掘进工作面煤层注水设计.doc

21151掘进工作面煤层注水设计按照集团公司义煤集团公司煤层注水技术管理规定和集团公司煤层注水专题会议精神要求，为有效解决21151工作面在掘进期间煤层顶板压力大，煤体节理发育，煤层破碎等不安全因素，满足煤尘、煤体自燃、冲击地压等灾害防治的需要，特制定21151掘进工作面煤层注水设计。一、21151准备工作面概况1、工作面位置21151准备工作面地面位于陈家门以东，地表形态较平坦，总体为西高东低。井下位于21采区三条下山东翼，自上而下第八个工作面，西侧为21采区三条下山煤柱，东侧为F16断层煤柱，工作面上部为已回采的21132工作面，下部为没设计的21171工作面。工作面为综采放顶煤开采，可采长度为734m，切眼长度180米，平均煤厚11米，可采储量178万吨。2、煤层赋存情况工作面所采煤层为侏罗纪中统下段义马组2-3煤，上半部为半亮型块状硬质煤，煤岩成分以亮煤为主，煤质较好；下半部为半暗型块状硬质煤，煤岩成分以暗煤为主，含夹矸较多，煤层结构复杂，全煤共含夹矸5-8层，单层厚度多为0.05-0.15m。3、地质构造情况本工作面所掘范围里地质构造简单，下巷探巷掘进将揭露三维地震勘探断层，局部地段煤层节理发育、破碎，易片帮冒顶。4、水文地质本工作面水文地质条件较复杂，对应地表无威胁水源。工作面中间上半部有一部分为砂岩体顶板，砂岩疏松，富含水，但砂岩体补给水源弱，属静态贮水。上部21132工作面采空区有6万m3积水，上巷每掘进50米对21132工作采空区积水进行一次探放水。在掘进过程中，生产区队要及时完善排水系统，保证排水能力。正常涌水量为10m3/h，最大涌水量为100m3/h。5、影响掘进的其它地质情况（1）瓦斯：预计绝对瓦斯涌出量1.5-2.5m3/min；（2）煤尘：具爆炸危险性，爆炸指数为48.33%；（3）煤的自燃：自燃倾向性严重，自然发火期一般为15-30天；（4）地温：正常；（5）地压：有一定的冲击地压显现，掘进中会出现煤炮。6、支护形式21151上、下巷采用全断面锚网（索）架36U-5.6m拱型可缩性支架复合支护，棚距。上、下巷采空区下巷道，压力显现需要加强支护时，可加打配套“”型棚支护。7、冲击倾向性根据综合指数法划定，21151掘进工作面为中等冲击区域，根据集团公司防冲细则补充规定要求，该工作面按照强冲击危险区域管理。8、21151工作面掘进顺序：21151上巷：21151运料斜巷21151上巷21151切眼21151下巷：自2120运料斜巷开口与21151运料斜巷贯通21151下巷外段21151下巷21151切眼二、21151准备工作面煤层注水设计1、注水施工方案：21151掘进工作面煤层注水采用本煤层高（静）压注水方式进行。实施指标：含水率增值及煤体湿润时间。预注水实施指标初步定为：含水率增值不小于1.5%，煤层湿润时间为静压注水20天，高压注水以煤壁反水为准。注水孔布置：a)掘进工作面正头：在掘进工作面正头呈放射状单排布置2个钻孔，注水孔沿巷道掘进方向呈+3，外偏15布置，钻孔距底板1.5米，钻孔距帮1.5米，注水钻孔深度为25米。正头注水钻孔随巷道推进，每掘进20米，必须打设新的注水孔进行预注水。b)掘进巷道两帮：21151上巷上部为2113采空区，故上帮不布置注水钻孔；下帮注水钻孔垂直煤壁单排布置，角度呈-11，钻孔深度均为40米，钻孔距底板1.5米。21151下巷上帮注水钻孔垂直于煤壁单排布置，仰角为+11，钻孔深度为40米，孔间距为20米，钻孔距底板1.5米；下帮注水钻孔垂直煤壁单排布置，角度呈-11，钻孔深度均为40米，钻孔距底板1.5米。注水孔间距按煤的透水性确定，一般为10-20m（透水性差的煤层孔间距应取较小值，透水性好时取大值），初步定孔间距为20m（具体参数应视应用效果进一步优化）。巷道两帮注水钻孔滞后正头不得超过20米。见附图：（21151掘进工作面注水钻孔布置图）注：（注水钻孔深度、角度等相关参数可随煤层厚度变化及注水效果进行调整。注水孔应避免穿过断层或破碎带等导水区。）2、注水压力和流量：采用三柱塞高压注水泵（3BZ-SZ 8.1/17-45型），注水压力不小于12MPa，每孔流量3m3/h。3、注水量计算：每个钻孔安设流量计、压力表，使用防尘管高（静）压注水。掘进巷道两帮40m深孔单孔注水量根据注水孔承担的湿润煤量计算：为： QKTW/q=1.5123201.5=277.2t式中 Q-一个注水孔的注水量，m； K-富余系数，一般为1.0-1.55；（取1.5） T-一个注水孔承担的湿润煤量，t； W-预计含水率增值，%。（取1.5） q-水的密度，g=1t/m3 一个注水孔承担的湿润煤量计算： TLSM= 4020111.4=12320t式中 L-待注水煤体在钻孔轴向方向的尺寸，m；（取40m） S-注水宽度，m；（取20m）M-注水孔附近煤层平均厚度，m；（取11m） -煤的密度，t/m。（取1.4）计算可得：25m深注水孔单孔的注水量为173.25t；40m深注水孔单孔的注水量为277.2t。4、煤层注水硐室：煤层注水硐室是煤层注水工作顺利开展的保证，硐室内要有高压泵、水箱、工具箱、注水台账、注水牌版等一系列设施。（附图：支护断面图）硐室规格：斜墙半圆拱断面，深4米，毛断面高4.1米，毛下宽4.8米，拱基线毛宽4.4米，斜墙高1.7米；支架净高3.6米，下净宽4.2米。支护形式：采用锚网（索）架36U拱形支架支护，棚距为0.5米。5、注水施工：施工顺序：巷道掘进20米打眼注水下一循环。打注水孔采用KHYD-310型岩石电钻施工,钻头直径72mm，选择注水孔的施工倾角应考虑钻杆下沉影响，使成孔平均倾角与煤层平均倾角基本一致，不致穿入顶底板。封孔方式采用矿用封堵剂、封孔器或其它可靠措施封孔。封孔深度按最大注水压力和煤层条件确定，以不漏水、不崩孔为原则。正头钻孔封孔深度不小于2m；巷道两帮钻孔封孔深度不小于10m。注水系统初步选用单孔注水泵高压注水和静压注水相结合的注水系统。交替时间视现场情况另行决定。根据现场施工情况，可适当调整注水钻孔参数、注水时间及注水量。煤层含水率采用水分鉴定仪进行鉴定。三、掘进工作面注水具体要求：1、施工单位必须建立钻孔详细的注水钻孔施工记录台帐，记录内容包括：时间、地点、孔深、孔数、角度等。2、注水钻孔施工完毕后，必须及时封孔注水，建立注水台帐，并详细记录，内容包括：注水地点、注水时间及结束时间、注水压力、注水孔个数、注水效果等。3、每旬第三日前，施工队伍必须将上月注水情况及时报送防冲