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1、综放工作面动压注水设计设计:审核:批准:党新煤矿有限责任公司二零一七年一月二日目录第一章工作面概况 3第二章煤层注水设计 4第三章劳动组织 8第四章安全技术措施 9附表1 12附图1 13参考文献：1 、党新煤矿初步设计综放工作面动压注水设计第一章 工作面概况一、采煤工作面位置：综采工作面位于 22#煤层，运输巷标高比回风巷标高低7 米。工作面西面是 22102 工作面，正在掘进，东部为采空 区，北部为未开采煤田，南部为家洼未开采井田围。二、工作面有关参数1、顺槽走向长度：840米，煤层倾角：242、2、煤层平均厚度： 11.39 米，平均采高： 3.2 米， 工作面倾向长：180m工作面倾角
2、 2.2 3、煤层孔隙率： 77%4、瓦斯等级：低瓦斯5、煤层硬度：f=3.5 ，煤质牌号：气煤(QM,容重：1.41T/m36、自燃危险等级：口级，自燃倾向性为自燃7、 煤层爆炸指数：据省煤炭工业局综合测试中心2009 年 8 月 19日对柴家沟煤业 22(5) 号煤层做了检验报告， 22(5) 号煤层火焰长度400mm岩粉用量65%煤层煤尘有爆炸性。 在今后掘进、 生产中应注意洒水防尘， 定期清理巷道壁浮尘， 以杜绝煤尘爆炸事故的发生。三、工作面地质情况及煤层原始水份本工作面走向近东西，倾向北，倾角2 4，煤层厚度；平均 11.39 米，煤层结构简单 - 发杂，赋存稳定，顶板为粉砂 岩、细
3、砂岩、砂质泥岩，底板为泥岩、细砂岩，煤层原始水 份（Mac）: 0.92%3.48%,平均 2.27%。四、采煤方法工作面采用走向长壁综采放顶煤采煤法。第二章煤层注水设计煤层注水是减少采煤工作面粉尘产生的最根本、最有效的措施。 通过煤尘注水一般除尘率可达60% 80%，煤尘注水实施较好的工作面， 可以将总粉尘浓度减少 75% 85%，呼吸 性粉尘浓度减少 65%以上。煤层注水是通过钻孔将压力水注 入煤层中，使煤层得到预先湿润，增加煤体的水分，减少采 煤时粉尘产生的一种技术措施。移交生产时设计在 22 号煤 层工作面顺槽进行采前预注水。一、设计依据1、煤的水分、孔隙率、透水性、饱和含水率、裂隙、
4、 节理、层理、破碎、硬度等情况。2、煤层顶底板岩石的孔隙率、透水性、自然含水率、 饱和含水率。3、煤层的厚度、倾角、稳定性、构造、结构以及夹石 的岩性、厚度、结核伴生情况、煤尘爆炸指数。4、井田开拓方式，采区巷道布置及采煤方法，采煤、 掘进装备，回采工作面月进度、月产量、通风方式、进回风 巷支护方式及断面尺寸。5、井下消防洒水 （ 给水 ） 系统。二、注水方式的选择根据 22 号煤层采区巷道布置和采煤方法，结合煤层赋 存特征，回采工作面煤层注水采用工作面超前动压注水工 艺，移动式注水泵单孔注水方式。设计中选用较先进的深孔 煤层采前注水方式。采用单向钻孔布置，即在工作面轨道顺 槽中平行于工作面向
5、煤体打长钻孔注水，钻孔沿煤层均匀布 置，钻孔口布置在巷道中距底板1m左右处。三、注水参数的确定1 、钻孔直径：钻孔选用 ZDY-1200S 型液压钻机，钻孔 深度可达200m开孔直径75mm终孔直径65mm2、钻孔长度：根据煤层节理裂隙发育情况、工作面长 度、注水时间和注水压力、注水钻机能力，确定单向钻孔长 度为 155m。3、钻孔间距：钻孔间距根据煤层的湿润半径计算，孔 深时孔距大，孔浅时孔距小。合理的钻孔间距一般通过实践 来确定，根据经验一般按 1020m考虑，设计确定为 20m。4、钻孔角度：钻孔角度原则上与煤层角度基本一致， 使钻孔始终保持在煤层。生产中根据煤层节理发育程度选择 采用垂
6、直钻孔或伪倾斜钻孔，以使节理面尽量与钻孔垂直。5、封孔方式：封孔方式采用封孔器封孔，由于该采面 煤层注水时动压注水，煤层硬度较小，且裂隙较发育，封孔 深度不得小于 1.5m。6、封孔器长度：封孔器长度一般是生产厂家通过试验和生产实践确定，为 1.52m。设计暂按1.5m考虑,待注水 开始后再按实际需要进行调整。四、注水工艺参数的选择 注水系统分为静压注水系统和动压注水系统，鉴于本矿 井煤层注水钻孔较大，注水压力较大，设计选用动压注水系 统。注水泵型号为 7BZ-6.3/16 ，公称流量 6.3m3/h ，工作压 力 16MPa。煤体注水后， 煤体水分应达到 4%左右， 注水效果和注水 时间以实
7、际注水效果衡量，通过快速水分测定仪进行测试。 注水工作超前工作面回采 1 个月完成。1 、注水压力注水压力反映了钻孔的注水阻力，其影响因素较多，主 要与煤层的透水性及瓦斯压力有关。注水压力一般分为低 压、中压、中高压、高压和超高压，为了提高煤层的湿润效 果，采用动压注水。动压注水多属中压，我国的注水经验动 压注水一般为4.9 19.6MPa。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 ) Pg P Pr式中：p注水压力，MPaPw 煤层中瓦斯压力， MPa;Pr 上覆岩压力， MPa。本矿井煤层埋藏
8、浅， 瓦斯含量少， 应采用较低压力注水。 同时，由于 22 号煤较软，节理发育，压力太高又容易造成 跑冒，因此，初定水压为i0MPa生产后可根据实际情况调节。所选煤层注水泵最高压力可达i6MPa能够满足该项目单向长钻孔动压注水的需要。2、单孔注水量(1) 单向钻孔注水时孔长的计算L=L1 M式中：l钻孔长度，mLi工作面长度，mm与煤层透水性和钻孔方向有关的参数，25m。则 L=L1M=18025=155m(2) 钻孔间距钻孔间距可根据煤层湿润半径计算，按经验取20m。(3) 钻孔注水量按下式计算：Q=BLY (W W)K式中：Q一个钻孔注水量，m3;B孔间距20m；L工作面长度 180mM煤
9、层厚度，22号煤层：11.39m;Y 煤容重，22号煤层：1.41t/m 3；W注水后要求达到的水分取4%W煤层原有水分，22号煤层2.27%,；K考虑围岩吸收水分，水的漏失和注水不均 匀系数 , 取 1.5 。则：22 号煤层钻孔注水量C=20X 180X 11.39 X 1.41 X0.7 X (4%-2.27%) X 1.5=1050m3。3、矿井日注水量 矿井日注水量按下式计算：Q 日二KG(Wm)式中： C 日矿井日注水量 m3；K1注水系数，取 1.5 ;G矿井计划注水回米工作面日产量：4号煤4545t/d 。22 号煤层日注水量 C 日=1.5 X 4545X (4%-2.27%
10、)=118m3。4、注水流量 ( 或注水速度 ) 与注水时间 单孔注水流量按 6m3/h 考虑 , 注水时间为钻孔开始注水至煤体全面湿润为止 , 注水煤体全面湿润的标志为湿润围煤壁出现均匀的“出汗”渗水，注水时间通常为612d。 单孔注水时间 T （小时，h）取决于钻孔单孔注水量和单 孔注水流量，按 T=Q/V计算，根据所选设备，取6mi/h。T=1050/6=175h每天注水时间按 24 个小时计算，得出注水的天数：Td=T/24=7.3d 。计算得出，在钻孔间距为 20m 时的注水时间为 7.3d 。5、 注水超前工作面的最短距离XX=T d s+x式中：s 工作面日推进进度为 2.4m；
11、x停止注水时钻孔与工作面的距离，取30m计算得出注水超前工作面的最短距离为47.5m,取50m6、注水工艺技术及参数优化煤层注水工艺参数的确定，应能保证在该工艺参数条件 下，注水钻孔所承担围的煤层得到最大可能均匀、充分的湿 润，注水一段时间后，根据观察及实验数据，实施优化注水 参数。五、系统设计（一）动压注水系统设计1 、煤层注水水源煤层注水水源取自井下消防洒水系统，从回采工作面顺 槽给水管网中接水管至注水泵站， 将水注入 1 辆移动储水箱，储水箱容积为im,由注水泵从移动储水箱吸入加压向煤层 注水。2、动压注水系统设计根据高家窑 22101 综采工作面作业规程设计采煤工艺， 为 满足工作面推
12、进速度需要煤层日注水量q日=ii8m,而一台注水泵日可注水量 Q泵=6X 24=144 m3,故设计2台泵注水，一 台使用，一台备用，既满足了综放推进速度，又有足够的设 备维护检修时间。注水系统由煤层高压注水水泵、自动控制水箱、SGS型双功能高压水压表及截止阀等组成。主要由注水泵、分流器、 注水表、 单向阀、 阀门、 压力表、 钢丝编织高压胶管等组成。设备及材料明细见附表 1（注水设备及仪表材料明细表） 。系统图详见附图 1（动压注水系统图） 。（二）封孔系统设计 采用成套封孔器定型产品封孔, 严格按照封孔器操作规程 操作。第三章 劳动组织一、作业方式：边钻孔边封孔边注水,平均 23.5 天一
13、 个循环,每个循环进度 60 米。1 、按本设计提前一个月注水,按此确定注水循环。2、第一个钻孔距工作面 50米（0.5*2.4+7.3*2.4+303、工作面月推进 2.4 X 26=62.4米，孔距20米，需要 打 3 个孔。4、钻机正常进度： 15-17m/h ，每班按 7h 纯工作时间， 则每班钻进约 112 米，钻孔深 155 米， 1 个钻孔钻进需要约 9.5 小时，搬家 1 次 0.5 小时，合计一个钻孔需要约 10 小时， 3 个钻孔需要约 30 小时，约 4.5 个班，一天半时间。5、钻孔结束，第一个钻孔开始注水； 175 小时后第二个 孔开始注水；如此，3个孔全部注完需要1
14、75 X 3-24=22天。6、一个循环总天数： 1.5+22=23.5 天。7、上一个循环结束， 工作面推进了 2.4 X 23.5=56.4 米。8、下一个循环开始时间：上一个循环结束接着开始下 一个循环。9 、如果由于各方面原因工作面推进速度降低，相应推迟 钻孔和注水时间，下一个循环开始时间就需要做调整，以上 一个循环的第四个孔距工作面 50 米开始为准。10、第一个循环需要打 4 个孔，工期增加 0.5 天，从第 二个循环开始就进入了正规循环， 23.5 天， 3 个孔，进度 60 米。11 、实际操作过程中，根据注水效果，各工艺时间做进 一步优化，记录员要做好每一个步骤需要时间的准确
15、记录， 精确到分钟，同时做好各工艺参数的准确记录。二、劳动组织1、三班作业，三八制2、每班人员组成：班长： 1 名，兼巡回记录员，负责注水作业全面管理并 做好各种工艺参数的准确记录以及与工作面的协调工作。操作工： 2 名，负责钻机、封孔器及水泵的操作和日常 维护、保养。机械维修工： 1 名，负责机械设备的维修，可以由区队 维修工兼职。电气维修工： 1 名，负责电气设备的拆装和维修，可以 由区队电工兼职。第四章 安全技术措施一、准备工作1、对打钻注水设备及所需材料如：仪表、钻头、钻杆 及备件要齐全，详细检查，做到安全可靠。2、安装钻机和注水泵处要加强支护，并检查巷道周围 的隐患，防止片帮冒顶，确保足够的工作空间。3、妥善安排好打钻注水系统。如设备管线的布置、供 电、供水便于操作， 便于移动， 确保打钻注水作业正常进行4、钻机必须安装牢固，煤层注水钻机跑道的安装角度 要和煤层倾角保持一致，并使钻孔平行煤层顶板
