11150煤层注水设计1.docx

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11150煤层注水设计1

11150综采工作面煤层注水设计

编制单位：

通风科

编制人：

郭小辉

科长：

2012年11月30日

11150综采工作面煤层注水会审签名表

施工单位：

综采队、抽放队

综采队：

年月日

抽放队：

年月日

通风科：

年月日

地测科：

年月日

调度室：

年月日

机电科：

年月日

生产科：

年月日

安检科：

年月日

通风副总：

年月日

总工程师：

年月日

会审意见

一、工作面基本情况

1．设计基础资料

11150工作面于2011年7月开始掘进，到2012年7月底掘进结束。

工作面开采煤层为山西组二1煤层，该工作面为11采区下山第二个工作面。

该工作面东部为15准备采区，上部为11131采空区保护煤柱，下部为未采工作面。

下巷设计长度为843m，上巷设计长度为800m，切眼设计长度159m。

地表无水体、仅有零星建筑物；地面标高+430～+480m，工作面标高-75～-110m，平均埋深455m。

平均煤厚4m，煤炭工业储量73.7万t。

工作面上巷巷道可采长度790m，采用下宽6.9mU36可缩性支架喷浆联合支护，巷道架设下净宽6.9m，净高3.5m，棚距0.5m，断面19m2。

下巷巷道可采长度790m，采用下宽6.9mU36可缩性支架喷浆联合支护，巷道架设下净宽6.9m，净高3.5m，棚距0.5m，断面19m2。

2．工作面顶、底板岩性

该面煤层顶板中，基本顶为粉砂岩和中砂岩，直接顶为灰黑色及深灰色薄层中细粒砂岩（K1，大占砂岩P1S1）或砂质泥岩，伪顶多为炭质泥岩；煤层底板中，底板为黑色泥岩或砂质泥岩，夹薄层细砂岩条带状出现。

3．地质构造

该工作面范围内岩层总体上为单斜构造，倾向北稍偏西，倾角10.5°。

根据现有地质资料，该工作面顶底板起伏较大，对生产有一定影响。

4．水文地质

根据11131工作面回采情况及现有实测资料，11采区下山东翼二1煤层顶板砂岩裂隙含水层不发育，富水性较小，11150上巷距原11131工作面上巷4m，该巷掘进过程中出现淋水现象，为煤层顶板砂岩裂隙水。

5．煤层情况

工作面所采煤层为山西组二1煤，黑色、粉沫状或块状，煤层厚度1.2～9.0m，平均煤厚4m，局部有夹矸，煤层底板起伏较大，倾角10°30′，

煤层坚固性系数f：

0.2～0.5，煤层松软易碎，裂隙不发育，透气性差。

6．瓦斯、煤尘和自燃发火情况

根据河南理工大学2011年7月编制的《二1煤层瓦斯基本参数测定报告》，11150工作面瓦斯基本参数，见下表所示：

测定地点

原煤瓦斯含量

（m³/t）

坚固性系数（f）

放散初速度

△p

瓦斯压力

（MPa）

吸附常数

孔隙率

K

（m³/m³）

真密度

γ

（t/m³）

视密度

γ

（t/m³）

a

（m³/t）

b

（MPa－1）

11150工作面

4.32（最大值）

0.17

10

0.21

26.480

0.939

5.23

1.72

1.63

煤尘：

煤尘无爆炸危险性。

自燃发火：

煤层为不易自燃煤层。

二、煤层注水方式及其选择

1．煤层注水方式

根据本工作面实际情况，在工作面上下巷布置斜交深孔、切眼内布置浅孔，均采用先抽后注的方式进行作业。

（1）切眼浅孔布置方式

在综采工作面检修班（八点班）期间，在切眼煤壁上沿煤层倾向布置浅孔，煤厚小于3m时布置单排，煤厚大于3m时布置双排。

单排布置时，开孔位置距前部刮板输送机平面1.5m、仰角15°；双排布置时，开孔位置分别距前部刮板输送机平面0.8m（平孔）、1.7m（仰角14°），钻孔呈三花眼布置。

钻孔间距均为2m，深度7m，孔径75mm。

工作面每推进7.2m为一个注水循环。

11150工作面下巷

注水器

水管

钻孔7m

图2-111150工作面浅孔注水示意图

连接软管

11150工作面上巷

图2-111150工作面浅孔注水示意图

布置剖面如图2-2所示。

图2-2浅孔布置剖面图

钻孔施工完毕后采取黄泥封孔，封孔深度0.5m，封孔完毕后立即联管抽放，当抽出瓦斯浓度在3%以下时，停止抽放；然后利用抽放钻孔对煤壁进行注水，采用注水棒封孔，将注水棒全部置入孔内，待煤壁注水完毕后，方可进行正常回采。

（2）上、下巷深孔注水

在上巷距上安全出口10~60m范围内及下巷距下安全出口10~50m范围内，每隔10m布置1个斜交钻孔。

钻孔顺煤层钻进，深度85m，孔径75mm，孔口距离煤层底板1.2m。

见图2-3所示。

图2-311150工作面上下巷深孔布置示意图

钻孔施工完毕后，接上注水管进行注水，将注水棒全部置入孔内3-5m。

待煤壁注水完毕后，再进行瓦斯抽放。

2．注水参数及其确定

（1）．切眼浅孔注水参数及其确定

①．单孔注水量Q：

Q=KLBHγq

=1.1×7×2×4×1.55×0.01

=0.95m³

式中：

Q：

单孔注水量

K：

系数，取1.1

L：

钻孔长度，7m

B：

钻孔间距，2m

H：

煤层厚度，取采高H=4m

γ：

煤的密度，γ=1.55t/m³

q：

吨煤注水量，q=0.01m³/t

②．注水压力

本综采工作面属“三软”煤层，此类煤层具有孔隙率低、强度低、易破碎、透水性差、透气性差等特点，根据其它“三软”煤层煤矿注水试验，当注水压力超过8MPa时，煤壁易片帮，注水效果不理想，当注水压力小于5MPa时，湿润半径较小，注水时间长，因此注水压力应掌握在5.5-7MPa，选取小流量长时间的注水方法。

③．注水时间h

h=Q/V=0.95/0.48=2h

式中：

h：

单孔注水时间

Q：

单孔注水量，Q=0.95m³

V：

单孔注水流量，取0.48m³/h

（2）．上、下巷深孔注水参数及其确定

①．单孔注水量Q

Q=KLBHγq

=1.1×85×10×4×1.55×0.01

=57.97m³

式中：

Q：

单孔注水量

K：

系数，取1.1

L：

钻孔长度，取85m

B：

钻孔间距，取10m

H：

煤层厚度，取采高H=4m

γ：

煤的密度，γ=1.55t/m³

q：

吨煤注水量，q=0.01m³/t

②．注水压力

本综采工作面属“三软”煤层，此类煤层具有孔隙率低、强度低、易破碎、透水性差、透气性差等特点，根据其它“三软”煤层煤矿注水试验，当注水压力超过8MPa时，煤壁易片帮，注水效果不理想，当注水压力小于5MPa时，湿润半径较小，注水时间长，因此注水压力应掌握在5.5-7MPa，选取小流量长时间的注水方法。

③．注水时间h

h=Q/V=57.97/0.48=121h

式中：

h：

单孔注水时间

Q：

单孔注水量，Q=57.97m³

V：

单孔注水流量，V=0.48m³/h

三、施工组织及管理措施

1．施工组织

（1）浅孔施工组织

①本工作面浅孔由综采队八点班（即检修班）施工。

综采队在施工前，必须按质量标准化要求对综采液压支架进行编号管理，保证钻孔施工人员准确找到施工地点，确保打钻注水进度。

②综采液压支架从下安全出口向上划分为18组（由Z1~Z18表示），每6架为一组。

工作面分为四段，即Z1~Z5、Z6~Z9、Z10~Z13、Z14~Z18。

8点检修班安排四组人员（分别为A、B、C、D组负责相应的区段）同时施工，每组2人严格按照浅孔注水方案进行打钻注水。

③施工顺序：

A组由Z1处依次向上施工、B组由Z6依次向上施工、C组由Z10依次向上施工、D组由Z14处依次向上施工。

工作面每推进7.2m为一个施工循环。

④每孔施行挂牌编号管理，牌版一面标注瓦斯抽放参数，另一面标注钻孔和注水参数。

⑤钻孔注水时，必须将已注水完毕的相临钻孔密封严密，防止溢水。

（2）深孔施工组织方式：

11150工作面上、下巷深孔由抽放队施工，三班（零、八、四点班）连续作业方式进行，每班不少于3人。

2．管理措施

（1）施工单位职责

①施工单位施工前，必须组织编制钻孔施工安全技术措施，并根据现场情况变化及时修改完善；

②施工人员及时、正确掌握、反映现场打钻情况，当本设计满足不了现场需要时，必须立即向通风科提出修改、完善；

③做好该工作面抽放管路的日常维护工作，确保系统完善；

④严格按设计要求进行施工，并认真填写好排版和做好钻孔记录工作；

⑤每班要有一名队干现场跟班，负责本设计有关规定的现场落实，当本设计没有得到完全执行时不得施工，并做好有关记录；

⑥负责钻场电器设备的日常检查和维护工作，严禁失爆，并有记录可查；

⑦如钻孔施工过程中出现瓦斯超限或其它异常情况时，跟班队长必须责令现场工作人员立即停止工作，切断电源，并配合班组长、瓦检员和安检员撤出巷内所有人员，并向调度室和通风科汇报；

⑧必须维护好抽采管路、检测设施及压风自救等安全防护设施。

（2）通风队职责

①为本单位建立稳定、可靠的通风系统，保证工作面有足够的风量；

②为该工作面配备专职瓦检员加强对钻孔施工地点的瓦斯等气体的检查，严禁瓦斯超限作业，施工作业人员在钻孔施工过程中还必须佩戴便携式瓦斯检查报警仪；

③当班瓦检员负责与当班安检员一起验收钻孔的实际打钻深度，并在钻孔记录本上签字；

④瓦检员必须随时检查瓦斯，当发现有瓦斯超限等异常情况时，瓦检员有权停止工作面作业，并协助班组长立即组织人员按避灾路线撤出并及时向调度室汇报。

（3）通风科职责

①负责组织对本设计实施情况的检查，监督本设计的执行和现场落实情况，并将检查结果向公司总工程师汇报；

②对打钻、抽放、注水效果检验等工作进行技术指导；

③对本工作面进行抽放、注水效果进行随时检验，监督抽查本措施各项规定的落实情况；

④负责按本设计要求监督区队打钻、做好记录、填写钻孔记录牌板的工作；

⑤负责建立抽采、注水系统及监察现场抽采、注水情况。

（4）生产科负责

加强回采工作面支架架设质量管理及顶板管理，保证其具有一定的抗压强度。

（5）地测科负责

①及时提供该工作面地质情况，工作面遇异常构造时，要及时向公司总工程师汇报，并通知有关部室和事故单位，以便采取相应针对性措施；

②负责与通风科配合设计钻孔施工参数。

（6）机电科负责

①监督检查本工作面电器设备的防爆性能，严禁失爆，并有记录可查；

②确保压风自救系统供风可靠，风量（风压）充足，保证压风管路供风压力大于0.4Mpa。

（7）调度室负责

①安排信息中心在施工地点安装电话，并保证通讯畅通，协调平衡该工作面的安全生产工作；

②要对打钻情况作专项记录。

（8）安监科负责

监督检查本设计施工过程中落实情况。

当班安检员与当班瓦检员负责一起验收钻孔的实际打钻深度，并在钻孔记录本上签字。

四、钻孔施工安全技术措施

1．施工单位在施工前，必须组织全体施工人员贯彻学习本设计和安全技术措施并签字，经考试合格后，方可参与施工；

2．施工前，先检查并加固施工地点前后10m巷道，发现隐患及时处理，严禁空帮空顶，并将巷道内杂物清理干净，确保后路安全畅通；

3．在采煤机行进方向前和采煤机后20m范围内施工钻孔时，必须将采煤机和前部刮板输送机打闭锁，如确实需要开机时，应先通知钻孔施工人员，等其撤至安全地点后，在开机，确保施工人员安全；

4．施工时，必须严格执行敲帮问顶制度，并设专人看顶、帮，出现异常情况须先撤人至安全地点后，再采取有效措施进行处理后方可施工，确保施工安全；

5．钻探工必须经过培训，考试合格后方可上岗，并能掌握钻机的操作工艺；

6．钻机安装必须平稳，钻场前后10m之内的支护要完好，钻具器械要堆放和悬挂整齐；

7．安装钻杆时必须注意以下问题：

（1）先检查钻杆，确保不堵塞、不弯曲、丝扣未磨损，不合格的严禁使用；

（2）连接钻杆时要对准丝扣，避免歪斜和漏水；

（3）装卸钻头时，需严防卡钳夹伤硬质合金片、夹扁钻头和岩芯管；安装钻杆时，必须在第一根安装完成后，再行安装第二根；

8．所有现场施工人员在开钻前要整理好衣服，扎好衣袖，防止缠绕钻杆，做好个人防护工作；

9．开钻前，对打钻现场要进行实地观察，熟悉电源、巷道支护、瓦斯浓度、避灾路线等，发现不安全隐患必须及时排除，否则不能开工；

10．开孔位置、方位角、倾角、孔径、孔深、扩孔深度都必须符合设计要求方向角误差不得超过1°，仰角误差不得超过±1°，确保按设计要求施工；

11．钻头送入钻孔内开始钻进时，必须注意控制好压力，压力不应太大，要轻压慢转，待钻头下到孔底工作平稳后压力再逐渐加大；

12．钻进过程中，如发现异常现象时，瓦斯检查员和施工负责人要迅速将施工人员及上下巷作业人员撤至安全地带，同时切断该巷道内所有电气设备电源，并及时向公司有关科室及总工程师汇报，待经过处理确认安全后，方可继续施工；

13．钻进过程中，机械有异常现象，都要及时停机，并及时采取措施进行处理，不得带病运转；

14．临时停电或停钻时，必须及时将钻杆退离孔底1m，防止煤岩粉卡钻，停钻4h以上时，必须将钻杆拉出；

15．如发生断杆、掉钻头、孔内弃物、卡杆等事故后，当班必须及时查明原因，及时计算出所卡钻杆长度并向队值班室和有关领导汇报；

16．施工人员必须严格按照钻机操作规程和钻孔施工参数要求施工，严格控制钻进速度，钻机严禁在无人看管情况下运转，拆卸钻杆时，钻机的控制开关必须处在停止位置，严禁违章作业；

17．钻进过程中，前部刮板输送机司机在开机前，必须严格遵守开停机制度，传送信号，采煤机必须打闭锁，确保打钻人员安全；

18．钻孔施工地点必须确保有良好的通风条件，施工地点必须悬挂便携式瓦斯报警仪，报警仪悬挂在施工地点顶板下300mm处；

19．钻进过程中，必须安排专职瓦斯检查员加强对施工地点的瓦斯等气体检测，只有在瓦斯浓度不超过0.5%时，方可施工，瓦检员现场检查气体，每班不少于3次并填牌汇报，安检员监督其安全施工工作；

20．每班施工结束后，要将钻孔仰角、偏角、终孔深度、瓦斯涌出量、钻机运行情况进行详细记录并向下班交接。

五、注水作业安全技术措施

1．注水作业前，必须检查注水地点前后10m范围内的巷道，发现不安隐患及时处理；

2．打钻注水设备及所需材料如：

仪表、钻头、钻杆及备件要齐全，详细检查，确保安全可靠；

3．安装注水泵处要加强支护，并检查巷道周围隐患，防止片帮冒顶，确保足够的工作空间；

4．封孔前要检查是否完全排除钻孔内的堵塞物，保证注水孔完整固位；

5．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，保证严密不漏水；

6．注水管路、仪表仪器悬挂整齐，仪表放置在支护完好巷道内；

7．注水期间，任何人严禁在封孔器正后停留，注水人员必须安排专人观察注水压力表。

8．定时观察流量，随时维护注水设备处理漏水，及时回收注水器材，记录各孔压力、流量、起止时间、注水量等；

9．注水量达到煤壁挂汗，临孔出水时停止注水；多轮进行注水，达到媒体充分湿润。

10．认真做好煤层注水原始记录，主要有钻孔编写、钻孔实际深度、注水量、注水水压，每班填记在注水台帐上；

11．所有施工人员必须持证上岗，并佩戴矿灯自救器；

12．其他未尽事宜，严格按照《煤矿安全规程》及《煤矿操作规程》有关规定执行。

六、避灾路线

发生灾害时，现场人员要及时了解、查清灾害性质和危害程度以及发生地点，灾情较小时在保证安全情况下用现有工具、材料进行处理，并报告公司调度室。

当灾情扩大危及人员安全时，跟班队干、班长要迅速带领人员按避灾路线进行撤退，并立即汇报调度室。

避灾路线同《11150工作面回采作业规程》中标注线路。

1、发生火灾时，应首先切断电源，直接灭火，如无法扑灭或危及安全时应及时佩带自救器撤退。

发生瓦斯事故人员应迅速卧倒，并立即佩带自救器撤退。

火灾、瓦斯（煤尘）爆炸、煤与瓦斯突出事故时撤退路线为：

11150工作面作业地点→11150工作面下巷→11150工作面下巷车场→11采区轨道下山→11采区下山上平台→东大巷→副井底→地面。

2、发生突水事故时，撤退路线为：

11150工作面作业地点→11150工作面上巷→11150工作面上巷车场→11采区轨道下山→11采区下山上车场→11采区上山下车场→11采区轨道上山→11采区轨道上山上平台→11采区回风联络巷→11采区回风井→地面。

3、发生灾害时人员不能惊慌，及时清点人数组织撤离，立即向调度室汇报情况，并通知受威胁地点的相关人员进行撤离到安全地点。