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1、 红兴煤业有限公司3113综采工作面煤层注水设计及安全技术措施 编 制 人: 郭永波 编制单位: 防治水科施工单位: 探放水队 时 间: 2016年5月18日总工程师批示:安全科矿调度机电科生产科综采队通风科施工负责人3113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:3113工作面煤层注水设计。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。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
2、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8,孔深 170-175 m;3. 设备及器材(1)钻机:JDY1200S(MK-4)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50mm 的钻杆。(3)钻头:70mm钻头,适应岩性f4。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1M
3、pa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1.8m。6.注水6.1 设备及器材 (1)108mm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16MPa,流量80 Lmin; (3)注水表:流量2.04.5 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6.3M
4、Pa;(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:MZF-70-5,13台,小于钻孔6-12mm;(9)等量分流器:DF-3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2.2-2.5Mpa;(2)吨煤注水量 应为0.020.04 m3/t。本工作面取0.02 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
5、系数,1.11.3;本工作面取1.2; M - 开采厚度,m;取4.8米; lj 钻孔间距,m;取20m; l 钻孔长度,m;取175m; 煤的密度,t/m3;取1.45t/m3; 吨煤注水量,m3/t,取0.02 m3/t将相关参数代入式(2)得:单孔注水量: Q1.224.8201751.450.02=3021m3(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8m3/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378h(注:如果在实际注水时,注水流量达不到
6、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1.6m/d。 Lj钻孔间距;将相关参数代入式(4)得同时注水钻孔数: n=1.26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lc3781.6/242045.2m ,取45m;(8)注水孔长度L=LG-S
7、式中LG为工作面长度,3113工作面为220mS为保留煤体宽度,我矿为45-50m则我矿注水钻孔长度为170-175m6.4 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20m7090垂直煤壁
8、8175201.8静压2.2-2.537815.830212、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。
9、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
10、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
11、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、煤矿安全规程执行。作业规程学习及考试记录附安全技术措施贯彻签字栏一、 职工规程学习学习时间: 年 月 日 年 月 日 学习地点:班前会会议室 学习内容:3113工作面煤层注水设计及安全技术措施参加人数: 人 安全技术措施学习签名表考试时间 年 月 日考试地点考试内容主 持 人员 工 学 习 签 名 年 月 日年 月 日分分分分分分分分分分分分分分