GB/T 25217.9-2020 冲击地压测定、监测与防治方法 第9部分：煤层注水防治方法

　　ICS 73 . 040 D 20

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 25217 . 9—2020

　　冲击地压测定、监测与防治方法第 9 部分：煤层注水防治方法

　　Methodsfortest，monitoringandpreventionofrockburst—

　　part9：preventionmethodofwaterinfusiononcoalseam

　　2020-1 1-19 发布 2021-06-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 25217 . 9—2020

　　GB/T 25217 . 9—2020

　　前 言

　　GB/T 25217《冲击地压测定、监测与防治方法》分为 14 个部分：

　　— 第 1 部分：顶板岩层冲击倾向性分类及指数的测定方法;

　　— 第 2 部分：煤的冲击倾向性分类及指数的测定方法;

　　— 第 3 部分：煤岩组合试件冲击倾向性分类及指数的测定方法;

　　— 第 4 部分：微震监测方法;

　　— 第 5 部分：地音监测方法;

　　— 第 6 部分：钻屑监测方法;

　　— 第 7 部分：采动应力监测方法;

　　— 第 8 部分：电磁辐射监测方法;

　　— 第 9 部分：煤层注水防治方法;

　　— 第 10 部分：煤层钻孔卸压防治方法;

　　— 第 11 部分：煤层卸压爆破防治方法;

　　— 第 12 部分：开采保护层防治方法;

　　— 第 13 部分：顶板深孔爆破防治方法;

　　— 第 14 部分：顶板水压致裂防治方法。

　　本部分为 GB/T 25217 的第 9 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本部分由中国煤炭工业协会提出并归口 。

　　本部分起草单位：河南大有能源股份有限公司、煤炭科学技术研究院有限公司、辽宁工程技术大学、辽宁大学、山东科技大学。

　　本部分主要起草 人：刘 军、齐 庆 新、魏 向 志、姜 红 兵、潘 一 山 、丁 传 宏、潘 立 友、张 宁 博、王 亚 旭、宋卫华。

　　GB/T 25217 . 9—2020

　　冲击地压测定、监测与防治方法

　　第 9 部分：煤层注水防治方法

　　1 范围

　　GB/T 25217 的本部分规定了煤层注水防治冲击地压的方法所涉及的术语和定义、注水参数及设备、注水布置与施工方法及煤层注水效果检验方法。

　　本部分适用于在煤层中注水防治冲击地压。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 482—2008 煤层煤样采取方法

　　MT/T 501—1996 长钻孔煤层注水方法

　　MT/T 1023—2006 煤层注水可注性鉴定方法

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　煤层注水 coalseam waterinfusion

　　在煤层具有冲击危险性的区域注水，改变煤层冲击倾向性等物理力学性质，降低冲击危险性的方法。

　　3.2

　　高压煤层注水 highpressurecoalseam infusion

　　利用高压注水泵对开采的具有冲击危险性的煤层注水，使高应力区域煤层裂隙增加，释放或转移煤层应力。

　　3.3

　　静压煤层注水 staticpressurecoalseam infusion

　　利用供水管道中的静水压力将水注入具有冲击危险性的煤层，使煤体含水率增加，降低或释放煤体应力。

　　3.4

　　煤层原始含水率 theoriginalmoisturecontentofcoalseam

　　煤层注水前煤体中水的质量与干燥煤体质量之比。

　　3.5

　　注水后的含水率 themoisturecontentafterwaterinfusion

　　煤层注水后煤体中水的质量与干燥煤体质量之比。

　　GB/T 25217 . 9—2020

　　3.6

　　含水率增量 moisturecontentincrement

　　注水后煤层含水率的增加量。

　　3.7

　　预注水 waterpre-infusion

　　煤层中经评价具有冲击危险性的区域施工的煤层注水。

　　3.8

　　解危注水 waterinfusionofrockburstprevention

　　煤层中经监测分析具有冲击危险的区域施工的煤层注水。

　　4 注水参数及设备

　　4 . 1 煤层可注性

　　原有煤体水分测定W、孔隙率n、吸水率δ、坚固性系数 f等测定方法、判定规则按 MT/T 1023—2006

　　执行。

　　4 . 2 注水钻孔参数

　　4 . 2 . 1 钻孔间距

　　钻孔间距应为 10 m~20 m。应根据煤层条件及影响因素进行布置。

　　4 . 2 . 2 钻孔深度

　　钻孔深度根据注水方式不同，具体要求如下：

　　a) 单巷注水

　　单巷注水钻孔深度应比工作面倾向长度短 20 m~40 m。

　　b ) 双巷注水

　　双巷注水钻孔深度 l按式(1)确定：

　　l L-K …………………………( 1 )

　　式中：

　　L — 工作面倾向长度，单位为米(m ) ;

　　K — 双巷注水钻孔终孔间距，取 5.0 m~8.0 m,如图 1 所示;

　　l — 双巷注水钻孔深度，单位为米(m )。

　　注：钻场注水仰角钻孔深度按双巷注水钻孔深度确定，俯角钻孔深度按单巷注水钻孔深度确定。

　　4 . 2 . 3 钻孔直径

　　钻孔直径应为 42 mm~90 mm。

　　4 . 2 . 4 钻孔倾角

　　回风巷、运输巷单独注水或同时注水的钻孔倾角按式(2)确定：

　　…………………………( 2 )

　　GB/T 25217 . 9—2020

　　式中：

　　α — 钻孔倾角，单位为度(°) ;

　　h— 钻孔孔口与终孔位置高差，单位为米(m) ;

　　lg — 钻孔深度，单位为(m )。

　　钻场注水钻孔倾角按式(3)确定：

　　…………………………( 3 )

　　式中：

　　αm — 钻场注水钻孔上向孔倾角，单位为度(°) ;

　　M — 煤层厚度，单位米(m ) ;

　　± — 仰角取“+”,俯角取“-”。

　　4 . 2 . 5 封孔要求

　　封孔参数具体要求：

　　a) 封孔方式

　　采用水泥砂浆、合成树脂、专用封孔器或其他可靠措施封孔。

　　b ) 封孔深度

　　按最大注水压力和煤层条件确定，以不漏水、不崩孔为原则，不应小于 10 m。

　　4 . 2 . 6 注水压力

　　每个钻孔安设流量计、压力表。静压注水压力不小于 1.5 MPa,高压注水压力一般不小于 8 MPa。

　　4 . 2 . 7 注水量计算

　　注水量计算式及各项参数确定方式如下：

　　a) 注水量根据注水孔承担的湿润煤量按式(4)确定：

　　Q …………………………( 4 )

　　式中：

　　Q — 单个注水孔的注水量，单位为立方米(m3 ) ;

　　q — 水的密度，单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　K — 富余系数，一般为 1.00~1.55 ;

　　T — 一个注水孔承担的湿润煤量，单位为千克(kg) ;

　　W — 预计含水率增量(取 3%)或者设计含水率增量。

　　b ) 一个注水孔承担的湿润煤量按式(5)确定：

　　T= 2Lk · S · Mk ·γ …………………………( 5 )

　　式中：

　　Lk — 注水孔深度，单位为米(m ) ;

　　S — 注水孔间距，单位为米(m ) ;

　　Mk — 注水孔扩散半径，单位为米(m ) ;

　　γ — 煤的密度，单位为千克每立方米(kg/m3 )。

　　4 . 3 煤层注水设备及参数

　　4 . 3 . 1 煤层注水钻孔设备要求

　　煤层注水钻孔设备要求：

　　GB/T 25217 . 9—2020

　　a) 钻机：钻机钻进深度 20 m~130 m,孔径 45 mm~90 mm,钻机仰俯角± 90°;

　　b) 钻杆：直径 34 mm~42 mm 的钻杆或直径 50 mm~85 mm 的螺旋叶片钻杆;

　　c) 钻头：适应岩性 f>4。

　　4 . 3 . 2 静压注水设备及参数

　　主要由矿用的注水表、压力表、阀门、钢丝编织高压胶管组成。 注水压力按 4 . 2 . 6,压力表量程不超

　　过 5 MPa,阀门采用普通阀门耐压 ≥6.3 MPa,钢丝编织高压胶管：选用规格见附录 A。

　　4 . 3 . 3 高压注水设备及参数

　　高压注水设备参数：

　　a) 高压注水设备工作压力不小于 8 MPa,额定流量 1.2 m3 /h~8.1 m3 /h;

　　b) 注水表：流量 2.0 m3 /h~10.0 m3 /h,额定压力 ≥16 MPa;

　　c) 流量计：额定压力不小于实际注水压力的 1.5 倍，额定流量不低于高压注水设备流量;

　　d) 压力表：量程 0 MPa~40 MPa,精度 1.5 级;量程 0 MPa~16 MPa,精度 1.5 级;

　　e) 阀门：高压阀门，耐压 ≥16 MPa;

　　f) 钢丝编织高压胶管：选用规格见附录 A;

　　g) 管路接头：采用快速接头;

　　h) 供水桶：容量 0.2 m3 ~0.5 m3 ;

　　i) 其他涉及需要用到的设备按 MT/T 501—1996 执行。

　　5 注水布置与施工方法

　　5 . 1 布置方式

　　注水钻孔布置方式，如图 1、图 2 所示。

　　注：根据工作面冲击危险性情况选择回风巷、运输巷单独或同时注水。

　　图 1 采煤工作面注水钻孔布置图

　　GB/T 25217 . 9—2020

　　说明：

　　L — 巷道宽度，单位为米(m ) ;

　　d — 孔间距，矿井根据实际情况确定，单位为米(m ) ;

　　D — 钻孔距离底板高度，取 1.0 m~1.5 m;

　　K — 双巷注水钻孔终孔间距，取 5.0 m~8.0 m;

　　l — 运输巷上帮或运输巷下帮注水孔深度，矿井根据实际情况确定，单位为米(m )。

　　可选择掘进巷道两帮滞后注水，两帮注水应滞后工作面 20 m~120 m 内。

　　图 2 掘进工作面迎头及两帮注水孔布置图

　　5 . 2 注水时间、周期

　　5 . 2 . 1 注水时间

　　煤壁渗水为止，或高压注水时，含水率增量不少于 3%为准，静压注水时含水率增量不少于 2%

　　为准。

　　5 . 2 . 2 注水周期

　　根据矿井实际注水需要确定。

　　5 . 3 预注水、解危注水使用方法

　　注水方法应符合下列要求：

　　a) 预注水采取静压、高压注水或高压静压相结合的方式。

　　b) 解危注水采取高压注水的方式。

　　6 煤层注水效果检验方法

　　6 . 1 含水率增量

　　含水率增量 ΔW 按式(6)确定：

　　ΔW=W2 -W1 …………………………( 6 )

　　GB/T 25217 . 9—2020

　　式中：

　　ΔW — 含水率增量，% ;

　　W2 — 注水后的含水率，% ;

　　W1 — 煤层原始含水率，%。

　　6 . 2 注水效果检验方法

　　6 . 2 . 1 煤样取样采样方法

　　采样器具、采样步骤、样品制备与可采煤样核对、煤层煤样的化验、结果报告等按照 GB/T 482—2008执行。

　　6 . 2 . 2 预注水效果检验

　　含水量与煤的冲击倾向性的关系，根据煤种而异，应通过实验，以煤层冲击倾向性弱化为原则，合理确定，最终以含水率增量变化情况体现。

　　没有实验测定时，注水直到煤壁渗水为止，或高压注水时，含水率增量不少于 3%为准，静压注水时含水率增量不小于 2%为准。或煤层(体)原始含水率低于 5%时，增量不低于 3%;煤层(体)原始含水率高于 5%时，增量不得低于 2%。

　　6 . 2 . 3 解危注水效果检验

　　可以采用钻屑法、应力监测法对煤层注水效果进行检验。

　　GB/T 25217 . 9—2020

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　煤层注水用钢丝编织高压胶管主要技术参数及用途

　　煤层注水用钢丝编织高压胶管主要技术参数及用途见表 A. 1 。

　　表 A.1 煤层注水用钢丝编织高压胶管主要技术参数及用途