煤层注水技术方案

80105综采工作面煤层注水

设计方案

山西柳林凌志兴家沟煤业有限公司

2013年1月23日

会审表

80105综采工作面煤层注水设计方案

依据国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局颁发的《煤矿安全规程》第154条规定，采煤工作面应采取煤层注水防尘措施，我矿决定对回采工作面采取煤层注水。煤层注水是采煤工作面最有效的防尘措施之一，实践证明，实施煤层注水不但能有效减少采煤工作面煤尘的产生，而且能够改变煤体的多种物理力学性质，减少冲击地压、煤层自燃发火，对采煤工作面的安全生产具有重大的意义。为有效改善我矿80105综采工作面的作业环境，提高生产效率，遏制煤尘事故发生，决定对80105综采工作面实施煤层注水，特编写《80105综采工作面煤层注水设计方案》如下：

一、工作面概况

第一节工作面位置及井上下关系

表1－1 工作面位置及井上下关系

第二节煤层

表1-2 煤层情况

第三节煤质情况

表1－3 煤质情况

第四节煤层顶底板情况

表1－4 煤层顶底板情况表

二、工作面地质构造

1.地层

井田大部分黄土覆盖。根据钻孔揭露情况，井田内沉积地层由老到新依次有奥陶系中统峰峰组(O2f)、石炭系中统本溪组(C2b)、上统太原组(C3t)、二叠系下统山西组(P1s)、下石盒子组(P1x)、上第三系上新统(N2)、第四系中上更新统(Q2＋3)。

2.构造

离柳矿区位于河东煤田中部，基本上是一向NW倾斜的单斜构造，东部发育大的宽缓褶曲，成为矿区控制性构造。褶曲自东而西有离石—中阳向斜、王家会背斜、三交—临县单斜，其间伴生有炭窑沟、朱家店、湍水头等较大断层。王家会背斜由于隆起部位遭受长期剥蚀，其上含煤地层不复存在，而背斜东部分离出离石煤盆地。离柳矿区以北和以南，构造应力较为强烈，发育了汉高山断层带和紫荆山断层带。而中部产生了离石鼻状构造，本构造以离石—聚财塔一线为转折线，形成了一个弧顶向西突出的弧状褶曲。这个弧状褶曲在三交、临县区表现明显，在转折线以北的三交区，地层走向由北东转向北北东至南北向，而转折线以南的柳林区，则由南北转向北北西至北西。在鼻轴(转折线)部位由于张力作用产生了一个东西向的张性断裂带，即聚财塔断层和聚财塔南断层组成的地堑构造，断距130-255m。

3.岩浆岩

本区未发现岩浆岩侵入。

4.区域含煤特征

区域上含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。

三、设计目的

有效减少80105综采工作面在回采过程中的产尘量，降低工作面的粉尘浓度，提高作业场所能见度，改善工作面的作业环境，防止职业病的发生，从根本上杜绝粉尘危害。并为80105综采工作面回采过程中的瓦斯治理创造良好的条件、奠定坚实的基础。

四、煤层注水参数的确定

1、钻孔直径:钻孔选用MYZ-200型钻机，开孔直径87MM，终孔直径65MM.

2、钻孔深度：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200M.

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10-20M考虑，80105确定为10M。

4、钻孔角度：钻孔监督原则上与煤层角度基本一致，使钻孔始终保持在煤层内。生产中根据煤层节理发育选择采用垂直钻孔或伪倾斜钻孔，以使节理面尽量与钻孔垂直。

5、封孔深度;封孔深度一般通过实验和生产确定，为2.50M-10M。80105按10M考虑。

6、封孔方式：封孔方式分为水泥封孔和封孔器封孔两种，根据确定的注水方式和煤层特征，设计选用水泥封孔方式。

7、本次施工在80105综采工作面回风巷，每隔10m钻一个注水孔.

8、注水系统

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KBZ-100/150，注水泵流量6.0m3/h，压力16.0MPA.

煤体注水后，煤体水分达到4%左右，注水效果和注水时间以实际注水效果衡量，通过快速注水测定仪进行测试。注水工作超前工作面回采1个月完成。

9、注水压力

80105工作面注水采用动压注水，注水参数应考虑煤层裂隙、层理、节理及透水性等因素，由注水泵站调整煤层注水压力。

10、单孔注水量

Q=BLMγ（W1-W2）K

=10×160×3.2×1.41×（4%-0.77%）×1.5=349.77 m3

式中：Q—一个钻孔注水量，m3

B—孔间距，m

L—钻孔长度，m

M—工作面煤层厚度，m，根据80105实际情况，取3.2m

γ—煤容重，t/ m3 ，8#煤层1.41 t/ m3

W1—注水后要求达到的水分取，取4% m3/t

W2——煤层原有水分，取0.77% m3/t

（W1-W2）一般取1%～2%，本设计中取1.45% m3/t

k—考虑围岩吸收水分，水的漏失和注水不均匀系数，取1.5

11、注水流量

注水流量不宜过大，小流量注水对煤层的湿润效果最好。只要时间允许，应尽量采用小流量注水，注纯水时注水流量可取15～20L/min。

12、单孔注水时间

t＝[Q / (60×q)] ×1000

＝[349.77 / (60×20)] ×1000

＝291.475h=12d

式中：t ─单孔累计注水时间，h

Q ─单孔注水量，Q＝349.77m3

q ─注水流量 q＝20 l/min

在实际注水中，亦可把预定湿润范围内“出汗”现象作为煤体受到全面湿润的标志。“出汗”后即可结束注水。注水工作制度采用全天24小时不间断注水。

13、80105综采工作面日注水量

Q′=nQ/t=3×349.77 / 2=524.655 m3/d

式中：Q′─工作面日注水量，m3/d