煤礦井下工作麵煤體注水技術研究
地質礦產
作者：陳雲凡
摘要：煤礦資源進行開采的時候，會產生大量的礦塵，並且礦塵在無形中會對人們的生命造成威脅。煤層注水技術對降低礦塵濃度最為有效，基於此，文章對煤礦井下工作麵注水技術進行了研究，分析了煤層注水的理論。
關鍵詞：煤礦井下工作麵；煤體注水； 煤礦開采
中圖分類號：TD713 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0114-02
我國是以煤炭為主要能源，對於煤炭的開采是以井上開采為主，但是在對煤礦資源進行開采的時候，會產生大量的礦塵，所謂礦塵，是煤塵、岩塵以及一些有毒粉塵的總稱，具有爆炸性、礦塵爆炸，會造成大量的人員傷亡，造成很大的損失，並且礦塵會在無形中會對人們的生命造成威脅，會導致人們患塵肺病。因此國家相關部門加強對降低礦塵濃度的技術研究，並且也取得了相應的成果，而煤層注水技術則是最為有效的方法，可以有效地降低礦塵的濃度，保證工人在礦井中的安全生產。
1 煤體內的裂隙分布狀況
1.1 層理
煤在形成的過程中會形成各種的煤岩成分的分界麵，這種分界麵就是煤層的層理麵，煤層的層理麵不會使煤層直接的斷開，但是會使煤層產生一個弱麵，在注水時，水會從這個弱麵通過，這個弱麵被歸於裂隙。在我們通常所見的水平層理，會有斷續性層理與斜狀的層理，這種層理不是很明顯，但是在注水的時候，水會沿著這種層理麵，而流入需要濕潤的區域。
1.2 內生裂隙
在煤體成煤的過程中，受到覆岩層的壓力作用，並且會受到溫度的影響，使煤體中的一些凝膠化物質的分子被壓緊，煤體會經過壓縮而產生張力，這種張力會使煤體中產生裂縫。這種裂縫的形成主要是與煤體的內部結構有關，不會受到外界因素的影響，所以會被稱為內在裂縫。這種裂縫主要是垂直於層理麵，這種內在裂縫的表麵十分的光滑，對於內在裂隙來說，其發育程度主要是觀察裂隙的數目以及煤的變質程度。
1.3 外生裂隙
外生裂隙產生的主要原因是：在煤層形成之後，很容易受到地質構造的影響，會受到四麵不同力度的影響，從而會產生外生裂隙，這種外生裂隙也是與層理麵相交的，並且外生裂隙與層理麵相交的角度不同可以分為很多種，而最為常見的是斜交外生裂隙。在裂隙麵上由於受到了擠壓，因此會產生剪切滑動，從而會導致擦痕不平。外生裂隙的方式與斷層的方向相同。由於外生裂隙、內生裂隙以及層理麵相互之間交錯縱橫，因此會產生一些簡單的幾何圖形，這些集合圖形被稱作“節理”，十分有利於注水的進行。
1.4 次生裂隙
次生裂隙的形成主要是在煤體采落之前，受到周圍煤體開采時的超前支撐壓力作用，或者是遭受到了周圍的爆破工作所影響，而產生的裂隙。次生裂隙主要是人在進行開采時而造成的裂隙，內在裂隙以及外在裂隙都屬於原生裂隙，都是在開采之前產生的，而次生裂隙內部也會產生原生的煤塵。
1.5 煤體內部的孔隙
在煤層的產生的過程中，由於一些揮發的物質或是水分等會不斷地泄出，從而會導致在煤體之中有很多的細微的孔隙，孔隙之間是相互連通的，隻有個別的孔隙都是處於封閉的狀態。
2 煤層注水
（1）注水壓力，由於煤層賦存條件十分的複雜，因此在自然條件之下，很難注水滲透，因此必須要在注水之前，施加相應的壓力，從而來使水能夠滲透到煤體之中，並且在進行滲水的時候，一定要逐漸的施加壓力。
（2）注液的表麵張力，在進行煤層的注水時，水對於煤層的濕潤是一種重要的作用，對於固體來說，界麵越小，越能夠受到濕潤。下列公式是水麵張力以及煤的濕潤麵的關係：W=σ1（1+cosθ）在公式中，W代表著煤體濕潤單位麵積的界麵能，σ1代表著濕潤液的表麵的張力，而θ則是表示著煤與濕潤液體的接觸麵。根據以上公式可以看出注入液的表麵的張力越小，煤體便越濕潤。
（3）煤層自身因素，影響注水難易的最為主要的因素是煤層裂隙以及孔隙的發育程度，簡單地說，孔隙率高的煤層滲水很好，注水的壓力相對較低。但是對於煤層的裂隙以及孔隙的發育情況主要與煤層的一些條件有關：煤層埋藏的深度以及地壓的集中深度，主要的關係是：P地=r均·H·10-4在公式中，將煤層承受的壓力表示為P地，某一岩層的容重表示r岩，H表示為煤層的深度，可以將公式簡化成：P=（0.25-0.3）H通過公式最終可以看出隨著煤體埋藏的深度地增加，煤層的底層壓力也逐漸地變大，因此，受到壓力的影響，裂隙會逐漸地戲壓緊，從而使透水性隨之變差，注水的壓力也必須要提高。另外，在進行注水的時候，主要注水的壓力小於底層的壓力，那麼就不會發生跑水的現象，但是當在煤層之內，有比較大的斷層，或是比較大斷層的時候，將會很容易發生泄水的現象，所以必須要進行全麵的考慮。