50102工作面煤层注水防尘措施解读

盘县鸡场坪乡云脚煤矿

1113采面煤层注水防尘

措施

盘县鸡场坪乡云脚煤矿

2016年6月5日

1113采面煤层注水防尘措施

一、工作面情况

1113工作面走向长度194m，倾向长72m，面积为13968m2，煤层平均厚度3.5m，采高2.2m，煤体容重1.4t／m3；根据贵州省煤田地质局实验室于2003年12月12日提供的盘县鸡场坪乡云脚煤矿《煤炭自燃倾向性鉴定报告》（2003－W1449），本矿井1号煤层自燃倾向性为二类，属自燃煤层。

顶板岩性：岩性为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。

底板岩性：岩性为0.5米左右的泥岩，其下为粉砂岩。

工作面煤层顶底板综合柱状图表

二、煤层注水设计

煤尘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。

1) 设计依据

(1)煤的水分、孔隙率、透水性、饱和含水率、裂隙、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。

2)注水方式选择

根据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，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1.0m左右处。

3)注水参数的确定

(1)钻孔直径：开孔直径115～87mm，终孔直径65mm。

(2)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152m。

(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，设计确定为20m。

(4)钻孔角度：钻孔方位角为180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内。生产中根据煤层节理发育程度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：封孔深度一般通过试验和生产实践确定，为2.5～10m。根据111A注水经验，确定封孔长度为8m。

(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。

4)注水系统的选择

设计选用动压注水系统。注水泵型号为7BZ-6.3/16，注水泵流量6m3/h，压力15MPa。

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际注水效果衡量。注水工作超前工作面回采1个月完成。

5)注水的压力、速度、单孔注水量、时间的确定

(1)注水压力

该矿煤层注水采用动压注水。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。

(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，m；

L1——工作面长度，m；

M——与煤层透水性和钻孔方向有关的参数，20m。

则L=L1－M=194－20=174m

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=BLMγ(W1－W2)K

式中：

Q——一个钻孔注水量，m3；

B——孔间距20m；

L——工作面长度，194m；

M——煤层厚度，3.5m；

γ——煤容重,1.4t/m3；

W1——注水后要求达到的水分取4%；

W2——煤层原有水分, 0.80%；

K——考虑围岩吸收水分,水的漏失和注水不均匀系数,取1.5。

Q1=20×194×3.5×1.4×(4%－0.80%)×1.5=608.384m3

(3)矿井日注水量

矿井日注水量按下式计算：

Q日=K1G(W1－W2)

式中：

Q日——矿井日注水量m3；

K1——注水系数，取1.5；

G——矿井计划注水回采工作面日产量268t/d。

Q日=1.5×268×(4%－0.80%)=12.8643

(4)注水流量(或注水速度)与注水时间

单孔注水流量按6 m3/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范围内煤壁出现均匀的“出汗”渗水,注水时间通常为5～8d。

(5)注水设备及仪器

煤层注水钻机：ZYJ-420/200型，

煤层注水泵7BZ-6.3/16,

(6)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辆移动储水箱内，储水箱容积为

2 m3，由注水泵从移动储水箱吸入加压向煤层注水。

二、安全技术措施

1、打钻、注水期间，迎头必须悬挂便携仪。

2、注水前，迎头煤壁应及时挂上防片网，以防注水时冒顶、片帮伤人或造成瓦斯超限。

3、在迎头打注水孔前，应加强迎头顶板管理，首先严格执行敲帮问顶制度，除掉净顶、帮部活矸危岩，对于除不掉的，必须采用戴帽点柱和防片网进行加强支护；迎头高度控制在2.0～2.5m，浮煤应摊平，后路要畅通。

4、打钻时，应安排专人位于安全地点观察顶板、煤壁情况，发现异常立即停止作业，撤出人员。

5、打钻人员，注意力集中，衣服裹在腰带里，袖口、毛巾扎好。

6、每循环进尺前，先施工一个注水孔，若无异常情况，再施工另一个注水孔。

7、打钻人员要持钻有力，一是防止钻杆晃动过大，形成扁型孔，封空时不能封实；二是保证成孔质量，防止扩孔过大，封孔器不起作用。

8、封孔时，一人操作，一人负责开关水管及观察顶板和煤壁，若发现异常，应立即停止注水

9、注水时，如有瓦斯涌出时，必须及时停止注水，探查前方10 m及左右两帮3～5m以内地质情况,在过地质构造带时，必须施工超前钻孔探查煤体深部瓦斯及水等情况。

10、注水时，若发生片帮、冒顶时，应立即停止注水。

11、注水时，液压泵距离迎头不得超过50m，注水人员严禁正对注水孔，迎头20m范围内严禁有闲杂人员，严禁进行与注水无关的工