煤层注水设计.docx

青海海泰煤业有限责任公司铁迈煤矿
11010综放工作面煤层注水设计
一、前言：
煤层注水是减少采煤工作面粉尘产生的最基本、最有效的措施，通过煤层注水一般除尘率可达60-80%，煤层注水是通过钻孔将压力水注入煤层中，使煤层得到预先湿润，增加煤体的水分，减少采煤时的粉尘产生量，防止煤尘堆积，避免煤尘爆炸，同时对煤层中的瓦斯有提前均匀释放的作用。因此，我矿决定进行煤层注水，以减少粉尘产生量，改善井下作业条件。
二、11010工作面概述：
1、11010工作面位置：
11010工作面位于一采区上山南侧上部，东临尚未开采的11030工作面，南邻F4、F5断层交汇区，西邻浅部未开采区，北临轨道暗斜井保护煤柱工作面对应地表为荒山地带，无水体及建筑物，地面标高+3217m—+3241m，平均+3229m，工作面标高+3030m—+3058m，平均+3044m，工作面平均采深185m。
2、煤层赋存特征
工作面设计开采下煤层，煤层厚度2—10m,平均8.39m，煤层内含多层夹矸，夹矸分布不稳定，切眼掘进时见2.0m厚夹矸，夹矸岩性为油页岩、泥岩、炭质泥岩，本煤层为长焰煤，属于易自燃煤层，自燃倾向等级为I级，煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸为40%。
顶板岩性为深灰色泥岩，一般厚度为1.2—4m，中厚层状构造，局部薄层状，较破碎，其上部见一层2—4m油页岩，页片状。老顶为厚层状细沙岩或粉砂岩，硬度系数4—5。
底板一般有一层0.4—1.5m厚的泥岩为伪底，其下部为细沙岩或粉砂岩，厚度10m以上，岩性为浅灰-深灰色，中厚层状，具小型交错层理，裂隙较发育。
工作面煤质指标为:原煤灰分为13.32%，挥发分为44.15%，水分为2.26%，硫分为：0.90%，发热量为25.65MJ/kg.
3、工作面巷道布置
工作面采用走向长壁式布置，工作面切眼长71m，工作面走向长267.3 m，煤层倾角17.5°。
4、采煤方法
根据工作面巷道布置及机械设备配备情况,11010工作面采用走向长壁综合机械化放顶煤方法开采，一次采全高，全部垮落法控制顶板。
三、施工注水孔的设计
一）、注水方式选择
根据本工作面煤层赋存情况及煤岩层特性，工作面巷道布置方式，采煤方法，结合临近工作面的实际经验，决定采用在工作面回风顺槽中平行于工作面向煤体打长钻孔注水方式，采用MK-4型钻机钻进施工，配Ф50mm钻杆，钻孔孔径为Ф65mm，由于本矿静压水压力较小，故采用动压注水的方式。
（二）、煤层注水参数
1、钻孔孔长计算
L=L1-M
式中：L----------钻孔长度，m;
L1----------工作面长度，m;
M-----------湿润半径，根据煤层透气性参数、以往经验及本矿实际取10 m;
则L=71-10=61
2、钻孔间距
B=2*M
式中：B钻孔间距，m；
M----------湿润半径，m；
则：B=2*10=20 m.
3、钻孔孔径：65mm;
4、钻孔倾角：按照实际的煤层倾角、厚度及钻杆百米下沉量1-3%综合计算，取钻孔倾角为15°。
5、封孔长度及工艺
（1）、封孔深度：封孔深度5-10米，封孔深度必须超过巷道边缘煤体破碎带宽度，在地质构造（如断层带）附近，封孔深度应适当加长。
（2）、封孔方法：
采用封孔器自动封孔。封孔器与水管连接处距钻孔外口应在2米以上，保证钻孔周围煤壁不漏水，封孔采用MZF-40-15型自涨式煤层注水封孔器，外径40mm，膨胀后直径范围为：68-76 mm。
6单孔注水量
Q=BLHγWZK
式中：Q----------单孔注水量；m3
B----------钻孔间距；20m
L----------工作面长度；71m
H-----------煤层厚度；8.39m
γ----------煤容重，1.57t/m3
WZ----------煤层水分增量；2%
K----------不均衡系数；取1.6
则：Q=20×71×8.39×1.57×2%×1.6=300t;
7、注水压力
采用7GB-4.5/160注水泵进行注水，注水压力为16mPa,
8、注水流量
7GB-4.5/160注水泵的流量为：4.5t/h。
9、单孔注水时间
T=Q/l
式中：T-------单孔注水时间；h
l-------注水流量；t/h
T=300/4.5=67 h
10、注水孔布置方式
注水孔从工作面向外60米开始布置，每20米一个，距巷道底板1.5米，见下图。
注水孔布置示意图
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20

11010工作面
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四、安全技术措施
1、打注水孔时，首先要加固钻机位置的巷道支护，严格执行敲帮问顶制度，车辆禁止通行。
2、打钻时，钻机下风口5米内必须悬挂瓦斯便携仪，一旦瓦斯出现增大现象，应立即停止作业，查明原因。
3、注水时，高压胶管必须用管子钩吊挂巷道帮部，距底500mm，且高压胶管附近严禁有人，防止高压胶管脱落或爆裂而伤人。
4、注水前，必须检查各连接件连接是否牢靠，高压胶管与闸阀
必须用正规U型卡子连接；注水时，时刻注意连接头处漏水情况，以免脱开伤人。
5、封孔器必须全部放进钻孔里，放进钻孔500mm以上，严禁露在孔外边。
6、注水时，注水人员严禁正对注水孔， 20m范围内严禁有闲杂人员，严禁进行与注水无关的工作；注水人员应位于安全地点观察煤壁及注水孔周围的变化，若发现异常，立即停止注水。

2015-12-07