8202综采工作面煤层注水设计方案(静压注水)

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8202正常工作面煤层注水

设计方案

口泉煤业有限公司

2016年4月2日

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.页脚 8202综采工作面煤层注水设计方案

煤层注水是采煤工作面最有效的防尘措施之一，实践证明，实施煤层注水不但能有效减少采煤工作面煤尘的产生，而且能够改变煤体的多种物理力学性质，减少冲击地压、煤层自燃发火，对采煤工作面的安全生产具有重大的意义。为有效改善我矿8202综采工作面的作业环境，提高生产效率，遏制煤尘事故发生，决定对8202综采工作面实施煤层注水，特编写《8202综采工作面煤层注水设计方案》如下：

一、工作面概况

地面相对位置：本工作面位于井田西侧，东部为8204准备工作面，南部至井田边界。

井下相对位置：东为8204准备工作面，北为集中运输回风大巷，西邻同煤集团塔山煤矿，南为虎龙沟煤矿。

本工作面顺槽长度为860m，工作面长度为150m，可采长度为760m，面积为114000㎡，煤层倾角为3～15°，煤层厚度0.95～1.45m，煤层平均厚度为1.2m，工业储量为192456t，可采储量为173210.4t，工作面煤层赋存平稳，节理发育。

二、工作面地质构造

本工作面地质构造简单，为单斜构造，没有发现褶皱、冲刷带等复杂构造，仅有两个倾角为27°、35°落差为5m、3m的逆断层。工作面顶板为炭质泥岩与砂质泥岩互层，隔水性较好；底板为黑色、灰黑色泥岩、灰白色细粒砂岩，富水性极弱，据2014年山西煤矿

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.页脚 矿用安全产品检验中心《鉴定报告》，本煤层自燃倾向性等级为I级，属于易自燃煤层；煤层具有爆炸性。

三、设计目的

有效减少8202综采工作面在回采过程中的产尘量，降低工作面的粉尘浓度，提高作业场所能见度，改善工作面的作业环境，防止职业病的发生，从根本上杜绝粉尘危害。并为8202综采工作面回采过程中的瓦斯治理创造良好的条件、奠定坚实的基础。

四、注水钻孔参数的确定

1、注水方式：采用工作面倾向单向长钻孔注水

2、注水方法：采用静压注水（具体方式根据现场实际情况决定）

3、钻孔布置：从8202综采工作面运输巷、回风巷沿煤层延伸方向、距底板1.4m处打平行于工作面的孔，采用静压注水的方法进行煤层预注水。

4、钻孔直径：Ф65mm

5、钻孔深度

L=L1-M=150-1/3×150=100m

式中：L—钻孔长度，m

L1 —工作面长度，m

M —与煤层透水性和钻孔方向有关的参数，m

6、钻孔间距

B=2.5Rh=2.5×2×2.3=11.5m

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.页脚 式中：B —钻孔间距，m

R —湿润半径，m

H —巷道净高（注水工作面、回风巷），m

7、钻孔倾角

γ=α－θ=5°－0.3°=4.7°

式中：γ—钻孔倾角

α—煤层倾角

θ—钻孔最大下沉角；θ＝arctan h/L=0.3°

h —钻杆下沉距离，m

L —钻孔深度，m

h/L—钻杆下沉率，一般为0.3—5％，本设计取0.3％

8、8202综采工作面注水钻孔参数表

本次施工在8202综采工作面运输巷，从开切眼位置设计停采线位置，每隔11.5m钻一个注水孔，设计钻孔工53个。

地点 钻孔编号 机心高度(m) 钻孔直径(mm) 钻孔倾角(°) 钻孔深度(m)

8202 1～5 1.40 65 15° 100

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.页脚 综

采

工

作

面

回

风

巷 6～10 1.40 65 15° 100

11～15 1.40 65 15° 100

16～20 1.40 65 15° 100

21～25 1.40 65 15° 100

26～30 1.40 65 15° 100

31～35 1.40 65 15° 100

36～40 1.40 65 15° 100

41～45 1.40 65 15° 100

46～50 1.40 65 15° 100

51～53 1.40 65 15° 100

五、煤层注水参数的确定

1、注水系统

设计采用静压注水系统，详见附图《8202综采工作面煤层注水系统示意图》。

采用多孔注水，同时注水钻孔数为3个。在8202综采工作面回风巷静压供水管路的三通阀门上引出Ф25mm的高压胶管，接入分流器，分出三支Ф10mm的高压胶管作为注水管路，并在注水管路上接入压力表、流量表和流量调节阀、注水泵（7BZ-4.5/130)等。单孔累计注水时间不少于20天或直到煤帮在预定湿润范围内“出汗”为止。注水超前回采的距离不小于20天的推进度，超前时间不少于20天。

2、注水压力

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.页脚 由于设计采用加压泵注水，所注水为纯水，因此注水压力以1.5～5Mpa为宜；一般采用调节泵的注水压力来控制注水量，注水时从低压逐渐升压，直至注水压力稳定在5Mpa为止。

3、单孔注水量

Q=2BLMγ（W1-W2）K

=2×5×100×17×1.35×（4%-2.55%）×1.5=499.16m3

式中：Q—一个钻孔注水量，m3

B—孔间距，m

L—钻孔长度，m

M—工作面煤层厚度，m，取17m

γ—煤容重，t/ m3 ，3#煤层1.35 t/ m3

W1—注水后要求达到的水分取，取4% m3/t

W2——煤层原有水分，取2.55% m3/t

（W1-W2）一般取1%～2%，本设计中取1.45% m3/t

k—考虑围岩吸收水分，水的漏失和注水不均匀系数，取1.5

4、注水流量

注水流量不宜过大，小流量注水对煤层的湿润效果最好。只要时间允许，应尽量采用小流量注水，注纯水时注水流量可取25～40L/min。

5、单孔注水时间

t＝[Q / (60×q)] ×1000

＝[499.16/ (60×40)] ×1000

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.页脚 ＝207h=8.6d

式中：t ─ 单孔累计注水时间，h

Q ─ 单孔注水量，Q＝48.62m3

q ─ 注水流量 q＝40 l/min

在实际注水中，亦可把预定湿润范围内“出汗”现象作为煤体受到全面湿润的标志。“出汗”后即可结束注水。注水工作制度采用全天24小时不间断注水。

6、注水超前于回采的距离和时间

为提高煤层注水效果，煤层注水工作应在常压带内进行。为保证足够的注水量，注水工作不易过迟。

⑴超前距离：

距工作面最近的注水孔开始注水时，超前工作面的距离可按下式计算：

Lm＝Lq＋[Ta＋t×(t1＋t2)/(24×t1)] ×V

式中：Lm ─ 注水开始时超前工作面的距离，m

Lq ─ 工作面前方应力集中带宽度，取Lq＝30 m

Ta ─ 注水钻孔倒孔转换时间，d；取Ta＝0；

t ─ 单孔累计注水时间，取t＝40.52h

t1 ─ 每次纯注水时间，取t1＝24h

t2 ─ 注水间隙时间，取t2＝0h

V ─ 工作面正常的推进度，取V＝2.4m/d

Lm＝30＋[0＋40.52×(24＋0) / (24×24) ] ×2.4＝35m

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.页脚 ⑵超前时间：

T＝Lm / V＝35 / 2.4＝15d

式中：T ─ 注水的最小超前时间，d

Lm─ 注水开始时超前工作面的距离，m

V ─ 工作面正常的推进度，取V＝2.4m/d

根据煤层注水技术标准（Q/.02.1.09.002-2008）：注水超前回采的距离不小于月推进度，超前时间不小于1个月，8202综采工作面注水超前回采的距离暂定为60m，超前回采时间暂定为30d。注水过程取样分析，并根据上述计算结果合理选取注水超前回采的距离和超前回采时间。

7、8202综采工作面日注水量

Q′=nQ/t=3×48.62 / 2=72.93 m3/d

式中：Q′─ 工作面日注水量，m3/d

n ─ 同时注水的钻孔数，个

Q ─ 单孔注水量，m³

t ─ 单孔注水时间，d

六、封孔

1、封孔深度

封孔是注水工作中德一个重要环节，封孔质量的好坏直接关系着注水的成败。根据我盘区巷道边缘破碎带宽度，设计封孔深度为3m。

封孔深度应保证注水时不从孔口及附近煤壁透水、渗水、泄水；封孔深度必须超过巷道边缘煤体破碎带宽度，在地质构造带（如断层）

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.页脚 附近，应适当增加封孔深度。

2、封孔方法

采用封孔器自动封孔。

封孔器胶筒外径比钻孔直径小5～10mm，采用Ф60mm的封孔器，将封孔器送入钻孔，接上注水管再推入钻孔设计位置，利用注水压力或机械力等使封孔器膨胀封住钻孔。

七、劳动组织

1、8202综采工作面煤层注水所需设备及材料参数一览表

序号 设备材料名称 型 号 规 格 数量 备 注

1 深孔钻机

2 压力表

3 流量表

4 钻头

5 钻杆

6 封孔器

7 分流器

8 流量调节阀门

9 钢管

10 高压胶管

11 法兰盘

2、人员组织一览表

序号 工种 班次 合计

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.页脚 早班 中班 零班

1 带班长 1 1 1 3

2 钻机司机 2 2 2 6

3 检修工 1 1 1 3

4 巡回记录员 1 1 1 3

5 瓦斯员 1 1 1 3

6 安全员 1 1 1 3

7 技术员 1 1 1 3

8 合计 8 8 8 24

3、作业方式：边钻边注水

4、作业工时：200个工时

八、安全措施

（一）钻机操作及安全技术措施

1、运输钻机的安全规定

（1）钻机装好车后，应用钢丝绳等封扎牢固，封绳不得少于两股，以免物料滑动或失落。

（2）平巷人力推车，必须遵守下列规定：

○1一个人只准推一辆车。同向推车的间距，在轨道坡度小于或等于5‰时，不得小于10m；坡度大于5‰时，不得小于30m；坡度大于7‰时，禁止人力推车。

○2在夜间或井下，推车人必须备有矿灯，在照明不足的区段，应