工作麵煤層注水設計及安全技術措施

新 安 發 煤 礦

04工作麵煤層注水設計及安全技術措施

編 製 人： 靳立全

編製單位： 通防科

施工單位： 探水隊

時 間： 2013年3月12日

總工程師批示：

安監科礦調度機電科生產科

回采隊通風隊施工負責人

04工作麵煤層注水設計

一、 設計依據

1)根據煤礦安全規程“采煤工作麵應采取煤層注水防塵措施”的規定。

2)根據《煤礦各工種操作規程》。

二、工程項目：04工作麵煤層注水設計。

三、用途：通過鑽孔注入壓力水，使其滲入煤體內部，增加煤的水分，從而減少煤層開采過程中煤塵的的產塵量。

四、鑽孔布置方式及詳細參數

1. 鑽孔布置

在輔運順槽布置鑽孔，進行煤體預注水，輔運順槽由裏向外每隔20m布置一個鑽孔，垂直煤壁鑽進。

2. 鑽孔參數

鑽孔間距20m ，垂直煤壁鑽進，上仰3º，孔深120-75 m;

3. 設備及器材

(1)鑽機：ZYJ-400-27型全液壓坑道鑽機，符合煤礦井下防爆要求，具有煤礦安全標誌;

(2)鑽杆：選用ф42mm 的鑽杆。

(3)鑽頭：ф63mm鑽頭，適應岩性f>3。

4.鑽孔施工

(1)采用地質羅盤儀確定鑽機鑽進的方位和傾角;

(2)鑽孔排粉方式：直接采用井下防塵管道供水排粉;當供水壓力小於2MPa時，應采用輔助排粉設備;

(3)接上鑽杆及鑽頭，開動鑽機進行鑽孔作業。

5. 封孔

將封孔器與井下靜壓水或高壓水連接，封孔器插入需要注水的煤層孔內，打開水路安全閥，當封孔水壓達到1Mpa時，靠靜壓水或高壓水壓力將封孔器的膠管膨脹後封孔，而後注水，注水完畢後，打開控製水閥，可將管內水放出，當封孔水壓下降到0.5Mpa以下時，封孔器即可恢複原狀，然後將封孔器抽出，完成注水工作。

封孔深度

采用自動封孔器封孔時，封孔深度應不小於1.5m。

6.注水

6.1 設備及器材

(1)5BZ-33/15煤層注水泵,50mm靜壓水管，水壓2.2-2.5 MPa。

(2)單向閥：直通式，開啟壓力為≤0.04MPa，額定壓力≥15MPa，流量≥33 L/min;

(3)注水表：流量1.5～2.0 m3/h;額定壓力≥16MPa;

(4)壓力表：量程0～16MPa，精度1.5級;

(5)閥門：高壓閥門，耐壓≥16MPa;普通閥門，耐壓6.3MPa;

(6)鋼絲編織高壓膠管40Mpa;

(7)管路接頭：采用快速接頭，尺寸符合規定;

(8)煤層注水封孔器： ZF22/50/6-A，4套，Φ小於鑽孔6-12mm;

(9)等量分流器：DF-4型，4×2台

6.2 注水係統

本工作麵采用靜壓注水係統。

6.3 注水參數

(1)注水壓力

(1.2-1.5)Pw≤P≤PT (1)

式中： P ——注水壓力，MPa;

Pw ——煤層中瓦斯壓力，MPa;

PT ——上覆岩層壓力，MPa。

根據我礦實際情況確定注水壓力為5-7Mpa;

(2)噸煤注水量

應為0.02～0.04 m3/t。本工作麵取0.03 m3/t。

(3)單孔注水量

(2)

式中： Q ——單孔注水量，m3;

k —— 鑽孔前方煤體濕潤係數，1.1～1.3;本工作麵取1.2;

M -- 開采厚度，m;取1.3米;

lj —— 鑽孔間距，m;取20m;

l ——鑽孔長度，m;取120m;

ρ——煤的密度，t/m3;取1.35t/m3;

δ——噸煤注水量，m3/t，取0.03 m3/t

將相關參數代入式(2)得：

單孔注水量：

Q=1.2×1.3×20×120×1.35×0.03=151.632m3

(4)單孔注水流量

由於注水流量與注水壓力及煤的特性有關，本工作麵設計時取0.4m3/h。

(5)注水時間

(3)

式中： T —— 注水時間，h;

q —— 單孔注水流量，m3/h;本工作麵設計時取8.0 m3/h。

將相關參數代入式(3)得單孔注水時間為379.08h(注:如果在實際注水時，注水流量達不到注水要求，則注水時間要延長)。

(6)同時注水鑽孔數量

n=Tu/(24*Lj)

式中： n —— 同時注水的鑽孔數量;

T ——單孔注水時間;

u ——工作麵日推進度，m/d，本工作麵取2.4m/d。

Lj——鑽孔間距;

將相關參數代入式(4)得同時注水鑽孔數： n=1.89取2個(注：如果在實際注水時，注水流量和注水時間變化，同時注水鑽孔數應適當增加)。

(7)注水超前工作麵距離

(5)

式中： lc—— 注水超前工作麵距離，m;

lt—— 停止注水時鑽孔距工作麵的距離，應為8～20m。本工作麵取20m;

將相關參數代入式(5)得注水超前工作麵距離為

lc=379.1×2.4/24+20=57.9m ，取60m;

(8)注水孔長度

L=LG-S

式中LG為工作麵長度，04工作麵為145m

S為保留煤體寬度，我礦為25-45m

則我礦注水鑽孔長度為100-120m

6.4 注水方法

(1)封孔後按照設計連接注水係統;

(2)打開靜水管與注水孔連接管上的閥門進行注水;

(3)當注水達到設計要求或鑽孔周圍煤壁有水滲出時，可結束或暫停對該鑽孔或該組鑽孔的注水。

使用自動封孔器封孔注水時，封孔器外接1-2節鑽杆。孔口鑽杆捆綁牢固，其它工序同上。

二、施工安全技術措施

1、技術要求

(1)注水孔布置及參數

巷道施工間距孔徑

mm水平轉角仰

角孔

深

(m)間

距

(m)封孔器長度

(m)加壓方式注水壓力(MPa)注水

時間

(時)注水

天數(天)注水

量

(m3)

輔順20mΦ70Φ63垂直

煤壁3°120201.8動壓5-7379.0115.8151.632

2、作業要求

1、打孔人員必須熟悉工作麵情況，有不安全隱患必須處理後方可開工。

2、使用鑽機時，鑽架及開關必須安設牢固，並且鑽架有防倒裝置。安裝好以後，首先要檢查各部位完好和開關按扭是否靈敏可靠，否則，嚴禁操作。

3、三角架底部穩設在實底上，嚴禁穩設在浮煤、浮矸上，前後三角架底部鋼管內各插1根鑽杆，以防翻鑽傷人。

4、移動鑽機時，必須停電、停水後，一人抬起鑽架頭移動1m，放穩後，兩人抬起鑽架尾移動1m，放穩後，將鑽架調整好，經試運轉正常後方可開工。

5、操作鑽機時，要隨時注意觀察鑽具上水情況，如發現鑽具上水不好時，要停機檢查原因，處理後方可施工。

6、延接鑽杆時，要清除鑽杆內的雜物，先把鑽機機頭退至正好延接1根鑽杆的位置處，然後用管鉗把鑽杆與接頭擰緊，再使鑽機機頭與杆的尾部對接擰緊方可開機。

7、鑽機鑽孔作業必須做到開機先開水，停機後停水的原則施工。

8、鑽孔鑽好後，先把鑽機退出來，並用管鉗咬緊鑽杆逐段拔出鑽杆，擰開接頭，嚴禁使鑽機反轉鬆扣，防止將鑽孔內的鑽杆脫扣掉入孔中。

9、兩人擰鬆鑽杆要喊號，防止一人用力，另一人因鑽杆旋轉帶動管鉗打傷。

10、注水過程時，作業人員必須對作業區進行安全檢查，確認安全後，方可將閥門、注水泵、水表與靜壓水管、注水孔口聯接，聯接好後，先進行試水，確認管路、封孔無跑水現象後，方可進行正式注水。

11、注水時先把封孔器放到鑽孔擴孔段，接好封孔器膨脹腔進水管。打開閥門待封孔器橡膠管膨脹把鑽孔封嚴後再關閉閥門，然後將注水管接到封孔器注水端上

12、注水工作必須配備兩人，嚴禁單獨作業。

14、要隨時觀察注水情況，發現水管跑水，水壓不夠，水從煤壁或封口處大量流失，要停止注水進行處理。

15、經常觀察注水區域煤壁情況，發現煤壁掛汗，認為煤體已經濕潤，即可停止注水。

16、注水過程中，人員要堅守崗位，作好注水記錄。

17、注水孔完畢後做好注水孔的封堵工作。

三、安全措施

1、施工前必須將鑽機管路擺順、電纜吊掛整齊。

2、打眼前，作業人員必須將衣袖紮緊。

3、打孔過程中，操作人員應站在鑽機0.5m的地方操作，開關處要有專人停送電。

4、加退鑽杆時，必須在鑽機完全停止運轉，並停電的情況下進行，送電時必須等管鉗離開後方可開機。

5、當瓦斯濃度達到1%時，必須停止電鑽打眼，當瓦斯濃度達到1.5%時，必須切斷電源撤出人員。

6、設備電纜完好要符合防爆要求，保護裝置要齊全，嚴禁帶電檢修或搬遷設備。

7、嚴格按機電操作規程執行，每班出班前要把開關手把打到零位並閉鎖。

8、出班前要把巷內節門關閉。

9、其它嚴格按《作業規程》、《煤礦安全規程》執行。

作業規程學習及考試記錄

附《安全技術措施貫徹簽字欄》

一、職工規程學習

學習時間： 年 月 日 —— 年 月 日

學習地點：通風隊會議室

學習內容：04工作麵煤層注水設計及安全技術措施

參加人數： 人

安全技術措施學習簽名表

考試時間 年 月 日考試地點

考試內容主 持 人

員 工 學 習 簽 名

年 月 日年 月 日

分分

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