下载文档原格式
煤层注水设计方案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN***煤层注水设计方案一、煤层注水设计依据煤层注水是减少采煤工作面粉尘产生的最基本、最有效的措施。
通过煤层注水一般除尘率可达60-80%，煤层注水通过钻孔，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量的一种技术措施。
井田内各煤层的物理性质基本相同，表现为黑色、黑褐色，条痕为棕黑色、黑褐色，沥青－玻璃光泽，普式硬度一般为2-3，有一定的韧性，参差状、贝壳状断口，视密度，内生裂隙较为发育。
各层煤的宏观煤岩特征相近，宏观煤岩组分以亮煤为主，次为暗煤、镜煤，局部见有丝炭。
宏观煤岩类型主要为半亮型和半暗型，光亮型次之，少量暗淡型。
煤层主要为线理状、条带状结构，层状构造，有时也可见均一状结构，块状构造。
13号煤层的直接顶板多为砂质泥岩，一般厚6m，顶板砂岩的抗拉强度~，抗压强度~；顶板泥岩的抗拉强度~，抗压强度~。
从上分析可知，煤层较为松软，机采将产生煤尘的量较大，而煤层的内生裂隙较为发育，适宜采用煤层注水防尘。
二、注水工艺、参数及设备1、注水方式的选择煤层注水方式是指钻孔长度、位置和方向的概念，一般分为长孔、短孔、深孔和巷道注水四种注水方式。
根据本矿煤矿层赋存的特点，采区巷道的布置方式、采煤方法等情况，并借鉴邻近生产矿井的实际经验，设计采用长孔注水方式，结合采煤工作面长度、煤层厚度，考虑钻机设备性能和煤层注水效果，注水方式采用单向钻孔布置，即在工作面回风顺槽中平行于工作面向煤体打长孔钻孔注水，钻孔均沿煤层均匀布置，钻孔角度原则上与煤层倾角保持一致，使钻孔始终保持在煤层內，以免穿透顶底板，钻孔口布置在巷道中距底板左右处。
2、注水参数的确定注水参数主要是注水钻孔的参数，即注水压力、孔径、孔深、间距、倾角、封孔长度和方式等。
注水压力高低取决于煤层的透水性强弱（透水性强的煤层，注水压力低；透水性弱的煤层，注水压力高），还与钻孔的注水流量有关。
煤层注水湿润分布状态的数值模拟阜新煤炭工业学校 李宗翔 辽宁工程技术大学 海国治 秦书玉 摘 要 用非饱和———饱和三维非稳定渗流数学模型描述煤层注水湿润的动态过程,用有限元数值解法求解。
认为煤体注水湿润近似符合饱和模型,构造了湿润过程中煤体贮水系数、导水系数与湿润压力关系。
其中参数的识别采用了最优化算法与现场注水试验结果进行反求拟合获得。
实例计算表明,模拟湿润状态符合注水煤层的湿润情况。
这一方法,可用于解决煤层注水的参数确定、工艺方案设计优化、预测煤层注水湿润分布状态及动态变化等问题。
关键词 有限元法 数学模型 煤层注水 湿润分布状态1 前言煤体注水后的湿润范围、湿润程度及湿润的分布状态是衡量注水效果的关键指标,是调整注水参数的重要依据。
所谓湿润分布状态,主要指注水后煤体水分增值的分布及分布随时间的变化过程。
一般认为,在注水动力和毛细作用力的作用下,水不断压开并沟通煤层裂隙,形成不断扩展的渗流通道,从而扩大煤体的湿润程度,使这些裂隙趋向饱和状态。
煤层注水是煤体由干燥到进水湿润的过程,是典型的非饱和———饱和的渗流过程。
并且以非饱和状态为主要特征。
当以钻孔方式向煤体注水时,煤体中水的渗流流场可分为封孔区、径向流动区和深部端头区三个部分。
封孔区受巷帮卸压带和集中压力带影响煤体变形较大,裂隙结构及发育异常,其渗透特征明显改变。
处于原始应力状态的后二区的煤体具有相同的渗透特征,其中径向流动区可由二维流来求解[4]。
深部端头区存在沿钻孔横向和纵向流动,为三维空间流场,煤体沿层面法向与沿平行层面方向的渗透系数不同,呈各向异性,对于薄及中厚煤层顶底板岩石的隔水作用等,使这一渗流场流动和湿润情况变得很复杂。
若视煤体为各向异性的均匀质体,将其化为三维非饱和———饱和渗流问题,用数值方法在计算机上求解,同时用图形显示给出钻孔端部区域湿润状态的直观解释,对这一问题的理论分析和实际应用很有意义。
2 煤层注水的数学模型及其解法2.1 注水渗流水运移微分方程及边界条件以压力水头表示的水运移方程及注水边界条件如下:99x i (T i 9H 9x i )=S 9H9t+W i =1,2,3 {x i } ∈DH |L 1=H pT i9H9x i |L 2=-q 即 H |t =0=H 0式中:D 为计算区域;L 1、L 2、分别为第1、2类边界;H 为煤体含水的压力水头;T i 为沿坐标轴主渗透方向的导水系数;S 为煤体贮水系数项;W 为源汇项;q 为边界流量;H P 为注水边界压力水头;H O 为初始压力水头分布。
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θ≥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。
2.短孔注水(浅孔注水)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2m ～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。
For personal use only in study andresearch; not for commercial use青海海泰煤业有限责任公司铁迈煤矿11010综放工作面煤层注水设计一、前言：煤层注水是减少采煤工作面粉尘产生的最基本、最有效的措施，通过煤层注水一般除尘率可达60-80%，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，减少采煤时的粉尘产生量，防止煤尘堆积，避免煤尘爆炸，同时对煤层中的瓦斯有提前均匀释放的作用。
因此，我矿决定进行煤层注水，以减少粉尘产生量，改善井下作业条件。
二、11010工作面概述：1、11010工作面位置：11010工作面位于一采区上山南侧上部，东临尚未开采的11030工作面，南邻F4、F5断层交汇区，西邻浅部未开采区，北临轨道暗斜井保护煤柱工作面对应地表为荒山地带，无水体及建筑物，地面标高+3217m—+3241m，平均+3229m，工作面标高+3030m—+3058m，平均+3044m，工作面平均采深185m。
2、煤层赋存特征工作面设计开采下煤层，煤层厚度2—10m,平均8.39m，煤层内含多层夹矸，夹矸分布不稳定，切眼掘进时见2.0m厚夹矸，夹矸岩性为油页岩、泥岩、炭质泥岩，本煤层为长焰煤，属于易自燃煤层，自燃倾向等级为I级，煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸为40%。
顶板岩性为深灰色泥岩，一般厚度为 1.2—4m，中厚层状构造，局部薄层状，较破碎，其上部见一层2—4m油页岩，页片状。
老顶为厚层状细沙岩或粉砂岩，硬度系数4—5。
底板一般有一层0.4—1.5m厚的泥岩为伪底，其下部为细沙岩或粉砂岩，厚度10m以上，岩性为浅灰-深灰色，中厚层状，具小型交错层理，裂隙较发育。
工作面煤质指标为:原煤灰分为13.32%，挥发分为44.15%，水分为2.26%，硫分为：0.90%，发热量为25.65MJ/kg.3、工作面巷道布置工作面采用走向长壁式布置，工作面切眼长71m，工作面走向长267.3 m，煤层倾角17.5°。
**************煤层注水可注性测试报告编制：生产技术科总工程师：矿长：编写日期：2017年2月*******煤矿煤层注水可注性测试报告**********************矿区中心点地理坐标：东经102°15’00″、北纬26°55’00″。
矿区有矿山公路3公里经益门镇与川滇（108线）公路干线相接。
煤矿南距会理县城34公里，北距西昌市160公里，到成昆铁路永郎站57公里，交通极为方便。
一、地质构造*******矿井范围内断裂发育，共查明大小断层25条，沉积环节复杂，为山间凹陷陆相沉积，煤层厚度及夹矸在走向和倾向变化极大，地质构造程度为复杂详见下表：二、煤层、煤质************含煤地层为三叠系白果湾组，厚442.76米，含煤16层，自下而上编为C1至C16，广布于本区王家坪、老山坪、打白龙洞、祝家坝、核桃湾以及曾家坪、罗家坪诸地段，主要可采煤层为C1、C2、C3、C6、C11、C12、C16。
各煤层延长1000米至6300米不等，共厚一般在50.32一83.87米。
另一为侏罗系益门组（J1y）砂岩层中夹有煤线数层。
在所有煤层中，单煤层很少，仅C1、C10、C15和C16四层，余皆属复煤层，更确切地说为复杂与单一相交变化的煤层。
1、可采煤层特征矿区内主要可采煤层为C1、C2、C3、C6、C11、C12、C16，共计7层煤。
其中C6、C16号煤层为全区可采煤层，C1、C2、C3、C11、C12号煤层为大部可采煤层，现将各煤层特征叙述如下：C1煤层：赋存于白果湾组底部，距下覆地层顶界3.79-7.95m，矿区内均有分布，走向长度约2500m，倾向宽度约450m。
该煤层在矿区Ⅴ线和ⅩⅩⅩⅡ线之间内因煤层薄化（煤层厚度0.09-0.35m）不可采其余地段均可采，可采厚度0.77-12.35m（采用厚度，下同），平均厚度3.89m。
顶板为黑色、深灰色炭质粘土岩、砂质粘土岩、细砂岩为主。
淮南矿业集团潘一矿2171（1）综采工作面煤层注水设计编制单位: 通风区施工地点：2171（1）工作面编制时间: 2006年9月9日编制: 年月日审核：年月日单位负责人：年月日审批:通风科：年月日技术科：年月日安监处：年月日调度所：年月日地测科：年月日综采三队：年月日机电管理科：年月日批准：副总工程师：矿总工程师：会审意见一、2171（1）综放面概况及说明2171（1）综采面所采煤层为11-2煤，煤的容重1.41t/m3。
该面水文地质条件较低简单,主要充水水源为顶板砂岩裂隙水及上阶段采空区积存的少量积水,最大涌水量30m3/min,正常涌水量5m3/min。
该面煤尘具有爆炸危险性，爆炸指数37~40%，且本面11-2煤具自然发火性，自然发火期3~6个月。
该工作面回采时煤尘较大，为降低煤尘，保证安全生产，根据矿上安排，决定采取煤层注水法进行降尘。
二、注水技术参数及工艺1、钻孔布置及施工：（1）采用手持式气动风钻人工进行打眼，孔径42mm，孔深8m，孔间距5m。
（2）手持式气动风钻布置在上、下安全出口挑棚处，工作面打眼时，人工将风钻拉至工作面，使用4部风钻同时施工，施工完毕后将风钻拉至上、下安全出口盘放整齐放置好，上出口放在挑棚口，下出口放在转载机上。
（3）钻孔布置及施工：钻孔布置在煤厚的中部，距刮板机约0.8m 处，为方便排钻屑，钻孔应有1～2°仰角。
为防止工作面两端煤壁片帮，工作面上端头留15m不打孔注水，工作面下端头留15m不打孔注水，工作面注水孔的总数为34个。
其布置如图1所示。
2、煤层注水钻孔施工及注水工作在检修班进行，煤层注水工作每次施工时必须保证不低于10人，并有一名班长在现场具体负责。
3、封孔参数及封孔工艺封孔采用橡胶快速封孔器封孔，封孔器长 1.0～1.5m,封孔长度根据实际效果考察确定。
封孔深度1.0～2.0m，即封孔器外端距煤壁1.0～2.0m根据实际效果考察确定。
封孔如图2所示。
文件编号：RHD-QB-K9221 （解决方案范本系列）编辑：XXXXXX查核：XXXXXX时间：XXXXXX综采工作面煤层注水设计设计方案及安全措施标准版本综采工作面煤层注水设计设计方案及安全措施标准版本操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。
，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。
一、工作面概述：120301综采工作面走向长660米，倾向长180米，可采长为610米，煤层倾角为3°-5°，煤层厚度0.9-1.2m，平均厚度为1.05米，工作面煤层赋存平稳，节理发育，该煤层具有爆炸性，为了抑制煤层飞扬，避免煤层爆炸的发生，准备采用煤体注水。
二、煤层注水方法及注水工艺的确定：1、注水方法：根据我盘区实际情况，本工作面煤层属于赋存平稳、节理、孔隙、裂隙比较发育的薄煤层，故选取从回采工作面进、回风顺槽平行于工作面对煤体进行双向钻孔，采用静压注水的方法。
2、注水设备选型：我盘区钻机采用ZLJ-650型钻机，Φ42钻杆，钻径Φ74。
3、钻孔深度：L=L1-M=180-1/3×180≈120m式中：L-钻孔长度；L1-工作面长度；M-与煤层透水性和钻孔方向有关的参数（我盘区取下向孔且煤层透水性强，取1/3L1）4、钻孔角度和开口位置：钻孔开口位置取在距底板0.8米处，钻孔角度根据公式：γ=α-Q式中：α-煤层倾角；Q-钻孔最大下沿角，一般取0.2°-0.5°，本式取0.3°。
则：γ=5°-0.3°=4.7°钻孔角度为4.7°。
5、钻孔间距：B=5h=5×2.3=11.5m式中：h-工作面净高。
6、注水方式：采用静压洒水管通过注水泵7BZ-4.5/16型的注水方式，多孔注水，一般一次性注3-4个孔，每个钻孔安装流量表和压力表，注水压力采用低压不得超过2450KPa，一般调压为1500-2000KPa之间。
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%。
三元吉祥煤业153101工作面煤层注水设计一、设计概况根据《煤矿安全规程》第645条的规定：井工煤矿采煤工作面应采取煤层注水防尘措施。
我矿对153101工作面进行煤层注水，以预先润湿煤体，减少在回采过程中的产尘量，特做设计如下：二、153101工作面基本情况三、煤层注水设计依据1、煤尘爆炸性矿井15-3号煤层具有爆炸危险性。
2、原煤水分据地质报告煤层中水分：15-3号煤层原煤水分为0.50%-1.71%，平均0.91%；根据《煤矿安全规程》第六百四十五条规定煤层含水量小于4%，需对15-3号煤层进行预注水。
四、注水工艺、参数及设备1、注水方式选择根据采区巷道布置和采煤方法，结合煤层特征，回采工作面煤层注水选用工作面超前动压注水工艺、设计选用较先进的长孔煤层注水方式，即在153101运输、回风顺槽超前工作面推进度一个月，垂直煤壁打长钻孔的注水方式。
附图重新画一个标准的图2、注水参数的确定根据煤层节理裂隙发育情况、工作面长度、注水时间和注水压力、注水钻机能力，确定15-3号煤层单向钻孔长度为65m，钻孔角度与煤层倾角度基本一致，钻机选用ZDY1200S、22kW钻机，配Ф50mm外平钻杆，开钻直径110mm，，从工作面淋水区向外开始施工，钻孔间距20m。
钻孔角度原则上与煤层倾角保持一致，使钻孔始终保持在煤层内，以免穿透顶底板；考虑到钻杆的下沉，开口位置宜靠近煤层上部（1.5米以上）；煤层有夹矸时，应使钻孔穿透夹石，以使各自然分层均被湿润。
3、封孔方式的选择及封孔长度的确定封孔方式分为水泥砂浆封孔和封孔器封孔两种，根据确定的注水方式和煤层特征，设计选用水泥砂浆封孔方式。
由于设计水泥砂浆封孔方式封孔深度不能确定，水泥砂浆封孔方式复杂，根据生产实践经验调整封孔方式为封孔器封孔。
选用YPA-120型水力膨胀式封孔器，封孔长度2米。
封孔器与注水管连接起来，送至预定的封孔位置，通过高压胶管与水泵连通。
开泵后，封孔器胶管在水压作用下膨胀，封住钻孔，水从喷嘴经挡水罩流出，进入钻孔。
