綜采工作面煤層注水技術(shù)安全措施

150102綜采工作面煤層注水設(shè)計(jì)

及安全技術(shù)措施一、150102工作面概況（一） 、150102工作面位置150103工作面位于蘇村村西部、蘇莊南部，運(yùn)輸巷地面標(biāo)高+1030?+1110m,回風(fēng)巷地面標(biāo)高+1035?+1122?5m，地表無(wú)村莊建筑物，山區(qū)丘陵地段。（二） 、工作面有關(guān)參數(shù)傾斜長(zhǎng)度：1548m平均米咼：傾斜長(zhǎng)度：1548m平均米咼：3.65m瓦斯等級(jí)：低瓦斯煤層硬度：f<3自然等級(jí)：皿級(jí)煤層爆炸性：無(wú)爆炸性煤層厚度：3.5?4.81煤層孔隙率：容重：1.46t/m3煤質(zhì)牌號(hào)：貧煤煤層傾角：3°?15°（三） 、工作面地質(zhì)情況及煤層原始水份本工作面中部范圍內(nèi)地段受東莊向斜構(gòu)造影響，軸向北北西?北西向，向北西傾伏，東翼傾角4°?13°，西翼傾角4°?8°，近于對(duì)稱。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，平均厚3.84m，含1-3層夾矸，矸石一般分布于上部和下部，矸石成分為灰黑色泥巖或炭質(zhì)泥巖，夾矸平均厚度為0.2m，煤層可采平均厚度3.65m。頂板一般為K2灰?guī)r，厚9.48-10?96m,—般厚10.03m。局部見紫紅、雜紅、灰黑色泥巖，厚0-2.09m;底板為灰黑色泥巖或泥質(zhì)粉砂巖，厚7.82-8?87m，一般厚8.19m。煤層原始水份6.58%?6.64%，平均6.61%。（四）、采煤方法150103采煤工作面采用傾向長(zhǎng)壁、一次采全高、全部垮落、后退式綜合機(jī)械化采煤法彳盾環(huán)進(jìn)度0?6m.雙向割煤，平均采高3.65m，截深0?6m?,工作面軌道順槽采用錨帶網(wǎng)支護(hù)，局部受150103回采面采動(dòng)來壓影響，采用一柱三梁強(qiáng)化加固;錨桿和工字鋼棚間距均為0.8米;矩形斷面，凈高3.5米，凈寬4.0米，凈斷面14m2。為進(jìn)料、回風(fēng)之用。運(yùn)輸順槽采用錨帶網(wǎng)支護(hù)，錨桿和工字鋼棚間距均為0.8米;梯形斷面，凈高3.5米，凈寬4.0米，凈斷面14m2。為運(yùn)煤、進(jìn)風(fēng)之用。二、煤層注水設(shè)計(jì)（一） 、煤層注水的方式為使注水鉆孔能濕潤(rùn)較大區(qū)域的煤體，能獲得較長(zhǎng)的注水時(shí)間，煤體濕潤(rùn)均勻，注水與回采不相互干擾，根據(jù)綜采工作面的巷道布置、煤的埋藏深度、頂板巖石遇水的軟化程度等，故在工作面運(yùn)輸、軌道順槽沿煤層傾斜方向平行于工作面打上向、孔或下向鉆孔聯(lián)合布置雙向長(zhǎng)孔動(dòng)壓注水方式。（二） 、鉆機(jī)型號(hào)及規(guī)格選擇KHYD75dIA型煤礦用巖石鉆機(jī)，鉆孔深度30?80m（煤層）,鉆頭使用直徑?55mm鉆頭。（三） 、由于該采面所采15#煤層屬貧煤，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，根據(jù)公式計(jì)算得：n=（1-P/P）x100%g=（1-1.53/1.64）x100%=6.7%15#煤層孔隙率為6.7%,大于4%，所以該煤層注水較易，采用動(dòng)壓注水。（四） 、注水參數(shù)確定1、 鉆孔布置。采用超前雙向鉆孔注水，在150102工作面兩順槽距工作面推進(jìn)線20—30米處開始布置注水眼。鉆孔布置在運(yùn)輸順槽內(nèi)距底板（即煤層底板）1.3m左右高度處，在軌道順槽內(nèi)距底板（即煤層底板）2m左右高度處。2、 鉆孔長(zhǎng)度L。鉆孔長(zhǎng)度取決于工作面長(zhǎng)度、煤層透水性及鉆孔方向。150102綜采面切眼長(zhǎng)度為140m，為保證兩順槽巷注水鉆孔形成“交臂”，根據(jù)要求設(shè)計(jì)每鉆孔長(zhǎng)度為60m。3、 鉆孔間距B。兩巷雙向交叉鉆孔鉆孔間距B取20mo4、 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，一般取注水孔的水平轉(zhuǎn)角為70°?75。。5、 鉆孑M頃角。運(yùn)輸順槽鉆孑L仰角1°30，確?？椎拙嗝簩禹敯?.5?1m。軌道順槽鉆孔俯角1°,確?？椎拙嗝簩拥装?.5?1m。6、封孔方法與封孔長(zhǎng)度。在煤層完整性和鉆孔質(zhì)量較好的條件下，選用ZFII-22、ZF-A10型橡膠水力膨脹封孔器封孔，封孔長(zhǎng)度取5?6m;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(zhǎng)度取8?10m。鉆孔布置示意圖（如下）（五）、注水參數(shù)1、注水超前回采工作面的合理位置。預(yù)注水超前工作面位置的確定是注水工作中一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問題。預(yù)注水位置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(shí)間使注入煤體的水能夠充分潤(rùn)濕煤體。對(duì)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)際的最佳注水位置應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)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(cè)試結(jié)果。制定硬煤、中硬煤和軟煤預(yù)注水超前工作面的合理注水區(qū)域位置見表1。項(xiàng)目注水起止位置軟煤中硬煤硬煤開始注水超刖工作面(m)40~6030-5020-35停止注水超前工作面(m)10~208~153-1015#煤的單軸抗壓強(qiáng)度為13.7MPa，屬于中等硬度煤層。因此確定開始注水超前工作面煤壁的距離為40?60m,停止注水超前工作面的距離為8?15m。2、單孔注水量。單孔注水量Q按下式計(jì)算：Q二K?L?B?H?Y?q式中：Q—單孔注水量，m3K—系數(shù)(包括漏水及鉆孔前方煤體吸水)，取1.1;L—鉆孔長(zhǎng)度，取L=60m;B—鉆孔間距(濕潤(rùn)煤體的寬度)，20m;H煤層厚度，取米咼H=3?65m；Y—煤的密度，Y=1?46t/m3；q—噸煤注水量，取q=0?015m3/t。根據(jù)鉆孔參數(shù)分別計(jì)算得出的鉆孔間距為20m時(shí)，注水量分別為105?51m3。3、 注水時(shí)間。鉆孔注水時(shí)間與注水量成正比，與注水速度成反比。首先應(yīng)根據(jù)煤層的滲透特性和鉆孔長(zhǎng)度選擇注水泵，選定注水泵后即可確定每孔的注水時(shí)間，在實(shí)際操作中注水時(shí)間以煤壁“掛汗”時(shí)為止。根據(jù)t=Q/q,q為注水泵的流量，選用5D-2/150型注水泵，泵的流量為2m3/h，注水時(shí)間為53ho4、 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(rùn)效果，采用常壓帶動(dòng)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?！闱闆r下注水壓力應(yīng)滿足以下條件：（1.2?1.5）Pw<P<Pr式中：p——注水壓力，Mpa;Pw——煤層中瓦斯壓力,Mpa;Pr——上覆巖層壓力，Mpa。取注水壓力為3?10Mpa。我礦使用注水泵最高壓力可達(dá)12Mpa,能夠滿足該雙向長(zhǎng)鉆孔動(dòng)壓注水的需要。5、注水速度（注水流量）注水速度是指單位時(shí)間內(nèi)的注水量，影響煤體濕潤(rùn)效果及決定注水時(shí)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(zhǎng)度、孔徑和注水壓力的不同而增減。動(dòng)壓注水速度為0.002?0.24m3/（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(dòng)封孔器組成。注水系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)數(shù)量及規(guī)格如下：1、 5D-2/150注水泵:1臺(tái)，額定流量2m3/h,額定排出壓力15MPa，布置在150103軌道、運(yùn)輸兩順槽交替使用。2、 自動(dòng)封孔器：4支，型號(hào)ZFII-22，內(nèi)徑22mm,外徑39mm,適用孔徑42?50mm。3、 高壓水表：1塊，型號(hào)DC-4.5/20.4、 高壓水管：干管規(guī)格3x25x18（鋼絲層數(shù)X內(nèi)徑X壓力），每根長(zhǎng)10m,總長(zhǎng)度根據(jù)注水泵位置至采面注水孔的距離而定。支管規(guī)格3x16x26,每根長(zhǎng)10m。5、 減壓閥：8個(gè)，直徑25mm?？梢栽??20MPa之間任意調(diào)節(jié)。6、 截止閥：QJ-16,5個(gè)。7、 快換三通：KJ3-16,3個(gè)。25mm變16mm三通、22mm變16mm兩通各10個(gè)。煤層動(dòng)壓注水系統(tǒng)圖（如下）三、安全技術(shù)措施（一）、準(zhǔn)備工作1、對(duì)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)備管線的布置、供電、供水便于操作，便于移動(dòng)，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(zhǎng)，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(duì)鉆機(jī)鉆機(jī)跑道鏈條注水泵等凡需潤(rùn)滑的部位，要上足潤(rùn)滑油，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)要按時(shí)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?，防止打頂及底板?、操作時(shí)，要做到先開泵后開鉆，先停鉆后停泵。4、鉆孔長(zhǎng)度必須按規(guī)程要求去施工。5、打鉆時(shí)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(shí)，要檢查鉆桿是否堵塞、彎曲、絲扣磨損等現(xiàn)象，不得使用不合格的鉆桿。7、用管鉗卸或安裝鉆桿時(shí)，兩人必須協(xié)調(diào)一致。8、鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)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(tái)帳上。10、因故臨時(shí)停鉆時(shí)，要將鉆頭退離孑L底15—20cm,暫停鉆8小時(shí)以上時(shí),再把鉆退出。11、鉆孔打頂或底時(shí)，遇到地質(zhì)變化或孔不得進(jìn)行時(shí)，立即停鉆退出，將鉆孔報(bào)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，要將鉆頭丟失位置標(biāo)在圖紙上，以便采到位時(shí)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(chǎng)交接班制度。（三）、封孔1、 封孔器：ZFII-22型，內(nèi)徑22mm，外徑39mm,長(zhǎng)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(jì)位置。4、 利用注水壓力使封孔器封住鉆孔。（四）、注水1、 注水時(shí)，采用多孔并聯(lián)注水，注水壓力為3?10MPa。2、 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(jì)，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1、本規(guī)程對(duì)泵站工及鉆孔工、檢修工，沒有寫到處，均按《煤礦安全規(guī)程》及《煤礦操作規(guī)程》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。2、編寫150102工作面煤層注水設(shè)計(jì)，有些地方考慮不到，參數(shù)選擇均參照相鄰礦井，在實(shí)際施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得參數(shù)，及時(shí)調(diào)整規(guī)程有關(guān)技術(shù)參數(shù)，達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化防塵效果。六、特殊措施1、由于該工作面中段頂板破碎，局部易發(fā)生片幫因素，若封孔器封孔在較破碎地帶，封孔效果將造成溢流現(xiàn)象，采用水泥、砂漿封孔，具體如下：⑴、開口鉆深2.4米。⑵、孑L底填塞物用破布等雜物。⑶、水泥、砂漿以1:3的比例填充。⑷、封孔完畢后，經(jīng)兩天凝固后方可注水。編制單位:編制人:審核人:單位負(fù)責(zé)人:審批:審批單位審批人簽字審批日期生產(chǎn)技術(shù)部安監(jiān)處調(diào)度室機(jī)電部綜采隊(duì)通風(fēng)隊(duì)地質(zhì)測(cè)量科

副總工程師副總工程師總工程師山西陵川崇安蘇村煤業(yè)有限公司150103綜采工作面煤層注水安全技術(shù)措施編制單位:蘇村煤業(yè)通風(fēng)部施工地點(diǎn):150103綜采工作面編制時(shí)間:2011年1313工作面回采總結(jié)一、工作面概況1313工作面井下位于FD5斷層以北，F(xiàn)D7斷層以南，西翼軌道大巷以北，F(xiàn)D6以西。1313軌道順槽通過軌道順槽聯(lián)絡(luò)巷與西翼軌道大巷相連接；1313皮帶順槽通過皮帶順槽聯(lián)絡(luò)巷與西翼膠帶大巷相連接。工作面煤層賦存相對(duì)穩(wěn)定，靠近斷層及沖刷變薄帶近，煤層傾角5°?19°；煤層底板標(biāo)高-500.0m?-530.0m。工作面走向長(zhǎng)度150米，工作面長(zhǎng)度39米，煤層厚度1.22?3.13，平均2.3米。煤層傾角15°?19°，平均17°。二、巷道布置優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、 本工作面兩順槽布置比較合理，工作面傾角相對(duì)較小，減少了工作面輸送機(jī)上竄下滑的幾率。2、 工作面軌道順槽坡度較小，工作面各類設(shè)備運(yùn)輸比較方便。缺點(diǎn)：、軌道順槽拖后皮帶順槽15米，給工作面的初采調(diào)面帶來較大困難，輸送機(jī)、支架上竄控制比較困難。、皮帶順槽高度相差較大，超前支護(hù)材料配備較多，搬運(yùn)工作量大。皮帶順槽起底高度不足，工作面輸送機(jī)與皮帶順槽小溜子搭接有時(shí)比較困難，需要人工臥底。三、設(shè)備布置優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：工作面原本設(shè)計(jì)29個(gè)支架，經(jīng)過協(xié)商定位30架，雖然在最初階段出現(xiàn)調(diào)面困難，但經(jīng)過采取多重措施，防止了支架下滑抵幫現(xiàn)象的發(fā)生，工作面多布置一個(gè)支架給今后的工作帶來較多便利：一方面省去機(jī)尾處關(guān)門支柱，另一方面機(jī)尾處頂板支護(hù)效果明顯增加。缺點(diǎn)：、工作面支架最大支撐高度為2.5米，當(dāng)煤層厚度超過2.5米時(shí)不得不進(jìn)行留底煤開采，浪費(fèi)資源，降低了煤炭回收率。、工作面煤機(jī)為480煤機(jī)，滾筒直徑為1.2米，最大采高2.4米，由于工作面配套使用了764刮板輸送機(jī)，輸送機(jī)高度較大，滾筒直徑較小，滾筒臥底量較小、裝煤效果較差，增加了人工臥底、裝煤的強(qiáng)度。、本工作面支架、采煤機(jī)經(jīng)久失修，在最初生產(chǎn)期間問題較多，處理起來比較困難，大大降低了回采速度。、本工作面支架沒有護(hù)幫板，工作面煤壁片幫時(shí)，護(hù)幫效果較差，不得不使用道木、大板等材料進(jìn)行超前護(hù)幫，增加了坑木材料的消耗。、本工作面采用的液壓支架沒有抬底千斤頂，工作面拉移支架較為困難，且推溜千斤頂安裝為正向安裝，移架前如有積煤，容易造成推溜千斤頂活柱體斷裂。6、本工作面480采煤機(jī)噴霧供水采用p25mm膠管供水，內(nèi)部使用QlOmm膠管供水，致使煤機(jī)噴霧效果差，霧化達(dá)不到要求。且煤機(jī)噴霧頭孔較小，處理噴霧比較困難。四、 礦壓顯現(xiàn)及頂板管理經(jīng)驗(yàn)本工作面整體地質(zhì)條件較好，頂板為中粒砂巖，硬度較大，頂板完整性較好，工作面初次來壓之前，支架壓力變化不很明顯，頂板呈彎曲下沉趨勢(shì)，但是由于直接頂厚度較大，直至回采80米左右仍未出現(xiàn)跨落現(xiàn)象。當(dāng)工作面回采至85米處有一落差200mm左右的小斷層，采空區(qū)17#—30#架出現(xiàn)了初次跨落。采空區(qū)的初次跨落有明顯的沖擊波，但是由于才高較低，跨落面積不是很難，破壞性不明顯。由于工作面皮帶順槽頂板條件較差，加之金屬網(wǎng)銹蝕，但經(jīng)過提前進(jìn)行了加固處理，頂板下沉量不明顯，順槽頂板整體保持較好。五、 工作面回采率本工作面初采時(shí)，煤層厚度不足1.3米，回采高度1.5米左右，煤矸分割分運(yùn)比較困難，造成煤質(zhì)較差。當(dāng)回采20米左右時(shí)，煤層厚度1.5米時(shí)，工作面正?；夭桑禾炕厥章瘦^高。當(dāng)工作面軌道順槽回采至90米處時(shí)，煤層厚度3米左右，由于支架與煤機(jī)的限制，工作面才高只能保持2.5米，進(jìn)行留底開采，增加了丟煤量。六、勞動(dòng)組織由于工區(qū)人員配置還不能完全達(dá)到規(guī)定，但是整體可以滿足生產(chǎn)需要，但是工人兼職較多，只是工作面工程質(zhì)量不能達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化要求。元月10日從綜采二區(qū)借調(diào)20人充實(shí)到各生產(chǎn)班組中，工作面人員配備滿足要求，生產(chǎn)進(jìn)度盡快，工程質(zhì)量整體較好，正規(guī)循環(huán)率較高，出現(xiàn)單班