工作面煤层注水设计及安全技术措施

山东*****开发有限公司****煤矿13***工作面煤层注水安全技术措施工作面名称：13**工作面编制人：区队长：施工单位：通防工区编制日期：2009年10月16日执行日期：2009年10月25日审批意见学习和传达记录负责人：传达人：班次：一、工作面基本情况13**面为**煤矿首采区的首采工作面，地质结构较简单，为一单斜构造。

顶板多为粉砂岩、细砂岩，个别点为中砂岩、粗砂岩；底板多为泥质砂岩。

工作面煤层赋存稳定，结构简单。

开采范围内平均厚度2.2m, 局部含伪顶为炭质泥岩，厚度0～1.5m,直接顶为中细砂岩，厚18.07m，下距三灰约68.59m。

地层为单斜构造，煤层较简单，走向0～25°,倾向90～115°,正常地段倾角9～18°,平均13.5°，走向长540m，倾向长200m，工作面局部煤层略有起伏；煤层含水率1.35%，孔隙率1.49%；为降低生产过程中产生的粉尘浓度，根据《煤矿安全规程规定》对该工作面进行煤层注水，有关施工人员必须严格执行。

二、注水设计1、钻孔设计：①、钻孔布置：钻孔采用双向布置，胶带顺槽自切眼以外10m处，开始布置第一个钻孔，向外每隔20m布置一个，布置17个钻孔，轨道顺槽自切眼以外20m处，开始布置第一个钻孔，向外每隔20m布置一个，布置201个钻孔，全面共布置37个钻孔。

②、钻孔设计：开孔位置视煤层裸露情况，以布置在底板以上1000～1500mm为宜，倾角沿煤层倾向，钻孔深度：85m，轨道顺槽钻孔直径65mm，胶带顺槽钻孔直径45mm，孔高为距底板1.2m，考虑到巷道的起伏，掌握孔高为煤层的一半，平行顶板钻孔，钻孔的角度与煤层倾角一致，钻孔的方位角垂直于煤壁，超前工作面50～100m注水，注水压力为10～15MPa。

2、注水设计：①、注水方法：采用动压注水。

②、注水量：单孔注水量：Ｑ单＝Kx×L×B×M×W×q其中：Kx－－钻孔前方煤体受湿润系数,取1.2;L－－钻孔长度，m；B－－钻孔间距，m；M－－开采厚度，m；W－－煤的容重，取1.36t/m3；q－－吨煤注水量，取0.075 m3/tＱ单＝1.2×85×20×2.2×1.36×0.075＝458(m3)Ｑ总=Ｑ单×孔数=458×37=16946(m3)3、注水方式：考虑钻机的施工空间问题，轨道顺槽采用ZLJ-250型煤矿用坑道钻机钻孔，胶带顺槽采用ZQSJ-90/2.4 A型架柱支撑手持式气动钻机钻孔。

采用MZQ-2/15型煤层专用注水器对工作面进行增压式注水。

4、钻孔施工：㈠、轨道顺槽钻孔施工1）、钻机采用ZLJ-250型矿用坑道钻机,钻杆采用Φ42mm的中空钻杆，钻头直径为Φ65mm。

2）、施工钻孔前对钻机等所需要润滑的部位要上足润滑油，机器运转时，根据实际情况要随时加油，防止损坏钻机。

3）、钻机安装①首先应进行各部件的安装，然后在工作场地进行整机安装。

②应利用机架前后端的丝杆来承受钻进时的轴向推力。

在前后部分，根据需要垫上垫块，丝杆顶紧后，拧紧锁紧螺母。

③卸掉连接座上的小轴；装上动力头；插上小轴，使动力头与连接座连接，并装上定位螺钉；用活节螺钉之螺帽紧住动力头。

④操纵台应设置在操作者能监视钻机各部位运转，看清楚操纵钻机，上下钻杆的合适位置。

⑤接通所有油管。

⑥接电源时，必须保证液压泵的旋转方向与泵壳所示箭头方向一致。

⑦检查各部位装配完整性；油箱及变速箱加油要适量。

㈡、胶带顺槽钻孔施工1）、钻机采用ZQSJ-90/2.4 A型架柱支撑手持式气动钻机，钻杆采用Φ42mm 螺旋钻杆，钻头直径为Φ45mm。

2）、施工钻孔前应首先接好风管，将油雾器内加注满机油，手握右控气阀手柄，使马达运转两分钟，然后手握左控气阀手柄，使马达运转两分钟，将消音器内废气及油珠排出。

3）、钻机操作要求：①风水管路应确保清洁，无漏风现象。

管路连接牢靠，连接处应用U型卡销死，不得使用铁丝等其他物料代替。

②油雾器中加足够的润滑油，当无油雾喷出时，不准开钻。

③钻机钻进过程中严禁用手触摸旋转的钻杆。

④钻机钻进时，应有至少三人共同操作完成钻孔，一人控制进气手柄，两人负责由两侧平衡给力，保证钻进过程中，钻机与钻杆保持相对平衡，钻机与钻杆不得相对倾斜。

5、封孔施工：㈠、封孔轨道顺槽采用Φ65mm的专用膨胀管封孔器，胶带顺槽采用Φ45mm 的专用膨胀管封孔器进行封孔，封孔器长度为1.6m，最大承载压力为20MPa。

封孔器的原理是：封孔器高压直通与注水泵压力水管连通，当注水泵开启后，压力水管压力大于1MPa时，膨胀管就迅速膨胀（直径增大长度变小）。

利用橡胶材料的较大磨擦系数所产生的磨擦阻力，将膨胀体的外径紧固在煤层孔壁上，达到有效的封孔目的。

㈡、煤层注水封孔器安全使用事项：①使用封孔器，要检查各部位连接是否牢固。

②封孔器是否灵敏可靠，卸载阀压力若不适合时，可适当调大。

③同一钻孔内，不能用不同规格的膨胀管。

④完成一个孔注水后，必须卸压再取出封孔器。

⑤仓库存放六个月以上的膨胀管，再用时，要重新测压，合格再用。

⑥封孔器胶管接头的连接必须严密，不得有渗漏，否则将造成封孔不严或退孔现象。

如有封堵不严密而引起孔口漏水的现象，有下列三种原因及处理方法：提高水压，增加流量;钻孔内封孔段有沟槽而渗漏，可调换封孔位置，以改善密封状况;封孔段存在有较多的碎煤，而造成渗漏，可用冲洗孔壁解决。

6、注水施工：1、采用MZQ-2/15型煤层注水器进行注水。

2、注水器运至施工地点，应首先检查煤层注水器的动力耐震压力表、流量计是否完好，动力底座上柱塞泵是否有跑、冒、滴、漏的现象。

并对注水泵曲轴箱进行注油润滑。

3、参照安装图纸将煤层注水泵和水箱相应的接头用橡胶管一一对应连接牢靠。

开启供水阀门，向水箱内加满水。

4、将膨胀管、注液枪及煤层注水泵的压力水管连接牢靠，将膨胀管放入已钻好的注水孔内，膨胀管进入钻孔内的深度应在1m以上。

5、开启煤层注水泵，打开排气阀门，将煤层注水泵中的空气排净后，关闭排气阀门；开启注液枪，使膨胀管膨胀，并开始注水。

6、注水时，应缓慢开启注水枪，使注水压力由小到大，逐步增大。

当开启压力为10MPa注水一段时间压力表上升到15MPa左右时，把注液枪手把放松，但不能将手把推到前面的卸压位置，等30秒钟到2分钟左右，等孔内压力下降一部分再进行注水，反复多次，至煤壁挂汗为宜。

⑦注水完毕后，将注液枪下部手把向外推，卸压取出膨胀管，进行下一个孔的注水施工。

三、安全技术措施（一）钻孔技术操作注意事项1、安装钻机必须遵守以下程序和要求：①钻机安装前，要检查、整修设备，并检查钻场及周围支护，防止冒顶片帮，应清理干净施工地点巷道卫生。

②严格按设计要求摆正钻机，钻机底座固定于基台上，并紧固。

基台要安放牢固、平稳，勤检查其牢固情况，发现问题及时处理。

③准备好各种材料、配件、备用工具，摆放要整齐有序。

④调试钻机。

检查钻机各传动部位运转是否正常，开关启闭是否灵活可靠，各部分紧固件连接是否可靠，油路系统各接头是否拧紧，各种零部件及钻具是否齐全、合格。

发现不符合规定的，必须进行处理或更换。

2、开钻前，首先检查部件是否牢固，各油管是否全部联接无误，再全面检查钻机及钻杆，钻头完好及联接情况，无其它问题后，方可开钻。

3、钻机不得在无人看管情况下运转。

所有人员衣着要整齐、利索，袖口、衣襟要扎紧，防止缠到钻杆上伤人；安装、拆卸钻杆时人员不得佩戴手套。

4、钻进操作时，注意检查、倾听钻机的运转情况，发生故障应立即停机，检修，具体由维修工负责。

5、在钻进过程中，应控制好水量，若停钻时间过长，应将钻杆拉离孔底。

6、钻进过程中，若发生机械事故或突然停电，应立即断开电源，将钻具退至安全位置。

7、打钻期间，施工人员应时刻注意观察孔口返水及岩层变化情况，操作要均匀，作好原始记录。

8、钻机在钻进或退钻杆期间，钻杆正后方及下方严禁站人，防止高压水将钻杆顶出伤人。

9、禁止用手、脚直接制动机械运转部分；禁止将工具和其它物品放在钻机、电机保护罩上。

10、钻进过程中，一旦发现：“见软”、“见异常”和变层，要立即停钻，计算残尺并记录其深度。

11、安装钻杆应注意以下问题：①钻杆应不堵塞，不弯曲，丝口未磨损，不合格的不得使用。

②接钻杆时要对准丝扣，避免歪斜和漏水。

③用管钳安、卸钻杆时，两人要协调一致，防止一人突然用力时，管钳飞起伤人；④卸钻头时，应严防管钳夹伤硬质合金片。

12、钻机施工操作要做到先送水、后开钻，先停钻、后停水；13、在轨道顺槽施工时，钻机固定在巷道的下帮，要避开无极绳绳道，绞车运输时停止施工，人员撤到安全地点。

当钻机设备影响绞车运输时，应拆除钻机放置在非人行道侧。

14、班长都要佩带瓦斯报警仪，并使之处于工作状态，悬挂于施工地点高处检测瓦斯浓度，瓦斯浓度达到或超过1%时，不得开钻，达到1.5%时，立即将人员撤至安全处，并汇报调度室。

16、因故临时停钻要将钻头退离孔底15～20cm,需停钻8小时以上时，要将钻杆退出，防止塌孔卡钻；17、钻孔达到设计深度后，退钻前必须用清水冲孔，排净煤粉；18、认真做好原始记录，主要内容：钻孔编号、钻孔间距、钻孔深度、岩性等，升井后及时整理记入台账；19、钻头钻杆丝扣要连接牢固，如钻头、钻杆掉入钻孔中，要立即设法打捞，确实捞不出的，要将钻头、钻杆丢失位置标在图纸上，并通知有关单位；20、作业人员要严格执行好现场交接班制度，将设备、钻孔及工具详细交待清楚，作好记录。

（二）注水技术操作注意事项1、注水泵启动前，应认真检查连接装置、封孔器、高压水表、分流器的连接牢固情况和吸水管头滤网的完好情况，发现问题及时处理。

2、注水泵启动后，应注意倾听注水泵的声响，观察其运转情况，发现问题应及时停机检查。

3、观察注水泵的排水量，并做好一定压力下的排水量记录和当班排水量的记录。

4、注水时，泵缸孔及中间体的密封处不应有滴漏现象；否则应停泵检查原因，可适当旋紧调压螺栓，以压紧密封圈制止滴漏。

密封圈不得压紧过度，否则会使栓塞摩擦过大，影响零件和泵体发热；发热程度可根据调压螺栓的升温状况进行观察。

5、如果注水泵的排水量不足，应首先检查排气是否正常，然后检查阀孔中的密封是否严密或弹簧是否损坏，发现问题应及时调整或更换。

6、观察压力时，稍微旋转安全阀下部的手轮，将高压针形阀缓慢打开，以免造成压力表的指针剧烈震动甚至损坏。

7、水泵润滑油更换新油的时间要求是：新泵先在不加压的情况下运转8h，然后更换新油一次；再进行分级加压运转，运转后重新换油一次；工作10d 后，再重新换油一次；以后每隔一个月更换新油一次。

运转中应保证有足够的润滑油。