煤层注水设计

山西垚志达煤业有限公司

3201回采工作面煤层注水设计及安全技术措施

编制单位：通风科

时间：2017年5月25日

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3201回采工作面煤层注水设计及安全技术措施

一、3201回采工作面煤层注水设计依据

根据地质报告我矿3#煤层原煤水分为1.85%。依据《煤矿安全规程》规定煤层含水量小于4%的煤层，需对煤层进行预注水。本矿3#煤层裂隙较发育，有利于煤层注水。

二、3201回采工作面煤层注水的必要性

煤层注水湿润煤体是采煤工作面防尘的有效措施。长钻孔煤层注水已被广泛采用，其降尘效果与煤层的裂隙和孔隙的发育程度、注水参数等因素有关，一般降尘率可达到85%以上。

煤层注水具有：（1）降低工作面浮游粉尘浓度；（2）提高排放瓦斯效果；（3）预防冲击地压；（4）对煤体产生预先松动，利于落煤等优点。因此，3201工作面有必要煤层注水。

三、3201回采工作面注水工艺、参数及设备

1、注水方式选择

3201回采工作面煤层注水选用工作面超前动压注水工艺、选用长孔煤层注水方式，即在3201回采工作面回风顺槽超前工作面推进度一个月，沿腰线垂直煤壁打长钻孔的注水方式。

2、注水参数的确定

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140m，钻孔角度与煤层倾角度基本一致，钻机选用MYZ—200、22kW钻机，开钻直径87mm，钻孔间距20m,设计钻孔26个。

3、封孔方式的选择及封孔长度的确定

封孔方式分为水泥砂浆封孔和封孔器封孔两种，根据确定的注水方式和煤层特征，3201采煤工作面采用封孔器封孔方式。

4、注水系统的选择

3201回采工作面煤层注水钻孔较长、注水压力较大，设计选用动压注水系统。注水泵型号为7BZ-4.5/16、30kW，注水泵流量4.5m3/h，压力16MPa。钻孔注水的水必须是无杂质的清水，对于动压注水，更应保证水的质量，不得有木屑和泥砂。

5、3201回采工作面注水的压力、速度、单孔注水量、时间的确定

（1）注水压力

3201回采工作面煤层注水采用动压注水，煤层注水压力为4—6MPa。

（2）单孔注水量

钻孔注水量按下式计算：Q=B·L·M·γ·（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，150m；

M——煤层厚度，4.0m；

γ——煤的容重，1.41/m3；

W1——注水后要求达到的水分，取4%；

W2——煤层原有水分，按1.85%；

K——考虑围岩吸收水分、水的漏失和注水不均匀系数，取1.4。

则Q=20×150×4.0×1.41×（4%-1.85%）×1.4=509（m3）

（3）矿井日注水量

3201回采工作面日注水量按下式计算： Q日=K1·G·（W1-W2）

式中：Q日——矿井日注水量，m3；

K1——注水系数，取1.3；

G——矿井计划注水回采工作面日产量3636t。

则Q日=1.3×3636×（4%-1.85%）=101.63（m3）

（4）注水流量与注水时间

3201回采工作面煤层注水采用动压注水，设计注水压力为4—6Mpa，注水流量为3.5m3/h。

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7～10天。

（5）3201回采工作面注水设备及仪器

煤层注水钻机： MYZ－200型， 1台；

煤层注水泵： 7BZ-4.5/7 1台；

等量分流器： DF-3型， 4台；

夹布压力胶管（与泵配套）： 20m；

冷拔无缝钢管（与泵配套）： 120m；

高压钢丝编制胶管（与泵配套）： 100m；

弹簧式压力表： 5个；

高压闸阀： J13H-160Ⅲ， 4个；

快速接头： K型， 30个；

安全阀： 6个；

煤层注水表： DC-4.5/200， 2个；

内螺纹升降止回阀： H41H-160， 1个；

钢制三通： 5个；

叶轮湿式水表： 1个；

便捷式快速水分测定仪： WM-A 1个；

FZM-20型封孔器 2个。

（6）煤层注水水源

3201回采工作面煤层注水水源取自井下消防洒水管网。从3201回采工作面顺槽给静压水管中接水管至注水泵站，将水注入1辆容量为2m3的移动储水箱中，注水泵从储水箱中吸水加压向煤层注水。

四、3201回采工作面煤层注水安全技术措施

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、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。

4、打钻人员，注意力集中，衣服裹在腰带里，袖口、毛巾扎好。

5、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。

6、注水前，操作人员应把封孔器送入钻孔，并把钻孔封闭密实，否则严禁注水。

7、注水前，迎头打两个液压单体点柱，单体初撑力为50KN，单体上端头用10＃铁丝在顶板固定牢，将注水管用10＃铁丝固定点柱上，以防封孔器窜出伤人。

8、注水时，如有瓦斯涌出时，必须及时停止注水，探查前方10m 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。

9、注水时，若发生片帮、冒顶时，应立即停止注水。

10、注水时，液压泵距离注水孔不得超过50m，流量应由小到大，逐渐增加，注水人员严禁正对注水孔，注水孔20m范围内严禁有闲杂人员，严禁进行与注水无关的工作；注水人员应位于安全地点观察煤