煤层注水工艺技术研究及实施方案样本.doc

1930平峒16223综采工作面煤层注水工艺技术研究实施方案一、项目实施意义及必需性煤层注水预湿煤体是降低煤层开采时煤尘产生量最根本、最有效防尘手段,可使煤体在回采前达成很好湿润状态，降低煤产尘能力，以此显著降低煤层开采时粉尘产生量，这对改善作业场所劳动卫生条件、保护工人身体健康、预防瓦斯煤尘爆炸将起到关键作用。在综放工作面，煤层注水还能起到软化媒体，提升放煤效率和顶煤回收率作用。同时，煤层注水也能有效抑制煤体氧化，降低工作面温度，预防或降低冲击地压危害，降低瓦斯解吸及涌出量，降低工作面瓦斯浓度，预防煤和瓦斯突出。可见，煤层注水对保障煤矿安全生产起着很关键作用。在目前煤矿安全生产形势仍然严峻，煤矿企业落实落实矿山“安全第一，预防为主，综合治理，整体推进”安全生产方针紧迫形势下，该项目标研究，对煤矿企业科学开展煤层注水，保障矿井安全生产含有极其关键意义。该项目经过对肥煤企业16223工作面煤层注水试验研究，总结出普遍适合于肥煤企业6号煤层注水工艺技术及装备，对处理肥煤企业16223工作面及肥煤企业6号煤层开采时粉尘问题含相关键意义。二、试验工作面概况 16223综采工作面在肥煤企业1930平峒，现有走向长度670多米，回风巷标高+1870米，运输巷标高+1836米，工作面长130m，煤层倾角为20左右。该工作面开采煤层为6号煤，采取走向长壁后退式综采回采工艺，煤层厚度为3.2米。煤层基础参数见表1。表1 煤层基础参数煤层标高（m）透气性系数m2/(MPa2.d)坚固性系数f6号+1870+18360.47190.277023三、煤层可注性试验按国家标准GB482-95煤层采样采取方法要求在肥煤企业16223工作面采样，对采集煤样在试验室进行试样制备，然后对其进行可注性试验。其试验内容包含： 孔隙率测定。包含煤孔隙率及孔隙分布测定。本项目采取密度法经过测定煤真密度和视密度，计算出煤孔隙率；孔隙分布采取压汞法测定。 煤原有自然水分测定。煤原有自然水分采取GB/T2111996煤中全水分测定方法标准中方法B，即空气干燥法进行测定。 煤吸水性测定。模拟试验工作面水压，采取自制试验装置进行常压吸水试验和加压吸水试验。 添加剂溶液对煤吸水性影响试验。在水中添加表面活性剂溶液，反复煤吸水性试验。经过试验，对取试验数据进行分析处理，得出不一样试验条件下煤饱和水分增量和吸湿时间关系。这对确定试验煤层实际注水工艺、估计注水水分损益含有极其关键指导意义。四、注水钻孔部署方法及参数设计钻孔部署方法钻孔部署方法依据采煤方法、工作面长度、煤层透水性及注水具体条件加以选择。钻孔开孔位置对于煤层湿润效果相关键关系。另外还要考虑煤层硬度和围岩性质等，必需时作合适改变。考虑到钻孔倾角对封孔及注水影响，确定采取在回风巷平行于工作面顺层部署单向钻孔,图1所表示。B：钻孔间距分别是：5m、10m、15mB动压注水开切眼待注水孔15121工作面回风顺槽运输顺槽B图1 钻孔部署方法及参数设计示意图90m钻孔参数(1)钻孔深度单向钻孔注水时，孔深通常为采面倾斜长度1/22/3，即为6587m，试验取90m.(2)钻孔直径6#号煤层硬度较大，不易垮孔。试验钻孔孔径选择75mm。(3)钻孔间距为了找出合理钻孔间距，分三种钻孔间距试验，分别是：5m（8个孔）、10m（8个孔）、15m（8个孔）。(4)钻孔角度及开孔高度钻孔平行工作面沿煤层倾斜方向打孔，开孔高度为：距回风顺槽底板1m1.5m。五、注水钻孔封孔工艺技术及装备煤层注水时，封孔质量好坏对注水效果影响极大。经过对具体煤层封孔工艺技术影响原因综合分析，确定其封孔工艺。因为煤层注水对封孔质量及封孔深度要求较高，该项目拟采取水泥稠浆加膨胀剂作为封孔材料，采取KFB型矿用封孔泵进行封孔，以确保封孔深度和封孔质量。水泥稠浆水灰比为水泥水=10.4，其密度约为2T/m3。封孔深度按10m考虑，并依据实际注水情况给予修正。水泥稠浆类封孔设备及封孔工艺图2所表示。棉纱水泥浆注水管注浆管棉纱图2 水泥浆封孔系统示意图六、注水工艺技术及参数优化煤层注水工艺参数确实定，应能确保在该工艺参数条件下，注水钻孔所负担范围煤层得到最大可能均匀、充足湿润。针对16223工作面煤层湿润性及工作面具体条件，该项目在可注性研究基础上，考虑在16223工作面常压带采取通常动压注水或脉冲动压注水分别进行试验。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型双功效高压水表，DF-3型分流器及截止阀等组成,注水系统图3所表示。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-多功效水表；9-注水泵；10-自控水箱注水参数 单孔注水量Q单孔注水量Q按下式计算： Q=KLBHq式中： Q单孔注水量，m3K系数（包含漏水及钻孔前方煤体吸水），取1.1；L钻孔长度，取L=80m；B钻孔间距（湿润煤体宽度），B=5m,10m,15m；H煤层厚度，取底层采高H=5m；煤密度，=1.4t/m3;q吨煤注水量，取q=0.01m3/t。依据钻孔参数分别计算得出钻孔间距为5m、10m、15m时，注水量分别为：30.8 m3、 61.3m3和92.6 m3。 单孔注水流量V依据中国外经验，肥煤16223综采工作面煤层孔隙率低、透水性差特点，采取小流量长时间注水方法才能使煤体得到充足湿润。取单孔注水流量为V=0.6m3/h，经过分流器控制每个钻孔流量，使各注水钻孔注水量基础相等。.注水压力注水压力反应了钻孔注水阻力，其影响原因较多，关键和煤层透水性及瓦斯压力相关。为了提升煤层注水湿润效果，采取常压带动压注水。在所取注水流量条件下造成注水压力是否符合该煤层注水要求，需经过注水实践来确定。通常情况下注水压力应满足以下条件： （1.21.5）PwPPr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。确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需要。.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 T=Q/V计算.实际按天天两班注水，天天注水时间不少于16小时计算，得出注水天数： Td=T/16计算得出该矿在钻孔间距为5m、10m、15m时注水时间为：3.2天、6.4天和9.6天。同时注水钻孔数量为4个。.注水超前工作面距离 X X= Tdsx式中：s工作面日推进进度为3.6m；x停止注水时钻孔距工作面距离，取7080m。计算得出注水超前工作面最短距离为105115m，实际试验按120m考虑。七、注水效果考察工作面实施煤层注水后，对煤层水分、工作面粉尘浓度进行测定，以检验煤层注水效果。另外，经过对煤层注水其它效果考察，总结出试验煤层注水通常规律，其考察内容包含：注水参数随注水时间改变规律；通常动压和脉冲动压注水效果比较；封孔工艺技术及参数对封孔质量影响；钻孔部署方法对煤层注水参数及效果影响；煤层注水后不一样水分增量对煤硬度影响及对煤体片帮影响观察；煤层注水对煤层瓦斯涌出量或工作面瓦斯浓度影响；煤层注水对工作面顶板稳定性影响观察。经过上述效果考察，得出适于试验煤层注水规律，并确定适合于16223工作面和肥煤企业6号煤层注水工艺及装备。八、进度安排本项目估计总时间240天，其具体进度安排见附表。九、项目费用概算项目进度安排简图说明1、 自项目签署之日起15日内，甲方按乙方要求采集煤样并将煤样邮寄到乙方。2、 乙方收到甲方邮寄煤样后，15日完成煤样分析和吸水性试验。3、 煤样分析和吸水性试验完成后20日完成添加剂对吸水性影响试验。4、 上述工作完成后10内完善研究方案，包含钻孔部署方法、封孔参数等完善设计。5、 设计完善后45日内由甲方完成钻孔施工工作和现场材料准备工作，乙方将设备运抵甲方指定地点。6、 乙方在甲方完成上述工作后派人到现场指导封孔，20日内完成封孔工艺及参数试验工作。7、 封孔工艺实施5以后进行同时分析不一样封孔参数对封孔质量影响。8、 封孔工作完成后45日内完成不一样注水工艺试验及其分析工作。9、 完成注水工作后60内在采煤工作面测定煤含水量、工作面粉尘浓度和降尘效率，进行注水效果考察。10、 取得原始数据后进行数据整理，时间5天。11、 最终10天完成研究汇报，并申请技术判定。