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煤层注水设计第一节设计基础资料和主要内容一、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。二、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。三、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。2.煤层孔隙率小于4％时，其透水性接近于零，此时不宜注水。3.煤层孔隙率大于或等于40％时，煤层成为多孔均质体，天然含水率已达1，此时已无需注水。4.煤层湿润边角9^90。时，为不可湿润煤体，注水防尘效果不好。5.长孔注水，孔长不能小于待注水煤层工作面倾斜长的2／3。6.应有比较充裕的注水时间。第二节煤层注水方式及其选择一、煤层注水方式煤层注水方式是指钻孔的位置、长度和方向。我国目前使用的注水方式有长孔注水、短孔注水（浅孔注水），深孔注水和巷道钻孔注水四种方式。1.长孔注水在采煤工作面前方的进风巷，或回风巷沿煤层倾斜方向平行于煤层工作面打钻。长孔注水分为单向和双向长孔注水两种形式，如图3—1所示。图3—1长孔注水示意图（a）上向孔；（b）下向孔；（c）双向长钻孔注水方式示意图1—回风巷；2—开切眼；3—运输巷2.短孔注水（浅孔注水）3—2短孔、深孔注水方式示意图a—短孔b—深孔1—回风巷；2—运输巷沿采煤工作面与煤壁垂直或或斜交打钻孔孔注水，孔长一般为加〜3.5m，如图3—2a所示。3.深孔注水沿采煤工作面、垂直工作面煤壁打孔，孔长一般为5〜25m,如图3—2b所示。4.巷道钻孔注水由上邻近煤层的巷道向下煤层打钻注水或由底板巷道向煤层注水，在一个钻场可打多几个垂直于煤层或扇形布置方式的钻孔，通过钻孔进行注水，如图3—3所示。图3—3巷道钻孔注水示意图1—巷道；2、3—钻孔；4—上煤层；5—下煤层二、注水方式的选择长孔注水是一种先进的注水方式，钻孔能湿润较大区域的煤体，获得较长的注水时间，煤体湿润均匀，采、注无干扰，所以为各国广泛采用。缺点是打长钻孔的难度大，定向打钻困难，对地质条件的适应性差。短钻孔注水适用于煤层赋存不稳定、地质结构复杂、煤层薄、产量较低的采煤工作面，或者工作面顶、底板为易吸水膨胀岩性时。由于短孔注水压力低，所以其工艺装备简单，具有较大的适应性和灵活性。缺点是钻孔数量多，湿润范围小，钻孔长度短，易跑水；由于注水必须在准备班进行，容易与回采作业发生矛盾，对生产能力高的工作面不适用，加上降尘效率不如深孔和长孔注水，所以正规工作面已较少采用。深孔注水钻孔较长，要求煤层赋存稳定。它可适用于各种工作面顶、底板状态。与短孔注水比较，其钻孔数量少，湿润范围大且均匀，降尘效果较好。但它对注水压力要求较高，注水工艺装备较复杂，而且采用这种方式的前提是作业循环中要有准备班。巷道钻孔注水费用高，尽管可以小流量长时间注水，注水效果好，但采用较少。第三节注水工艺及参数确定一、长孔注水工艺及参数确定1.钻孔直径钻孔直径主要由钻机、钻杆直径所决定。我国采用岩石电钻打孔时，孔径一般为45mm左右，用钻机打钻时，孔径为53〜60mm,少数大于70mm。在孔径选择时，要考虑煤的硬度、破碎情况、封孔技术及注水量等因素。通常，如果煤的硬度大、注水量大、封孔技术好孔径可取较大一些，反之宜取较小的钻孔直径。根据我国目前统配煤矿注水实情，钻孔直径均在45〜75mm之间。2.钻孔长度单向钻孔注水时孔长的计算。L=L—Ml(3-1)式中L——钻孔长度，m；L――工作面长度，m；1M——与煤层透水性和钻孔方向有关的参数，透水性弱的煤层上、下向孔，M均取20m；对透水性强的煤层，上向孔取M220m，下向孔M=(1/3〜2/3)L。1根据我国的注水经验，钻孔长度为30〜100m,即工作面长度的1/3〜9/10的范围。3.钻孔间距在实际注水中，合理的...