项目3煤矿防尘技术
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4.煤层注水可注性鉴定
1)煤层注水可注性判定指标有:原有水分，记作W，%; 孔隙率，记作n，%; 吸水 率，记作δ，%; 坚固性系数，记作f。
2)煤层煤样采取方法按国标GB482的规定，由承担鉴定工作的单位在煤矿井下采、 掘工作面采取有代表性的分层煤样,根据国际或国家有关规定测定可注性指标和进 行可注性判定.
3)煤样测试结果同时满足W≤4%、n≥4%、δ≥1%ຫໍສະໝຸດ Baiduf≥0.4四个条件，则判定取样煤 层为可注水煤层，否则判定为可不注水煤层。
一、相关知识
5.影响煤层注水效果的因素 １）注水压力、流量和时间 大量的实践经验表明,注水采取中压力,低流量,长时间的原则,会使煤体充
分湿润,降尘效果好。 （１）注水压力 实际工作中，注水压力应控制在如下范围内：
低压注水时，注水压力应小于3MPa； 中压注水时，注水压力应在3MPa至10Mpa之间； 高压注水时，注水压力应大于10MPa。 注水水压过高，流水速度太快，可能使煤层中裂隙扩散，导致大量跑水
漏水。实际工作中，要适宜调节，最好的注水压力是：高于煤层瓦斯 压力低于地层压力。我国煤矿多数用静压低压注水，动压中压注水， 效果很好。 （２）注水流量 一般提倡小流量注水，只要时间允许，就应小流量注水。 实际工作中，如果发现静压注水速度过低，可在注水前在孔内实施震动 爆破，提高钻孔的透水能力，然后再注水。
时失去飞扬能力，从而有效地消除这一尘源。 2)水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均
有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生
一、相关知识
3)水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采 而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。
３）上覆岩层压力 煤层的上覆岩层的压力随煤层埋藏的深度增加而增加，理论上认为，煤层所承受的
上覆岩层的压力，随煤层埋藏的深度而成正比增加，所以开采深度较大的煤层需 注水时，肯定比浅层煤层注水是要困难一些，并不一定在深层煤层中注水时，仅 需提高注水压力就能解决问题。需要适当增大注水压力，延长注水时间，但效果 并不一定好,一般来说，随着煤层埋藏深度的增加，煤层注水效果会有所减弱。 ４）支承压力 理论上认为，支承压力带煤体的有效孔隙比原始状态下要小60％～70％，并不是增 加了裂隙就增加了孔隙，煤体受支承压力作用，浅表部分会产生大量裂隙，这些 裂隙并不提高注水效果，反而易造成窜水跑水，增加注水难度，因而其湿润效果 较差。
二、知识链接
煤层注水设计 1)设计基础资料和主要内容 (1)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。 (2)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。 (3)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。
项目三 煤矿防尘技术
任务一 煤层注水预先湿润煤体防尘技术 知识点 ◆ 熟知矿尘的湿润性 ◆ 熟知煤层注水的原理 ◆ 熟知影响煤层注水效果的因素 技能点 ◆能进行煤层注水预先湿润煤体防尘设计 一、相关知识 1.矿尘的湿润性 矿尘的湿润性是指尘粒与水分子的亲和能力，亦称吸湿性、浸润性。根据湿润性，可将
矿尘分为亲水性矿尘(易湿润的矿尘)和疏水性矿尘(不易湿润的矿尘)。湿式除尘就 是利用矿尘的湿润性从空气中分离(易湿润的)矿尘的。 煤矿中的岩尘一般为亲水性矿尘，煤尘为疏水性矿尘。通常采取提高尘粒与水滴的相 对运动速度、降低水的表面张力等方法来提高湿润效果。湿润后的矿尘质量增加，同时 粒子间相互碰撞时容易凝聚在一起形成较大的尘粒，从而加快了沉降速度。井下 使用喷雾装置就是利用矿尘的这种性质捕捉矿尘的。 2.注水减尘原理 1)煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎
一、相关知识
（3）注水时间 实际工作中，进行煤层注水时，一般遵循“长时间原则”，只要时间允许，应尽量长时间的进行
注水。时间长短的判断，是以煤壁“出汗”，即煤壁均匀渗出水珠的现象为参考。判断煤体 是否全面湿润，煤壁“出汗”后，可再进行一段时间的注水，便可结束煤层注水工作。 ２）煤体的裂隙和孔隙 煤体的裂隙和孔隙愈发育，注水阻力愈小，水在煤体内的渗透性愈好；煤体的裂隙和孔隙愈不发 育，注水时，水在煤体内的渗透性愈差。 衡量煤的孔隙发育程度,一般采用孔隙率来表示, 煤的孔隙率为孔隙的总体积与煤和总体积的比率。 实测资料表明，当煤层的孔隙率小于4％时，注水无效果；孔隙率为15％时煤层的透水性最 好，注水效果最佳；孔隙率为40％时，煤层已成为多孔均质体，天然水分丰富，无需注水， 这种情况多属于褐煤。煤层的裂隙和孔隙是天然生成的，实际工作中，可采取措施增大增多 裂隙，从而达到减小注水阻力，增加水的渗透性的目的。
一、相关知识
５）煤质的影响
煤的炭化程度对透水性有很大影响。实践证明，挥发份含量 在15％～65％范围内的煤种较其它煤种有较好的透水性。
6）液体性质的影响 煤是极性很小的物质，水是极性很大的物质，两者之间极性
越小，越易湿润。为了降低水的表面张力，减小水的极性， 提高对煤的湿润效果，可考虑添加表面活性剂等物质。 7)煤层内的瓦斯压力 煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力,水压克服瓦斯压力后才 是注水的有效压力,所以在瓦斯压力大的煤层中注水时,往 往要提高注水压力,以保证湿润效果。
3.煤层注水的作用
煤层注水预湿煤体是降低煤层开采时煤尘产生量最根本、最有效的防尘手段。 可使煤体在回采前达到较好的湿润状态，降低煤的产尘能力，以此显著减少煤层 开采时的粉尘产生量，这对改善作业场所的劳动卫生条件、保护工人身体健康、 防止瓦斯煤尘爆炸将起到重要作用。在综放工作面，煤层注水还起到软化煤体， 提高放煤效率和顶煤回收率的作用。同时，煤层注水也能有效抑制煤体氧化，降 低工作面温度，预防或降低冲击地压的危害，减少瓦斯的解吸及涌出量，降低工 作面的瓦斯浓度，预防煤与瓦斯突出。
1)煤层注水可注性判定指标有:原有水分，记作W，%; 孔隙率，记作n，%; 吸水 率，记作δ，%; 坚固性系数，记作f。
2)煤层煤样采取方法按国标GB482的规定，由承担鉴定工作的单位在煤矿井下采、 掘工作面采取有代表性的分层煤样,根据国际或国家有关规定测定可注性指标和进 行可注性判定.
3)煤样测试结果同时满足W≤4%、n≥4%、δ≥1%ຫໍສະໝຸດ Baiduf≥0.4四个条件，则判定取样煤 层为可注水煤层，否则判定为可不注水煤层。
一、相关知识
5.影响煤层注水效果的因素 １）注水压力、流量和时间 大量的实践经验表明,注水采取中压力,低流量,长时间的原则,会使煤体充
分湿润,降尘效果好。 （１）注水压力 实际工作中，注水压力应控制在如下范围内：
低压注水时，注水压力应小于3MPa； 中压注水时，注水压力应在3MPa至10Mpa之间； 高压注水时，注水压力应大于10MPa。 注水水压过高，流水速度太快，可能使煤层中裂隙扩散，导致大量跑水
漏水。实际工作中，要适宜调节，最好的注水压力是：高于煤层瓦斯 压力低于地层压力。我国煤矿多数用静压低压注水，动压中压注水， 效果很好。 （２）注水流量 一般提倡小流量注水，只要时间允许，就应小流量注水。 实际工作中，如果发现静压注水速度过低，可在注水前在孔内实施震动 爆破，提高钻孔的透水能力，然后再注水。
时失去飞扬能力，从而有效地消除这一尘源。 2)水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均
有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生
一、相关知识
3)水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采 而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。
３）上覆岩层压力 煤层的上覆岩层的压力随煤层埋藏的深度增加而增加，理论上认为，煤层所承受的
上覆岩层的压力，随煤层埋藏的深度而成正比增加，所以开采深度较大的煤层需 注水时，肯定比浅层煤层注水是要困难一些，并不一定在深层煤层中注水时，仅 需提高注水压力就能解决问题。需要适当增大注水压力，延长注水时间，但效果 并不一定好,一般来说，随着煤层埋藏深度的增加，煤层注水效果会有所减弱。 ４）支承压力 理论上认为，支承压力带煤体的有效孔隙比原始状态下要小60％～70％，并不是增 加了裂隙就增加了孔隙，煤体受支承压力作用，浅表部分会产生大量裂隙，这些 裂隙并不提高注水效果，反而易造成窜水跑水，增加注水难度，因而其湿润效果 较差。
二、知识链接
煤层注水设计 1)设计基础资料和主要内容 (1)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。 (2)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。 (3)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。
项目三 煤矿防尘技术
任务一 煤层注水预先湿润煤体防尘技术 知识点 ◆ 熟知矿尘的湿润性 ◆ 熟知煤层注水的原理 ◆ 熟知影响煤层注水效果的因素 技能点 ◆能进行煤层注水预先湿润煤体防尘设计 一、相关知识 1.矿尘的湿润性 矿尘的湿润性是指尘粒与水分子的亲和能力，亦称吸湿性、浸润性。根据湿润性，可将
矿尘分为亲水性矿尘(易湿润的矿尘)和疏水性矿尘(不易湿润的矿尘)。湿式除尘就 是利用矿尘的湿润性从空气中分离(易湿润的)矿尘的。 煤矿中的岩尘一般为亲水性矿尘，煤尘为疏水性矿尘。通常采取提高尘粒与水滴的相 对运动速度、降低水的表面张力等方法来提高湿润效果。湿润后的矿尘质量增加，同时 粒子间相互碰撞时容易凝聚在一起形成较大的尘粒，从而加快了沉降速度。井下 使用喷雾装置就是利用矿尘的这种性质捕捉矿尘的。 2.注水减尘原理 1)煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎
一、相关知识
（3）注水时间 实际工作中，进行煤层注水时，一般遵循“长时间原则”，只要时间允许，应尽量长时间的进行
注水。时间长短的判断，是以煤壁“出汗”，即煤壁均匀渗出水珠的现象为参考。判断煤体 是否全面湿润，煤壁“出汗”后，可再进行一段时间的注水，便可结束煤层注水工作。 ２）煤体的裂隙和孔隙 煤体的裂隙和孔隙愈发育，注水阻力愈小，水在煤体内的渗透性愈好；煤体的裂隙和孔隙愈不发 育，注水时，水在煤体内的渗透性愈差。 衡量煤的孔隙发育程度,一般采用孔隙率来表示, 煤的孔隙率为孔隙的总体积与煤和总体积的比率。 实测资料表明，当煤层的孔隙率小于4％时，注水无效果；孔隙率为15％时煤层的透水性最 好，注水效果最佳；孔隙率为40％时，煤层已成为多孔均质体，天然水分丰富，无需注水， 这种情况多属于褐煤。煤层的裂隙和孔隙是天然生成的，实际工作中，可采取措施增大增多 裂隙，从而达到减小注水阻力，增加水的渗透性的目的。
一、相关知识
５）煤质的影响
煤的炭化程度对透水性有很大影响。实践证明，挥发份含量 在15％～65％范围内的煤种较其它煤种有较好的透水性。
6）液体性质的影响 煤是极性很小的物质，水是极性很大的物质，两者之间极性
越小，越易湿润。为了降低水的表面张力，减小水的极性， 提高对煤的湿润效果，可考虑添加表面活性剂等物质。 7)煤层内的瓦斯压力 煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力,水压克服瓦斯压力后才 是注水的有效压力,所以在瓦斯压力大的煤层中注水时,往 往要提高注水压力,以保证湿润效果。
3.煤层注水的作用
煤层注水预湿煤体是降低煤层开采时煤尘产生量最根本、最有效的防尘手段。 可使煤体在回采前达到较好的湿润状态，降低煤的产尘能力，以此显著减少煤层 开采时的粉尘产生量，这对改善作业场所的劳动卫生条件、保护工人身体健康、 防止瓦斯煤尘爆炸将起到重要作用。在综放工作面，煤层注水还起到软化煤体， 提高放煤效率和顶煤回收率的作用。同时，煤层注水也能有效抑制煤体氧化，降 低工作面温度，预防或降低冲击地压的危害，减少瓦斯的解吸及涌出量，降低工 作面的瓦斯浓度，预防煤与瓦斯突出。