煤层注水的作用机理效果是什么

问题描述

精选答案

煤层注水是通过钻孔，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。

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。

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。

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。

（1）湿润煤体中的水分对瓦斯的运动起阻碍作用，使一部分瓦斯在煤体破坏后不涌入采掘空间而是随煤体被运出工作面。

（2）打孔破坏了煤体内原有的煤－瓦斯体系的平衡，注水前后则形成了新的煤－瓦斯－水三相体系，体系的这些变化都会导致瓦斯的涌出。

防治冲击地压

煤层注水的卸压原理是在高压水流的冲击作用下，使高压水冲击入煤体的层理、节理中，使煤体逐渐龟裂，产生较大裂隙，破坏煤体的整体性，使煤体脆性减弱，塑性增强，从而改变了煤体的物理力学性质，使煤体失去了冲击倾向性。煤体内部结构中注入大量水之后，煤体在水的浸泡作用下，促使煤体塑性变形区增加，实现高应力区向未注水软化的煤体侧转移，降低了煤体的应力集中程度，从而起到较好的防冲效果。

防火与降温

分层法开采厚或特厚易燃煤层时，在放顶后，向采空区注水，或在放顶前用水遍洒放顶步距条带，能起到防火作用。因为注水后煤体的导热系数和热容量增大，使煤体的温度不易升高，如果顶板为泥质岩石，则此法效果更佳，注水（或洒水）后，冒落的矸石湿润，膨胀成再生顶板，覆盖浮煤，减少漏风，从而抑制了采空区的浮煤氧化。陕西崔家沟矿和徐州大黄山矿采用此法防火均取得了良好效果。温度较低的冷水注入煤体后，由于水有较大的比热容和汽化潜热，对高温工作面的降温也是有利的。