工作面煤层注水设计及安全技术措施

工作面煤层注水设计及安全技术措工作面煤层注水设计及安全技术措 施施 煤层注水设计煤层注水设计 一 煤层注水的方式 为使注水钻孔能湿润较大区域的煤体 能获得较长的注水时间 煤体湿润均匀 注水与回采不相互干扰 根据工作面的巷道布置 煤的埋藏深度 顶板岩石遇 水的软化程度等 故在工作面上顺槽沿煤层倾斜方向 向下钻孔或在工作面下 顺槽沿煤层倾斜方向 向上钻孔 布置长孔动压注水方式 二 钻机型号及规格 选择 khyd85 zj 型煤矿用架助式钻机 钻孔深度 20m 左右 煤层 钻头使用直 径 42mm 钻头 三 由于采面所采煤层厚度均在 2 3 5 米范围内 内生裂隙较发育 根据公 式计算得 n 1 pg p 100 1 1 53 1 64 100 6 7 煤层孔隙率为 6 7 大于 4 所以该煤层注水较易 采用动压注水 四 注水参数确定 1 钻孔布置 采用超前双向钻孔注水 工作面上 下顺槽距工作面推进线 10 20 米处开始布置注水眼 钻孔布置在上 下顺槽内煤层中部 2 钻孔长度 l 钻孔长度取决于钻机性能 煤层透水性及钻孔方向 3 钻孔间距 b 钻孔间距 b 取 20m 4 钻孔水平转角 为避免回采工作面推进过程与注水钻孔平行接触 防止工作 面煤壁片帮 保持在工作面推进方向上注水量的均匀性 一般取注水孔的水平 转角为沿煤层走向 45 倾角打设 5 封孔方法与封孔长度 在煤层完整性和钻孔质量较好的条件下 选用速凝剂 外加注胶花管封孔 封孔长度取 5 6m 在煤层完整性和钻孔质量较差的条件下 在煤层完整性和钻孔质量较差的条件下 必须弃孔另外进行钻孔 五 注水参数 1 注水超前回采工作面的合理位置 预注水超前工作面位置的确定是注水工作 中一个关键的技术问题 预注水位置的选择既要考虑顶煤在前方支承压力作用 下裂隙的发展变化 又要考虑有足够的时间使注入煤体的水能够充分润湿煤体 根据不同硬度煤层支承压力的分布特征 顶煤变形规律和测试结果 制定硬煤 中硬煤和软煤预注水超前工作面的合理注水区域位置见表 1 注水起止位置 项目 软煤中硬煤硬煤 开始注水超前工作面 m 40 6030 5020 35 停止注水超前工作面 m 10 208 153 10 2 3 煤单轴抗压强度为 13 7mpa 属于中等硬度煤层 因此确定开始注水超前 工作面煤壁的距离为 30 50m 停止注水超前工作面的距离为 8 15m 2 单孔注水量 单孔注水量 q 按下式计算 q klbhq 式中 q 单孔注水量 m3 k 系数 包括漏水及钻孔前方煤体吸水 取 1 1 l 钻孔长度 取 l 30m b 钻孔间距 湿润煤体的宽度 10m h 煤层厚度 取采高 h 3m 煤的密度 1 4t m3 q 吨煤注水量 取 q 0 015m3 t 根据钻孔参数分别计算得出的钻孔间距为 10m 时 注水量分别为 20 79m3 3 注水时间 钻孔注水时间与注水量成正比 与注水速度成反比 首先应根据 煤层的渗透特性和钻孔长度选择注水系统 注液或静压防尘系统 选定注水 系统后即可确定每孔的注水时间 在实际操作中注水时间以煤壁挂汗或渗水时 为止 4 注水压力 注水压力的高低取决于煤层透水性的强度和钻孔的注水速度 主 要与煤层的透水性及瓦斯压力有关 为了提高煤层注水的湿润效果 采用常压 带动压注水 在所取的注水流量条件下造成的注水压力是否符合该煤层的注水 要求 需通过注水实践来确定 一般情况下注水压力应满足以下条件 1 2 1 5 pwppr 式中 p 注水压力 mpa pw 煤层中瓦斯压力 mpa pr 上覆岩层压力 mpa 取注水压力为 3 10 mpa 我矿使用液压泵可达 18mpa 以上 能够满足该双向长钻孔动压注水的需要 5 注水速度 注水流量 注水速度是指单位时间内的注水量 影响煤体湿润效果及决定注水时间的主要 因素 在一定的煤层条件下 钻孔的注水速度随钻孔长