50101綜采工作面煤層注水技術(shù)安全措施1

1、山西寧武大運(yùn)華盛莊旺煤業(yè)有限公司50101工作面注水設(shè)計總經(jīng)理：總工程師：通防副總：通防部：編制人：編制單位：技術(shù)部編制時間：2012年1月1日山西寧武大運(yùn)華盛莊旺煤業(yè)有限公司煤層注水設(shè)計會審簽發(fā)表職務(wù)簽字意見總經(jīng)理總工安全副經(jīng)理生產(chǎn)副經(jīng)理機(jī)電副經(jīng)理通風(fēng)區(qū)隊長生產(chǎn)科長機(jī)電科長地測科長安監(jiān)科長探水隊長總工批示山西寧武大運(yùn)華盛莊旺煤業(yè)有限公司50101綜采工作面煤層注水設(shè)計50101綜采工作面煤層注水設(shè)計及安全技術(shù)措施、50101工作面概況（一）、50101工作面位臵50101綜采工作面位于井田西部邊界、運(yùn)輸順槽巷道標(biāo)高+ 1277.668 +1257.319m,回風(fēng) 順槽巷 道標(biāo)高 +1273.

2、169+ 1261.882m可采地表無村莊建筑物，山區(qū)丘陵地段。（二）、工作面有關(guān)參數(shù)走向長度：855m煤層厚度：13.87m煤層孔隙率：6.5% 容重：1.43t/m 3 煤質(zhì)牌號：氣煤煤層傾角：37傾斜長度：146m平均采高：4m瓦斯等級：瓦斯煤層硬度：f3自然等級：H級煤層爆炸性：具有爆炸性（三）、工作面地質(zhì)情況及煤層原始水份煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層平均傾角 5o,平均厚度13.87m,含1-4層 夾矸，矸石一般分布于上部和下部，矸石成份為灰黑色泥巖或炭質(zhì)泥 巖，夾矸厚度為00.91m,煤層可采平均厚度12.96m。頂板一般為 灰色泥巖，一般厚 9.8m,局部為灰白色細(xì)、粉砂巖；底板為灰色泥

3、巖或炭質(zhì)粉泥巖，厚0.31.0m，一般厚0.6m,與頂?shù)装宓慕佑|關(guān)系 明顯。5#煤層原有自然水份含量1.13%1.91%,平均1.67%。小于4%（四）、米煤方法50101采煤工作面采用走向長壁、一次采全高、全部垮落、后退式綜合機(jī)械化采煤法，循環(huán)進(jìn)度 0.6m.雙向割煤，平均采高4n,截 深0.6m.,工作面回風(fēng)順槽采用錨網(wǎng)帶索支護(hù)；錨桿和工字鋼棚間距 均為0.8米；矩形斷面，凈高3.2米，凈寬4.0米，凈斷面12.8m2。 為進(jìn)料、回風(fēng)之用。運(yùn)輸順槽采用錨網(wǎng)帶索支護(hù)，錨桿和工字鋼棚間 距均為0.8米；梯形斷面，凈高3米，凈寬4.5米，凈斷面13.5m2。 為運(yùn)煤、進(jìn)風(fēng)之用。二、煤層注水設(shè)計（

4、一）、煤層注水的方式為使注水鉆孔能濕潤較大區(qū)域的煤體，能獲得較長的注水時間，煤體濕潤均勻，注水與回采不相互干擾，根據(jù)綜采工作面的巷道布臵、 煤的埋藏深度、頂板巖石遇水的軟化程度等，故在工作面回風(fēng)（軌道） 順槽沿煤層走向方向平行于工作面打單向長孔動壓注水方式。（二）、鉆機(jī)型號及規(guī)格選擇ZYJ-270/170型架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，鉆孔深度 130150m（煤層），鉆頭使用直徑 75mn鉆頭。（三）、由于該采面所采5#煤層屬氣煤，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，根據(jù) 公式計算得：n （1牛）X 100%=（1-1.43/1.53） X 100%=6.5%5#煤層孔隙率為6.5%,大于4%所以該煤層注水較易，采用動壓

5、 注水。（四）、注水參數(shù)確定1、 鉆孔布臵。采用超前單向鉆孔注水，在50101工作面回風(fēng)順 槽距工作面推進(jìn)線20 30米處開始布臵注水眼。鉆孔布臵在回風(fēng)順 槽內(nèi)距底板（即煤層底板）1.6 m左右高度處。2、鉆孔長度L。鉆孔長度取決于工作面長度、煤層透水性、注水時間、注水壓力、注水鉆能力及鉆孔方向。50101綜采面切眼長度為146m為保證順槽巷注水后能夠充分潤濕煤體，根據(jù)要求設(shè)計每鉆孔長度為130m3、鉆孔間距 B根據(jù)單向長鉆孔對煤層的濕潤半徑，設(shè)計鉆孔間距B取20 m4、鉆孔水平轉(zhuǎn)角。為避免回采工作面推進(jìn)過程與注水鉆孔平行 接觸，防止工作面煤壁片幫，保持在工作面推進(jìn)方向上注水量的均勻 性，一般

6、取注水孔的水平轉(zhuǎn)角為 8590。5、鉆孔傾角。回風(fēng)順槽鉆孔俯角3,確?？椎拙嗝簩拥装?.51 m。6、封孔方法與封孔長度。在煤層完整性和鉆孔質(zhì)量較好的條件下，選用ZF-A22型高壓膠管 膨脹軟管封孔器封孔，封孔長度取2.510 m;在煤層完整性和鉆孔質(zhì)量 較差的條件下，采用水泥注漿泵注漿封孔，封孔長度取810m方法一：水泥砂漿封孔1設(shè)備及器材a .水泥砂漿封孔泵：符合煤礦井下防爆要求，具有煤礦安全標(biāo)志；工作壓力0. 81. 0MPa流量 710L/ min;b .注水管：塑料管及鋼管，公稱直徑 2030mm壁厚2. 55. 0mmc.棉紗；d.水泥：425#,近水平鉆孔應(yīng)采用膨脹水泥；e.砂子

7、：粒徑w 2mm2水泥砂漿配比質(zhì)量比為（水泥：砂：水）1 : 1： （0 . 40. 5）。3封孔步驟a .將注水管（孔內(nèi)應(yīng)采用塑料管，孔口采用鋼管）前端捆扎少許棉紗，送入鉆孔設(shè)計位臵并使棉紗與鉆孔孔壁貼緊；b .將封孔泵出口軟管插入鉆孔 3040cm,并用棉紗將孔口塞緊;C . 按用量和配比制備水泥砂漿；d . 將水泥砂漿倒入封孔泵料斗中，開動封孔泵將其連續(xù)送入 鉆孔，結(jié)束后取出軟管，用棉紗將孔口塞緊。6!1廬黑：% 冷口： a * 0*圖1水泥砂漿封孔后的狀況示意圖1 一鋼絲；2 一棉紗；3-水泥砂漿；4 一塑料管；5 支撐板；6-管接頭；7-鋼管;8 一堵孔木塞；9注漿管接頭；10連接螺

8、母；11 一注漿夾布膠管方法二：封孔器封孔1器材a . 封孔器：外徑4090mm長度5002500mrp注水壓力10 15MPab .注水管：鋼管，公稱直徑 2030mm壁厚2. 55. 0mm2封孔步驟a . 選擇比鉆孔直徑小612mm的封孔器；b .將封孔器送入鉆孔，接上注水管再推入鉆孔設(shè)計位臵；c .利用注水壓力或機(jī)械力等使封孔器膨脹封住鉆孔。3封孔深度應(yīng)超過巷邦煤體的破碎帶，深度應(yīng)為 620m主要介紹以下兩種方式：a. YPA型水力膨脹式封孔器封孔。將這種封孔器（見圖2）與注水管連 接起來，送至預(yù)定的圭寸孔位臵，通過高壓軟管與水泵連通。開泵后， 封孔器膠管在水壓作用下膨脹，封住鉆孔，水

9、從噴嘴經(jīng)擋水罩流出， 進(jìn)入鉆孔。注水結(jié)束后，封孔器膠管將隨壓力下降和消失而逐漸恢復(fù) 原狀，然后取出再用。使用時，有時會因地壓大造成鉆孔縮小或塌孔， 使封孔器難以取出。機(jī)采工作面使用時應(yīng)注意，一旦取不出封孔器， 要保證不造成采煤障礙。圖3 YPA型水力膨脹式封孔器1 一擋水罩；2噴嘴；30型封圈；4外套；5芯子；6膠管b. MF型摩擦式封孔器封孔將這種封孔器（見圖4）與注水管（鋼管）連接起來，送至鉆孔的封 孔位臵，順時針旋動注水管使其向前移動，橡膠密封筒被壓縮膨脹， 封住鉆孔，然后注水。注水結(jié)束后，逆時針旋轉(zhuǎn)注水管，密封膠筒卸 壓并恢復(fù)原形，然后取出再用。圖4 MY型摩擦式封孔器1 一注水管；2

10、連接器；3 推壓器；4 一墊圈；5橡膠密封；6中間隔墊；7 一短管螺母；8安全銷鉆孔布臵示意圖（如下）運(yùn)輸順槽L 1-.1 T =i _ - 回風(fēng)順槽注水孔（五）、注水參數(shù)的確定1、注水超前回采工作面的合理位臵。預(yù)注水超前工作面位臵的確定是注水工作中一個關(guān)鍵的技術(shù)問題。 預(yù)注水位臵的選擇既要考慮 頂煤在前方支承壓力作用下裂隙的發(fā)展變化， 又要考慮有足夠的時間 使注入煤體的水能夠充分潤濕煤體。 對于綜放工作面，頂煤在工作面 前方的變形具有明顯的漸進(jìn)性和分區(qū)性。 實(shí)際的最佳注水位臵應(yīng)根據(jù) 實(shí)測的支撐壓力曲線和頂煤位移曲線確定。根據(jù)不同硬度煤層支承壓 力的分布特征、頂煤變形規(guī)律和測試結(jié)果。該礦煤層注

11、水采用動壓注 水，由注水泵站調(diào)整煤層注水壓力。2、單孔注水量。單孔注水量 Q按下式計算：Q5= B L M丫（W1-W2）K式中：Q單孔注水量，miB鉆孔間距（濕潤煤體的寬度），20m；L鉆孔長度，取 L=130m；K系數(shù)（包括漏水及鉆孔前方煤體吸水），取 1.1 ；M煤層厚度，取煤層平均為13.87m;丫一煤的密度，丫 =1.43t/m 3;Q=20X 150X 13.87 X 1.43 x（ 4%-1.67% X 1.5=2080 m3根據(jù)鉆孔參數(shù)分別計算得出的鉆孔間距為20m時，注水量分別為2080卅。3、注水時間。鉆孔注水時間與注水量成正比，與注水速度成反比。首先應(yīng)根據(jù)煤層的滲透特性和

12、鉆孔長度選擇注水泵，選定注水泵后即可確定每孔的注水時間，在實(shí)際操作中注水時間以煤壁“掛汗” 時為止。根據(jù)t=Q/q ,Q單孔注水量，miq為注水泵的流量，mVh ,t 為注水時間，ht=Q/q=2080/12=173h 約 78d礦井選用BZW200/31.5型注水泵，注水泵的流量為 12nVh，注水 時間通常為710d。4、注水壓力。注水壓力的高低取決于煤層透水性的強(qiáng)度和鉆孔的注水速度。主要與煤層的透水性及瓦斯壓力有關(guān)，為了提高煤層注水的濕潤效果，采用常壓帶動壓注水。在所取的注水流量條件下造成 的注水壓力是否符合該煤層的注水要求，需通過注水實(shí)踐來確定。一般情況下注水壓力應(yīng)滿足以下條件：（1.

13、2 1.5） Pwc P Pr式中：p注水壓力，Mpap 煤層中瓦斯壓力，MpaPr上覆巖層壓力，Mpa取注水壓力為310 Mpa。我礦使用注水泵最高壓力可達(dá) 31.5Mpa,能夠滿足該單向長鉆孔 動壓注水的需要。5、注水速度（注水流量）注水速度是指單位時間內(nèi)的注水量， 影響煤體濕潤效果及決定注 水時間的主要因素，在一定的煤層條件下，鉆孔的注水速度隨鉆孔長 度、孔徑和注水壓力的不同而增減。動壓注水速度為 0.0020.24m3/（h m）（六）、注水系統(tǒng)注水系統(tǒng)由注水泵（含壓力泵、輸水軟管、壓力表、安全閥、溢 流閥等）、高壓鋼絲膠管、高壓水表、快換三通、球形截止閥、橡膠 自動封孔器組成。注水系

14、統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)數(shù)量及規(guī)格如下：1、BZW200/31.5注水泵:1臺，額定流量12m3/ h ,額定排出壓力 31.5MPa，布臵在50101回風(fēng)順槽巷道內(nèi)。2、 自動封孔器：4支，型號 ZF-A22，內(nèi)徑22 0.5 mm,外徑 392mm，適用孔徑 4250mm。3、高壓水表：1塊，型號DC-4.5/20.4、 高壓水管：干管規(guī)格 3X25X 18 （鋼絲層數(shù)X內(nèi)徑X壓力）， 每根長10m，總長度根據(jù)注水泵位臵至采面注水孔的距離而定。支 管規(guī)格3X 16X 26,每根長10m。5、 減壓閥：8個，直徑25mm?？梢栽?020MPa之間任意 調(diào)節(jié)。6、截止閥：QJ-16, 5個7、快換三通：

15、KJ3-16,3 個。25mm變16mm三通、22mm變16mm兩通各10個。煤層動壓注水系統(tǒng)圖（如下）1 注水管；2水泥砂漿；3壓力表；4鋼絲編織高壓膠管及接頭；5閥門；6 分流器;7單向閥；8注水表；9注水泵；10供水桶三、安全技術(shù)措施（一）、準(zhǔn)備工作1、對打鉆注水設(shè)備及所需材料如：儀表、鉆頭、鉆桿及備件要 齊全，詳細(xì)檢查，做到安全可靠。2、安裝鉆機(jī)和注水泵處要加強(qiáng)支護(hù)，并檢查巷道周圍的隱患， 防止片幫冒頂，確保足夠的工作空間。3、妥善安排好打鉆注水系統(tǒng)。如設(shè)備管線的布臵、供電、供水 便于操作，便于移動，確保打鉆注水作業(yè)正常進(jìn)行。4、鉆機(jī)必須安裝牢固，煤層注水鉆機(jī)跑道的安裝角度要和煤層 傾

16、角保持一致，并使鉆孔平行煤層頂板，防止鉆孔打偏：如打入頂板 或底板。5、如果鉆機(jī)的立柱不夠長，必須用道木架成井字型安裝牢固， 嚴(yán)禁打在頂板上。（二）、打鉆1、打鉆前，對鉆機(jī)跑道鏈條注水泵等凡需潤滑的部位，要上足 潤滑油，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)要按時加油，防止損壞機(jī)器。2、定好鉆孔方位，必須要與回采工作面推進(jìn)線頂?shù)拙３制叫校?防止打頂及底板。3、操作時，要做到先開泵后開鉆，先停鉆后停泵。4、鉆孔長度必須按規(guī)程要求去施工。5、打鉆時要始終注意設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)異常，要立即 停鉆處理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)孔口出漿異常，要判明是否打頂或地質(zhì)變化，采取 相應(yīng)措施，防止卡孔。6、換鉆桿時，要檢查鉆桿是否堵塞、彎曲、絲扣磨損等

17、現(xiàn)象， 不得使用不合格的鉆桿。7、用管鉗卸或安裝鉆桿時，兩人必須協(xié)調(diào)一致。8鉆孔達(dá)到設(shè)計深度后，退鉆前必須用清水沖孔，洗凈煤粉。9、認(rèn)真做好煤層注水原始記錄，主要有鉆孔編寫、鉆孔實(shí)際深 度、注水量、注水水壓，每班填記在注水臺帳上。10、因故臨時停鉆時，要將鉆頭退離孔底15-20cm,暫停鉆8小 時以上時，再把鉆退出。11、鉆孔打頂或底時，遇到地質(zhì)變化或孔不得進(jìn)行時，立即停鉆 退出，將鉆孔報廢，不得再注水。12、鉆頭鉆絲扣要緊牢，如鉆頭掉入鉆眼中，要采取措施打撈， 如確定打撈不出，要將鉆頭丟失位臵標(biāo)在圖紙上，以便采到位時回收。13、打鉆工作要連續(xù)進(jìn)行，不得隨意停鉆，實(shí)行現(xiàn)場交接班制度。（三）、封孔1、封孔器：ZF-A22型，內(nèi)徑22mm外徑39mm長度1.5m。2、 封孔前必須檢查封孔器各部位密封性能，安全合格方便使用。3、將封孔器送入鉆孔，接上注水管再推入鉆孔設(shè)計位臵。4、利用注水壓力使封孔器封住鉆孔。（四）、注水1、注水時，采用多孔并聯(lián)注水，注水壓力為 310MPa2、注水量暫按每米注水10m3左右,但發(fā)現(xiàn)煤壁在預(yù)定范圍內(nèi)出現(xiàn) 水珠后,應(yīng)停止注水。3、要注意用好流量計，保證有足夠的注水量。4、進(jìn)入泵體的水必須經(jīng)過過濾，保證水路暢通。四、其它