04工作面注水设计.doc

新 安 发 煤 矿04工作面煤层注水设计及安全技术措施 编 制 人： 靳立全 编制单位： 通防科施工单位： 探水队 时 间： 2013年3月12日总工程师批示：安监科矿调度机电科生产科回采队通风队施工负责人04工作面煤层注水设计一、 设计依据1）根据煤矿安全规程“采煤工作面应采取煤层注水防尘措施”的规定。2）根据煤矿各工种操作规程。二、工程项目：04工作面煤层注水设计。04工作面注水孔剖面图三、用途：通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程中煤尘的的产尘量。运输顺槽回同顺槽3120m运输顺槽回风顺槽04工作面四、钻孔布置方式及详细参数1. 钻孔布置在辅运顺槽布置钻孔，进行煤体预注水，辅运顺槽由里向外每隔20m布置一个钻孔，垂直煤壁钻进。2. 钻孔参数钻孔间距20m ，垂直煤壁钻进，上仰3，孔深120-75 m；3. 设备及器材（1）钻机：ZYJ-400-27型全液压坑道钻机，符合煤矿井下防爆要求，具有煤矿安全标志； （2）钻杆：选用42mm 的钻杆。（3）钻头：63mm钻头，适应岩性f3。4.钻孔施工（1）采用地质罗盘仪确定钻机钻进的方位和倾角；（2）钻孔排粉方式：直接采用井下防尘管道供水排粉；当供水压力小于2MPa时，应采用辅助排粉设备；（3）接上钻杆及钻头，开动钻机进行钻孔作业。5. 封孔 将封孔器与井下静压水或高压水连接，封孔器插入需要注水的煤层孔内，打开水路安全阀，当封孔水压达到1Mpa时，靠静压水或高压水压力将封孔器的胶管膨胀后封孔，而后注水，注水完毕后，打开控制水阀，可将管内水放出，当封孔水压下降到0.5Mpa以下时，封孔器即可恢复原状，然后将封孔器抽出，完成注水工作。 封孔深度 采用自动封孔器封孔时，封孔深度应不小于1.5m。6.注水6.1 设备及器材 （1）5BZ-33/15煤层注水泵,50mm静压水管，水压2.2-2.5 MPa。 （2）单向阀：直通式，开启压力为0.04MPa，额定压力15MPa，流量33 Lmin； （3）注水表：流量1.52.0 m3/h；额定压力16MPa； （4）压力表：量程016MPa，精度1.5级； （5）阀门：高压阀门，耐压16MPa；普通阀门，耐压6.3MPa；（6）钢丝编织高压胶管40Mpa； （7）管路接头：采用快速接头，尺寸符合规定；（8）煤层注水封孔器： ZF22/50/6-A，4套，小于钻孔6-12mm；（9）等量分流器：DF-4型，42台6.2 注水系统本工作面采用静压注水系统。6.3 注水参数（1）注水压力（1.2-1.5）PwPPT （1）式中： P 注水压力，MPa； Pw 煤层中瓦斯压力，MPa； PT 上覆岩层压力，MPa。根据我矿实际情况确定注水压力为5-7Mpa；（2）吨煤注水量 应为0.020.04 m3/t。本工作面取0.03 m3/t。（3）单孔注水量 （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1.3米； lj 钻孔间距，m；取20m； l 钻孔长度，m；取120m； 煤的密度，t/m3；取1.35t/m3； 吨煤注水量，m3/t，取0.03 m3/t将相关参数代入式（2）得：单孔注水量： Q1.21.3201201.350.03=151.632m3（4）单孔注水流量由于注水流量与注水压力及煤的特性有关，本工作面设计时取0.4m3/h。（5）注水时间 （3）式中： T 注水时间，h； q 单孔注水流量，m3/h；本工作面设计时取8.0 m3/h。将相关参数代入式（3）得单孔注水时间为379.08h（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）。（6）同时注水钻孔数量 n=Tu/(24*Lj) 式中： n 同时注水的钻孔数量； T 单孔注水时间； u 工作面日推进度，m/d，本工作面取2.4m/d。 Lj钻孔间距；将相关参数代入式（4）得同时注水钻孔数： n=1.89取2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）。（7）注水超前工作面距离 （5）式中： lc 注水超前工作面距离，m； lt 停止注水时钻孔距工作面的距离，应为820m。本工作面取20m；将相关参数代入式（5）得注水超前工作面距离为lc379.12.4/242057.9m ，取60m；（8）注水孔长度L=LG-S式中LG为工作面长度，04工作面为145mS为保留煤体宽度，我矿为25-45m则我矿注水钻孔长度为100-120m6.4 注水方法（1）封孔后按照设计连接注水系统；（2）打开静水管与注水孔连接管上的阀门进行注水；（3）当注水达到设计要求或钻孔周围煤壁有水渗出时，可结束或暂停对该钻孔或该组钻孔的注水。使用自动封孔器封孔注水时，封孔器外接12节钻杆。孔口钻杆捆绑牢固，其它工序同上。二、施工安全技术措施1、技术要求（1）注水孔布置及参数巷道施工间距孔径mm水平转角仰角孔深(m)间距(m)封孔器长度(m)加压方式注水压力（MPa）注水时间(时)注水天数(天)注水量(m3)辅顺20m7063垂直煤壁3120201.8动压5-7379.0115.8151.6322、作业要求1、打孔人员必须熟悉工作面情况，有不安全隐患必须处理后方可开工。2、使用钻机时，钻架及开关必须安设牢固，并且钻架有防倒装置。安装好以后，首先要检查各部位完好和开关按扭是否灵敏可靠，否则，严禁操作。3、三角架底部稳设在实底上，严禁稳设在浮煤、浮矸上，前后三角架底部钢管内各插1根钻杆，以防翻钻伤人。4、移动钻机时，必须停电、停水后，一人抬起钻架头移动1m，放稳后，两人抬起钻架尾移动1m，放稳后，将钻架调整好，经试运转正常后方可开工。5、操作钻机时，要随时注意观察钻具上水情况，如发现钻具上水不好时，要停机检查原因，处理后方可施工。6、延接钻杆时，要清除钻杆内的杂物，先把钻机机头退至正好延接1根钻杆的位置处，然后用管钳把钻杆与接头拧紧，再使钻机机头与杆的尾部对接拧紧方可开机。7、钻机钻孔作业必须做到开机先开水，停机后停水的原则施工。8、钻孔钻好后，先把钻机退出来，并用管钳咬紧钻杆逐段拔出钻杆，拧开接头，严禁使钻机反转松扣，防止将钻孔内的钻杆脱扣掉入孔中。9、两人拧松钻杆要喊号，防止一人用力，另一人因钻杆旋转带动管钳打伤。10、注水过程时，作业人员必须对作业区进行安全检查，确认安全后，方可将阀门、注水泵、水表与静压水管、注水孔口联接，联接好后，先进行试水，确认管路、封孔无跑水现象后，方可进行正式注水。11、注水时先把封孔器放到钻孔扩孔段，接好封孔器膨胀腔进水管。打开阀门待封孔器橡胶管膨胀把钻孔封严后再关闭阀门，然后将注水管接到封孔器注水端上12、注水工作必须配备两人，严禁单独作业。14、要随时观察注水情况，发现水管跑水，水压不够，水从煤壁或封口处大量流失，要停止注水进行处理。15、经常观察注水区域煤壁情况，发现煤壁挂汗，认为煤体已经湿润，即可停止注水。16、注水过程中，人员要坚守岗位，作好注水记录。17、注水孔完毕后做好注水孔的封堵工作。三、安全措施1、施工前必须将钻机管路摆顺、电缆吊挂整齐。2、打眼前，作业人员必须将衣袖扎紧。3、打孔过程中，操作人员应站在钻机0.5m的地方操作，开关处要有专人停送电。4、加退钻杆时，必须在钻机完全停止运转，并停电的情况下进行，送电时必须等管钳离开后方可开机。5、当瓦斯浓度达到1%时，必须停止电钻打眼，当瓦斯浓度达到1.5%时，必须切断电源撤出人员。6、设备电缆完好要符合防爆要求，保护装置要齐全，严禁带电检修或搬迁设备。7、严格按机电操作规程执行，每班出班前要把开关手把打到零位并闭锁。8、出班前要把巷内节门关闭。9、其它严格按作业规程、煤矿安