茂华白芦煤矿4304工作面煤层注水设计.docx
《茂华白芦煤矿4304工作面煤层注水设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《茂华白芦煤矿4304工作面煤层注水设计.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![茂华白芦煤矿4304工作面煤层注水设计.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-6/4/7865a635-ed37-4e9a-8a29-d9c8bc619b13/7865a635-ed37-4e9a-8a29-d9c8bc619b131.gif)
茂华白芦煤矿4304工作面煤层注水设计
中国华电
CHINAHUADIAN
CORPORATION
4304综采工作面煤层注水设计
山西朔州平鲁区茂华白芦煤业有限公司
审批意见:
4304综采工作面煤层注水设计
一、设计依据
1、根据《煤矿安全规程》“采煤工作面应采取煤层注水防尘措施”的规定。
2、根据长钻孔煤层注水方法MT501—1996的标准。
3、根据《煤矿各工种操作规程》。
二、工程项目:
4304工作面煤层注水设计。
三、用途:
通过钻孔注入压力水,使其渗入煤体内部,增加煤的水分,从而减少煤层开采过程中煤尘的的产尘量。
四、钻孔布置方式及详细参数
(一)、钻孔布置
在回风顺槽布置钻孔,进行单向钻孔煤体预注水,回风顺槽由里向外每隔20m布置一个钻孔,垂直煤壁钻进。
(二)、钻孔参数
钻孔间距,每隔20m打一个孔,但在断层附近不布置钻孔,孔位布置在巷壁煤层厚度二分之一处。
垂直煤壁钻进,上仰2º,孔深110-130m;单孔注水量及注水时间:
1、单孔注水量Q按下式计算:
Q5=B·L·M·γ(W1-W2)K式中:
Q-单孔注水量,m3
B-钻孔间距(湿润煤体的的宽度),20m;
L-钻孔长度,取L=130m
K-系数(包括漏水及钻孔前方煤体吸水),取1.5;
M-煤层厚度,取煤层平均为7.26m
γ-煤的密度,γ=1.42t/m3;
根据钻孔参数分别计算出的钻孔间距为20m时,注水量分别为643m3;
2、单孔注水时间
根据t=Q/q
Q-单孔注水量,m3
q-为注水泵的流量,m3/h
注:
BZW-100/20型注水泵流量为6m3/h。
3.设备及器材
(1)、钻机:
1)采用MYZ-200型钻机,在工作面回风巷施工顺层钻孔,钻头直径为Φ65mm;钻杆:
选用ф50mm的钻杆;钻头:
ф70mm钻头,适应岩性f>4。
符合煤矿井下防爆要求,具有煤矿安全标志;
(2)、采用KBZ-100/150型注水泵,泵与孔之间选用钢管和高压水胶管连接,并配备DC-4.5/20高压水表,压力表阀门等设备;
(3)、封孔采用封孔器封孔。
4.钻孔施工
(1)采用地质罗盘仪确定钻机钻进的方位和倾角;
(2)钻孔排粉方式:
直接采用井下防尘管道供水排粉;当供水压力小于2MPa时,应采用辅助排粉设备;
(3)接上钻杆及钻头,开动钻机进行钻孔作业。
5.封孔
将封孔器与井下静压水或高压水连接,封孔器插入需要注水的煤层孔内,打开水路安全阀,当封孔水压达到1Mpa时,靠静压水或高压水压力将封孔器的胶管膨胀后封孔,而后注水,注水完毕后,打开控制水阀,可将管内水放出,当封孔水压下降到0.5Mpa以下时,封孔器即可恢复原状,然后将封孔器抽出,完成注水工作。
封孔深度
采用自动封孔器封孔时,封孔深度应不小于1.8m。
6.注水
6.1设备及器材
(1)108mm静压水管,水压2.2-2.5MPa。
(2)单向阀:
直通式,开启压力为≤0.04MPa,额定压力≥16MPa,流量≥80L/min;
(3)注水表:
流量2.0~4.5m3/h;额定压力≥16MPa;
(4)压力表:
量程0~16MPa,精度1.5级;
(5)阀门:
高压阀门,耐压≥16MPa;普通阀门,耐压6.3MPa;
(6)钢丝编织高压胶管40Mpa;
(7)管路接头:
采用快速接头,尺寸符合规定;
(8)煤层注水封孔器:
MZF-70-5,1×3台,Φ小于钻孔6-12mm;
(9)等量分流器:
DF-3型,4×2台
6.2注水系统
本工作面采用KBZ-100/150型注水泵与静压供水系统。
6.3注水参数
(1)注水压力
(1.2-1.5)Pw≤P≤PT
(1)
式中:
P——注水压力,MPa;
Pw——煤层中瓦斯压力,MPa;
PT——上覆岩层压力,MPa。
根据我矿实际情况确定注水压力为2.2-2.5Mpa;
(2)吨煤注水量
应为0.02~0.04m3/t。
本工作面取0.02m3/t。
(3)单孔注水量
(2)
式中:
Q——单孔注水量,m3;
k——钻孔前方煤体湿润系数,1.1~1.3;本工作面取1.2;
M--开采厚度,m;取7.26米;
lj——钻孔间距,m;取20m;
l——钻孔长度,m;取130m;
ρ——煤的密度,t/m3;取1.42t/m3;
δ——吨煤注水量,m3/t,取0.02m3/t
将相关参数代入式
(2)得:
单孔注水量:
Q=1.2×7.26×20×130×1.42×0.02=643.29m3
(4)单孔注水流量
由于注水流量与注水压力及煤的特性有关,本工作面设计时取6m3/h。
(5)注水时间
(3)
式中:
T——注水时间,h;
q——单孔注水流量,m3/h;本工作面设计时取6.0m3/h。
将相关参数代入式(3)得单孔注水时间为107h(注:
如果在实际注水时,注水流量达不到注水要求,则注水时间要延长)。
(6)同时注水钻孔数量
n=Tu/(24*Lj)
式中:
n——同时注水的钻孔数量;
T——单孔注水时间;
u——工作面日推进度,m/d,本工作面取4.5m/d。
Lj——钻孔间距;
将相关参数代入式(4)得同时注水钻孔数:
n=1.26取2个(注:
如果在实际注水时,注水流量和注水时间变化,同时注水钻孔数应适当增加)。
(7)注水超前工作面距离
(5)
式中:
lc——注水超前工作面距离,m;
lt——停止注水时钻孔距工作面的距离,应为8~20m。
本工作面取20m;
将相关参数代入式(5)得注水超前工作面距离为
lc=107×4.5/24+20=10m,取10m;
(8)注水孔长度
L=LG-S
式中LG为工作面长度,4304工作面为150m
S为保留煤体宽度,我矿为20-40m
则我矿注水钻孔长度为110-130m
6.4注水方法
(1)封孔后按照设计连接注水系统;
(2)启动注水泵然后打开静压水管与注水孔连接管上的阀门进行注水;
(3)当注水达到设计要求或钻孔周围煤壁有水渗出时,可结束或暂停对该钻孔或该组钻孔的注水。
使用自动封孔器封孔注水时,封孔器外接1-2节钻杆。
孔口钻杆捆绑牢固,其它工序同上。
二、施工安全技术措施
(一)、技术要求
1、注水孔布置及参数
巷道
施工间距
孔径
mm
水平转角
仰
角
孔
深
(m)
间
距
(m)
封孔器长度
(m)
加压方式
注水压力(Mpa)
注水
时间
(时)
注水
天数(天)
注水
量
(m3)
回顺
20m
Φ70
Φ90
垂直
煤壁
2°
130
20
1.8
静
动压
2.2-2.5
107
6.3
643
2、作业要求
(1)、打孔人员必须熟悉工作面情况,有不安全隐患必须处理后方可开工。
(2)、使用钻机时,钻架及开关必须安设牢固,并且钻架有防倒装置。
安装好以后,首先要检查各部位完好和开关按扭是否灵敏可靠,否则,严禁操作。
(3)、三角架底部稳设在实底上,严禁稳设在浮煤、浮矸上,前后三角架底部钢管内各插1根钻杆,以防翻钻伤人。
(4)、移动钻机时,必须停电、停水后,一人抬起钻架头移动1m,放稳后,两人抬起钻架尾移动1m,放稳后,将钻架调整好,经试运转正常后方可开工。
(5)、操作钻机时,要随时注意观察钻具上水情况,如发现钻具上水不好时,要停机检查原因,处理后方可施工。
(6)、延接钻杆时,要清除钻杆内的杂物,先把钻机机头退至正好延接1根钻杆的位置处,然后用管钳把钻杆与接头拧紧,再使钻机机头与杆的尾部对接拧紧方可开机。
(7)、钻机钻孔作业必须做到开机先开水,停机后停水的原则施工。
(8)、钻孔钻好后,先把钻机退出来,并用管钳咬紧钻杆逐段拔出钻杆,拧开接头,严禁使钻机反转松扣,防止将钻孔内的钻杆脱扣掉入孔中。
(9)、两人拧松钻杆要喊号,防止一人用力,另一人因钻杆旋转带动管钳打伤。
(10)、注水过程时,作业人员必须对作业区进行安全检查,确认安全后,方可将阀门、注水泵、水表与静压水管、注水孔口联接,联接好后,先进行试水,确认管路、封孔无跑水现象后,方可进行正式注水。
(11)、注水时先把封孔器放到钻孔扩孔段,接好封孔器膨胀腔进水管。
打开阀门待封孔器橡胶管膨胀把钻孔封严后再关闭阀门,然后将注水管接到封孔器注水端上
(12)、注水工作必须配备两人,严禁单独作业。
(13)、要随时观察注水情况,发现水管跑水,水压不够,水从煤壁或封口处大量流失,要停止注水进行处理。
(14)、经常观察注水区域煤壁情况,发现煤壁挂汗,认为煤体已经湿润,即可停止注水。
(15)、注水过程中,人员要坚守岗位,作好注水记录。
(16)、注水孔完毕后做好注水孔的封堵工作。
三、安全技术措施及注意事项
(一)、钻机及注水泵应放置在顶板完好处,如因工作条件限制,应加固顶板和两帮,以确保设备和人身安全。
(二)、打钻
(1)按设计要求高度位置安设钻机,钻架要安设牢固,可靠,以确保钻孔方位及倾角符合要求。
(2)开钻前应接好电源进行空转调试,确保钻机各部连接无误,运转正常后方可钻进。
(3)钻杆要相互连接可靠,钻进过程中要经常检查排粉情况,以防止卡钻等事故。
如出现岩粉,应立即停止钻进,拨出钻杆,重新开始钻进。
(4)严禁无水钻进。
(5)钻孔要做到连续钻进,不能长时间停钻,否则应将钻杆全部拨出,以防止卡钻等事故,每次钻进前要做到先开水,后开钻。
(6)所有操作人员都必须按照钻机性能及其操作方法进行操作,在钻机工作过程中严格按操作规程进行操作,严禁使用管钳等工具靠近钻机。
(7)钻孔打好后,必须对其进行一次彻底性清洗,将钻孔内的煤粉排除干净。
待见清水后再进行下一个孔的操作工作。
(8)每个钻孔打完后,要清理好现场,并用红油漆在钻孔附近写上钻孔编号。
(9)每班都要做好原始记录,交接班时,必须把原始记录和现场情况交接清楚。
(三)、封孔
(1)封孔段的孔壁要圆直、光滑、清净。
(2)为防止钻孔内的阻力突然升高和注水钢管推出伤人,注水时应将注水钢管稳固在支架上。
(3)封孔要严密,开泵应缓慢进行,并检查各处是否有渗漏现象,然后再把泵升高到设计压力(设计压力为100kg/c㎡)。
(4)每个孔在注水过程中必须连续注水。
(四)、注水
(1)首先必须将注水泵放置平稳,吸水箱应放置于泵体附近5m左右,吸水器管末端必须有过滤装置。
(2)开泵前应首先检查注水设备配件是否紧固,然后打开放气活栓,向泵内注水,最后放上放气活栓。
(3)打开排水管道上的引流阀门,并向泵内输送冷却水,即可开泵。
开泵后缓缓关闭引流阀门,注意观察压力表,有水流动时即停止关闭,将引流水用胶管引入水箱内。
(4)注水过程中,应注意泵响声和运转情况是否正常,如发现异常情况时,还有局部高热时,应立即停泵排除故障。
(5)为延长注水泵传动部件使用寿命,应使电机正反方向交替运转(一周改变一次)。
(6)注水泵严禁无水运转。
注意观察出水量是否正常,如无水排出或出水量不足以及水管严重抖动时,应立即停泵,重新向泵内引水和排气。
(7)注水泵必须每十天换油一次。
(8)缸孔内的密封圈及中间体的密封圈组的密封位置,允许每分钟滴漏10滴左右,如滴漏过快,应停泵上紧调压螺栓,但不可上得太紧,如密封圈损坏,应急时更换。
(9)注水过程中,如果压力瞬间急剧升高,应立即停泵,检查管路系统,反之,孔内可能出现大量漏水现象,应立即停泵找原因。
(10)每班必须认真填写注水记录,设立煤体注水台帐,注水正常时,每小时记录一次。
(五)、其它
(1)钻机,注水电器设备要做到防爆性能可靠。
(2)钻进过程中,如遇顶板岩石,应拨出钻杆,重新打钻,原钻孔用水泥沙浆封堵严实,以防止注水时高压水从钻孔流入煤层顶板。
(3)严禁瓦斯超限作业。
(4)施工过程中必须加强自主保安,做到不安全不作业,严禁违章蛮干。
(5)、施工前必须将钻机管路摆顺、电缆吊挂整齐。
(6)、打眼前,作业人员必须将衣袖扎紧。
(7)、打孔过程中,操作人员应站在钻机0.5m的地方操作,开关处要有专人停送电。
(8)、加退钻杆时,必须在钻机完全停止运转,并停电的情况下进行,送电时必须等管钳离开后方可开机。
(9)、当瓦斯浓度达到1%时,必须停止电钻打眼,当瓦斯浓度达到1.5%时,必须切断电源撤出人员。
(10)、设备电缆完好要符合防爆要求,保护装置要齐全,严禁带电检修或搬迁设备。
(11)、严格按机电操作规程执行,每班出班前要把开关手把打到零位并闭锁。
(12)、出班前要把巷内节门关闭。
(13)、其它严格按《作业规程》、《煤矿安全规程》执行。