煤层注水设计

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
煤层注水及方法
煤层注水是在回采前预先在煤层打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，破坏煤体内原有的煤-瓦斯两相体系的平衡，形成煤-瓦斯-水三相体系，体系内各个介质相互作用，使煤的物理化学性质、力学性质及热力学性质发生变化。

煤层注水按钻孔深度分深孔注水和浅孔注水。

深孔注水是在回采工作面前方进风巷或回风巷沿煤层倾斜平行于工作面打孔，孔深一般为工作面斜长的2/3，孔径75～100mm。

用水泥浆或橡胶封孔器封孔后，即可开始注水。

与浅孔注水相比，深孔注水成本较高，打钻较困难，只适用于中厚与厚煤层。

优点是预湿范围大，能充分湿润，而且不影响采煤工作。

但在有些矿区，由于煤层没有受到破坏，注水较困难，注水量小。

2 煤层注水在煤矿安全中的作用机理及效果
2.1 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。

新汶孙村矿和本溪彩屯矿实施煤层注水后，除尘率分别达到73%和79%。

表
1 是三软综放工作面通过实施煤层注水及其他防尘措施后的降尘率。

2.2 预防煤与瓦斯突出。

Q/JMJ1.0030-2013采煤工作面煤层注水技术标准范围本标准规定了采煤工作面煤层注水条件、注水工艺、设备及参数。

本标准适用于晋煤集团所属矿井。

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长钻孔煤层注水方法煤层注水可注性鉴定方法煤矿安全规程术语和定义煤层注水通过钻孔将压力水或水溶液注入煤层，用以改变煤体的物理力学性质，减少粉尘，防止突出及自燃的技术。

静压注水通过钻孔并利用供水管道中水的静压力将水注入煤层中。

动压注水通过钻孔并利用注水泵提供的动压将水注入煤层中。

基本条件煤层注水条件采煤工作面进行煤层注水时，应同时符合以下条件及要求：）煤样原有自然水分或防灭火灌浆后水分小于等于；煤样孔隙率大于等于；）煤样吸水率大于等于；）煤样坚固性系数应大于等于。

采煤工作面具有以下特征之一时，不宜采用煤层注水：）围岩有严重吸水膨胀性质、注水后易造成顶板垮塌或底板变形，或者地质情况复杂、顶板破坏严重的煤层；注水后会影响采煤安全或造成劳动条件恶化的薄煤层；）煤层很松软、破碎，打钻孔时易塌孔、难成孔的煤层；）采用下行垮落发开采近距离煤层群或分层开采厚煤层，上层或上分层的采空区采取灌水防尘措施时的下一层或下一分层。

煤层注水方式注水方式分类主要有短孔注水和长孔注水。

短孔注水在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打孔注水，注水孔长度一般为，如图所示。

1-回凤證；2TB风春,旷短孔图短孔注水方式示意图长孔注水从回采工作面的进风巷或回风巷平行于工作面打上向孔或下向孔注水，长孔注水可分为单向长钻孔注水（如图所示）和双向长钻孔注水（如图所示）。

当单向孔达不到设计深度或煤层倾角变化较大时，可采用双向钻孔联合布置钻孔注水。

注水方式选择选择注水方式考虑因素包括：岩石压力、裂隙和孔隙发育程度、煤层厚度、煤层倾角、有无断层、围岩性质及回采工艺、作业组织方式等。

1)煤层注水依据国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局颁发的《煤矿安全规程》(2011年版)第154条规定，采煤工作面应采取煤层注水防尘措施。

根据井田开拓方案部署，矿井达到设计生产能力时，投产采区为8号煤层的801采区和9号煤层的901采区，且8号煤层原有自然水分含量为0.70%～4.06%，平均含量为2.26%，9号煤层原有自然水分含量为0.52%～3.87%，平均含量为2.01%，均小于4％。

本设计采煤工作面配备了煤层注水设备，对8、9号煤层进行采前预注水。

煤尘注水是减少采煤工作面粉尘产生的最根本、最有效的措施。

通过煤尘注水一般除尘率可达60%～80%，煤尘注水实施较好的工作面，可以将总粉尘浓度减少75%～85%，呼吸性粉尘浓度减少65%以上。

煤层注水是通过钻孔将压力水注入煤层中，使煤层得到预先湿润，增加煤体的水分，减少采煤时粉尘产生的一种技术措施。

（1）设计依据本井田内9号煤层以亮煤和暗煤为主，玻璃光泽，条带结构，阶梯状-棱角状断口，内生裂隙较发育，为半亮型～半暗型煤。

本矿井目前没有8号煤层物理性质及煤岩类型资料。

8号煤层厚度为0.70m～2.05m，平均为1.16m，纯煤厚度为0.50m～1.77m，平均1.04m，结构简单，夹石0～1层，变化较小，其岩性多为泥岩,一般不含夹矸。

煤层顶板为泥岩、钙质泥岩，底板为细粒砂岩、砂质泥岩，为局部可采的较稳定煤层。

9号煤层厚度为12.00m～18.04m，平均为14.95m，纯煤厚度为10.48m～16.12m，平均为13.11m。

含夹石2～10层，一般为3～6层，夹石厚度一般在0.07m～0.52m左右，岩性以高岭岩为主，其次为粉砂岩和炭质泥岩，结构简单～极复杂。

煤层顶板为中细粒砂岩，底板为细粒砂岩或砂质泥岩，为全区可采的稳定煤层。

（2）注水方式选择根据8号煤层801首采区和9号煤层901首采区的地质条件，回采工作面煤层注水选用长钻孔动压注水方式，即在轨道顺槽内超前工作面推进度1个月，垂直煤壁平行于工作面打长钻孔。

汾西矿业集团高阳煤矿31109工作面煤层打钻注水设计通风区编写：乔建国队长：审核：通风区：调度室：安监处：安全副总：通风副总:批准：总工程师：31109工作面煤层注水设计一、 工作面概况：1、煤层赋存及顶底板情况：本工作面开采太原组 9－10－11# 煤层总厚度8.3米，煤层结构复杂 ，煤岩层倾角6°，煤层平均走向长1178米，切眼长200米。

煤种为瘦煤，稳定可采。

煤层顶、底板情况： 煤层顶底板情况 顶底板名称 岩石名称 厚度（m ） 岩 性 特 征 老 顶 石灰岩 11.44 致密坚硬具裂隙充填有次生方解石脉含石并夹钙质泥岩 直接底 黑色泥岩 5.96 灰黑色泥岩:致密、性脆、有根部化石 老 底 中砂岩 含黄铁矿钙质胶结含方解石脉2、地质构造：本工作面地质构造较复杂，陷落柱发育。

煤岩层总体为一单斜构造区，产状为走向北西，倾向北东，煤层倾角平均约6°，根据上组煤地质资料（原三采区）及相邻31107、31111工作面地质资料分析推断，预计31109材料巷道掘进中将揭露3个陷落柱，31109运输巷掘进中预计将揭露2个陷落柱，陷落柱共计影响长度约260米。

3、地面、井下位置及四邻采掘情况：该工作面北邻31111工作面（已采），南邻31107工作面（已采）西部为南头、赵西沟保护煤柱，东为三采区大巷保护煤柱，地面位置位于贤者村西北约2000米，南头村南约100米。

4、水文地质：本工作面上覆含水层为煤层顶板K2灰岩，其上部还有K3、K4灰岩含水层，其含水量丰富，但补给不足，以静储量为主，掘进过程中会通过裂隙联通含水层，出现顶板淋水，淋水逐渐减小，最大涌水量约10 m³／h；下伏含水层为奥陶系峰峰组石灰岩，其含水量丰富，煤层带压开采。

5、本工作面煤层具有发火倾向和自燃发火现象，发火期为4～6个月。

煤尘具有爆炸性，爆炸性指数为9#18.32% 、10#18.70% 、11#18.44%。

综采工作面煤层注水设计设计方案及安全措施综采工作面是地下矿井开采的主要方式之一，也是煤炭开采的主要方法之一。

在综采工作面开采中，由于煤层的特殊性质，常常需要进行注水处理。

本文将介绍综采工作面煤层注水设计方案及安全措施。

一、煤层注水设计方案1.确定注水位置在煤层注水设计中，首先需要确定煤层的水文地质条件和煤层裂隙系统，以确定最佳的注水位置。

一般来说，注水位置应选取煤体含水量较高的区域，并避免与采煤面或其他注水位置之间形成流量冲突。

2.注水参数设计在注水技术设计中，需要根据实际情况确定注水流量、注水压力和注水时间等参数。

注水流量应根据地质条件和煤层含水量确定，通常为每秒几十立方米到几百立方米不等。

注水压力应根据煤层裂隙程度和地质应力状态确定，通常为几十至几百千帕不等。

注水时间应根据地质条件和注水效果而定，通常为每天几个小时至十几个小时不等。

3.注水设备设计在注水技术设计中，需要根据注水参数设计相应的注水设备。

注水设备包括注水井、注水管道、水泵和阀门等。

注水井应按照注水位置确定，通常为垂直或斜井。

注水管道应选用耐腐蚀、耐磨损的材料，如铸铁管、钢管等。

水泵应选用高效、耐用的水泵。

阀门应设置在注水井和管道中，以便对注水流量和压力进行控制和调节。

二、煤层注水安全措施1. 确保注水设备安全在煤层注水过程中，需要对注水设备进行定期检查和维护，确保注水设备的安全性和可靠性。

同时需要加强注水井、注水管道和水泵等设备的防腐蚀、防磨损和防漏等工作，避免发生设备故障和安全事故。

2. 确保注水水源安全在煤层注水中，需要使用地下水或地表水作为注水水源。

为确保水源的安全性，需要对水源进行选址和检测，避免污染和受到其他因素的影响。

同时需要加强水源保护工作，防止水源受到人为破坏和自然灾害的影响。

3. 确保注水过程安全在煤层注水过程中，要加强对注水过程的监控和管理，确保注水参数的稳定和控制。

当出现异常情况时，应及时采取措施，避免事故发生。

煤层注水设计范文一、引言煤层注水技术是指在煤矿开采中，在煤层进行注水，通过加压使水进入煤层裂隙，形成压裂，从而增加煤层的渗透性和产能。

本文以煤矿煤层注水设计为背景，综合考虑地质、水文地质、注水井布设等因素，进行煤层注水设计。

二、设计目标1.提高煤层渗透性：通过注水压裂，增加煤层裂隙，提高煤层渗透性，增加煤层的产能。

2.保证注水效果：确保注水井布设合理，注水井与煤层的连通性良好，确保注水效果。

3.经济合理：根据该煤矿的资源储量和生产能力，综合考虑注水投资和效益，设计经济合理的注水方案。

三、地质资料分析根据地质勘探报告，该煤矿煤层为均匀、等厚的煤层，煤层裂隙发育程度较好。

煤层下覆为致密的页岩，煤层上覆为泥岩和砂岩。

煤层厚度为5米，煤层倾角为10°，倾向角为30°。

煤层的顶板和底板稳定，没有明显的重大断层和破碎带。

四、水文地质分析五、注水井布设1.选址原则：在煤层矿井附近选择注水井址，距离煤矿井口500米以内，注水井布设的原则是保证注水井与煤层的连通性。

2.注水井孔数：根据煤层渗透率和煤层裂隙度，设计每个注水井的注水孔数为30个。

3.注水井间距：根据煤层的规模和煤层裂隙度，设计注水井的间距为250米。

4.注水井深度：根据煤层的厚度和煤层底板稳定条件，设计注水井的深度为300米。

六、注水参数设计1.注水压力：根据煤层的藏水性质和煤层渗透率，设计注水压力为2.5MPa。

2.注水量：根据煤矿的生产能力和资源储量，设计每个注水井的注水量为10m3/h。

3.注水时间：根据煤层的渗透性和煤层裂隙度，设计注水时间为24小时。

4.注水周期：根据煤层的渗透性和煤层裂隙度，设计注水周期为每隔3个月进行一次注水。

七、经济评价根据煤矿的产能和投资成本，经济评价结果表明，注水设计方案是经济可行的。

注水设施的投资成本较低，注水后增加的煤层产能将带来较高的经济效益。

八、总结本文基于煤矿煤层注水设计为背景，综合考虑地质、水文地质、注水井布设等因素，制定了煤层注水设计方案。

煤层注水措施一、四邻关系东为实煤体，南为50102工作面回风顺槽，西为501采区上山，北为矿界保护煤柱，邻近巷道对本工作面掘进无影响。

二、顶板情况工作面顶板为泥岩，厚度约 5.50m，抗压强度49.60MPa～52.4MPa，平均为51.30MPa，抗拉强度 1.70MPa～1.80MPa，平均为1.70 MPa，属坚硬岩石三、底板情况底板泥岩为主抗压强度23.20MPa～29.60MPa，平均为25.90MPa，抗拉强度0.80MPa～0.90MPa，平均为0.80MPa。

井田南部扩区部分顶板以泥岩为主，底板大多属中硬岩石。

四、地质构造情况该工作面为一单斜构造，地层走向90°，倾向180°，倾角6°-—10°，平均倾角7°最高点位于工作面的回风顺槽，煤层底板标高1516m，最低点位于工作面运输顺槽，煤层底板标高为1483m，相对高差33m。

五、水文地质井田内奥灰岩溶水位标高为+1287.78m，本工作面开采标高+1483m，远大于1287.78 m，奥灰水对本工作面的开采无影响。

工作面北部与西部有古空区，经过地面物探基本圈定古空区范围，按《煤矿安全规程》规定留设防水保安煤柱。

六、巷道断面及支护形式回风顺槽断面形状为矩形，断面规格4.5m*3.0m。

运输顺槽断面形状为矩形，断面规格4.0m*3.0m。

切眼断面断面形状为矩形，断面规格7.0m*3.0m。

七、顶板支护巷道顶部采用锚网支护，锚杆为Ф20*2200mm的高强锚杆，每根高强锚杆使用1卷MSK2335型（里侧）和1卷MSZ2335型（外侧）锚固剂，设计锚固力120KN,使用LDZ-200型锚杆拉力计（额定压力60Mpa,额定张拉力210KN）测试时，压力表读数达到35 Mpa，扭矩不小于200N 不小于。

锚杆间排距为800*800mm，锚杆托盘为100*100*8mm的铁托盘。

钢带选用3.6m长的BHW-220-2.75型钢带，钢带排距为800mm，配120*240*8mm的W托盘，网为1*2m的平焊网，平焊网搭接长度不小于100mm，用双股14#铁丝绑扎，绑扎间距不大于300mm，平焊网必须铺设到巷道两边，竖直向下露头不小于100mm，与两帮双抗网连接，不得漏顶。