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高压注水的作用

点击次数:7921  文章来源:mg4355.com    文章作者:MG游乐场43555    发布时间:2009-05-20

高压注水的作用:
  煤层注水是在采掘工作前,对煤层进行压力注水。注水一般是在已掘好的回采巷道或临近的巷道内进行。目的是通过压力水的物理化学作用,改变煤的物理力学性质,降低煤层冲击倾向性。 实施煤体高压注水卸压,即从改变煤体的物理机械特性入手,对煤体进行高压注水达到卸压的目的。压力水进入煤体后沿弱面流动,起到压裂和冲刷作用,以及水对裂隙的楔入作用(水楔作用),使煤体扩大了原由裂隙,产生了新的裂隙,破坏了煤体的整体性,降低了强度。它不仅能消除或减缓冲击地压威胁,还可起到消尘、降温、改善劳动条件的作用。
   煤体注水过程一般都是开始阶段泵压持续上升,当上升到一定值后( 10-20MPa 左右),突然下降( 5-10MPa ),并相对稳定在某个泵压上,这表明煤体被压裂,裂隙开始扩展。泵压zui初上升到的zui高值称破裂压力。
   水合某些含阳离子的溶液具有降低煤岩颗粒间表面能的能力。对于煤体中的一些软弱结构面水起着润滑剂的作用,使煤体的抗剪强度降低。实验室的浸水试验表明,压力饱水煤样以剪切形式破坏为主,而没有浸水的自然状态煤样,则以劈裂破坏形式为主。
   水对煤岩体内的某些矿物有溶解作用,矿物溶解后形成裂隙,压力水又可沿裂隙楔入,形成新的裂隙,循环往复,使煤岩强度降低。此外,煤和某些软岩吸水后会膨胀,崩解。吸水量越多,体积膨胀量越大,表面变形量显著增加。这种膨胀力是作为一种附加应力作用于煤岩体上的,使其变形以至破坏。
   煤层压力注水后,经过水力压裂和长时间的湿润作用,煤体性质发生了变化,冲击倾向性降低,而且起到消尘、降温和改善劳动条件的作用。
   当煤层较厚,煤质坚硬或煤层顶板较坚硬时,可通过钻孔向煤层或顶板注压力水,使坚硬的煤层或顶板改变其物理力学性质,成为可垮落煤层或顶板。
   压力水对煤层或顶板主要有压裂与软化两方面的作用,压裂作用包括使煤岩体增加裂隙,扩展裂缝,使层理分离,减小缝隙间粘结力等。
煤层通过钻孔高压注水使煤体裂缝增加,可使煤体湿润,开采时减少煤尘量。
注水方式:
  煤层注水方式是指钻孔的长度,位置和方向的概念,一般为长孔、短孔、深孔和巷道注水等四种注水方式。其中长孔,深孔、巷道注水适合高压注水。
长孔注水的优缺点及适用条件:
优点:
① 一个钻孔能湿润较大区域的煤体
② 注水时间长,湿润均匀
③ 预注水时,注水与生产无干扰
④ 经济
缺点:
① 打钻技术复杂
② 对地质条件的变化适应性差,易穿顶底板,不仅难以达到设计长度,而且还影响正常注水。
③ 封孔较复杂
适用条件:长孔注水是zui的注水方式,选择时应优先考虑,特别是回采强度大(如综机采煤时)和地质条件好的中厚和厚煤层更宜采用长孔,但在地质条件变化大的煤层,本方式受到较大的限制。
深孔注水的优缺点:
优点:
①具有短孔注水的很多优点
②更能适应围岩的吸水膨胀性质
③ 较“短孔”钻孔少,湿润范围大而均匀
缺点:
① 因压力要求高,故设备,技术复杂
② 较“长孔”钻数量大,封孔工序也较频繁巷道注水优缺点及适用条件。
优点:
① 钻孔少,湿润范围大
② 湿润效果较好
缺点:
① 岩石钻孔量大
② 不够经济
③ 有时因邻近层巷道损坏而影响注水工作的正常进行。
适用条件:
采用巷道钻孔注水的条件是在注水煤层的上、下部有现成的巷道,其它条件适宜时。
2 、注水方式选择
① 选择原则
注水工艺简单,使用设备、人工尽可能少,湿润效果能达到预期目的,有利于推广使用。
② 选择依据
确定煤层注水方式主要根据煤层厚度、倾角、煤体硬度、透水性、用岩性质、井巷布置、采煤方法、工作面推进度、作业方式、注水方式与岩层注水压力的关系选择。

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