15101綜采面煤層注水設(shè)計(jì)[高等教育]

1、15101綜采面煤層注水設(shè)計(jì) 山西凌志達(dá)煤業(yè)通風(fēng)科15101綜采面煤層注水設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)依據(jù)按煤礦安全規(guī)程第一百五十四條第（二）規(guī)定：1、圍巖有嚴(yán)重吸水膨脹性質(zhì)，注水后易造成頂板垮塌或底板變形，或者地質(zhì)情況復(fù)雜、頂板破壞嚴(yán)重，注水后影響采煤安全的煤層；2、注水后會影響采煤安全或造成勞動(dòng)條件惡化的薄煤層；3、原有自然水分或防滅火灌漿后水分大于4%的煤層；4、孔率小于的煤層；5、煤層很松軟、破碎，打鉆孔時(shí)易塌孔、難成孔的煤層；6、采用下行垮落法開采近距離煤層群或分層開采厚煤層，上層或上分層采空區(qū)采取灌水防塵措施時(shí)的下一層或下一分層。符合以上情況之一時(shí)，采煤工作面不宜采取煤層注水防塵措施，否則進(jìn)行煤層

2、注水。二、15101綜采面具體情況根據(jù)勘探地質(zhì)報(bào)告提供，15號煤層原煤水分為0.491.43%，平均0.92%，煤層直接頂板為泥巖或K2石灰?guī)r，老頂為K2灰?guī)r，底板為泥巖或含黃鐵礦泥巖，局部為粉砂質(zhì)泥巖，需進(jìn)行煤層注水。15號為厚煤層，傾角平緩，15101綜采面采用綜采一次采全高采煤方法，煤層為近水平煤層，煤厚4.22m,其中工作面長175m，年推進(jìn)度為1560m（取采面可采長度值）。三、設(shè)計(jì)15101綜采面注水情況設(shè)計(jì)采用下向長孔煤層注水防塵。1、注水方式的選擇煤層注水方式是指鉆孔長度、位置和方向，一般分為長孔、短孔、深孔和巷道注水等四種注水方式。本設(shè)計(jì)采用長孔注水方式。注水方式采用單向鉆孔

3、布置，即在工作面回風(fēng)順槽中平行于工作面向煤體打長鉆孔注水，鉆孔均沿煤層均勻布置，鉆孔口布置在巷道中距底板1.4m處。2、注水參數(shù)的確定注水參數(shù)主要是注水鉆孔的參數(shù)，即孔徑、孔深、間距、傾角、封孔長度和方式等。（1）鉆孔直徑：孔徑大小與煤的硬度、要求的注水量、封孔技術(shù)和鉆具條件有關(guān)。由于目前均采用鉆機(jī)打孔，孔徑為5075mm。由于注水量較大，鉆孔直徑取60mm。（2）鉆孔長度：鉆孔長度可根據(jù)工作面長度和煤層傾角而確定，根據(jù)我國的注水經(jīng)驗(yàn)，工作面較長，傾角平緩，厚煤層，下向注水鉆孔長度根據(jù)公式： LL1M式中：L鉆孔長度，m； L1工作面長度，175m； M與煤層透水性和鉆孔方向有關(guān)的參數(shù)，上向孔

4、M20m，下向孔M=1/3L1，m；經(jīng)計(jì)算，鉆孔長L117m。為了充分濕潤煤體，加快注水時(shí)間，取120m。 （3）鉆孔間距：鉆孔間距可根據(jù)煤層的濕潤半徑來計(jì)算，孔深時(shí)，孔距要大些；孔淺時(shí)，孔距要小些。合理的鉆孔間距一般通過實(shí)踐來確定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般按1025m考慮，本設(shè)計(jì)由于煤層厚，并采用綜采，孔距取15m。（4）鉆孔角度：鉆孔角度原則上與煤層傾角保持一致，使鉆孔始終保持在煤層內(nèi)。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)煤層節(jié)理發(fā)育程度選擇采用垂直鉆孔還是偽傾斜鉆孔，以使節(jié)理面盡量與鉆孔垂直。開口位置設(shè)在煤層底板以上1.4m處，以避免鉆孔下沉穿透底板巖石。（5）封孔深度：封孔深度一般通過實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐確定，為2.510m。

5、設(shè)計(jì)暫按10m考慮，待礦井生產(chǎn)后再按生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行調(diào)整。（6）封孔方式：封孔方式分為水泥封孔和封孔器封孔兩種，由于本井煤較軟，封孔器容易發(fā)生卡在壁內(nèi)或從孔內(nèi)拋出的可能。因此，設(shè)計(jì)選擇簡單方便的灌注水泥砂漿封孔法。3、注水系統(tǒng)及注水參數(shù)（1）注水系統(tǒng)本礦井回采工作面推進(jìn)速度較快，所以采用分組注水，即幾個(gè)注水鉆孔分成一組共同注水，以滿足綜采推進(jìn)速度。注水系統(tǒng)分為靜壓注水系統(tǒng)和動(dòng)壓注水系統(tǒng)，根據(jù)本礦的注水孔深、注水壓力大小及供水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)采用動(dòng)壓注水系統(tǒng)。煤層注水水源采用井下消防灑水管路供給。動(dòng)壓注水系統(tǒng)設(shè)備如下：供水管路（接入水箱）、供水膠管、水表、水泵、壓力表、三通、快速接頭、高壓膠管、截止閥、至

6、煤壁鉆孔。（2）注水壓力注水壓力一般分為低壓、中壓、中高壓、高壓和超高壓，動(dòng)壓注水多屬中壓，我國的注水經(jīng)驗(yàn)動(dòng)壓注水一般為4.919.6MPa。根據(jù)煤層埋藏深，夾矸較多的特點(diǎn)，本井注水應(yīng)采用較高壓力注水。但是，由于壓力太高又容易造成煤壁跑水和竄水，因此，初定水壓為7MPa，生產(chǎn)后可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)。（3）注水量 按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算鉆孔注水量QLBMq175154.221.450.03483m3式中：Q一個(gè)鉆孔注水量，m3； L工作面長度，m；單向鉆孔注水L175m； B孔間距，m； M煤層厚度，m； 煤容重，t/m3； q噸煤注水量，一般按0.03m3/t考慮。 按水分增加值計(jì)算鉆孔注水量Q=LBM

7、（W1-W2）K =175154.221.45（0.04-0.0092）1.5 =743m3式中：W1注水后要求達(dá)到的水分，%； W2煤層原有水分，%； K考慮圍巖吸收水分、水的漏失和注水不均衡系數(shù)，取1.5。其余符號代表意義同前。 噸煤注水量根據(jù)上述兩式計(jì)算，選擇單孔注水量為678.5m3。則噸煤注水量為：q=Q/（LBM） =743/（175154.221.45） =0.046m3/t式中：符號代表意義同前。注水后煤體水分應(yīng)達(dá)到4%左右。根據(jù)實(shí)際注水效果，通過快速水分測定儀測試，調(diào)整注水量和注水時(shí)間。為保證注水效果，并適應(yīng)工作面回采推進(jìn)速度，注水工作超前工作面回采1個(gè)月完成。 日注水量Q=

8、qG式中：Q礦井日注水量，m3；G注水工作面日產(chǎn)量，t/d，本礦井為5062t/d；q噸煤注水量，0.046；按上述公式計(jì)算，礦井日注水量為233m3/d。4、注水設(shè)備及儀表注水設(shè)備及儀表配備見表3-2-1。表3-2-1 注水設(shè)備及儀表配備表序號設(shè)備名稱型號及規(guī)格單位數(shù)量備注1煤層注水鉆機(jī)ZDY-650臺12煤層注水泵2BZ-40/12臺13夾布壓力膠管與泵配套m404冷拔無縫鋼管與泵配套m2405高壓鋼絲編織膠管與泵配套m2006快速接頭K型個(gè)60與高壓鋼絲編織膠管配套7安全閥單向閥個(gè)28內(nèi)螺紋升降止回閥與泵配套個(gè)29彈簧式壓力表與泵配套個(gè)1010葉輪濕式水表與泵配套個(gè)211高壓注水水表與泵

9、配套個(gè)412等量分流器與泵配套個(gè)1013高壓閘閥與泵配套個(gè)1014鐵制三通與泵配套個(gè)1015便攜式快速水分測定儀WM-B臺216水箱10m3個(gè)1附： 煤層注水操作流程一、鉆孔1、鉆機(jī)安裝地點(diǎn)的頂板及周圍支護(hù)要良好，固定鉆機(jī)要安全可靠，鉆孔角度及鉆眼位置必須符合設(shè)計(jì)要求。2、開鉆前要詳細(xì)檢查機(jī)電設(shè)備和供水系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)問題先處理完好后再試鉆，經(jīng)空載運(yùn)轉(zhuǎn)檢查鉆機(jī)各部位正常且鉆孔有少量返水時(shí)，方可開始鉆進(jìn)。3、開鉆時(shí)要先送水后送電，停鉆時(shí)要先停電后停水。4、鉆機(jī)開始鉆孔作業(yè)時(shí)，要緩慢接上離合器，鉆桿推進(jìn)5-10厘米后，再壓緊離合器，當(dāng)一根鉆桿鉆進(jìn)剩余30厘米時(shí)，松開離合器，先停電后停水，然后加桿。5、負(fù)

10、責(zé)上下鉆桿人員分別站到鉆機(jī)兩側(cè)，用管鉗把鉆桿卡牢，反方向均勻?qū)@桿卸開。6、鉆孔過程中要在開孔位置加設(shè)防護(hù)檔板，以防煤與瓦斯噴出傷人。7、鉆孔作業(yè)要求四人一套，一人操作開關(guān)按鈕和停送水，一人操作鉆機(jī)，二人上下鉆桿。8、鉆孔過程突然遇到地質(zhì)構(gòu)造，瓦斯涌出，透水預(yù)兆等異常情況，必須停止鉆進(jìn)，切斷電源，保持鉆進(jìn)狀態(tài)，拔出鉆桿并匯報(bào)通風(fēng)科。9、鉆水過程出現(xiàn)夾鉆、頂鉆，斷桿等情況時(shí)，必須停鉆采取措施處理。10、當(dāng)班鉆孔施工完畢，必須將鉆桿全部拔出，切斷電源，并閉水源，并將鉆機(jī)設(shè)備放到巷道一側(cè)的安全地點(diǎn)，方可離開工作崗位。11、收工時(shí)當(dāng)班組長要如實(shí)填寫鉆孔記錄，匯報(bào)通風(fēng)科。二、封孔1、設(shè)備開機(jī)前要檢查電機(jī)

11、、安全離合器、變速系統(tǒng)、攪拌機(jī)、送漿泵、離合器及各聯(lián)接部件是否完好，機(jī)座是否穩(wěn)固可靠，攪拌機(jī)內(nèi)是否有雜物，送漿泵出口、聯(lián)接管是否通暢，當(dāng)以上檢查全部合格后方可進(jìn)行運(yùn)行操作。2、攪拌水泥稠漿將準(zhǔn)備好的一定量（按水和水泥的比例）清水倒入攪拌機(jī)內(nèi)，在攪拌機(jī)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，逐漸加入525硅酸鹽水泥。待加入攪拌機(jī)內(nèi)的水泥分散后，再繼續(xù)加入水泥（加水泥時(shí)，應(yīng)避免將紙片等雜物混入攪拌機(jī)內(nèi)），攪拌時(shí)間不得小于10min。3、攪拌好的水泥漿必須用測試棒進(jìn)行測試，保證水泥稠漿達(dá)到設(shè)計(jì)的水灰比。4、封孔管采用抗靜電的工程塑料管或鐵管，孔內(nèi)注水管長度為10m，為2寸雙抗塑料或鐵管。5、用棉紗或水泥的袋子纏繞在注水

12、管上，用麻繩或麻線等，將注水管、封孔管及水泥袋捆緊送入鉆孔內(nèi)封住孔口。6、封孔操作時(shí)向上拉起離合器操作手柄，接合離合器，攪拌機(jī)內(nèi)的水泥稠漿被吸入送漿泵，注入待封鉆孔內(nèi)。7、待封鉆孔孔口有水泥稠漿返出或孔口封堵棉紗被推出鉆孔外時(shí)，緩緩將注漿管拔出鉆孔，壓下離合器操作手柄，脫開離合器，按下電機(jī)停止按鈕。8、設(shè)備使用完畢，必須對整機(jī)進(jìn)行清洗，擰下送漿泵的清洗螺堵，用水清洗干凈攪拌機(jī)及聯(lián)接管。9、擰上送漿泵的清洗螺堵 ，向攪拌機(jī)內(nèi)注入清水，開啟電機(jī)，向上拉起離合器操作手柄，接合離合器，直至送漿泵出口水流呈清潔狀態(tài)；壓下離合器的操作手柄，脫開離合器，按下電機(jī)停止按鈕，停止電機(jī)。10、嚴(yán)禁送漿泵空運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)

13、禁用硬物捅洗螺堵孔內(nèi)管道。11、封孔泵體及注漿管內(nèi)水泥漿在短時(shí)間內(nèi)凝結(jié)時(shí)，向攪拌機(jī)內(nèi)注入清水進(jìn)行攪拌，將泵體及注漿管內(nèi)的干稠水泥漿用清水或稀漿置換。12、注漿封孔過程中，送漿泵清洗螺堵必須擰緊。13、因氣溫低不能啟動(dòng)送漿泵時(shí)，應(yīng)取下離合器保護(hù)罩，利用離合器上的四個(gè)孔強(qiáng)行轉(zhuǎn)動(dòng)送漿泵數(shù)轉(zhuǎn)。三、注水1、注水前，要全面檢查注水泵、管路、閥門、儀表、水槍、供水及供電系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。2、注水前，當(dāng)班組長要仔細(xì)查看注水孔周圍頂幫、支護(hù)情況，有隱患要及時(shí)排除。3、注水準(zhǔn)備工作完成后，將水箱內(nèi)加滿水把手動(dòng)定在卸載位置，啟動(dòng)注水泵，待泵升壓關(guān)閉手動(dòng)卸載閥，同時(shí)打開高壓不閥門向注水孔注水，注水期間水箱內(nèi)必須保持500L水量。并記錄好水表初始讀數(shù)和終止讀數(shù)，記好壓力表上的數(shù)值。在注水過程中，司機(jī)要嚴(yán)密注視水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，儀表靈敏度，水位、水壓及油位狀況，發(fā)現(xiàn)異常立即停泵處理。4、煤層注水操作人員三人一套，一人看泵，一人拉管和控制注水孔口的單向閥門，并觀察注水水表壓力和注水量，注水時(shí)要檢查操作地點(diǎn)的煤邦，頂板及巷道的安全情況，確保在安全條件下注水。5、注水時(shí)，嚴(yán)禁操作工正對