(MT 501—1996)长钻孔煤层注水方法.doc

MT 5011996长钻孔煤层注水方法 2006年7月13日 13280 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 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； 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110．4～0．5。 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1．5～4．5m3／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2．0～4．5m3／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 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0．02～0．04m3／t。 5．3．3 单孔注水量 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／m3； δ吨煤注水量，m3／t。 5．3．4 单孔注水流量 动压注水时应为0．3～2．0m3／h，静压注水时可不控制单孔注水流量。 5．3．5 注水时间 5 式中T注水时间，h； q单孔注水流量，m3／h。 5．3．6 同时注水钻孔数量 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 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。