煤层注水设计范文.docx
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煤层注水设计范文
xxxxx焦煤有限公司
xxx回采工作面煤层注水设计
二〇一x年
xxxx有限公司
为有效改善我矿xxxx回采工作面的作业环境,提高生产效率,遏制煤尘事故发生,我矿决定对xxxx回采工作面实施煤层注水,为保证注水工作顺利进行,特编写《xxxx回采工作面煤层注水设计》如下:
一、工作面自然状况
1、工作面位置及井上下关系
工作面位置及井上下关系
水平名称
xxx水平
采区名称
Xxx
采区
地面标高
井下标高
地面相
对位置
xxxx综采工作面地表位置以北为山体和树木,地表地势起伏较大,被树木(橡树)和灌林覆盖,无村庄、小井和建筑物。
回采对地面
设施的影响
1、本工作面地表被灌木丛林覆盖,无任何设施。
2、预计该采面在采动后对地面没有影响。
井下位置
与
四邻关系
xxxx综采工作面东部为1条大巷,西部为矿区边界,南部为xxxx运输顺槽,北部为待采实体煤(岩)层。
走向长度(m)
x
可采长度(m)
x
可采面积(m2)
x
2、煤层特征情况:
煤层情况表
煤层厚度(m)
4
煤层
结构
含一层夹矸,属简单结构煤层
容重(t/m3)
煤层
硬度
煤种
2#
焦煤
瘦煤
贫煤
倾角(°)
稳定程度
稳定
煤层情况描述
该面煤层沉积较稳定,煤层倾角变化不大。
本工作面运输巷及回风巷在掘进过程中发现处正断层和明显构造。
煤层特征情况表
项目
单位
指标
备注
煤层厚度(最大~最小/平均)
m
2.95-4.59/3.84
煤层倾角(最大~最小/平均)
(°)
3°-27°/14°
煤层硬度f
1.4
煤层层理
发育程度
稳定
煤层节理
发育程度
稳定
3、开采方法与采煤工艺
本工作面采用走向长壁后退式一次采全高综合机械化采煤方法,顶板管理采用全部垮落法。
工作面采用双滚筒采煤机机械落煤,采煤机与刮板输送机联合装煤,刮板输送机、转载机、可伸缩胶带输送机联合运煤,支撑掩护式液压支架支护顶板,采空区采用全部垮落法处理顶板,工艺与装备能力匹配,无制约因素。
4、巷道布置
(1)巷道形状与断面规格
xxxx回采工作面巷道均为矩形,规格如下:
xxx运输顺槽,规格净宽为m,净高为2.8m,断面m2,全长1286m,沿煤层顶板掘进。
xxx回风顺槽,规格净宽为m,净高为m,断面m2,全长m,沿煤层顶板掘进。
xxxx切眼,规格为净宽为m,净高为m,断面m2,全长m,沿煤层顶板掘进。
(2)巷道布置方式
xxx回采工作面运输顺槽、回风顺槽沿煤层的倾向布置,工作面切眼沿煤层走向布置。
2、煤层地质情况
1、xxxx综采工作面煤层顶底板情况
煤层顶底板情况表
岩石名称
厚度(m)
岩性特征
伪顶
泥岩
灰黑色,块状,性脆,断口平坦,破碎,含植物化石及煤屑。
直接顶
泥岩
灰黑色,块状,性脆,断口平坦,破碎,含植物化石及煤屑。
老顶
粉砂岩
浅灰色,以石英长石为主,分选,磨圆较差,钙质胶结,具层理及裂隙,含云母碎片及煤屑。
底部颗粒变粗。
直接底
砂质泥岩
深灰色,具层理及裂隙,含云母碎片,局部破碎
2、xxxx综采工作面煤层自然含水情况
2#煤层原有自然水分含量为xxxxx%,平均含水量为xxxxxx%,小于4%,因此判断xxxx综采工作面的煤层含水量为xxxxxx%。
三、设计依据
依据鉴定报告,煤水分平均值为1.04%,煤水分平均值为0.88%;煤层顶板为粉砂岩、泥岩,底板岩性一般为粉砂岩和泥岩,层位稳定,
岩石容重:
界于2.3--2.5g/cm3之间,各层数据相当接近变化不大。
孔隙度:
从上至下岩石的孔隙度由13.91%渐降至3.58%。
含水率:
由上至下呈渐增之势,由0.05%--0.81%。
总体为容重较大,胶结良好,胶结物成分以粘土质为主,遇水有不同程度的软化,但无明显膨胀,且不泥化。
四、煤层注水参数的确定
1、钻孔位置:
钻孔布置在xxx回风顺槽侧。
2、钻孔角度:
钻孔平行于工作面向煤体,钻孔角度原则上与煤层角度基本一致,使钻孔始终保持在煤层内。
根据煤层节理发育选择采用垂直钻孔或伪倾斜钻孔,以使节理面尽量与钻孔垂直,此次设计钻孔方位为垂直煤壁钻进,倾角为-O—+1O。
3、钻孔直径:
钻孔选用xxx型架柱式液压回转钻机,钻孔直径为xmm。
4、钻孔深度:
根据煤层节理裂隙发育情况、工作面长度、注水时间和注水压力,确定钻孔长度:
L=L1-M
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,30m。
2号煤
则L=L1-M=120-30=90m
5、钻孔间距:
钻孔间距根据煤层的湿润半径计算,孔深时孔距大,孔浅时孔距小。
合理的钻孔间距一般通过实践来确定,根据经验一般按m考虑,因此设计20综采工作面的钻孔间距确定为m。
6、钻孔数量及编号:
根据2综采工作面倾斜长度、钻孔间距及停采线位置,设计2综采工作面内的钻孔数量为2个,钻孔编号由工作面切眼向运输大巷(回风大巷)方向依次增加。
7、封孔方式:
封孔方式分为水泥封孔和封孔器封孔两种,根据确定的注水方式和煤层特征,我矿设计选用封孔器封孔,封孔长度为1m。
8、注水系统
20综采工作面设计选用静压注水系统,水源来自顺槽中的静压洒水管,注水流量设计为6m3/h,压力0MPa-0MPa。
煤体注水后,钻孔预湿煤体水分应达到4%,注水效果和注水时间以实际注水效果衡量。
注水工作超前工作面回采1个月完成。
9、单孔注水量
双向钻孔注水时孔长的计算
L=L1-M
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,30m。
2号煤
L=L1-M=120-30=90m
(2)钻孔间距
钻孔间距可根据煤层湿润半径计算,按经验取20m。
(3)钻孔注水量按下式计算:
Q=BLMγ(W1-W2)K
式中:
Q—单个钻孔注水量,m3;
B—孔间距20m;
L—钻孔长度m;
M—煤层厚度m;
γ—煤容重,1.35t/m3;
W1—注水后要求达到的水分取4%;
W2—煤层原有水分;
K—考虑围岩吸收水分,水的漏失和注水不均匀系数,取1.5。
2号煤
Q=20×90×3.84×1.35×(4%-0.88%)×1.5=437m3
10、注水流量
小流量注水对煤层的湿润效果最好,此次采用静压注水,注水流量不会过大,流量以实际注水为准。
11、单孔注水时间
t=Q/q
式中:
t─单孔累计注水时间,h
Q─单孔注水量,m3
q─注水流量m3/h
在实际注水中,亦可把预定湿润范围内“出汗”现象作为煤体受到全面湿润的标志。
“出汗”后即可结束注水。
12、2综采工作面日注水量
Q′=nq×24
式中:
Q′─工作面日注水量,m3/d
n─同时注水的钻孔数,个
q─单孔注水流量,m3/h
t─一天,h
13、煤层注水水源
煤层注水水源来自顺槽内的静压水管。
四、工作要求
1、严格按设计方案中规定的方位角、倾角、孔径、孔深进行施工;开孔位置方位角、倾角、孔径、孔深都必须符合设计要求,方位角左右误差不得超过0.5°,倾角上下误差不超过0.3°。
2、打钻用水要保证有足够的流量,严禁打干眼。
3、孔深达到要求时,要用清水将孔内煤岩粉打扫干净再起钻。
4、钻进时要时刻注意掌握所钻煤岩层的稳定情况,发现异常情况要及时处理,严禁强拉硬拧。
每次钻杆下入前要检查丝扣的好坏,钻杆是否有弯曲及裂痕等,不合格钻杆禁止下入孔内。
5、注水人员要及时填写注水钻孔的编号、方位角、孔深等参数。
6、封孔前要检查注水孔内的堵塞物是否排除清理,保证注水孔固位煤帮,顶板支护完好,发现不安全因素及时处理。
7、按标准要求进行封孔,封孔的深度要符合设计要求,同时要严把封孔质量关,保证注水孔严密不漏水。
8、注水过程中发现煤壁在预定范围内出现水珠后,应停止注水。
9、安排专人进行煤层注水工作,全天不间断注水,每个注水人员要掌握注水的工艺要求,并严格执行煤层注水操作规程。
10、注水前应检查注水管路是否完好,仪表和开关等能否正常工作,确认注水系统完好后,方可依次打开注水开关,进行煤层注水工作。
11、注水人员必须严格执行现场交接班制度,班中详细记录注水压力、水表读数、注水流量等各种参数,出井后认真填写煤层注水记录,每个注水孔注水完毕后,由技术人员对每个注水孔实际注水参数进行统计整理,填入煤层注水台账。
12、注水如发生异常情况,应立即停止注水,待查明原因,处理完毕后,方可进行正常注水工作。
13、注水后要及时记录各种数据,分析注水结果,不断总结经验,为下一次的注水工作提供准确可靠的依据。
五、避灾路线
0回风顺槽探水工作面→回风大巷→轨道大巷→环形车场→井底罐笼→地面安全地点
附:
x综采工作面煤层注水设计断面图
x综采工作面煤层注水设计平面图
x综采工作面煤层注水设计剖面图