3101首采面煤层注水设计90m.docx
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3101首采面煤层注水设计90m
3101首采面煤层注水设计
编制：
地测科
山西泽州天泰和瑞煤业有限公司
二0一四年八月
3101首采面煤层注水设计方案
一、煤层注水设计概述
根据《煤矿安全规程》第154条的规定：
采煤工作面应采取煤层注水防尘措施。
我们对3101首采面进行煤层注水，预先湿润煤体，达到在回采过程中的产尘量，特做设计如下：
二、3101首采面基本情况
工作面走向长度
工作面倾向长度
煤层倾角
煤层平均厚度
730m
110m
-4°至-9°
5.7-6.0m
三、注水钻孔参数确定
1、注水方式：
采用静压长钻孔煤层预注水方式注水（即采用正常压力注水）。
2、钻孔布置：
从3101首采面的切眼处的3101运输顺槽开始，沿3#煤层的倾斜方向平行于工作面的方向施工注水，采用单向孔进行注水，实行随采随注。
3、钻孔参数确定：
①采用ZYW-2000型矿用全液压钻机钻进施工，配Ф63mm外平钻杆，钻孔孔径为Ф65mm，采用ZBG-45/160型注水泵。
②钻孔间距：
根据初步设计得知钻孔间距为20m；
③钻孔倾角
γ=α－θ
式中：
γ-钻孔倾角
α-煤层倾角（本煤田3#煤层倾角为-4°至-9°，取平均-6°）
θ--钻孔最大下沉角；θ＝ａｒｃｔｇｈ／Ｌ
ｈ--钻杆下沉距离（ｍ）
Ｌ--钻孔长度（ｍ）
ｈ／Ｌ--钻杆下沉率，一般为0.3—5％，本设计取0.4％
γ＝α—θ＝-6°-ａｒｃｔｇ0.4％＝-6°-14'＝-6°14'
④根据通风管理部规定：
煤层注水钻孔长度为工作面长度-20米即110-20=90m。
⑤钻孔布置：
本次施工在3101首采面的运输顺槽，从3101首采面切眼位置向3101首采面设计停采线位置，每20m设计施工钻孔一个，共设计钻孔50个，各个钻孔的具体情况见下表。
孔号
方位角（º）
倾角
（º）
孔深（m）
孔号
方位角（º）
倾角（º）
孔深（m）
1#
180°
5°30′
90
26#
180°
4°30′
90
2#
180°
5°30′
90
27#
180°
4°30′
90
3#
180°
5°30′
90
28#
180°
4°30′
90
4#
180°
3°30′
90
29#
180°
4°30′
90
5#
180°
3°30′
90
30#
180°
4°30′
90
6#
180°
3°30′
90
31#
180°
3°
90
7#
180°
3°30′
90
32#
180°
3°
90
8#
180°
7°
90
33#
180°
3°
90
9#
180°
7°
90
34#
180°
3°
90
10#
180°
7°
90
35#
180°
3°
90
11#
180°
7°
90
36#
180°
3°
90
12#
180°
7°
90
37#
180°
3°
90
13#
180°
6°
90
38#
180°
3°
90
14#
180°
6°
90
39#
180°
3°
90
15#
180°
6°
90
40#
180°
4°
90
16#
180°
4°30′
90
41#
180°
4°
90
17#
180°
4°30′
90
42#
180°
4°
90
18#
180°
4°30′
90
43#
180°
4°
90
19#
180°
4°30′
90
44#
180°
4°
90
20#
180°
4°30′
90
45#
180°
4°
90
21#
180°
4°30′
90
46#
180°
2°
90
22#
180°
4°30′
90
47#
180°
2°
90
23#
180°
4°30′
90
48#
180°
2°
90
24#
180°
4°30′
90
49#
180°
2°
90
25#
180°
4°30′
90
50#
180°
2°
90
四、封孔要求：
1、封孔深度：
封孔深度必须超过巷道边缘煤体破碎带宽度5米，在地质构造（如断层带）附近，封孔深度应适当加长。
2、封孔方法：
采用封孔器自动封孔。
封孔器与水管连接处距钻孔外口应在5米以上，保证钻孔周围煤壁不漏水。
五、煤层注水参数确定
１、注水系统
采用静压注水系统，用高压胶管将每个钻孔的供水管路连接起来。
实行多孔同时注水，单项同时注水钻孔数不少于3个，24小时不间断注水，单孔累计注水时间以达到煤帮在预定湿润范围内“出汗”为止。
注水超前于工作面回采的距离，不小于月推回采的进度，超前时间不少于1个月。
２、注水参数
⑴注水压力：
注纯水时以1.5--2.0MPa为宜；一般采取调节钻孔的注水量来控制注水压力，注水从低压逐渐升压直至压力稳定。
⑵注水流量：
注水流量不宜过大，小流量注水对煤层湿润效果最好。
只要时间允许，应采用小流量注水，注纯水时可取15--20L/min。
⑶比注水量：
比注水量是指单孔长度的钻孔的注水体积。
设计钻孔的比注水量按下式计算：
Ｑm＝K×Ｄｅ×m×γ×ΔWm3/m
式中：
K─湿润校正系数，取K＝1.0
Ｄｅ─钻孔间距，取Ｄｅ＝20m
m─煤层总厚度，m＝2.60m
γ─煤体密度，取γ＝1.4t/m3
ΔW─煤体平均水分增量，1--2％ΔW＝1.8%m3/t
Ｑm＝1.0×20×2.6×1.4×1.8%＝1.3m3/m
⑷单孔累计注水时间：
注水时间取决于比注水量、钻孔长度和注水渗量，按下式计算：
t＝（L×Ｑm）/（60×q）*1000H
式中：
t─单孔累计注水时间（小时）
L─钻孔长度，L＝90m
Ｑm─单孔设计比注水量，Ｑm＝1.3m3/m
q─注水流量q＝20L/min
t＝（90×1.3）/（60×20）×1000＝97.50H
在实际注水中，亦可把预定湿润范围内“出汗”现象作为煤层达到全面湿润的标志。
“出汗”后即可结束注水。
注水工作制度采用全天24小时不间断注水。
３、注水超前于回采的距离和时间
为提高煤层注水效果，煤层注水工作应在常压带内进行。
为保证足够的注水量，注水工作不易过迟。
⑴超前距离：
距工作面最近的注水孔开始注水时，超前工作面的距离可按下式计算：
Lm＝Lq＋（Ta＋t1×（t0＋t2）/（24×t0））×Vm
式中：
Lm─注水开始时超前工作面的距离m
Ta─注水钻孔倒孔转换时间，天；取Ta＝0；
Lq─工作面前方应力集中带宽度，取LＱ＝30m
t0─每次纯注水时间，取t0＝24H
t2─注水间隙时间，取t2＝0H
t1─单孔累计注水时间，取t1＝97.50H
V─工作面正常的推进度，按初步设计取V＝1.8m/d
Lm＝30＋（0＋97.50×（24＋0）/（24×24））×1.8＝46m
⑵超前时间：
T＝Lq/V＋（TA＋t1×（t0＋t2）/（24×t0））
＝Lm/Vd
式中：
T─注水的最小超前时间
Lm─注水开始时超前工作面的距离，
V─工作面正常的推进度，取V＝1.8m/d
其它符号同前。
T＝Lm/V
＝46/1.8
＝25d
根据煤层注水技术标准（Q/.02.1.09.002-2008）：
注水超前回采的距离不小于月推进度，超前时间不小于1个月。
3101首采面注水超前回采的距离暂定为70米，超前回采时间暂定为15天。
注水过程取样分析，并根据上述计算结果合理选取注水超前回采的距离和超前回采时间。
六、煤层注水效果分析
１、注水前对该面取样分析，化验出原始水份。
２、注水后每月沿工作面（４点），上下顺槽（各２点）取样测其水份增加率，分析资料要保存完好。
３、煤层注水后的水份增加率应到1％以上。
４、按规定定期进行粉尘浓度测定。
七、其它管理制度
１、设定专人负责，定员三人，全天24小时不间断注水。
２、注水前应检查管路是否完好，仪表和开关能否正常工作，确认注水系统完好后，方可依次打开注水开关。
３、注水后要及时记录各种数据，分析注水结果，不断总结经验。
４、注水如发生异常情况，应立即停止注水，待查明原因，处理完毕后再进行正常注水工作。
八、打钻安全操作方法及安全注意事项
1、所有下井作业人员必须经过安全培训，且考试和考核合格后方能入井作业。
开工前对施工人员进行技术交底和措施贯彻，使每一个参与施工的人员都了解工程的技术要求，了解施工措施和安全措施，所有人员应签字备查。
2、井下施工时要严格执行《煤矿安全规程》及我矿有关的规定，特别要做到：
（1）严格按照煤矿三大规程作业，不得违章指挥，不违章作业、不违反劳动纪律，严格执行不安全不生产的原则。
（2）施工人员下井必须持证上岗，工作中坚守岗位，无特殊原因不得随意远离打钻地点走动。
（3）入井前要按要求配带好矿灯、矿帽、自救器。
（4）上、下井时必须听从现场管理人员指挥，不得拥挤、吵闹，听从管理人员指挥。
乘坐人行车时身体及携带的工具和零件严禁露出车外。
（5）严禁携带烟草和点火物品，严禁穿化纤衣服，入井前8小时严禁喝酒。
（6）严格按矿方规定乘坐人行车，人员携带纤杆、铲子等长工具及物件时，严格执行“三注意”原则，不准扛在肩上或随手拿拽，防止触电等安全事故的发生，确保职工的人员安全。
（7）人员在上、下山巷道内行走时，坚持“行车不行人”管理制度制度，严禁蹬钩扒车。
上、下乘坐人行车时要坐稳。
3、进入现场的所有设备要符合井下防爆要求。
设备进入现场前，要对现场安全环境进行检查，施工地点必须做到通风、通电、通水、通电话、排水通畅、巷道底板平整、瓦斯煤尘等符合煤矿安全标准要求后方可进入施工。
4、钻机人员不得无证操作。
钻机移位时应派人负责设备及车皮的运输。
5、设备运转前，要对设备进行试运转，试运转正常后方可开钻施工。
试运转情况要在原始班报上有记录。
6、严格执行井下交接班制度，每个小班接班后应检查校验钻孔方位、倾角是否变化，发现变化应及时予以调整。
7、井下运送设备、材料要有专人跟车，设备捆绑要牢靠，装在矿车或平板车上的钻探设备不得超高和超宽。
在搬运设备时要严格按井下作业规程操作，防止挤压、碰撞等事故发生。
井下起吊和移动设备时要选择安全的起吊点，人员操作时要稳，配合要协调。
8、井下电器设备经过专业电工安装、检查，合格后方可开钻施工。
施工电缆要按标准吊挂。
井下用电要按井下规定执行，要做到防火、防爆、防触电，要每班对机电设备进行检查，确保电器设备完好。
9、严格执行停送电制度，停电以后必须验电，然后把开关的把手封锁并复位值0，同时要挂牌管理或派专人看守。
工作结束后必须全面检查，待一切无误其它岗位没有作业人员后方可送电撤人。
钻机移位时要停电作业，严禁带电检修和搬迁电器设备。
10、打钻、注水期间，迎头必须悬挂便携仪。
施工人员要协调配合作业，设备运转、停机时要先招呼、再操作，严禁不打招呼启动。
同时加强对设备的使用与维护保养，严格按照设备的操作规程进行操作。
在迎头打注水孔前，应加强迎头顶板管理，首先严格执行敲帮问顶制度，找净顶、帮部活矸危岩，对于找不掉的，必须采用戴帽点柱和防片网进行加强支护；浮煤活矸应摊平，后路要保证畅通。
11、上下钻具时，钻机上下夹持器应配合使用。
拧卸钻具和加减钻杆时应将钻具卡牢，作业人员应站在钻杆两边作业，严禁站在钻杆的后端工作，防止钻具下窜伤人。
施工中人员应分立钻机两侧，防止孔内突然来水、来压顶出钻杆伤人。
12、钻机操作时，应严格遵守操作规程，钻机操作人员开关离合时，应对周围人员、设施进行检查，确认安全后，才能进行操作。
打钻人员，注意力集中，衣服裹在腰带里，袖口、毛巾扎好，防止钻进时缠咬衣物，发生伤人事故。
13、施工现场要配备专用电话，当班班长负责当班施工中的安全、质量和人员管理工作，每班到现场后班长应及时把井下人数、工程进度等情况向矿调度室汇报，并严格填写打钻原始记录。
14、打钻时，应安排专人位于安全地点观察顶板、煤壁情况，发现异常立即停止作业，撤出人员。
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。
每次钻杆使用前要检查钻具丝扣的好坏，钻杆是否有弯曲及裂痕等，不合格钻杆禁止下入孔内。
15、钻机平行施工作业时，要相互协调，加强沟通，共同做好现场的安全文明生产。
附：
钻孔平面布置图
煤层注水使用材料
煤层注水使用材料
名称
型号
数量
备注
钻机
ZYW-2000
2台
钻杆
Φ63×0.8米
200根
合金钻头
Φ94
5个
合金钻头
Φ65
10个
注水泵
ZBG-45/160
2台
给水泵
2台
与注水泵配套
压力表
100块
抗震压力表
水表
100块
截水阀
10个
安全阀
10个
高压胶管
1500米
与封孔器相配
封孔器
ZFII-45
50个
与钻头配套
高压胶管
300米
与封孔器配套
逆止阀
50个
与高压胶管配套
封孔胶
20桶
升级会员 