4201综采工作面煤层注水设计及安全技术措施

4201综采工作面煤层注水设计及安全技术措施通防部2016年12月12日4201综采工作面煤层注水设计及安全技术措施会审签名表总工程师： 年 月 日安全副矿长: 年 月 日生产副矿长： 年 月 日机电副矿长： 年 月 日通风副矿长： 年 月 日安管部： 年 月 日通防部： 年 月 日调度室： 年 月 日技术部： 年 月 日监控中心： 年 月 日综采队：年 月 日通风队： 年 月 日4201综采工作面煤层注水设计及安全技术措施根据矿井粉尘防治要求，现将对4201综采工作面煤层打钻注水，为保证施工质量及安全，特制定本设计及安全技术措施：一、工作面概况4201综采工作面为4号煤二采区工作面。工作面运输顺槽走向990m，回风顺槽走向990m。面长为210m。该工作面北部为4202掘进工作面，东部为薛家墕村庄保安煤柱，南部邻矿采空区，西部为4号煤二采区轨道、回风、运输大巷。上覆无工程，下伏无工程。瓦斯绝对涌出量：12.6m3/min。二氧化碳绝对涌出量：0.22m3/min。煤尘爆炸指数：31.6%。煤层自然倾向性：自燃。二、煤层打钻设计（一）钻孔注水根据本矿的实际情况和设备情况在工作面回风顺槽进行打钻注水，采用单向长孔煤层注水方法，通过注水泵将供水管路中的水注入煤层中。1、钻孔间距在4201工作面回风顺槽距离切眼30 m开始注水，注水孔湿润半径：10-20m。钻孔间距：20m。钻孔深度：钻孔深度为180m。2、钻孔个数在4201回风顺槽切眼至停采线走向长度为960米钻孔个数：（96030）/20=48 （个） 3、钻孔直径该工作面钻孔终孔直径为94mm。 5、钻孔位置及倾角钻孔位置平面图钻孔倾角计算： aarcsin（h/Lg） （1）式中： a钻孔倾角，度。 h两顺槽位置标高高差，取5m。 Lg工作面倾斜长度；210m。 a= 1.4（负号表示下倾）（二）注水设备及工具设计选择ZDY2000S型全液压钻机。配套钻杆直径为63.5mm，每节钻杆长度1.5m的钻探钻杆，钻头为三翼合金钻头及金刚石钻头、KBZ-100/150煤层注水泵（压力16 MPa，流量4.5 m3/h） ZF型橡胶封孔器、地质罗盘仪、米尺。1、封孔方法采用ZF型橡胶封孔器。ZF型橡胶封孔器由进水接头、膨胀软管(耐液体的合成橡胶内胶层、外胶层及钢丝增强层)、节流喷嘴组成.橡胶封孔器是利用膨胀胶管作为密封件的封孔装置。水泵排出的压力水经过橡胶封孔器端头的节流喷嘴流出，由于节流喷嘴直径很小，当一定流量的水通过时便在喷嘴处形成压力差，使得胶管内的压力升高，促使胶管长度变短，直径膨胀变大，直到与钻孔的孔壁完全贴紧为止，当压力差达到一定数值时，就实现了封住钻孔的目的。橡胶封孔器结构示意如下图所示：2、使用方法（1）应根据钻孔直径正确选择相应型号的橡胶封孔器，要求封孔段的钻孔壁直、光滑、洁净，在安放封孔器前应尽量用水或压风将封孔段内的煤粉排除干净。（2）使用时必须将封孔器完全插入煤层钻孔内，深度以1米为最佳。（3）往钻孔内送进封孔器时应严格按照规定的允许工作压力使用，防止封孔器破裂或造成严重事故。（4）橡胶注水封孔器要与封孔孔径相匹配，否则将造成封孔器过早损坏。3、注水参数：注水方式采用利用注水泵注水，注水压力2.5MPa，要求每个钻孔的注水量根据煤层原始水份来确定，注水后煤层水份增加应在1.5以上，如果原始水份大于4可不注水。三、煤层注水设计（一）注水系统（二）注水量计算4201回风顺槽范围内单孔注水量Q=KMLjL （2）式中：Q单孔注水量，m3。 K钻孔前方煤体湿润系数，1.11.3；本工作面取1.2。 M开采厚度，m；取1.9m。 Lj钻孔间距，m；取20m。 L钻孔长度，m；取180m。 煤的密度，t/ m3；取1.42t/m3。 吨煤注水量，m3/t；取0.02 m3/t。将相关参数代入上式得：单孔注水量：Q1.21.9201801.420.02233.1m3本工作面注水流量控制在2.5 m3/h。（三）注水时间TQ/q （3）式中：T注水时间，h； q单孔注水流量， 2.5m3/h。将相关参数代入式（3）得单孔注水时间为： 在回风顺槽范围内单孔注水时间T233.1/2.593.2h（注：如果在实际注水时，注水流量达不到注水要求，则注水时间要延长）。回风顺槽同时注水钻孔数量 nTU/（24Lj ） (4)式中：n同时注水钻孔数量。 T单孔注水时间,93.2h。 U工作面日推进度，m/d；本工作面取4.8m/d。 Lj钻孔间距,20m。将相关参数代入式（4）中，得同时注水钻孔数量n为0.93，取1个，（注：如果在实际注水时，注水流量和注水时间变化，同时注水钻孔数应适当增加）。（四）注水超前工作面的距离 LTU /24Lt （5）式中 ：L注水超前工作面的距离，m。Lt停止注水时钻孔距离工作面的距离，应为820m，根据现场情况及推采进度，本工作面取20m。将相关参数代入式（5）得注水超前工作面的距离为：在回风顺槽范围内：L93.24.8/24+2038.6m，取40m（五）注水方法封孔后，按照设计连接注水系统。开动注水泵对煤层进行注水。当注水达到设计要求或钻孔周围煤壁有水渗出时，可以结束或暂停对该组钻孔的注水。四、安全技术措施（一）使用钻机打钻、注水安全技术措施1、钻机、注水泵到位后，首先检查清理现场，钻机周围无杂物，上顶插背严实，钻机支架稳定，钻机各联接部位螺丝紧固好。开工前要做好安全确认工作，并挂牌。2、试运转5分钟，确认钻机正常后，方可开工。启动电机，钻工要发出信号，互叫互应，严禁随意开关电机。3、钻前必须做好如下工作：（1）启动设备前应先了解周围的操作环境，清除工作区内的障碍物件。（2）检查使用的钻头是否锐利无损，若有损坏严重要及时更换，否则严禁开钻。（3）检查钻机及附件是否齐全，螺丝是否紧固，主机稳装是否牢固，转动部分油量是否充足，如发现故障必须及时进行处理，机电维护必须检查开关是否有问题，按钮是否灵敏可靠，发现问题应及时进行处理，处理好后再使用。（4）检查钻杆丝扣有无损坏，钻杆是否弯曲，加接钻杆的工具是否齐全，有问题处理好后再开工。（5）开钻前要先卸掉钻杆进行试运转，确认正常后，方可装上钻杆、钻头、接通水源，无水或钻机有异响时，不得开钻。（6）检查各高压油管与液压系统连接是否稳固，接驳是否使用专用销子，发现问题立即处理，否则严禁开钻。4、坚持无水不开机。5、打钻工作人员精神集中、扎紧袖口、严禁带手套作业。6、钻进时钻工要精神集中，不许离开岗位，不许从事与打钻无关的工作，注意观察进尺速度，回水状况。7、钻进时发现有异响，要及时处理，严禁遇阻力强行钻进，发现不回水要立即停机查明原因。8、钻机开动后，严禁用手摸转动部件和旋转的钻杆，运转时严禁进行部件的撤除和修理，需要维修时，必须关闭液压系统后再进行处理。9、发生卡钻事故时，本班没处理好要及时如实汇报，重大问题要向调度室汇报。10、打钻时遇有生产单位运料时必须严格执行“打钻不行车，行车不打钻”的规定。11、打钻完毕后一切工具码放整齐，不可以随意乱扔，清理现场，上井后填好进尺记录。12、配电、移动开关电源时，停电要与其所属生产单位联系好，并由专业电工按章操作。13、注水前将注水管用铁丝固定在巷帮梯子梁上，以防封孔器窜出伤人。14、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。15打钻地点回风侧悬挂瓦斯便携式报警仪，随时观察瓦斯情况，钻机也必须包含在瓦斯电闭锁范围内，当瓦斯浓度达到断电限值时，钻机也必须断电。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专用U型卡子连接。17、注水时，必须有专人巡视注水钻孔附近5米范围的煤壁裂隙，发现有透水预兆时，及时关闭钻孔注水阀门，并向值班调度汇报。注水时，如有瓦斯涌出时，必须及时停止注水。18、注水人员严禁正对注水孔，注水钻孔附近20m范围内严禁有闲杂人员，严禁进行与注水无关的工作。（二）使用注水泵安全技术措施1、工作面自回采前，每天利用注水泵向钻孔内注水。2、注水泵放在平稳处，运输时注意保管好泵体，压力表、流量表。3、各个管路接头连接牢固可靠，操作设备时带好劳动保护用品，注意不要被高压液体射伤眼睛。4、操作人员在注水时，要先观察现场有无冒落、片帮危险，后路是否畅通，确认无误后才可以开工。5、注水泵漏油、滴液时要及时查找原因，进行处理。6、泵站司机不许离开岗位，要精神集中。7、规定每月对注水泵检查一次，及时更换易损部件。8、开关要垂直摆放、稳固、牢靠，注水结束后，开关把手打