110101综放工作面煤层注水设计及安全技术措施.docx
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110101综放工作面煤层注水设计及安全技术措施
山西介休大佛寺小尾沟煤业有限公司
110101综放工作面煤层注水设计
二〇一二年七月
目录
一、110101综放工作面概况1
二、注水钻孔参数确定2
三、封孔5
四、煤层注水参数确定5
五、煤层注水效果分析8
六、其它管理制度8
七、打钻安全操作方法及安全注意事项8
110101综放工作面煤层注水设计及安全技术措施
1、设计依据
《山西介休大佛寺小尾沟煤业有限公司兼并重组初步设计》
《山西介休大佛寺小尾沟煤业有限公司兼并重组安全专篇》
《总工设计手册》
《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》
二、工作面概况
110101综放工作面位于一采区北侧，采用倾斜长壁综采采煤工艺。
该面长120m，可采条带长度350m，可采储量41.01万吨。
煤层倾角4—8o，平均倾角6o。
该工作面回采上限标高+540m，回采下限标高+530m。
10#煤层含1—3层夹矸，夹矸最大厚度为0.31m，岩性为泥岩，结构较复杂，层位稳定，为稳定的全区可采煤层；顶、底板均为泥岩。
11#煤层距10#煤层底0.58m，煤层厚度1.53—2.23m，平均为1.93m，含1—2层夹矸，夹矸最大厚度为0.62m，岩性为泥岩，结构较简单，层位较稳定，为稳定的全区可采煤层，其顶、底板均为泥岩。
10#、11#煤层煤采用联合布置长壁综采放顶煤采煤法，采11#煤，放10#煤。
据2010年6月国家煤及煤化工产品质量监督检验中心对井下所采煤样化验结果，9号煤层水份为1.26%，小于4%。
10号煤层水份为1.13%，小于4%。
11号煤层水份为1.21%，小于4%。
利用山西介休大佛寺小尾沟煤业有限公司已有水文地质资料，对110101综放工作面涌水量进行预计。
110101综放工作面回采期间正常涌水量5~19.2m3/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与瓦斯涌出量qwc=4.25m3/min，二氧化碳涌出量qwc=5.12m3/min。
煤层煤尘相关指标、自燃性见表
根据矿历年开采情况及周边矿井开采情况，由于该井田煤层埋藏浅，地温、地压属正常区。
根据临近矿井煤层注水取得的效果，制定110101综放工作面采取煤层注水设计。
二、注水钻孔参数确定
1、注水方式：
采用静压双向钻孔煤层预注水方式注水（即正常压力注水）
2、钻孔布置：
从回采工作面两顺槽沿一定倾角、方向平行于工作面切眼，采用双向孔进行注水，实行随采随注。
3、钻孔参数确定：
⑴采用架柱式液压回转钻机（ZYJ—420/200）人工进行打眼，孔径Φ65—Φ115mm，孔深长孔62m，短孔37m，采用BW－250型泥浆泵。
⑵钻孔间距：
取经验值20m；
⑶钻孔倾角
γ=α-θ
式中：
γ—钻孔倾角
α—煤层倾角
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′＝5°46'
⑷根据煤矿总工程师技术手册关于煤层注水双向钻孔长度应比1/2工作面长度短5—8m。
⑸钻孔布置情况
本次施工分别从工作面两顺槽进行施工，从110101综放工作面开切眼位置向工作面设计停采线位置，每20m设计施工钻孔一组，共设计钻孔34组（每组2个），各组钻孔的具体情况见下表。
（附煤层注水平面图、剖面图）
设计钻
孔号
钻孔倾角
（º）
孔深
（m）
设计钻
孔号
钻孔倾角（º）
孔深
（m）
1
5°46'
62
18
5°46'
62
7°46'
37
7°46'
37
2
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37
7°46'
37
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62
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37
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5°46'
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5
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22
5°46'
62
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37
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6
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23
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7
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24
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13
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30
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37
14
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62
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16
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17
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34
5°46'
62
7°46'
37
7°46'
37
三、封孔
1、封孔深度：
封孔深度必须超过巷道边缘煤体破碎带宽度，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2m以上，保证钻孔周围煤壁不漏水。
四、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，单孔累计注水时间不少于1个月或直到煤帮在预定湿润范围内“出汗”为止。
注水超前于回采的距离不小于月推进度，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；一般采用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＝6.3m
γ─煤体密度，取γ＝1.35t/m3
ΔW─煤体平均水分增量，1--2％ΔW＝1.8%m3/t
Ｑm＝1.0×20×6.2×1.35×1.8%＝3.02m3/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＝62m
Ｑm─单孔设计比注水量，Ｑm＝3.02m3/m
q─注水流量q＝20l/min
t＝（62×3.02）/（60×20）×1000＝160h
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。
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＝160H
V─工作面正常的推进度，取V＝1.2m/d
Lm＝30＋（0＋160×（24＋0）/（24×24））×1.2＝38m
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＝1.2m/d
其它符号同前。
T＝Lm/V＝38/1.2＝32d
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。
110101综放工作面注水超前回采的距离暂定为40m，超前回采时间暂定为30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。
五、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。
六、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。
七、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。
2、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。
3、井下施工要严格执行《煤矿安全规程》、《地质勘探安全规程》及矿方有关的规定，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、抢罐，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，在有架空线巷道内行走时，不准扛在肩上，防止触电，确保安全。
（7）人员在上、下山巷道内行走时，坚持“行车不行人”制度，严禁蹬钩扒车。
上、下乘坐人行车时要坐稳。
4、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、地板平整、瓦斯煤尘等符合安全标准准要求后方可进入施工。
5、钻机人员不得无证操作矿方井下任何设备、设施。
钻机移位时应提前通知矿方，派人负责设备及车皮的运输。
6、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。
7、严格执行交接班制度，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。
8、吊装设备时要严格遵守起重安全规程。
吊前严格检查吊装工具，不合格工具严禁使用，严禁超负荷吊装。
9、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。
10、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。
施工用电缆要按标准吊挂。
11、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。
12、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在停电位置上，做明显标志或派专人看守。
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。
13、正常作业时，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。
14、上下钻具时，钻机上下夹持器应配合使用。
拧卸钻具和加减尺时应将钻具卡牢，作业人员应站在钻杆两边作业，防止钻具下窜伤人。
钻具的加、减尺过程中，人必须站在钻杆的两侧施工，严禁站在钻杆的后端工作。
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。
15、操作离合时，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。
16、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。
钻孔施工时要协调好矿井其它岗位作业人员，钻机作业中不准轨道行车，因矿井需要必须行车时应将钻机等设备移动至安全地带。
17、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。
18、在钻进时，发现片帮、来压或地层异常时，应当立即向矿调度室汇报，情况危急时，应立即撤出施工地点。
19、两钻机平行施工，要相互协调，加强沟通，共同做好现场安全文明生产。
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