MT501-1996长钻孔煤层注水方法.pdf

长钻孔煤层注水方法 MT 5011996 中华人民共和国煤炭工业部19960313 批准1996 0801 实施 1 主题内容与适用范围 本标准规定了长钻孔煤层注水的工艺、设备及参数。 本标准适用于煤矿井下长壁采煤工作面长钻孔煤层注水。 2 术语 2．1 长钻孔煤层注水 在长壁采煤工作面进回风巷或者只在进风巷或回风巷沿煤层打钻孔，且通过钻孔并利用 水的压力将水注入煤层中，使煤体得到湿润。 2．2 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。 2．3 动压注水 通过钻孔并利用注水泵提供的动压力将水注入煤层中。 3 钻孔 3．1 设备及器材 a．钻机符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；钻孔深度大于50m；开孔直 径 45～90mm；钻孔倾角90。 b．钻杆直径为34～42mm 的钻杆或直径在50～85mm 的螺旋叶片钻杆。 c．钻头适应岩性f4。 d．地质罗盘仪磁针转动前后所指示之读数误差不大于0．5，测角器的读数误差 不大于 0．5。 e．辅助排粉设备符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；工作压力不小于 2．0MPa；流量不小于75L／min。 3．2 布置方式及参数 3．2．1 布置方式 分为单向、双向及扇形三种钻孔布置方式，如图1 所示。 图 1 钻孔布置方式 1钻孔； 2进风巷； 3回风巷； 4下部孔； 5上部孔 3．2．2 参数 3．2．2．1 钻孔间距 应为 10～25m。当采用扇形钻孔布置方式时，上部孔与下部孔间距应为1～3m。 3．2．2．2 钻孔倾角 a．单向及双向钻孔倾角按式1确定 g l h arcsin⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 式中 α钻孔倾角，； h钻孔位置进回风巷对应点的高差，m； lg钻孔位置对应工作面长度，m。 b．扇形钻孔倾角下部孔按式1确定，上部孔按式2确定； g m l M arctga 22 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 式中 m扇形钻孔上部孔倾角， M煤层厚度，m； 土上向孔取“” ，下向孔取“ -” 。 3．2．2．3 钻孔直径 钻孔直径应为50～90mm。 3，2．2．4 钻孔长度 单向钻孔长度应比工作面长度短20～40m；双向钻孔长度应比1／2 工作面长度短5～ 8m；扇形钻孔长度上部孔按双向钻孔长度确定，下部孔按单向钻孔长度确定。 3．3 钻孔施工 a．采用地质罗盘仪确定钻机钻进的方位和倾角； b．钻孔排粉方式直接采用井下防尘管道供水排粉；当供水压力小于2MPa 时，应 采用辅助排粉设备；对松软煤层可采用井下压风排粉，但必须采取孔口捕尘措施； c．接上钻杆及钻头，开动钻机进行钻孔作业。 4 封孔 4．1 封孔方法 4．1．1 水泥砂浆封孔 4．1．1．1 设备及器材 a．水泥砂浆封孔泵符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；工作压力0．8～ 1．0MPa；流量 7～10L／min； b．注水管塑料管及钢管，公称直径20～30mm，壁厚 2．5～5．0mm； c．棉纱； d．水泥≥ 425，近水平钻孔应采用膨胀水泥； e．砂子粒径≤ 2mm。 4．1．1．2 水泥砂浆配比 质量比为 水泥砂水 1 10．4～0．5。 4．1．1．3 封孔步骤 a．将注水管 孔内应采用塑料管，孔口采用钢管前端捆扎少许棉纱，送入钻孔设计 位置并使棉纱与钻孔孔壁贴紧； b．将封孔泵出口软管插入钻孔30～40cm，并用棉纱将孔口塞紧； c．按用量和配比制备水泥砂浆； d．将水泥砂浆倒入封孔泵料斗中，开动封孔泵将其连续送入钻孔，结束后取出软管， 用棉纱将孔口塞紧。 4．1．2 封孔器封孔 4．1．2．1 器材 a．封孔器外径40～90mm，长度 500～2500mm，注水压力10～15MPa； b．注水管钢管，公称直径20～ 30mm，壁厚 2．5～5． 0mm。 4．1．2．2 封孔步骤 a．选择比钻孔直径小6～ 12mm 的封孔器； b．将封孔器送入钻孔，接上注水管再推入钻孔设计位置； c．利用注水压力或机械力等使封孔器膨胀封住钻孔。 4．2 封孔深度 应超过巷邦煤体的破碎带，深度应为6～20m。 5 注水 5．1 设备及器材 a．注水泵符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志；工作压力8～16MPa，额 定流量 1．5～4．5m 3／h； b．分流器工作压力0～ 15MPa，分流误差 15％； c．单向阀直通式，开启压力≤0．04MPa，额定压力≥ 16MPa，流量≥ 80L／min； d．注水表流量2．0～4．5m 3／h，额定压力≥ 16MPa； e．压力表量程0～40MPa，精度 1．5 级；量程0～ 16MPa，精度 1．5 级； f．阀门高压阀门，耐压≥16MPa；普通阀门，耐压6．3MPa； g．钢丝编织高压胶管选用规格见附录A； h．管路接头采用快速接头，尺寸符合本标准附录B 的规定； i．供水桶容量0．2～0．5m3。 5．2 注水系统 5．2．1 动压注水系统 主要由注水泵、分流器、注水表、单向阀、阀门、压力表、钢丝编织高压胶管等组成， 如图 2 所示。 图 2 动压注水系统 1注水管； 2水泥砂浆； 3压力表； 4钢丝编织高压胶管及接头；5阀门； 6分流器； 7单向阀； 8注水表； 9注水泵； 10供水桶 5．2．2 静压注水系统 主要由注水表、压力表、阀门、钢丝编织高压胶管组成，如图3 所示。 图 3 静压注水系统 1钢丝编织高压胶管；2接头； 3阀门； 4注水表； 5封孔器； 6注水管； 7压力表 5．3 注水参数 5．3．1 注水压力 rW PPP5 .12.1 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 式中 P注水压力，MPa； Pw煤层中瓦斯压力，MPa； Pr上覆岩层压力，MPa。 5．3．2 吨煤注水量 应为 0．02～0．04m 3／t。 5．3．3 单孔注水量 llMkQ j ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 式中 Q单孔注水量，m3； k钻孔前方煤体湿润系数，1．1～1．3； lj钻孔间距，m； l钻孔长度，m； ρ煤的密度，t／m 3； δ吨煤注水量，m 3／t。 5．3．4 单孔注水流量 动压注水时应为0． 3～2．0m 3／h，静压注水时可不控制单孔注水流量。 5．3．5 注水时间 q Q T⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 式中 T注水时间，h； q单孔注水流量，m 3／h。 5．3．6 同时注水钻孔数量 j l Tv n 24 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 式中 n同时注水的钻孔数量； v工作面日推进度，m／d。 5．3．7 注水超前工作面距离 tc l Tv l 24 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 式中 lc注水超前工作面距离，m； lt停止注水时钻孔距工作面的距离，应为8～20m。 5．4 注水方法 a．封孔后 水泥砂浆封孔应滞后1～ 2d，按照设计连接注水系统； b．开动注水泵进行动压注水或开启供水阀门进行静压注水； c．当注水达到设计要求或钻孔周围煤壁有水渗出时，可结束或暂停对该钻孔或该组 钻孔的注水。 附录A 钢丝编织高压胶管主要技术参数及用途 补充件 公称内径 mm 通水流量 L／min 最大工作压力 MPa 钢丝层数 层 用途 10 ≤15 1516 1 用于多孔注水支管 13 1530 14 1 用于多孔注水主管、支管 16 3046 1721 2 用于多孔注水主管 19 4565 1518 2 用于多孔注水主管 附录B 快速接头规格及尺寸 补充件 B1 快速接头的型号及标记方法 B2 KJW 系列快速接头见图 B1的型号及尺寸应符合表B1 的规定 图 B1 KJW 快速接头示意图 表 B1 型号 D d11 D1 f9 D2 h8 D3 -0.2 d L 0.5 L1L2 L3 0.5 R C KJW-10 18 15 11 12 7 26 2 4.5 12 4.5 0.5 KJW-13 22 18 14 16 9 26 2 4.5 12 4.5 0.5 KJW-16 25 20 16 17 12 30 2.5 5.5 14 5.5 1 KJW-19 28 24 20 20 15 31 2.5 5.5 15 5.5 1 B3 KJN 系列快速接头见图 B2的型号及尺寸应符合表B2 的规定 图 B2 KJN 快速接头示意图 表 B2 型号 d d11 d1 H8 d2 H11 d3 0.1 L1 -0.2 L2 0.2 L Rn B A KJN-10 14 15 18 5.5 6.7 13 28 0.03 32 16 KJN-13 17 18 22 5.5 6.7 13 28 0.03 38 20 KJN-16 19 20 25 6.8 8.2 15 33 0.03 40 22 KJN-19 23 24 28 6.8 8.2 15 33 0.05 44 26 附加说明 本标准由煤炭工业部煤矿安全标准化技术委员会提出。 本标准由煤炭工业部煤矿安全标准化技术委员会粉尘分会归口。 本标准由煤炭科学研究总院重庆分院负责起草和解释。 本标准主要起草人秦文贵、张延松、王晋育。