【摘要】：煤层注水技术，首次在车集煤矿煤层得到应用。通过分析，认为煤层注水技术在永煤集团具有很大的推广应用价值。

车集煤矿是河南龙宇能源股份有限公司的主力矿井之一，核定原煤生产能力为2.45Mt/a。车集煤矿2703上巷掘进正在进行，该巷道采用综机掘进，巷道净断面9.6m2。煤层倾角4～13°，煤层平均厚度2.5m，煤质属低灰、低磷、特低硫、高发热量优质无烟煤，煤层硬度系数f为0.9～1.0。掘进时揭露煤层瓦斯富集区，巷道内瓦斯涌出量大，导致瓦斯时常超限。巷道内采用2×15Kw的大功率对旋局部通风机、直径600mm的风筒供风，增加有效供风量稀释涌出的瓦斯，但增风排瓦斯的能力是有限的，同时风量过大对降尘和优化作业环境不利。

为了降低瓦斯浓度，降低煤尘浓度，保证职工的身体健康，决定采取煤层注水，实践应用2个月来，效果明显，具有全面推广的价值。 

1 煤层注水技术原理

煤层注水是将一定压力的水通过钻孔缓慢注入煤体内，超前释放瓦斯，减少瓦斯超限事故和降低煤尘的作用。

1.1 减少瓦斯事故

对浅部瓦斯的“排”水体充进煤层的各种裂隙占据瓦斯所在的空间，从而将瓦斯“挤出”，达到提前释放瓦斯的目的。

对深部瓦斯的“堵”注水后，水占据着煤体内的部分空间，减少了煤孔隙的有效容积，导致透气性能降低，由于水形成的薄膜附在孔隙内表面上，封闭了瓦斯排放，煤层瓦斯排放量减少，使注水湿润后的煤体比干煤的瓦斯放散速度小，放斯瓦斯量少，从而使注水对煤层瓦斯涌出起到抑制作用，防止和减少煤层涌出瓦斯，以防涌出瓦斯较多，造成瓦斯超限。

1.2 降低煤尘

湿润煤体的原生煤尘，使其有效地包裹煤体的每个细小部分，当煤体在开采破碎时避免细粒煤尘的飞扬。

另外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，因而大量减少煤体破碎为尘料的可能性，降低煤尘的产生量。

最后，由于煤体注入了水，水的比热较大，吸收了煤岩体的热量，作业环境温度降低。

2 工程应用实例

2.1 注水压力

注水压力大小直接关系到透水半径、注水时间和注水效果。二2煤具有强度硬、不易破碎以及透水性差的特点，所以注水压力过高，不利于迎头煤壁管理和煤壁的养护，注水压力小则有效渗水半径小，需要注水时间长，注水效果差。通过现场试验，注水压力范围10～15MPa，13MPa为最合适，大于15MPa，煤壁易片帮，注水管子容易损坏，低于10MPa，润湿半径太小，注水效果不好。因此，注水压力选定在10～15MPa。

2.2 注水孔布置

巷道掘进采用锚网索支护，巷道净断面积9.6m2，根据现场试验，水压在13MPa时水的润湿半径达2～3，因此全断面注水孔采用1个孔布置，由于使用封孔器长度为2.0m或1.5m，要保证一定量的润湿面积，注水孔深度必须大于2m，且越深润湿面积越大，但注水孔过深影响打孔效率，且注水孔超过卸压区后，裂隙减少，达不到预期效果。根据现场试验，注水孔长度选定为5m，孔径Φ89mm，钻孔位于巷道的中央，钻孔沿水平方向或微向上方向打设。

2.3 注水工艺

为安全生产起见，在交接班时间和掘进面简单检修斯间进行注水工作。

打孔：打钻工艺对保证钻孔质量，提高封孔质量十分重要，由于钻孔在掘进面施工，钻孔深度浅，采用矿用隔爆型煤电钻配合轻型可接麻花钻杆，满足了打钻需要。

封孔：采用FSKY-20/38型封孔器封孔，使用方便，操作简单，在加压后能实现封孔器与钻孔壁的无缝结合。

注水：利用80液压泵为高压管路供水。注水工艺融合在掘进面生产工艺之中，每个掘进班前30min先进行煤体注水，每组1个孔，完成注水工艺需30～40min。每掘进5m重复上述注水工艺。

2.4 注水效果

巷道内瓦斯浓度明显减少，在割煤时，瓦斯深度平均减少0.2%，且瓦斯涌出比较均匀，瓦斯超限问题得到了有效控制。

通过对掘进工作面正常掘进生产时期，掘进巷道内回风流中煤尘浓度的测定统计分析，采取注水措施前掘进巷道风流中的煤尘浓度约50.5mg/m3，采取注水措施后掘进巷道风流中的煤尘浓度约5.5mg/m3，平均降低45mg/m3，符合《煤矿安全规程》的有关规定，有利于改善作业环境和保障作业人员身体健康。

工程质量：注水前，由于煤尘大，割煤时，看不见迎头的情况，造成巷道超挖或欠挖，影响工程质量达标。注水后，对于巷道成形控制起到一定的作用。

掘进进度：注水前，瓦斯浓度较高，开始打瓦斯释放孔，每班打15个，需要30h，然后再释放瓦斯2h，每天进尺3.2～4.8m；注水后，每天进尺在8～10m，效率提高2～3倍。

3 结束语

在保证掘进进度和工程质量的前提下，掘进面迎头煤壁注水排瓦斯、降煤尘效果明显。

通过总结，掘进迎头煤壁注水工艺技术上可行、操作方便、维护简单、安全可靠，利于推广。