411采区注水设计Word文档下载推荐.docx
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稳定程度
稳定
说明：
煤层走向5°
～40°
，倾角7°
～26°
/15°
，煤层全厚7.45m~12.6m/10.5m，含3-4层夹矸，煤分层厚度在0.55m~5.95m之间，可利用总厚度7.4m~12m/10m。
夹石厚0.1m~0.4m（局部1.5米），岩性为灰、灰黑色泥岩和灰白色粗砂岩，泥岩遇水易泥化。
顶
底
板
顶板名称
岩石名称
厚度（m）
描述
老顶
灰绿色凝灰岩
及砾岩
30
砾岩、块状致密坚硬
直接顶
黑色、灰色泥岩
5～30
层理较发育,块状构造,夹薄层白色砂岩,性脆较易冒落
伪顶
灰、深黑色炭质泥岩
0.3
较软易冒落
直接底
灰、灰黑色泥岩
0.1～0.8
其中夹有薄层砂岩
老底
砾岩、角砾岩
45
以凝灰岩砾为主，灰黑色泥岩次之，局部夹煤线，砾径5~15mm，凝灰质胶结较硬。
地
质
地质情况概述：
本区地质条件较为复杂，断层构造，对回采影响较大，根据两道及开切眼实际揭露，F1、S1回、S2回、S3回为411顺槽掘进施工实见断层，对采区回采影响较大，回采过程中及时调整工作面推进坡度。
主要断层产状见下表：
构造名称
倾向（°
倾角（°
性质
落差m
对回采影响程度
F1
312
72
正
24
对回采影响很大
S1入
41
3
对回采影响较小
S4入
118
52
S2入
129
60
2
S3入
35
S1回
25
48
6
对回采影响较大
S2回
5
20
6
S3回
100
3.5
S4回
70
0.5
S5回
120
40
S6回
110
正
3
S7回
133
58
0.2
水文地质情况
本工作面回采范围内水文地质条件简单，无充水条件，无涌水。
煤层老顶为灰绿色砾岩夹少量细砂岩，厚30m，该层胶结好，孔裂隙不发育，含水微弱。
煤层顶板泥岩和凝灰岩为稳定的隔水层，全区发育，厚60～70m。
凝灰岩致密块状。
煤层底板以下的灰白色砾岩，胶结致密，含水微弱，单位涌水量0.0001l/s.m，定为隔水岩层。
工作面回采范围内有M30、M33两个钻孔，并经封孔合格，在回采期间需加强探测和水文观察。
影响回采的其它情况
瓦斯基础参数
吸附常数
（平均值）
a（m3/t.r）
22.387
b（MPa-1）
0.331
工业分析
水分（%）
6.94
灰分（%）
6.18
挥发分（%）
41.54
真密度（t/m3）
1.54
视密度（t/m3）
1.39
孔隙率（%）
9.74
测点原煤瓦斯含量（最大值）（m3/t）
2.39
瓦斯放散初速度（△p）
8.40
煤层坚固性系数（f值）
0.60
测点煤层绝对最大瓦斯压力（MPa）
0.33
煤尘
煤尘具有爆炸性
煤的自燃
煤的自燃趋势为Ⅱ级自燃
储量
计算
斜面积（m2）
煤厚（m）
容重（t/m3）
地质储量（万t）
回采率（%）
可采储量（万t）
1.45
243.7
93.1％
226.9
可采服务年限（月）
19.6
二、411采区巷道布置情况：
1、411工作面入风顺槽走向全长1050m,可采走向966m。
回风顺槽走向长1045m，可采走向960m。
工作面倾斜长162m,工作面倾角平均15度。
2、入风顺槽、回风顺槽采用40U三节U型钢棚锚喷联合支护,断面中宽5.2米。
工作面下端头采用ZFT24000/23/35型端头支架支护;
上端头采用水泵厂制造巷道防冲液压支架。
工作面两端采用ZFG7200/20/35型过渡支撑掩护式液压支架进行支护。
上下各3盘。
工作面基本架采用ZF7000/18/35液压支撑掩护式支架,支架最大控顶距为8.5米最小控顶距为7.7米。
3、入风顺槽铺设有防尘水管、注水管路Φ32、排水管、消火管路、注氮管路、压风管，信号电缆；
供机组、工作面运输机、转载机、破碎机、胶带运输机的供电电缆。
供液压支架使用的三条高压胶管。
4、回风顺槽铺设防尘水管、注水管路Φ32、消火管路、抽放管路、束管、压风管，信号电缆。
5、采煤方法
411工作面为倾斜煤层，区内煤层赋存条件较好，煤层厚度平均10米，煤层倾角7°
，本区地质条件较为复杂，断层构造，F1、S1、S2、S3对工作面回采影响较大，其中断层F1可能贯穿本工作面落差24m对采区准备和回采影响很大。
回采过程中及时调整工作面推进坡度。
直接顶为黑色、灰色泥岩,厚5m～30m,从南至北逐渐变厚。
层理较发育,块状构造,夹薄层白色砂岩,性脆较易冒落。
煤层底为角砾岩，灰至灰白色，以凝灰岩砾为主，灰黑色泥岩次之，局部夹煤线，砾径5~15mm，凝灰质胶结较硬。
针对上述情况，是单一走向长壁综合机械化放顶煤。
6、水源及供水系统
1）水源：
地面有两个蓄水池，规格为4m×
4m×
25m水池容量2×
400m3，补水来源为井下排水。
2）供水能力为40m3/h
3）供水系统：
411采煤工作面运输顺槽供水系统：
地面水池→副井→-630运输大巷→-630辅助运输大巷→-630运输石门→轨道、回风暗斜井→411卡轨车硐室→411采煤工作面运输顺槽→注水钻孔。
411采煤工作面回风顺槽：
地面水池→副井→-630运输大巷、-630辅助运输大巷→-630石门→回风暗斜井→-880回风石门→411材料道→411采煤工作面回风顺槽→注水钻孔。
4）管路：
静压水管管路：
干线管路4寸铁管，分线为Φ32mm高压管，之后与高压管路连接。
三、411煤层注水设计主要内容
1、顺槽注水方式：
根据411采区煤层资料分析，我矿煤层注水方式选择长孔（双向长孔）注水如图：
在采煤工作面前方的进风巷和回风巷沿煤层倾斜方向平行于煤层工作面打钻。
2、411长孔注水工艺及参数确定
1、钻孔布置数量
1）入风顺槽：
由1035m开始布置第一个钻孔，每隔10m布置一个钻孔，到停采线工布置94个钻孔。
2）回风顺槽：
由1040m开始布置第一个钻孔，每隔10m布置一个钻孔，到挺采线工布置94个钻孔。
411采区共打注水钻188钻。
2、钻孔直径
钻孔直径主要由钻机、钻杆直径所决定。
我矿采用ZDY—3200S型全液压坑道钻机打孔时孔径94mm左右，钻杆为73mm筋骨螺旋钻杆。
3）、钻孔长度
钻孔注水时孔长的计算。
L=L1—M
=162-20
=142
式中L——钻孔长度m
L1——工作面长度m
M——与煤层透水性和钻孔方向有关的参数透水性弱的煤层上、下向孔M均取20m。
所以上下钻孔长度均大于71m为宜（1/3-2/3）L1。
因此，决定入风顺槽每个钻孔长度为81m，回风顺槽每个钻孔长度为61m，湿润半径为10m,无空白带。
4）、钻孔间距
在实际注水中合理的钻孔间距一般通过实践来确定。
我矿注水采用的钻孔间距为10m。
5）、钻孔角度
钻孔角度原则上与煤层倾角保持一致。
使钻孔始终保持在煤层内以免穿透顶底板，考虑到钻杆的下沉开口位置宜靠近煤层上部煤层有夹矸时应使钻孔穿透夹石以使各自然分层均被湿润。
6）、封孔深度
封孔深度一般通过试验和生产实践确定我矿封孔深度一般为6m（以防漏水）。
7）、封孔方式
煤层注水是通过密封在钻孔内的注水管将水注入钻孔并渗入煤体。
封孔即把注水管封在钻孔内。
8）、注水压力
我矿注水经验一般静压注水水压不超过6MPa。
9）、注水流量
静压注水流量一般为1m3/h·
m，动压注水量一般为8-12m3/h·
m。
10）、注水量
一般地煤层注水每个钻孔的注水量为：
Q=L1BMrq
=162×
10×
1.45×
0.03
=705m3
式中Q—每孔的注水量m3
r—煤的密度t/m3
L1—工作面长度m
B—钻孔间距m
M—煤层厚度m
q—吨煤注水量。
一般为0.03m3/t。
11）、注水时间
单孔注水时间为
=705m3÷
1m3
=705h
式中：
T—注水时间h
Q—钻孔注水量m3
V—注水速度m3/h。
12）、日注水量
8h×
1m3×
3=24m3/d
13）、单孔注水天数
705h÷
24h=30d
14）、长孔（双向长孔）注水天数
30÷
2=15d
其他参数
施工地点
起台（m）
与巷道中心夹角（°
终孔（m）
411运输顺槽
90
+15
81
411回风顺槽
-15
61
钻孔直径：
∮94mm；
钻孔深度：
入风顺槽大于81m、回风顺槽大于61m
套管长度：
1.5m（每根），注水钻孔下15m插管。
注水钻孔保证3-4个钻孔为一组，合供水管路。
2、工作面注水方式：
工作面采用短孔煤层注水工艺，一般为两个日进度。
如图：
1）、钻孔直径
注水钻孔孔径：
42mm。
2）、钻孔长度
一般取L=Ld+0.25
=1.6+0.25
=1.85m
式中L——钻孔长度m
Ld——工作面日推进度，取1.6m。
3）、钻孔间距
注水钻间距及布置：
延工作面每5个架子一组（每钻间距约为7.5米）
4）、钻孔角度
注水钻仰角：
+60°
5）、注水压力:
注水采用高压注水泵，注水压力8-12Mpa
6）、每孔注水量
q=K·
n·
Vc×
100%
=1.2×
0.025×
（1.85×
7.5×
10）×
=4.2m3
式中q—每孔注水量：
L
K—漏水系数，取1.2
n—湿润系数，取2.5%
Vc—湿润体积，m3，VC=LBM
其它符号同前。
7）、日注水时间：
4h
8）、单孔每小时注水量：
2m3/h
日注水量
4h×
2m3=8m3/d
9）、单孔注水时间
4.2m3÷
2m3/h=2h
四、注水效果及检查方法
1、防尘效果
煤层注水的防尘效果表现为采煤时空气含尘量的降低，各种注水方式的降尘率为：
短钻孔注水为40%-90%：
长孔（双向长孔）注水为60-90%.
2、其他效果
煤层注水以后能取得以下各种效果：
有可能抑制瓦斯涌出降低工作面的回风流中的瓦斯浓度;
能降低工作面的温度1℃-3℃；
能降低水的硬度，容易开采，提高生产效率；
可降低炸药、雷管或截齿的消耗，降低采煤机的采煤功率；
能缓和冲击地压；
煤层受到充分湿润时，有可能预防煤与瓦斯突出。
3、煤体湿润效果的检查方法
一般都以煤体水份增加1%作为确定湿润范围的标准。
湿润范围及湿润程度的检查方法有以下两种;
1）观察法：
短孔注水时在工作面、长孔注水时在注水的巷道内观察钻孔两侧煤壁或煤“出汗”的位置，从而确定出湿润的范围。
2）分析法:
从采煤工作面的煤壁上采取煤样：
分析注水前后的水份变化，确定湿润范围和湿润度。
五、钻孔施工方法及注意事项
1）施工前瓦斯检查员在施工地点附近10米范围内检查空气成分。
如果瓦斯浓度超过1%或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》第一百条规定时，必须立即停止钻进作业，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室，及时处理。
2）电气设备、钻机入井施工前必须进行检修，排除故障，经防爆检查员检查合格后，方可入井。
3）机电电工负责钻机接电源，必须检查电器设备的完好，并做好电流整定工作。
4）使用合格的合金钻头，按钻孔位置及参数进行施工，避免钻孔封孔段塌孔，影响封孔质量。
5）用坡度规确定方位角、倾角，稳固钻机。
6）施工前钻工先检查钻杆，应不堵塞、不歪曲、丝扣未磨损。
不合格的严禁使用。
7）连接钻杆时要对准丝扣，避免歪斜和漏水。
装卸钻头时，应严防管钳夹伤硬质合金片。
8）钻头送入孔内开始钻进时，给进压力不宜太大，要轻压慢转，待钻头下到孔底工作平稳后，钻进压力再逐渐增大。
9）开钻前必须先供水，水返回孔口后才能给压钻进，不准钻干孔；
孔内煤、岩粉多时，应加大水量，切实冲好孔后方可停钻。
10）钻进过程中要准确测量距离，记录好数据，以确定孔深。
11）临时停钻时，要将钻头退离孔底3米以上，防止煤（岩）粉卡住钻杆；
停钻8小时以上时应将钻杆拉出来。
六、安全组织措施
1）每台钻机打钻人员不少于3人，包括钻机长和安全负责人。
2）钻工每日上班前按时参加班前会，班长及所有人员要明确当班任务，清楚岗位责任。
3）班长负责安全隐患排查及安排人员工作，所有人员要严格执行岗位责任制。
4）每班人员升井后，班长及各钻机负责人必须向矿值班室汇报当班工作情况。
5）钻工在井下认真执行交接班制度，检查各设备完好情况，并认真填写接班记录。
6）打钻地点附近要安装直通矿值班室的电话，有任何异常情况及时向矿调度室汇报。
七、安全技术措施
1）进入工作面的作业人员必须穿防冲服，戴防冲安全帽，作业结束后迅速撤离工作面。
2）在组织施工前，施工人员对钻机附近10m范围内顶板情况及锚杆和顶板进行检查，发现巷道支护受损的及时处理并加强支护，并打好立柱和挡板。
3）钻场附近准备1台风动排水泵，预建排水系统，风动泵用钢丝绳捆绑在钢梁上。
4）钻机油箱、操作台、备用钻杆、插管以及打钻所需要的物料，要放置在巷道两侧用钢丝绳捆绑在钢梁上。
5）所有打钻施工作业人员必须严格执行《煤矿安全规程》、《作业规程》及《操作规程》之规定，熟悉井下避灾路线及自救器的使用方法。
6）打钻人员必须了解钻孔的施工方法和质量要求。
7）钻机安设时，要注意下列事项
（1）钻机安设前要清理浮煤，矸石，整平底板，垫上方枕木。
选择适当位置安设钻机。
（2）钻机主轴中心线对准钻孔位置，摆正钻机，打起撑柱和立柱（如现场条件不允许，必须用两台5吨起重机前后锁牢钻机）。
（3）钻机安设要平稳，压钻机柱上端戴木柱帽，立柱标准有效，并做好防倒措施。
防倒措施采用12#铁丝把四根压柱相连，并与巷道顶网相连接，固定可靠，防止压柱翻倒伤人（如现场条件不允许，必须用两台5吨起重机前后锁牢钻机）。
8）工作人员进入作业地点，班长首先敲帮问顶，检查设备的完好情况及安全隐患，若有不安全因素，不得工作。
9）开机后所有人员各就各位，司钻人员必须确认其它人员安全离开后，再开机钻进，作业人员要集中精力，严禁打闹，不准与司机闲谈，做与之无关的事情。
10）所有工作人员要统一服从司钻人员的指挥和安排
11）钻进操作中，要作好“三看，两听，一及时”，仔细判断孔内情况，“三看”即看给进压及进尺速度，看泵压表和孔口返水返渣情况，看水接头情况：
“两听”即听机器运转声音，听孔内震动声；
“一及时“即发现异常情况及时处理。
12）钻杆损坏程度超过下列规定不得入孔。
（1）直径50mm以上钻杆外径磨损超过2.5mm；
（2）接头及其连接部分丝扣不在中心线上或丝扣不合格的钻杆；
（3）直径50mm以上钻杆每米弯曲超过2mm；
八、质量措施
1）施工前对施工人员进行技术培训，熟悉操作规程和安全技术措施。
2）严格按照施工所规定的钻孔位置，方位角，倾角和深度进行施工，确保各参数在允许误差范围内。
3）封孔后及连接胶管要严密，不得有漏气现象。
4）钻孔施工时，班组长要做好原始纪录，注明孔号、孔径、孔深、位置、坡度、方位角等参数。
打钻过程中的异常情况也要在原始记录本上注明。
5）加强钻孔定位检查，钻孔参数必须达到标准：
开孔误差不超过±
10cm,方位角误差不超过±
2°
，倾角误差不超过±
1°
九、灾害预防措施
1）作业过程中，若发现煤层发潮，煤壁挂红、挂汗，巷道发冷或出现雾气，有顶板来压和底臌现象，工作面有害气体增加和水灾事故等透水预兆时，必须立即停止钻进，并向矿调度室汇报，待方案确定后方可进行处理
2）若发现工作面有煤岩松软，片帮，响煤炮、瓦斯忽大忽小，瓦斯喷孔等瓦斯突出预兆或钻孔中水压水量突然增大，顶钻、卡钻等异常情况时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆，立即撤人并汇报、处理。
3）钻探作业发生任何异常情况时，工作人员都要沉着冷静，立即向矿调度室汇报，选择正确的避灾路线撤退
4）发现有夹钻现象作业人员必须认真丈量机上钻杆余尺，详细分析和记录孔内情况，并向值班区队长汇报，待方案确定后方可处理，处理事故过程中，班长必须亲自操作。
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