5102綜采工作面煤層注水設計 及安全技術措施

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1、5102綜采工作面煤層注水設計及安全技術措施 5102綜采工作面，工作面長度為150米，順槽長為1380米，煤層厚度為4.07米，屬自然煤層，煤塵具有爆炸性。煤層厚度為3.49-4.97米，平均4.06米，為增加煤體濕潤，減少煤塵飛揚，創(chuàng)造良好作業(yè)環(huán)境，確保礦井安全生產(chǎn)和員工的身體健康，特制定煤層注水設計。 （一）煤層注水煤塵注水是減少采煤工作面粉塵產(chǎn)生的最根本、最有效的措施。通過煤塵注水一般除塵率可達60%80%，煤塵注水實施較好的工作面，可以將總粉塵濃度減少75%85%，呼吸性粉塵濃度減少65%以上。煤層注水是通過鉆孔將壓力水注入煤層中，使煤層得到預先濕潤，增加煤體的水分，減少采煤時粉塵產(chǎn)

2、生的一種技術措施。1.注水方式根據(jù)采區(qū)巷道布置和采煤方法，結合煤層賦存特征，回采工作面煤層注水采用工作面超前動壓注水工藝，選用較先進的深孔煤層采前注水方式。采用單向鉆孔布置，即在工作面回風順槽中平行于工作面向煤體打長鉆孔注水，鉆孔沿煤層均勻布置，鉆孔口布置在巷道中距底板1m左右處。2.注水參數(shù)的確定1）鉆孔直徑：開孔直徑115mm，終孔直徑87mm。2）鉆孔長度：根據(jù)煤層節(jié)理裂隙發(fā)育情況、工作面長度、注水時間和注水壓力、注水鉆機能力。3）鉆孔間距：鉆孔間距根據(jù)煤層的濕潤半徑計算，確定為20m。4）鉆孔角度：鉆孔角度原則上與煤層角度基本一致，使鉆孔始終保持在煤層內。生產(chǎn)中根據(jù)煤層節(jié)理發(fā)育程度選擇

3、采用垂直鉆孔或偽傾斜鉆孔，以使節(jié)理面盡量與鉆孔垂直。5）封孔深度：封孔深度一般通過試驗和生產(chǎn)實踐確定，為2.510m。6）封孔方式：封孔方式分為水泥封孔或封孔器封孔兩種。3.注水系統(tǒng)的選擇注水系統(tǒng)分為靜壓注水系統(tǒng)和動壓注水系統(tǒng)，選用動壓注水系統(tǒng)。煤體注水后，煤體水分應達到4%左右，注水效果和注水時間以實際注水效果衡量，通過快速水分測定儀進行測試。注水工作超前工作面回采1個月完成。4.注水的壓力、速度、單孔注水量、時間的確定1）注水壓力該礦煤層注水采用動壓注水。注水參數(shù)應考慮煤層裂隙、層理、節(jié)理及透水性等因素,由注水泵站調整煤層注水壓力。2）單孔注水量a單向鉆孔注水時孔長的計算L=L1M式中:L

4、鉆孔長度，m；L1工作面長度，150m；M與煤層透水性和鉆孔方向有關的參數(shù)，20m。L=L1M=15020=130mb鉆孔間距鉆孔間距可根據(jù)煤層濕潤半徑計算，按經(jīng)驗取20m。c鉆孔注水量按下式計算：Q=BLM(W1W2)K式中：Q一個鉆孔注水量，m3；B孔間距20m；L工作面長度150m；M煤層厚度，4.06m；煤容重1.40t/m3；W1注水后要求達到的水分取4%；W2煤層原有水分, 0.29%0.74%，平均0.51%； K考慮圍巖吸收水分,水的漏失和注水不均勻系數(shù),取1.5。Q=201504.061.40(4%-0.51%)1.5=892.7m33）礦井日注水量礦井日注水量按下式計算：Q

5、日=K1G(W1-W2)式中：Q日礦井日注水量m3；K1注水系數(shù)，取1.5；G礦井計劃注水回采工作面日產(chǎn)量3636t/d。Q日=1.53636(4%-0.51%)=190.34m34）注水流量(或注水速度)與注水時間單孔注水流量按4.5m3/h考慮,注水時間為鉆孔開始注水至煤體全面濕潤為止,注水煤體全面濕潤的標志為濕潤范圍內煤壁出現(xiàn)均勻的“出汗”滲水,注水時間通常為4.7d。5）注水設備及儀器煤層注水鉆機：MYZ-150型，2臺煤層注水泵: 7BG4.5/16,2臺等量分流器：DF-3型，10個夾布壓力膠管(與泵配套):40m高壓鋼絲編織膠管(與泵配套)200m彈簧式壓力表:8個高壓閘閥：J1

6、3H-160III，10個快速接頭：K型，40個安全閥：2個封孔器：YPA-120型，10個高壓注水表：DC-4.5/200型，4個內螺紋升降止回閥：H41H-160 型，2個鋼制三通：10個葉輪濕式水表：2個便攜式快速水分測定儀：WM-A型，2個5.煤層注水水源煤層注水水源取自井下消防灑水系統(tǒng)，從回采工作面順槽給水管網(wǎng)中接水管至注水泵站，將水注入1輛移動儲水箱內，儲水箱容積為2m3，由注水泵從移動儲水箱吸入加壓向煤層注水。（二) 組織措施 1、成立煤體注水領導組： 組 長： 康侯應 副組長： 田小兵 高澤明 成 員： 鉆機組成員 注水成員（1）注水組組長：高奴主要負責注水工程的運料幾施工和日

7、常管理工作。（2）打孔組組長：宋艷福：主要負責注水鉆孔的施工和封孔工作。（3)注水參數(shù)測定：劉建平主要負責注水量的收集。（三)安全措施 1、打鉆、注水期間，迎頭必須懸掛便攜儀。 2、注水前，迎頭煤壁應及時掛上防片網(wǎng)，以防注水時冒頂、片幫傷人或造成瓦斯超限。 3、在迎頭打注水孔前，應加強迎頭頂板管理，首先嚴格執(zhí)行敲幫問頂制度，除掉凈頂、幫部活矸危巖，對于除不掉的，必須采用戴帽點柱和防片網(wǎng)進行加強支護；迎頭高度控制在2.02.5m，浮煤應攤平，后路要暢通。4、打鉆時，應安排專人位于安全地點觀察頂板、煤壁情況，發(fā)現(xiàn)異常立即停止作業(yè)，撤出人員。5、打鉆人員，注意力集中，衣服裹在腰帶里，袖口、毛巾扎好。

8、6、每循環(huán)進尺前，先施工一個注水孔，若無異常情況，再施工另一個注水孔。 7、打鉆人員要持鉆有力，一是防止鉆桿晃動過大，形成扁型孔，封空時不能封實；二是保證成孔質量，防止擴孔過大，封孔器不起作用。8、封孔時，一人操作，一人負責開關水管及觀察頂板和煤壁，若發(fā)現(xiàn)異常，應立即停止注水。9、封孔器需全部塞入孔內，操作時，不要用力過猛，以免損壞封孔器，封孔器必須連接截止閥，只有封孔器卸壓后，方能抽出，卸壓時，卸壓水口嚴禁對準人員。10、注水前，操作人員應把封孔器送入鉆孔，并把鉆孔封閉密實，否則嚴禁注水。11、注水前，迎頭打兩個液壓單體點柱，單體初撐力為50KN，單體上端頭用10鐵絲在頂板固定牢，將注水管用

9、10鐵絲固定點柱上，以防封孔器竄出傷人。12、注水時，如有瓦斯涌出時，必須及時停止注水，探查前方10m及左右兩幫35m以內地質情況,在過地質構造帶時，必須施工超前鉆孔探查煤體深部瓦斯及水等情況。13、注水時，若發(fā)生片幫、冒頂時，應立即停止注水。14、注水時，液壓泵距離迎頭不得超過50m，液壓泵壓力表不得超過10MPa，實行雙孔同時注水，流量應由小到大，逐漸增加，注水人員嚴禁正對注水孔，迎頭20m范圍內嚴禁有閑雜人員，嚴禁進行與注水無關的工作；注水人員應位于安全地點觀察煤壁及注水孔周圍的變化，若發(fā)現(xiàn)異常，立即停止注水。15、注水時，高壓膠管用14鐵絲綁扎吊掛巷道幫部，距底板500mm，且高壓膠管

10、附近嚴禁有人，防止高壓膠管脫落或爆裂而傷人。16、注水前，必須檢查各連接件連接是否牢靠，高壓膠管與閘閥必須用正規(guī)U型卡子連接；注水時，時刻注意連接頭處漏水情況，以免脫開傷人。17、FZM-20型封孔器使用措施：1）封孔器必須平直使用，嚴禁打折、重壓。2）使用時，調節(jié)好截止閥（開啟壓力應大于1MPa），高壓直通連接壓力水管路，放進相適應的鉆孔，即可注水。管路上要有壓力表監(jiān)控，壓力水嚴禁高于液壓泵的工作壓力20MPa，作業(yè)完畢拆下壓力水管路，待封孔器卸壓，恢復原狀，抽出封孔器整理備用。3）封孔器必須全部放進鉆孔里，放進鉆孔500mm以上，嚴禁露在孔外邊。4）如發(fā)現(xiàn)膨脹體不膨脹時，先檢查壓力水是否超

11、過1MPa，再檢查截止閥是否被雜物卡住而不起封閉作用，如有雜物，用水沖洗干凈裝上即可。順序閥內的彈簧無方向，而閥錐芯尖是向膨脹體方向的，應避免拆下后裝反。5）注水時，操作人員不能正對鉆孔，避免孔內壓力高時，外部管路短時低壓把封孔器擠出孔外而傷人。6）調節(jié)順序閥的彈簧壓力大小，即可控制該閥的開啟壓力。例如：把順序閥的開啟壓力調至2MPa,進水壓力在2MPa時，該閥閉合，進水被堵截在膨脹腔內，膨脹體迅速脹大（直徑增大，長度變小）。18、液壓泵應安排專人負責檢修和保養(yǎng)，注水應固定專人負責注水，以便檢修、注水人員熟悉設備性能，便于操作。山西柳林鑫飛毛家莊煤業(yè)有限公司2013年6月15日5102綜采工作面煤層注水設計及安全技術措施山西柳林鑫飛毛家莊煤業(yè)有限公司二0一三年六月十五日