层的渗透性随着注水压力增加而逐渐增加；煤层自身因素包括煤层孔隙与裂隙的发育程度及地压的集中深度。
其中影响深孔煤层的第一因素就是煤层的孔隙与裂隙的发育程度，孔隙与裂隙的发育程度越好则越容易注水；煤层的物理力学性质包括煤炭的强度、硬度、脆性及韧性等，这些物理力学因素将显著影响深层煤层的注水效果；煤层内的瓦斯压力是深孔煤层注水的附加阻力，在瓦斯压力较大的煤层，需要提高注水压力，进而增加注水难度，我国对那些瓦斯压力较大的煤层一般采用中压或者高压注水；煤的湿润边角也是影响深孔煤层注水的一个重要因素，一般来说煤的湿润边角越小，则煤层越容易注水，相反则越难。
煤层注水操作规程
煤层注水操作规程一、钻孔1、钻机安装地点的顶板及周围支护要良好，固定钻机要安全可靠，钻孔角度及钻眼位置必须符合设计要求。
2、开钻前要详细检查机电设备和供水系统，发现问题先处理完好后再试钻，经空载运转检查钻机各部位正常且钻孔有少量返水时, 方可开始钻进。
3、开钻时要先送水后送电，停钻时要先停电后停水。
4、钻机开始钻孔作业时，要缓慢接上离合器，钻杆推进5-10 厘米后，再压紧离合器，当一根钻杆钻进剩余米时，松开离合30厘器，先停电后停水，然后加杆。
5、负责上下钻杆人员分别站到钻机两侧，用管钳把钻杆卡牢，反方向均匀将钻杆卸开。
6、钻孔过程中要在开孔位置加设防护档板，以防煤与瓦斯喷出伤人。
7、钻孔作业要求四人一套，一人操作开关按钮和停送水，一人操作钻机，二人上下钻杆。
8、钻孔过程突然遇到地质构造，瓦斯涌出，透水预兆等异常情况，必须停止钻进，切断电源，保持钻进状态，拔岀钻杆并汇报通风科。
9、钻水过程出现夹钻、顶钻，断杆等情况时，必须停钻采取措施处理。
10、当班钻孔施工完毕，必须将钻杆全部拔出，切断电源，并闭水源，并将钻机设备放到巷道一侧的安全地点，方可离开工作岗位。
11、收工时当班组长要如实填写钻孔记录，汇报通风科二、封孔1、设备开机前要检查电机、安全离合器、变速系统、搅拌机、送浆泵、离合器及各联接部件是否完好，机座是否稳固可靠，搅拌机内是否有杂物，送浆泵出口、联接管是否通畅，当以上检查全部合格后方可进行运行操作O2、搅拌水泥稠浆将准备好的一定量（按水和水泥的比例）清水倒入搅拌机内，在搅拌机处于正常运转状态下，逐渐加入525硅酸盐水泥。
待加入搅拌机内的水泥分散后，再继续加入水泥（加水泥时，应避免将纸片等杂物混入搅拌机内），搅拌时间不得小于lOmin o3、搅拌好的水泥浆必须用测试棒进行测试，保证水泥稠浆达到设计的水灰比。
4、封孔管采用抗静电的工程塑料管或铁管，孔内注水管长度为10m,为2寸双抗塑料或铁管。
煤层注水方案
煤层注水设计方案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。
通过煤尘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。
一、设计依据号煤层位于山西组下部，在井田东南部与5号煤层合并，西北部二者平5上均间距约1.38m，煤层厚度0.48～1.35m，平均1.03。
为较稳定煤层，大部可采，结构简单，不含夹矸。
顶板砂质泥岩及泥岩，底板泥岩。
5号煤层位于山西组下部，上距5号煤层1.00—1.54m，平均1.38m，煤层厚度2.4～5.51m之间，平均厚度3.82m，为稳定的全区可采煤层。
结构简单，含0～3层泥岩夹矸，顶板为砂质泥岩及泥岩，底板为泥岩。
根据5号煤层检验报告，原煤水分0.98，根据煤矿安全规程规定，对回采工作面采取采前对煤层注水防尘是降低产生煤尘的有效措施。
二、注水方式选择根据采区巷道布置和采煤方法，结合煤层赋存特征，回采工作面煤层注水采用工作面超前动压注水工艺，设计中选用较先进的深孔煤层采前注水方式。
采用单向钻孔布置，即在工作面轨道顺槽中平行于工作面向煤体打长钻孔注水，钻孔沿煤层均匀布置，钻孔口布置在巷道中距底板1m左右处。
三、注水参数的确定1.钻孔直径：钻孔选用MYZ-200型液压钻机，钻孔直径89-50mm。
2.钻孔长度：根据煤层节理裂隙发育情况、工作面长度、注水时间和注水压力、注水钻机能力，确定单向钻孔长度为130m。
3.钻孔间距：钻孔间距根据煤层的湿润半径计算，孔深时孔距大，孔浅时孔距小。
合理的钻孔间距一般通过实践来确定，根据经验，设计确定为20m。
4.钻孔角度：钻孔角度原则上与煤层角度基本一致，使钻孔始终保持在煤层内。
生产中根据煤层节理发育程度选择采用垂直钻孔或伪倾斜钻孔，以使节理面尽量与钻孔垂直。
最新煤层注水
煤层注水设计第一节设计基础资料和主要内容一、设计基础资料1.煤的物理机械特征(煤的透水性、原始水分、孔隙率、湿润边角、硬度、裂隙发育情况、煤的饱和含水率)、顶底板的物理力学性质(透水性、孔隙率、硬度、自然含水率、饱和含水率)、煤尘爆炸指数。
2.煤的赋存条件，包括倾角、厚度、构造及稳定性等。
3.矿井开拓系统、采区巷道布置及采煤方法。
4.工作面产量、推进度、通风方式，进、回风巷几何尺寸和支护形式。
5.水源及供水系统。
二、煤层注水设计主要内容1.煤层注水方式选择。
2.煤层注水工艺及参数计算。
3.煤层注水设备及供水管径的选择。
4.绘制煤层注水系统图。
5.编写煤层注水设计说明书。
三、煤层注水设计应注意的问题1.煤层厚度小于0．6m时，不宜注水。
2.煤层孔隙率小于4％时，其透水性接近于零，此时不宜注水。
3.煤层孔隙率大于或等于40％时，煤层成为多孔均质体，天然含水率已达1，此时已无需注水。
4.煤层湿润边角θ≥90°时，为不可湿润煤体，注水防尘效果不好。
5.长孔注水，孔长不能小于待注水煤层工作面倾斜长的2／3。
6.应有比较充裕的注水时间。
第二节煤层注水方式及其选择一、煤层注水方式煤层注水方式是指钻孔的位置、长度和方向。
我国目前使用的注水方式有长孔注水、短孔注水（浅孔注水），深孔注水和巷道钻孔注水四种方式。
1.长孔注水在采煤工作面前方的进风巷，或回风巷沿煤层倾斜方向平行于煤层工作面打钻。
长孔注水分为单向和双向长孔注水两种形式，如图3―1所示。
2.短孔注水(浅孔注水)沿采煤工作面与煤壁垂直或或斜交打钻孔孔注水,孔长一般为2m ～3.5m ，如图3―2a 所示。
3.深孔注水沿采煤工作面、垂直工作面煤壁打孔,孔长一般为5～25m ，如图3―2b 所示。
4.巷道钻孔注水由上邻近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板巷道向煤层注水,在一个钻场可打多几个垂直于煤层或扇形布置方式的钻孔,通过钻孔进行注水，如图3―3所示。
(MT_501—1996)长钻孔煤层注水方法
(MT 501—1996)长钻孔煤层注水方法1 主题内容与适用范围本标准规定了长钻孔煤层注水的工艺、设备及参数。
本标准适用于煤矿井下长壁采煤工作面长钻孔煤层注水。
2 术语2．1 长钻孔煤层注水在长壁采煤工作面进回风巷或者只在进风巷或回风巷沿煤层打钻孔，且通过钻孔并利用水的压力将水注入煤层中，使煤体得到湿润。
2．2 静压注水通过钻孔并利用供水管道中水的静压力将水注入煤层中。
2．3 动压注水通过钻孔并利用注水泵提供的动压力将水注入煤层中。
3 钻孔3．1 设备及器材a．钻机：符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；钻孔深度大于50m；开孔直径45～90mm；钻孔倾角±90°。
b．钻杆：直径为34～42mm的钻杆或直径在50～85mm的螺旋叶片钻杆。
c．钻头：适应岩性f>4。
d．地质罗盘仪：磁针转动前后所指示之读数误差不大于0．5°，测角器的读数误差不大于0．5°。
e．辅助排粉设备：符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；工作压力不小于2．0MPa；流量不小于75L／min。
3．2 布置方式及参数3．2．1 布置方式分为单向、双向及扇形三种钻孔布置方式，如图1所示。
图1 钻孔布置方式1—钻孔；2—进风巷；3—回风巷；4—下部孔；5—上部孔3．2．2 参数3．2．2．1 钻孔间距应为10～25m。
当采用扇形钻孔布置方式时，上部孔与下部孔间距应为1～3m。
3．2．2．2 钻孔倾角a．单向及双向钻孔倾角按式(1)确定： (1)式中：α——钻孔倾角，(°)；h——钻孔位置进回风巷对应点的高差，m；lg——钻孔位置对应工作面长度，m。
b．扇形钻孔倾角下部孔按式(1)确定，上部孔按式(2)确定； (2)式中：m——扇形钻孔上部孔倾角，(°)M——煤层厚度，m；土——上向孔取“+”，下向孔取“-”。
3．2．2．3 钻孔直径钻孔直径应为50～90mm。
3，2．2．4 钻孔长度单向钻孔长度应比工作面长度短20～40m；双向钻孔长度应比1／2工作面长度短5～8m；扇形钻孔长度上部孔按双向钻孔长度确定，下部孔按单向钻孔长度确定。
煤层注水
1506工作面煤层注水需要解决的问题1、注水方式的选择动压注水水压大，可单位时间注进更多的水量，见效快，并且高压水对工作面中上部煤层有预裂的作用，能提高回采率。
缺点是注水设备较多，需要专人看管注水泵。
静压注水效果比动压注水见效慢，需要更长时间的预注水，但是系统简单，无需专人看管。
动压注水系统图1注水管，2水泥砂浆封孔，3压力表，4钢丝编织高压胶管及接头，5阀门，6分流器，7单向阀，8注水表，9注水泵，10供水桶2、注水位置的选择现有的注水钻孔，高位巷钻孔深为200m，倾角均为-3°。
高位注水依靠重力作用由上往下渗透，在水量充足的情况下，注水效果不亚于动压注水，但是由于客观原因，高位巷注水钻孔施工较少，每百米在钻场中只按扇形施工了3-6个。
现高位巷注水钻孔情况辅运巷钻孔为每20m 施工了一个，钻孔深200m ，倾角+7°，但是由于工作面压力大，距离工作面100-200m 注水孔已经塌孔，并且由于注水为自下而上，对封孔质量要求高，注水孔容易漏水，对煤层中上部注水量小，效果不好。
现工作面注水孔分布情况平剖面示意图A 皮带顺槽辅运顺槽高位巷150m 深，倾角+7°200m 深，倾角-3°3、注水量的计算2.1单孔注水量以吨煤水份比重增加5%达到注水要求计算，综采每米产量1万吨，注水孔间距为20m ，因此单个注水孔注水量需要达到1万吨方能达到要求。
2.2同时注水钻孔数量n=Tu/(24*Lj)式中： n —— 同时注水的钻孔数量；T ——单孔注水时间；单孔注水速度暂按10m ³/h 计算，则单孔注水时间需要1000h 。
u ——工作面日推进度，本工作面取3.2m/d 。
Lj ——钻孔间距，20m ；计算得出n=6.6个，即同时注水数量一般在6-7个。
2.3注水超前工作面距离t c l Tu l +=24（5） 式中： l c —— 注水超前工作面距离，m ；l t —— 停止注水时钻孔距工作面的距离，应为8～20m 。
煤层注水原理
概述通过钻孔,将压力水和水溶液注入煤体,增加水分,以改变煤的物理力学性质,可减少煤尘的产生,还可减少冲击地压,煤与煤层气突出和自燃发火煤层注水介绍煤层注水是在回采前预先在煤层打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，破坏煤体内原有的煤－瓦斯两相体系的平衡，形成煤－瓦斯－水三相体系，体系内各个介质相互作用，使煤的物理化学性质、力学性质及热力学性质发生变化。
煤层注水种类煤层注水按钻孔深度分深孔注水和浅孔注水。
深孔注水是在回采工作面前方进风巷或回风巷沿煤层倾斜平行于工作面打孔，孔深一般为工作面斜长的2/3，孔径75～100mm。
用水泥浆或橡胶封孔器封孔后，即可开始注水。
与浅孔注水相比，深孔注水成本较高，打钻较困难，只适用于中厚与厚煤层。
优点是预湿范围大，能充分湿润，而且不影响采煤工作。
但在有些矿区，由于煤层没有受到破坏，注水较困难，注水量小。
煤层注水在煤矿安全中的作用机理及效果1 防尘煤层注水是回采工作面最有效的防尘措施。
水的除尘机理包括以下3个方面：（1）湿润煤体内的原生煤尘，使其失去飞扬的能力；（2）有效地包裹煤体的每个细小部分，当煤体在开采中破碎时，避免细粒煤尘的飞扬；（3）水的湿润作用使煤体塑性增强，脆性减弱。
当煤体受外力作用时，许多脆性破碎变为塑性形变，因而大量减少了煤体被破碎为尘粒的可能性，降低了煤尘的产生量。
2 预防煤与瓦斯突出研究和试验考察表明，注水湿润煤体，可使煤的力学性质发生明显变化，煤的弹性和强度减小，塑性增大，从而使巷道前方的压力分布发生变化，即高压力向煤体深部转移，压力集中系数减小。
煤体湿润后，其透气性也将成百上千倍的降低，水对瓦斯的运动起到明显的阻碍效应，煤中瓦斯涌出量和涌出速度都在大幅度下降。
上述的各种变化，都表明注水湿润煤体，可以消除或降低煤层的突出危险。
3 减小工作面回风流中的瓦斯浓度煤层注水对治理瓦斯的作用，不仅表现在预防煤与瓦斯突出，而且也表现在减小工作面生产时回风流中瓦斯浓度，其原因有2个。
煤层注水
第二节煤层注水一、煤层注水设计煤层注水湿润煤体是采煤工作面防尘的有效措施。
长钻孔煤层注水已被广泛采用，其降尘效果与煤层的裂隙和孔隙的发育程度、注水参数等因素有关，一般降尘率可达到50～85%以上。
为消除煤层的煤尘飞扬，设计采用5D-2/150型水泵加压,用TXU-75探水钻打孔向煤层注水。
注水方式的选择：根据该井煤粒较细，遇水后粘性大的特点，使煤层预注水后既不使外在水份太大，以减少运输过程中的困难，又要使煤层得到充分的润湿，达到降低煤尘产生的目的，设计中拟用深孔注水方式进行煤层预注水。
1、单孔注水量Q：Q=B·L·M·r(W1-W2)K=15×90×0.69×1.45（4%-0.88%）×1.5=63.2t式中：Q--单孔注水量，m3；B-孔间距，设计暂取15m；L--工作面长度,90m；M--煤层厚度，0.69mr--煤的容重，r=1.45t/m3W1--注水后要求达到的水份，一般取4%W2--煤层原有水份，0.88%K-注水不均衡系数，一般取1.5～2.0,设计取K=1.5；2、日注水量Q H =K1G(W1-W2)=1.5×273×（4%-0.88%）=12.8 m3/tQH—矿井日注水量，m3/tK1--注水系数，一般取1.5～2.0,设计取K=1.5；G—矿井计划注水采掘工作面日产量，t/d；G—矿井计划注水采掘工作面日产量，t/d；W 1、W2同上。
根据煤体充分润湿并达到控制增加水份所需要的时间和回采工作面推进速度，生产单位可调整孔注水量或多孔同时注水。
注水压力：注水时间与注水速度和注水压力有关，在注水过程中应根据邻近注水孔不跑水进行调压，本设计采用的注水设备为TXU-75钻孔机，配5D-2/150型水泵进行注水。
注水时间以保证煤体充分湿润，但不至使煤粘结为准，生产中可根据多次经验确定。
在生产过程中，生产单位应组成专职队伍，并加强领导，使预注水工作得到顺利进行和完善，从而真正起到降尘的目的。
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长钻孔煤层注水方法
MT 501—1996
中华人民共和国煤炭工业部1996—03—13批准1996—08—01实施
1 主题内容与适用范围
本标准规定了长钻孔煤层注水的工艺、设备及参数。
本标准适用于煤矿井下长壁采煤工作面长钻孔煤层注水。
2 术语
2．1 长钻孔煤层注水
在长壁采煤工作面进回风巷或者只在进风巷或回风巷沿煤层打钻孔，且通过钻孔并利用水的压力将水注入煤层中，使煤体得到湿润。
2．2 静压注水
通过钻孔并利用供水管道中水的静压力将水注入煤层中。
2．3 动压注水
通过钻孔并利用注水泵提供的动压力将水注入煤层中。
3 钻孔
3．1 设备及器材
a．钻机：符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；钻孔深度大于50m；开孔直径45～90mm；钻孔倾角±90°。
b．钻杆：直径为34～42mm的钻杆或直径在50～85mm的螺旋叶片钻杆。
c．钻头：适应岩性f>4。
d．地质罗盘仪：磁针转动前后所指示之读数误差不大于0．5°，测角器的读数误差不大于0．5°。
e．辅助排粉设备：符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；工作压力不小于2．0MPa；流量不小于75L／min。
3．2 布置方式及参数
3．2．1 布置方式
分为单向、双向及扇形三种钻孔布置方式，如图1所示。
图1 钻孔布置方式
1—钻孔；2—进风巷；3—回风巷；4—下部孔；5—上部孔
3．2．2 参数
3．2．2．1 钻孔间距
应为10～25m 。
当采用扇形钻孔布置方式时，上部孔与下部孔间距应为1～3m 。
3．2．2．2 钻孔倾角
a ． 单向及双向钻孔倾角按式(1)确定：
g
l h
arcsin
=α…………………………………………(1) 式中：α——钻孔倾角，(°)；
h ——钻孔位置进回风巷对应点的高差，m ； lg ——钻孔位置对应工作面长度，m 。
b ． 扇形钻孔倾角下部孔按式(1)确定，上部孔按式(2)确定；
g
m l M arctg
a )
2(2-±=α………………………………………(2) 式中：m ——扇形钻孔上部孔倾角，(°) M ——煤层厚度，m ； 土——上向孔取“+”，下向孔取“-”。
3．2．2．3 钻孔直径
钻孔直径应为50～90mm 。
3，2．2．4 钻孔长度
单向钻孔长度应比工作面长度短20～40m ；双向钻孔长度应比1／2工作面长度短5～8m ；扇形钻孔长度上部孔按双向钻孔长度确定，下部孔按单向钻孔长度确定。
3．3 钻孔施工
a ． 采用地质罗盘仪确定钻机钻进的方位和倾角；
b ． 钻孔排粉方式：直接采用井下防尘管道供水排粉；当供水压力小于2MPa 时，应采用辅助排粉设备；对松软煤层可采用井下压风排粉，但必须采取孔口捕尘措施；
c ． 接上钻杆及钻头，开动钻机进行钻孔作业。
4 封孔
4．1 封孔方法
4．1．1 水泥砂浆封孔 4．1．1．1 设备及器材
a ． 水泥砂浆封孔泵：符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；工作压力0．8～1．0MPa ；流量7～10L ／min ；
b ． 注水管：塑料管及钢管，公称直径20～30mm ，壁厚2．5～5．0mm ；
c ． 棉纱；
d ． 水泥：≥425#，近水平钻孔应采用膨胀水泥；
e ． 砂子：粒径≤2mm 。
4．1．1．2 水泥砂浆配比
质量比为(水泥：砂：水)1：1：(0．4～0．5)。
4．1．1．3 封孔步骤
a ． 将注水管(孔内应采用塑料管，孔口采用钢管)前端捆扎少许棉纱，送入钻孔设计位置并使棉纱与钻孔孔壁贴紧；
b ． 将封孔泵出口软管插入钻孔30～40cm ，并用棉纱将孔口塞紧；
c ． 按用量和配比制备水泥砂浆；
d ． 将水泥砂浆倒入封孔泵料斗中，开动封孔泵将其连续送入钻孔，结束后取出软管，用棉纱将孔口塞紧。
4．1．2 封孔器封孔 4．1．2．1 器材
a ． 封孔器：外径40～90mm ，长度500～2500mm ，注水压力10～15MPa ；
b ． 注水管：钢管，公称直径20～30mm ，壁厚2．5～5．0mm 。
4．1．2．2 封孔步骤
a ． 选择比钻孔直径小6～12mm 的封孔器；
b ． 将封孔器送入钻孔，接上注水管再推入钻孔设计位置；
c ． 利用注水压力或机械力等使封孔器膨胀封住钻孔。
4．2 封孔深度
应超过巷邦煤体的破碎带，深度应为6～20m。
5 注水
5．1 设备及器材
a．注水泵：符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；工作压力8～16MPa，额定流量1．5～4．5m3／h；
b．分流器：工作压力0～15MPa，分流误差±15％；
c．单向阀：直通式，开启压力≤0．04MPa，额定压力≥16MPa，流量≥80L／min；
d．注水表：流量2．0～4．5m3／h，额定压力≥16MPa；
e．压力表：量程0～40MPa，精度1．5级；量程0～16MPa，精度1．5级；
f．阀门：高压阀门，耐压≥16MPa；普通阀门，耐压6．3MPa；
g．钢丝编织高压胶管：选用规格见附录A；
h．管路接头：采用快速接头，尺寸符合本标准附录B的规定；
i．供水桶：容量0．2～0．5m3。
5．2 注水系统
5．2．1 动压注水系统
主要由注水泵、分流器、注水表、单向阀、阀门、压力表、钢丝编织高压胶管等组成，如图2所示。
图2 动压注水系统
1—注水管；2—水泥砂浆；3—压力表；4—钢丝编织高压胶管及接头；5—阀门；6—分流器；7—单向阀；
8—注水表；9—注水泵；10—供水桶
5．2．2 静压注水系统
主要由注水表、压力表、阀门、钢丝编织高压胶管组成，如图3所示。
图3 静压注水系统
1—钢丝编织高压胶管；2—接头；3—阀门；4—注水表；5—封孔器；6—注水管；7—压力表
5．3 注水参数 5．3．1 注水压力
r W P P P ≤≤)5.1~2.1( (3)
式中：P ——注水压力，MPa ；
Pw ——煤层中瓦斯压力，MPa ； Pr ——上覆岩层压力，MPa 。
5．3．2 吨煤注水量
应为0．02～0．04m 3／t 。
5．3．3 单孔注水量
δρ⋅⋅⋅⋅⋅=l l M k Q j (4)
式中：Q ——单孔注水量，m 3；
k ——钻孔前方煤体湿润系数，1．1～1．3； lj ——钻孔间距，m ； l ——钻孔长度，m ；
ρ——煤的密度，t ／m 3； δ——吨煤注水量，m 3／t 。
5．3．4 单孔注水流量
动压注水时应为0．3～2．0m 3／h ，静压注水时可不控制单孔注水流量。
5．3．5 注水时间
q
Q
T =
……………………………………………(5) 式中：T ——注水时间，h ；
q ——单孔注水流量，m 3／h 。
5．3．6 同时注水钻孔数量
j
l Tv
n 24=
……………………………………………(6) 式中：n ——同时注水的钻孔数量； v ——工作面日推进度，m ／d 。
5．3．7 注水超前工作面距离
t c l Tv
l +=
24
……………………………………………(7) 式中：lc ——注水超前工作面距离，m ；
lt ——停止注水时钻孔距工作面的距离，应为8～20m 。
5．4 注水方法
a ． 封孔后(水泥砂浆封孔应滞后1～2d)，按照设计连接注水系统；
b ． 开动注水泵进行动压注水或开启供水阀门进行静压注水；
c ． 当注水达到设计要求或钻孔周围煤壁有水渗出时，可结束或暂停对该钻孔或该组
钻孔的注水。
附录 A
钢丝编织高压胶管主要技术参数及用途
(补充件)
附录 B
快速接头规格及尺寸
(补充件)
B1 快速接头的型号及标记方法：
B2 KJW系列快速接头(见图B1)的型号及尺寸应符合表B1的规定：
图B1 KJW快速接头示意图
表B1
B3 KJN 系列快速接头(见图B2)的型号及尺寸应符合表B2的规定：
图B2 KJN 快速接头示意图
附加说明：
本标准由煤炭工业部煤矿安全标准化技术委员会提出。
本标准由煤炭工业部煤矿安全标准化技术委员会粉尘分会归口。
本标准由煤炭科学研究总院重庆分院负责起草和解释。
本标准主要起草人秦文贵、张延松、王晋育。