综采工作面动压注水设计.doc

综采工作面动压注水设计 第一章 工作面概况 一、采煤工作面位置 焦煤井15123综采工作面位于5煤层风井以西，运输巷标高1685.2米～1710.5米，回风巷标高1698.6～1735.8米。工作面北部为15122采区，东部为风井井筒。 二、工作面有关参数 走向长度2200米 煤层厚度3.6～4米 平均采高3.6米 煤层孔隙率77 瓦斯等级低瓦斯 容重1.35T/m3 煤层硬度f1～3 煤质牌号肥煤 自燃危险等级四级 煤层倾角（度）10～15 工作面倾斜长143m 煤层爆炸指数①、工业分析Wf2.51；Ag6.33；Vf33.87;Vr37.15。②、爆炸性试验火焰长度40050（mm）。③、爆炸性结论爆炸。 三、工作面地质情况及煤层原始水份 本工作面范围内局部地段受小断层，走向近东西，倾向南，倾角820，煤层厚度4米，煤层结构简单，赋存稳定，直接顶老顶含砾粗砂岩，煤层原始水份1.22。 四、采煤方法 15123工作面采用走向长壁后退式综合机械化一次采全高采煤。 第二章 煤层注水 一、注水设备型号及其选择 1.钻机型号及规格 焦煤井15123工作面倾斜平均长度143米，根据设计要求，钻孔长度相当于工作面斜长的2/3，因而要求钻孔深度为90米，应选择ZY650型煤矿用液压钻机，CIR-90风动冲击器，钻头使用直径φ85mm钻头。 ⑴由于该采面所采5煤层属肥煤，裂隙较发育，从煤的孔隙与煤化程度有关数据分析，此煤层注水较易，采用动压注水。 ⑵5煤层孔隙率计算 1.每立方米煤层孔隙体积 以上表中可知5煤层每吨煤中含大于0.051m3的孔隙。因此每立方煤层孔隙体积为 Vpa≥1.40.051≥0.0714（m3）/T 2.5煤层孔隙率 P≥V/Vm100≥0.714/1.000100≥7.14≥4 所以5煤层注水较易。 3.该采面5煤层埋藏较浅，地层压力小，从而引起裂隙，孔隙较发育，因此注水压强在1.08Mpa10较为合适。采取动压注水，封孔选用低压25xpA型。 4.煤层注水布置方式采用超前钻孔注水，在15123工作面上顺槽距工作面推进线2530米处开始布置注水眼。由于煤层透水能力强，孔间距选为15米，如图示 5.封孔方法采用水泥稠浆加膨胀剂作为封孔材料，采用KFB型矿用封孔泵进行封孔，以保证封孔深度和封孔质量。水泥稠浆水灰比为水泥∶水1∶0.4，其密度约为2T/m3。封孔深度按10m考虑，并根据实际注水情况予以修正。 二、注水参数及其确定 1、 单孔注水量Q 单孔注水量Q按下式计算 QKLBHγq 式中 Q单孔注水量，m3 K系数（包括漏水及钻孔前方煤体吸水），取1.1； L钻孔长度，取L80m； B钻孔间距（湿润煤体的宽度），15m； H煤层厚度，取采高H3.6m； γ煤的密度，γ1.35t/m3; q吨煤注水量，取q0.01m3/t。 根据钻孔参数分别计算得出的钻孔间距为15m时，注水量分别为64.152 m3。 2、 单孔注水流量V 根据国内外经验， 15123综采工作面煤层孔隙率低、透水性差的特点，采取小流量长时间注水方法才能使煤体得到充分湿润。取单孔注水流量为V0.6m3/h，通过分流器控制每个钻孔的流量，使各注水钻孔的注水量基本相等。 3、注水压力 注水压力反映了钻孔的注水阻力，其影响因素较多，主要与煤层的透水性及瓦斯压力有关。为了提高煤层注水的湿润效果，采用常压带动压注水。在所取的注水流量条件下造成的注水压力是否符合该煤层的注水要求，需通过注水实践来确定。一般情况下注水压力应满足以下条件 （1.2～1.5）Pw≤P≤Pr 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。 拟定煤层注水泵最高压力可达15Mpa，能够满足该项目单向长钻孔动压注水的需要。 4、注水时间 T 单孔注水时间T（小时，h）取决于钻孔单孔注水量和单孔注水流量，按 TQ/V计算. 实际按每天两班注水，每天注水时间不少于16小时计算，得出注水的天数 TdT/16 计算得出该矿在钻孔间距为15m时的注水时间为9.6天。同时注水的钻孔数量为4个。 5、注水超前工作面的距离 X X Tds＋x 式中s工作面日推进进度为5m； x停止注水时钻孔距工作面的距离，取70～80m。 计算得出注水超前工作面的最短距离为118～128m，实际试验按120m考虑。 6、封孔深度及封孔方法 由于该采面煤层注水是动压注水，煤层裂隙较发育，上顺槽均有局部片帮现象，因此封孔深度不得小于8米，封孔材料用水泥稠浆加膨胀剂，采用KFB型矿用封孔泵进行封孔，以保证封孔深度和封孔质量。水泥稠浆水灰比为水泥∶水1∶0.4，其密度约为2T/m3。用封孔器胶管3根（32）即用25YDA型水力压缩式自动封孔器封孔。 7、注水工艺技术及参数优化 煤层注水工艺参数的确定，应能保证在该工艺参数条件下，注水钻孔所承担范围的煤层得到最大可能均匀、充分的湿润。 针对15123工作面煤层湿润性及工作面的具体条件，该项目在可注性研究基础上，考虑在15123工作面常压带采用一般动压注水或脉冲动压注水分别进行试验。 8、注水系统 注水系统由煤层高压注水泵或脉冲注水泵、自动控制水箱、SGS型双功能高压水表及截止阀等组成,注水系统如图3所示。 图3 煤层注水系统示意图 1-注水钻孔；2-注水管；3-压力表；4-高压胶管；5-高压闸阀； 6-分流器；7-单向阀；8-多功能水表；9-注水泵；10-自控水箱 第三章 劳动组织 一.作业方式边钻孔边注水，平均9.6天一个循环，每个循环进度70米。 二.15122工作面工作面煤层注水项目概算 1、材料 2、工时每天104个工时 第四章 安全技术措施 一、准备工作 1.对打钻注水设备及所需材料如仪表、钻头、钻杆及备件要齐全，详细检查，做到安全可靠。 2.安装钻机和注水泵处要加强支护，并检查巷道周围的隐患，防止片帮冒顶，确保足够的工作空间。 3.妥善安排好打钻注水系统。如设备管线的布置、供电、供水便于操作，便于移动，确保打钻注水作业正常进行。 4.钻机必须安装牢固，煤层注水钻机跑道的安装角度要和煤层倾角保持一致，并使钻孔平行煤层顶板，防止钻孔打偏如打入顶板或底板。 5.如果钻机的立柱不够长，必须用道木架成井字型安装牢固，严禁打在顶板上。 二、打钻 1.打钻前，对钻机钻机跑道链条注水泵等凡需润滑的部位，要上足润滑油，机器运转要按时加油，防止损坏机器。 2.定好钻孔方位，必须要与回采工作面推进线顶底均保持平行，防止打顶及底板。 3.操作时，要做到先开泵后开钻，先停钻后停泵。 4.钻孔长度必须按规程要求去施工。 5.打钻时要始终注意设备运转情况，当发现运转异常，要立即停钻处理，当发现孔口出浆异常，要判明是否打顶或地质变化，采取相应措施，防止卡孔。 6.换钻杆时，要检查钻杆是否堵塞、弯曲、丝扣磨损等现象，不得使用不合格的钻杆。 7.用管钳卸或安装钻杆时，两人必须协调一致。 8.钻孔达到设计深度后，退钻前必须用清水冲孔，洗净煤粉。 9.认真做好煤层注水原始记录，主要有钻孔编写、钻孔实际深度、注水量、注水水压，每班填记在注水台帐上。 10.因故临时停钻时,要将钻头退离孔底1520cm,暂停钻8小时以上时,再把钻退出。 11.钻孔打顶或底时，遇到地质变化或孔不得进行时，立即停钻退出，将钻孔报废，不得再注水。 12.钻头钻丝扣要紧牢，如钻头掉入钻眼中，要采取措施打捞，如确定打捞不出，要将钻头丢失位置标在图纸上，以便采到位时回收。 13.打钻工作要连续进行，不得随意停钻，实行现场交接班制度。 三、封孔 1.封孔用低压25YDA型（每根2米）三根封孔长度为6米。 2.封孔前必须检查封孔器各部位密封性能，安全合格方便使用。 四、注水 1.注水时，注水压力采用12kg/cm2。 2.采用多孔并联注水，一次允许注孔不得超过3个。 3.注水量暂按每米注水10m3左右,但发现煤壁在预定范围内出现水珠后,应停止注水。 4.要注意用好流量计，保证有足够的注水量。 5.进入泵体的水必须经过过滤，保证水路畅通。 五、其它 1.本规程对泵站工及钻孔工、检修工，没有写到处，均按煤矿安全规程及煤矿操作规程有关规定执行。 2.编写15123工作面煤层注水设计，有些地方考虑不到，参数选择均参照相邻矿井，在实际施工中根据现场测得参数，及时调整规程有关技术参数，达到质量标准化防尘效果。 六、特殊措施 1.由于5煤层静压注水，煤层裂隙发育，沿上顺槽到两侧煤壁，局部发生片帮因素，若封孔器封孔在较破碎地带，封孔效果将造成溢流现象，采用水泥、砂浆封孔，具体如下 ⑴开口钻深2.4米。 ⑵孔底填塞物用破布等杂物。 ⑶水泥、砂浆以13的比例填充。 ⑷封孔完毕后，经两天凝固后方可注水。