工作面短壁打钻注水设计.doc

3**1S工作面短壁打钻注水设计 编 制 人 审 核 人 主管工程师 安全副总 编 制 日 期 2013年**月**日 3**1S工作面短壁打钻注水设计 1 工作面概况 3**1S工作面位于三水平南五石门七煤层，东部为F0断层，南部为3**1S泄水巷，西部无工程，北部为3**1NE回采工作面（正在回采），2500正、副石门和3**3上山与2**1猴车上山。上覆3**1S工作面（2009年已回采完毕）。下部无工程。 工作面走向长度1175m； 工作面倾斜长度179.3m； 煤 层 厚 度平均3.0m； 煤 层 倾 角 7； 可 采 诸 量84.881万吨； 煤 层 含 水 量0.72； 煤体硬度系数0.8～1.2； 容 重1.57t/m3； 回 采 率 95。 该工作面为七煤层，为复杂结构中厚煤层，平均厚度为3.0米，煤岩层类型以半光亮型和半暗淡型煤为主，煤层节理裂隙发育，煤层中局部含一层夹矸，岩性为粉砂岩，呈串珠状形式存在。该工作面掘进共揭露16条断层，影响回采的共9条（F1F9）断层。其中F6断层落差比较大，落差为2.6米。另外受F2断层、F6断层和F9断层影响，断层附近煤层局部变薄，顶板破碎。受断层影响，断层附近煤层倾角变大，对钻孔施工产生一定影响。该工作面正常涌水量0.4 m3/min,最大涌水量为0.8 m3/min。 2 煤体注水设计 2.1 钻孔设计 短壁打钻注水由通风区负责设计，综一队负责在工作面进行短壁打钻注水的工作。 短壁注水是在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水。 钻孔施工与布置 ①打钻注水设备及工具风钻，配Φ42mm螺旋钻杆。 ②钻孔孔径42mm，孔深3m，孔间距15m。 ③钻孔布置及施工钻孔布置在工作面煤层的中部，垂直煤层施工，为方便排钻屑，钻孔应有3-5仰角。 2.2 注水设计 2.2.1 单孔注水量 Q kMljlρδ （1） 式中 Q 单孔注水量， m3； k 钻孔前方煤体湿润系数，1.1～1.3；本工作面取1.1； M 开采厚度，m；取3m； lj 钻孔间距，m；取15m； l 钻孔长度，m；取3m； ρ 煤的密度， t/m3；取1.57 t/m3； δ 吨煤注水量，m3/t，取0.03 m3/t。 将相关参数代入式（1）得 单孔注水量 Q＝1.131531.570.03≈6.99m3 单孔注水流量 由于注水流量与注水压力及煤的特性有关。 注水压力选用采煤工作面的静压水注水方式，注水压力控制在2MPa。本工作面注水流量设计时取8m3/h。 2.2.2 注水时间 T Q /q （2） 式中 T 注水时间，h； q 单孔注水流量，m3/h；本工作面设计时取8m3/h。 注水时间T6.99/8≈0.87h 注如果在实际注水时，注水流量达不到注水要求，则注水时间要延长，在湿润半径范围内的煤壁出现均匀“出汗”渗出水珠的现象，作为判断方法确定煤体是否全面湿润。 2.2.3 封孔方法 本工作面选用FKSS-40/15型自动封孔器封孔注水，封孔深度为1～2m； 1、封孔器的结构组成 封孔器主要由高压橡胶膨胀胶管、芯管、单向开启阀、螺纹接头等组成。封孔器是利用膨胀胶管作为密封件的封孔装置。 2、封孔器的工作原理 液体经过封孔器芯管流出，随着胶管内的压力升高，促使胶管长度变短，直径膨胀变大，直到与钻孔的孔壁完全贴紧为止，实现了封住钻孔的目的，当压力达到一定数值时，顶开压力控制阀片，开始注水。 3 注水效果及检查方法 煤体湿润效果的检查方法一般都以煤体水分增加1％作为确定湿润范围的标准。湿润范围及湿润程度的检查方法有以下两种 ①观察法短孔及深孔注水时在工作面、长钻孔注水时在注水的巷道内观察钻孔两侧煤壁或煤帮“出汗”的位置，从而确定出湿润范围。 ②分析法从采煤工作面的煤壁上采取煤样；分析注水前后的水分变化，确定湿润范围和湿润度。