s注水设计动压封孔器封孔注水

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1、S2201综采工作面煤层注水设计及安全技术措施李家窑煤业公司综采队二一三年二月S2201综采采煤工作面煤层注水设计及安全措施为增加煤体湿度，减少煤尘飞扬，创造良好的作业环境，确保矿井安全生产和员工的身体健康，同时也为降低煤体瓦斯的赋存量，特编制本安全技术措施对S2201综放工作面进行煤体注水。一、S2201工作面概况本工作面所采煤层为石炭系山西组中部22#煤层，地质结构复杂，顶板多为中粒砂岩或粗粒砂岩，底板为泥岩，煤层结构简单，含夹矸02层，平均煤层厚度为4.47m。本采面在掘进过程中揭露4条断层，最大落差15米，最小落差2米，运输顺槽揭露全岩断层走向长度90多米，对回采影响较大。 根据现有勘

2、探资料及掘进期间涌水状况，S2201首采工作面直接充水因素主要为太原组碎屑岩裂隙含水岩组，该含水岩组主要以中、厚层状的中、粗砂岩层间裂隙及脉状裂隙含水为主。且工作面呈南高北低趋势，根据S2201首采工作面胶带运输顺槽和回风顺槽在掘进时涌水量状况，工作面在开采期间可能受水的影响较小，预计S2201工作面回采期间正常涌水量5m/h,最大涌水量10m/h。四邻间不会给工作面回采带来水害威胁。工作面上部为18#煤层，历史采掘情况不详，为保证回采期间的安全，必须严格执行探放水制度及制定相应的探放水措施。 本采面属低瓦斯工作面，瓦斯涌出量很小， 煤层自燃发火倾向为级，属于自燃煤层，自然发火期为69个月。所

3、以应有严格的预防煤层自燃措施。本工作面所采22#煤，属于煤尘爆炸性危险煤层，因此有必要对煤层进行注水。工作面参数：工作面标高： 13021333.5m工作面走向长度： 716m工作面长度： 103.9m工作面面积： 74392.4m二、注水设计1注水方式的选择：根据本矿井煤层赋存特点，设计煤层注水采用长孔动压注水方式。采用单向钻孔布置，即在工作面回风顺槽平行工作面向煤体打钻孔注水，钻孔沿煤层均匀布置，孔口位置距底板高度为1.5米,钻孔间距10米。2注水钻孔参数的确定：注水钻孔参数主要是：钻孔直径、钻孔长度、间距、钻孔角度、封孔长度和方式。(1)钻孔直径:孔径大小与煤的硬度、注水量要求、封孔技术

4、和钻具条件有关，注水钻孔直径采用75mm。(2)钻孔长度:L=L1-M=103.9-1/3103.969.27m式中：L钻孔长度； L1工作面长度；M与煤层透水性和钻孔方向有关的参数（本工作面下向孔且煤层透水性强，取1/3L1）为了充分湿润煤体，加快注水时间，钻孔长度取80米(3)钻孔间距：钻孔间距的大小取决于煤层的透水性、倾向和走向方向渗透的差异性、煤层厚度及封孔深度等综合因素，综合考虑本设计钻孔间距取10m。 (4)钻孔角度：钻孔角度原则上与煤层倾角一致，使钻孔始终保持在煤层中，以免穿透顶底板，钻孔尽量垂直煤层节理面。(5)封孔深度和封孔方式：封孔应保证封孔处及其附近煤壁不发生透水、泄水和

5、渗水；在湿润半径未达到设计要求前不发生泄水和渗水现象，本设计封孔采用封孔器封孔，封孔深度为8米。3注水系统的选择 （1）技术要求：注水系统：注水系统由煤层高压注水水泵、自动控制水箱、高压水表和截止阀等组成。本设计采用动压多孔注水系统，煤层注水以静压水为给水水源。注水效果：长孔煤层注水的效果表现为采煤时空气含尘量的降低；抑制瓦斯涌出；降低工作面和回风流中的瓦斯浓度；降低工作面的温度；降低煤的硬度，容易开采，提高生产效率。注水压力：注水压力取决于煤层的透水性强弱，应不超过地层压力而高于煤层的瓦斯压力。本设计注水压力为59MPa。（2） 注水参数的确定：注水参数指注水压力，注水流量（注水速度），注水

6、量及注水时间。 根据本煤矿透水性较强的情况，采用动压注水，注水压力为59MPa。 小流量注水对煤层湿润效果较好，本工作面煤层注水采用小流量注水，动压注水流量为0.0020.24 m3/(h.m),本设计注水钻孔长度为80米，故设计拟取注水流量为0.0280=1.6 m3/h。 注水量按吨煤注水量计算：QLBM式中：Q-一个钻孔的注水量m3；L工作面长度，103.9m；B钻孔间距，取10m；M煤层厚度，4.47m；煤容重，1.44t/m3；吨煤注水量，按0.03m3/t考虑。Q103.9104.471.440.03200.63m3 注水时间T=Q/V式中：T注水时间，h；Q钻孔注水量，m3；V注

7、水流量，1.6 m3/h;T=200.63/1.6=125.39h; 注水超前工作面距离为保证每个钻孔能够注入所需要的水量，而且达到较高的渗吸率，取得较好的效果，必须使注水钻孔与工作面有一个合理的间距，确保采煤与注水的正常衔接。lc=(Tv)/24+lt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，取10m;v工作面日推进度，3.2m/d；T=(125.393.2)/24+1030m结合上述计算，确定注水钻孔间距为10m，其进度安排为钻孔注水超前工作面回采30m。随着今后生产实践，可对钻孔间距和湿润半径进行适当调整。（3）注水设备选择：根据以上注水钻孔参数和注水参数，选择

8、用下列设备完全符合要求：钻机采用ZY-1250煤矿用全液压钻机，注水泵选用7BZ-8.0/20型煤层注水泵，封孔器采用ZF-A45型封孔器三、钻孔布置 根据设计确定为单向布置方式.见附图:钻孔布置参数表钻孔长度80m钻孔水平间距10m孔 径75mm钻 孔 倾 角沿煤层封孔长度8m孔口距底板1.5m封孔直径75mm钻孔超前工作面30m四、注水如下图所示：动压注水系统示意图为满足综采推进进度，采用分组注水，每4个钻孔分为一组共同注水，注水系统由煤层高压注水水泵、自动控制水箱、高压水表和截止阀等组成。在实际注水前和注水中,在封孔深度符合要求的条件下,常把从煤帮在预定的湿润范围内出现均匀的出汗现象(从

9、煤帮渗出水珠),作为煤体受到湿润的标志。五、钻孔施工工艺1.按钻孔布置要求选好孔位；2.稳好机架；3.套上钻杆、钻头，开动水源、电源；4.每打进一根钻杆,即切断电源向后推动钻机,再套上下一根钻杆,如此下去直到打够深度即可；5.退出钻杆,逐根卸去；6.探煤孔符合标准可作为注水孔。六、安全技术措施1.施工前,在作业环境区域应敲帮问顶,检查有无片帮,顶部冒落情形,若有应立即处理,确认安全方可开工。2.在选定好的地点,稳好机架,做到钻机固定不摇动,平直不倾斜。3.钻孔前将手轮转到空档位置,空载运转五分钟,当电机绝缘良好,钻机无异常声音,并且主轴旋转方向与减速器上箭头方向一致时,再装上钻头、钻杆和接通水

10、源。4.作业前,外部观察检查电钻供水管和输水软管及表接头,流量仪表等有无故障,如发现故障立即排除。5打钻时，现场瓦斯检查员应检查工作面及回风流中的瓦斯浓度，当工作面及回风流中的瓦斯浓度达到0.8%时，停止打钻进行处理，待安全隐患排除后，方可继续工作。6.在作业区,如有拉放矿车,进出物料,应停止工作,并将设备,机架搬移到轨道距煤帮宽阔的地方,等车过去后,再恢复作业。7.打钻孔时,必须坚持先开水,后开电,无水不送电的原则,严禁干打眼。8注水孔打够深度后，要来回抽动，排尽煤粉。9.当班班组长必须监视打钻孔的全过程,并检查其方向倾角是否正确,不符合质量要求的钻孔必须返工。10注水前要检查注水系统和注水

11、管线的密封情况，在高压管路密封不好或破损时禁止注水；同时要认真检查接头的连接情况，若发现松动，要及时接好，防止脱落伤人；当高压管处于注水期间，禁止连接拆卸和修理高压管件。11注水过程中，发现孔口附近一定范围内的煤壁渗水，应先关闭注水泵和截止阀停止注水，待注水孔内水压降下以后，再抽出封孔器，防止封孔器突然喷出伤人。12注水期间应加强工作面瓦斯的管理工作，地质构造带处应停止注水工作，遇到断层应注意观察注水量，发现跑水时应停止注水。13. 注水过程中,应设专人监视水压及流量,以利于仪表和各种零件的保养,发现有故障时,应立即排除,同时要监视巷内作业的其它情况及围岩情况。14.如果发现从钻孔向附近钻孔或工作面透水,应立即停止该孔注水工作。15.钻机开动后,非工作人员不能靠近钻机,绝不能用手触摸钻杆。16.如在打孔过程中,发现有瓦斯涌出(便携仪报警或闻有其它异状味道),应立即停止工作,报矿调度室及队值班室。17.严禁在注水的过程中,站在钻孔的对面。18.其它未尽事宜严格按煤矿安全规程、作业规程、各工种操作规程执行。