煤层注水措施.docx

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煤层注水措施

D-2112机巷煤层注水施工安全技术措施

一、工程概况：

D-2112机巷设计长度1188m，沿断层边缘掘进，煤层赋存变化较大，煤尘具有爆炸性。

二、注水目的：

1、通过煤体浅孔动压注水方式，充分湿润煤体，注水降尘，减少割煤产尘量，防止煤尘堆积，预防煤尘爆炸。

2、煤层进行浅孔动压注水后，深部煤体受压裂，瓦斯将会均匀释放，可有效预防瓦斯超限事故。

三、技术要求：

1、煤层注水的技术参数

钻孔湿润半径：

2～4m，水压：

8～10MPa；设计施工2个钻孔。

注水孔布置：

在巷道迎头并排布置注水孔，钻孔方位与巷道施工方位一致（注水孔具体位置见附图2）；钻孔采用手持式帮部锚杆钻机（MQTS-50）配合φ42麻花钻杆（1.5m/节）进行施工；钻孔孔深：

8m；钻孔孔径：

Φ42mm。

2、过断层、顶板破碎、留煤顶施工时，不进行注水，以防片帮、漏顶。

3、注水流程（动压注水）

系统供水→注水泵→截止阀→封孔器→钻孔→注水→结束（注水时间一般20～30min或煤壁渗水为准）。

4、封孔

1）封孔长度：

不小于2.0m；封孔要严，不能跑水。

2）封孔方法：

采用FZM-20型封孔器进行封孔，封孔器外端应进入孔内500mm以上。

注水泵型号：

7BZ-4.5/16；最大压力16Mpa，流量4.5m3/h。

3）注水时间：

每孔注水时间一般20～30min或煤壁向外渗水为止。

每孔注水时间（t）按下式计算：

T=Q/V

式中 t-注水时间 V-注水流量：

4～60L/min Q-注水量：

120～180L

5、注水有效后，每循环进尺保留不少于1m的前探钻孔超前距。

6、两个注水钻孔施工完成后，同时进行注水。

四、安全技术措施：

1、打钻、注水期间，迎头必须悬挂便携仪。

2、注水前，永久支护距迎头最大空顶距不得超过200mm，迎头煤壁应及时挂上防片网，以防注水时冒顶、片帮伤人或造成瓦斯超限。

3、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；迎头高度控制在2.0～2.5m，浮货应摊平，后路要畅通；掘进机应退离迎头5m以外，截割部落下，停电闭锁。

4、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。

5、打钻人员，注意力集中，衣服裹在腰带里，袖口、毛巾扎好。

6、每循环进尺（每循环进尺7m）前，先施工一个注水孔，若无异常情况，再施工另一个注水孔。

7、打钻人员要持钻有力，一是防止钻杆晃动过大，形成扁型孔，封空时不能封实；二是保证成孔质量，防止扩孔过大，封孔器不起作用。

8、封孔时，一人操作，一人负责开关水管及观察顶板和煤壁，若发现异常，应立即停止注水。

9、封孔器需全部塞入孔内，操作时，不要用力过猛，以免损坏封孔器，封孔器必须连接截止阀，只有封孔器卸压后，方能抽出，卸压时，卸压水口严禁对准人员。

10、注水前，操作人员应把封孔器送入钻孔，并把钻孔封闭密实，否则严禁注水。

11、注水前，迎头打两个液压单体点柱，单体初撑力为50KN，单体上端头用10＃铁丝固定在顶板钢筋网上，将注水管用10＃铁丝固定点柱上，以防封孔器窜出伤人。

12、注水时，如有瓦斯涌出时，必须及时停止注水，探查前方10m及左右两帮3～5m以内地质情况,在过地质构造带时，必须施工超前钻孔探查煤体深部瓦斯及水等情况。

13、注水时，若发生片帮、冒顶时，应立即停止注水。

14、注水时，注水泵距离迎头不得超过50m，注水泵压力表不得超过10MPa，实行双孔同时注水，流量应由小到大，逐渐增加，注水人员严禁正对注水孔，迎头20m范围内严禁有闲杂人员，严禁进行与注水无关的工作；注水人员应位于安全地点观察煤壁及注水孔周围的变化，若发现异常，立即停止注水。

15、注水时，高压胶管用14＃铁丝绑扎吊挂巷道帮部，距底板500mm，且高压胶管附近严禁有人，防止高压胶管脱落或爆裂而伤人。

16、注水前，必须检查各连接件连接是否牢靠，高压胶管与闸阀必须用正规U型卡子连接；注水时，时刻注意连接头处漏水情况，以免脱开伤人。

17、FZM-20型封孔器使用措施：

1）封孔器必须平直使用，严禁打折、重压。

2）使用时，调节好截止阀（开启压力应大于1MPa），高压直通连接压力水管路，放进相适应的钻孔，即可注水。

管路上要有压力表监控，压力水严禁高于注水泵的工作压力10MPa，作业完毕拆下压力水管路，待封孔器卸压，恢复原状，抽出封孔器整理备用。

3）封孔器必须全部放进钻孔里，放进钻孔500mm以上，严禁露在孔外边。

4）如发现膨胀体不膨胀时，先检查压力水是否超过1MPa，再检查截止阀是否被杂物卡住而不起封闭作用，如有杂物，用水冲洗干净装上即可。

顺序阀内的弹簧无方向，而阀锥芯尖是向膨胀体方向的，应避免拆下后装反。

5）注水时，操作人员不能正对钻孔，避免孔内压力高时，外部管路短时低压把封孔器挤出孔外而伤人。

6）调节顺序阀的弹簧压力大小，即可控制该阀的开启压力。

例如：

把顺序阀的开启压力调至2MPa,进水压力在≤2MPa时，该阀闭合，进水被堵截在膨胀腔内，膨胀体迅速胀大（直径增大，长度变小）。

18、注水泵站的安装、使用、维护及检修措施

1）安装：

首先将水泵与电机固定在机座上，通过弹性联轴器将两者连接起来，泵轴与电机轴应同心，允许误差小于0.14mmm，两半联轴节间应有2～4mm的间隙。

装上防护罩，在进水口装上进水接头，在出水口装上出水接头，在出水接头上装上安全阀和压力表等，然后将整机固定在根据需要选定的机械指定部位和基础上使用。

使用时可采用盛水器供水或管道供水。

盛水器应置于水泵近旁，吸水管以不超过5m为宜，并应避免弯折。

如果采用管道供水时，水压在0.2～0.5MPa。

吸水管末端应有过滤装置，以防泥沙、杂物吸入泵内。

2）启动前的准备工作于检查

新泵在使用前应用油洗去零件上的防锈油脂。

用手扳动弹性联轴器（检查传动系统是否正常），此时传动系统应转动灵活，无死点和蹩卡现象。

检查螺钉是否紧固完好。

向泵壳内注满L-AN46全损耗系统用油（GB443-89）。

接通阀体进出水管道，拧下放气螺钉放掉阀腔内的空气，向泵内引水，然后再拧上放气螺钉（注意勿使O形密封圈丢失）。

接通冷却水管向泵内输送冷却水。

点动电机3～4次，如无异常声响和震动，则可开机。

该泵不许无水运行，因无水运行时，势必造成柱塞与密封件间的干摩擦，从而使摩擦部位迅速升温而烧坏密封件。

开机后，应注意观察水量是否正常，如阀体排水口在二分钟内不能达到全流量或无水排出，则应停泵检查阀体内的配水系统，经检查无疑，再重新向泵内引水和排气，然后启动。

向泵内引水的同时可用手扳动弹性联轴器，使配水系统的吸、排阀进行启闭动作，以便排尽阀腔内的空气。

旋动安全阀调压螺母，可在任意调整溢流压力。

需长期存放的水泵表面应清理干净后涂防锈油脂，重新启用时，须清洗拆检，更换密封件，注油并调试合格后方可使用。

3）泵站的维修与检修

新泵使用时，先应空载运行8小时，换油一次；以后使用3天换油一次，以后每月换油一次。

换油时先卸下泵壳后部下方的排油丝堵，放掉泵内的润滑油，再通过油杯用干净的油液冲洗泵壳内腔，除去油污后注满润滑油。

压力表开关只宜在测定压力时才打开，平时应关闭，以延长压力表使用寿命。

运转中的水泵应每班检修一次润滑油消耗情况，并随时补充。

缸孔中的密封圈组的密封部位允许水液漏滴，但泄露水液不应成线，如出现成线漏液，应及时更换密封圈组。

泄露的水液表面允许漂浮油花。

如发现水泵在运行中其传动系统和配水系统有不正常的声响及局部高热等现象，应停机检查排除故障。

如发现水泵运行中出现水量不足，应停机检查配水系统，特别是密封件和弹簧等零件是否损坏，如有损坏应及时更换。

泵壳上的冷却系统若出现泄露，泄露的水液会与泵壳内的润滑油混合，润滑油即变成乳状或糊状，此时必须修理冷却系统，同时对泵壳内腔进行仔细清洗后重新注满润滑油。

该泵在使用过程中出现故障时需拆卸检修。

检修人员必须了解该泵的结构性能和工作原理，检修拆卸前应仔细分析，找出故障的部位并分析故障的原因，根据需要只拆卸与故障有关的部分。

拆出的零件应用煤油和汽油仔细清洗，在根据磨损和破坏程度决定修复或更换新件。

19、注水泵应安排专人负责检修和保养，注水应固定专人负责注水，以便检修、注水人员熟悉设备性能，便于操作。

20、注水设计由通防事业部负责，并现场指导注水工作，负责收集相关资料，进行分析和备案。

五、附图

附图1：

煤层注水系统图

附图2：

煤层注水钻孔布置三视图

一、17278综采面概况：

17278综采面位于张集煤矿（北区）北一采区南翼,采用倾斜长壁仰采工艺。

该面长240ｍ，西以8煤工广煤柱及南翼皮带机下山煤柱线作为停采线，可采条带长度1671ｍ，可采储量124.35万吨。

煤层倾角0~5Ｏ，平均倾角4Ｏ。

该工作面回采上限标高-500ｍ，回采下限标高-572ｍ。

本工作面8煤顶板岩性主要以砂质泥岩、砂岩为主，在工作面中东部临近切眼的区域直接顶板为中厚层状石英砂岩，充水水源为8煤顶板冒落带内砂岩裂隙水。

该工作面在掘进过程中运顺局部有淋渗水现象；沿9-2煤顶板掘进的高抽巷淋水量较大，迎头最大水量一度达到12ｍ3/ｈ，单个出水点水量最大7.44ｍ3/ｈ,各出水点基本不随巷道向前掘进移动，并且各出水点水量疏干趋势缓慢；在切眼附近的尾抽巷因揭露断层顶板有淋水现象。

8煤顶板的砂岩裂隙发育存在不均一性，从工作面浅部到深部裂隙发育程度有减弱的趋势，在局部裂隙发育地段存在涌水量较大的可能性。

利用张集矿（北区）已有水文地质资料，对17278综采面涌水量进行预计。

17278综采面回采期间正常涌水量5~19.2ｍ3/ｈ,最大涌水量59.8ｍ3/ｈ。

出水量最有可能发生在初次来压和周期来压部位及构造异常带。

据矿相关报告预计工作面最大绝对瓦斯涌出量51.84ｍ3/ｍｉｎ。

煤层的瓦斯平均含约为10.66ｍ3/ｍｉｎ。

煤层具有爆炸性，Ｖｄａｆ=38.72%。

有自燃发火危险性，其自燃发火期为3~6个月。

据抚顺煤科院测试资料，北区8煤不具有突出危险性。

根据汇编报告，大部分地段地温高于310Ｃ，处于一级热害状态。

8煤层的硬度系数0.9~1.5。

夹矸为炭质泥岩，其硬度系数2~3。

直接顶为砂泥岩，其硬度系数3~5。

直接底为泥岩~砂泥岩，其硬度系数3~5。

根据17228综采面煤层注水取得的效果，矿里决定对17278综采面采取煤层注水措施。

二、注水技术参数及工艺：

1、钻孔布置及施工：

1）采用手持式气动风钻人工进行打眼，孔径42ｍｍ，孔深9ｍ，孔间距4ｍ。

2）钻孔布置及施工：

钻孔布置在煤厚的中部，距顶板约1.6ｍ。

为方便排钻屑,钻孔应有1~20仰角。

为防止综采面两端煤壁片帮，综采面两端各留10ｍ不打孔注水。

2、煤层注水钻孔施工及注水工作在检修班进行。

在煤层注水工作期间，施工单位必须指派一名跟班班长专门负责注水工作。

3、封孔参数及封孔工艺：

封孔采用橡胶快速封孔器封孔，封孔器长1ｍ，封孔深度不小于1ｍ。

4、注水参数

1）注水压力：

采用动压注水，工作面开采初期，清水泵的泵压控制10ＭＰａ，工作面长度开采到一半时可适当将泵压控制到9ＭＰａ。

泵压最大不能超过10ＭＰａ。

最小注水压力不能小于6ＭＰａ。

2）单孔注水时间：

实际单孔注水时间以煤壁出水时为准。

3）一个循环总注水量：

即吨煤注水量25Ｌ（即煤体水份增加2.5%）考虑,该工作面一个循环进尺需要的总注水量约为:

220ｍ×3.25ｍ×9ｍ×1.36ｔ/ｍ3×25=218ｍ3.

三、注水系统：

注水系统由清水泵（含压力泵、水箱、压力表、安全阀、溢流阀等）、高压钢丝胶管、双功能高压水表、高压橡胶自动封孔器组成。

注水系统主要设备参数数量及规格如下：

1）PB320/6.3清水泵:

2台,额定流量19.2ｍ3/ｈ,额定压力6.3ＭＰａ,最大压力可达16ＭＰａ。

2台均布置在17278运顺内。

2）自动封孔器：

15支，型号ZF-A22，内径22ｍｍ，外径30ｍｍ，适用孔径42~50ｍｍ。

3）双功能高压水表：

4块，型号SGS，最大流量5ｍ3/ｈ，最水流量0.1ｍ3/ｈ,额定压力18ＭＰａ。

4）高压水管：

干管规格3×25×18（钢丝层数×内径×压力），每根长10ｍ，总长度根据清水泵位置至采面注水孔的距离而定。

支管规格3×16×26，每根长10ｍ。

5）减压阀：

8个，直径25ｍｍ。

可以在0~20ＭＰａ之间任意调节。

6）截止阀：

直径25ｍｍ，16个。

7）变径接头：

25ｍｍ变16ｍｍ三通、22ｍｍ变16ｍｍ两通各16个。

四、17278综采面注水安全技术措施

1）打眼、注水前，由跟班班长对工作面顶板、煤壁及支护情况进行全面检查，确保无危险后，方可进行作业。

2）注水孔采用手持式气动风钻施工，专职打眼工负责打眼。

打眼前要认真检查风钻的起闭是否灵敏可靠，零部件是否齐全完好。

打钻时，两人一组，严禁单人作业，并严格按规定的布孔进行施工。

打眼时，应控制钻杆不要剧烈晃动，防止形成扁形孔无法进行封孔注水。

3）打眼人员的打眼作业位置距离正在注水的注水孔16ｍ以上。

4）注水孔打够深度后，要来回抽动，排尽煤粉，注水器插入钻孔深度不得小于1ｍ。

5）钻孔尽量布置在支架前端护帮板的正下方，打钻前应使用不少于2ｍ的长柄工具进行敲帮问顶，捣去虚煤浮矸。

打钻时应采用长钻杆远距离打钻的方法，防止煤壁片帮伤人。

钻杆使用2.0ｍ长钻杆,打钻时接长钻杆，打钻人员在打钻过程中始终与煤壁保持1.5ｍ以上的距离。

6）注水前要检查注水系统和注水管线的密封性，在高压管路密封性不好或破损时，禁止注水；同时要认真检查注水枪各接头连接情况，若发现松动，必须及时连好，防止脱扣伤人。

当高压管处于承压状态或注水期间，禁止连接、拆卸和修理高压管件。

7）打眼、注水期间，必须安排专人观察顶板、煤壁及支护情况，若发现异常立即停止作业，撤出人员，采取措施进行处理。

8）注水时严禁人员站在正对注水孔及其上下5.0ｍ位置，注水时封孔器要用8#铁丝牢固拴在液压支架护帮板或前梁下，固定点不少于两处，防止封孔器窜出伤人。

9）工作面采高超过3.0ｍ且煤层有片帮危险时，采用ф0.2ｍ×2.0ｍ~2.4ｍ的双面扒皮料或半圆木进行背帮，防止片帮伤人。

10）注水期间，要加强综采面的瓦斯地质管理工作，地质构造带处应停止注水工作。

遇到断层时应观察注水量，发现跑水时应停止注水。

11）工作面在地质异常带范围内及片帮严重处，经跟班测气员鉴定同意后，可不进行打眼注水。

12）打钻时，现场测气员要检查工作面及回风流中的瓦斯浓度，当工作面及回风流中的瓦斯浓度达到0.8%时，停止打钻，进行处理。

待安全隐患消除后方可继续工作。

13）注水过程中发现孔口附近一定范围内的煤壁渗水，应先关闭截止阀，停止注水。

待注水孔内水压降下来后再抽出封孔器，防止封孔器突然喷出伤人。

14）人员进入煤帮作业时必须严格执行敲帮问顶制度，及时用不少于2.0ｍ的长柄工具捣去浮煤浮矸，防止掉落伤人，并安设专人监护顶板、煤壁，发现异常情况及时撤人并采取措施进行处理。

15）人员进入电缆槽以里煤壁侧作业时，必须停车闭锁，并安专人监护顶板及煤壁情况，发现问题立即停止作业，采取措施进行处理。

16）在煤机前后20ｍ范围内作业时，煤机必须脱开离合，并切断电源，煤机机身处不进行打眼。

17）工作面片帮深度超过0.8ｍ或片帮长度超过3ｍ区域不进行打眼及注水。

18）施工中必须对风、水软管注意保护，防止被挤坏、砸坏。

19）注水泵必须由专人负责操作和看管，注水泵的压力不能超过10ＭＰａ。

20）人员进入煤帮作业前必须先将工作面刮板输送机闭锁，煤机停止运转，支架护帮板护至煤帮，并检查作业地点附近的顶板和支护情况，防止架间掉矸伤人，确认安全后方可进入作业。

21）开煤机和链板机前，由跟班班长专门对工作面进行检查，待施工注水人员和设备全部从工作面撤除后，方可运转。

22）本措施与《17278工作面作业规程》一并贯彻执行。