综放工作面煤层注水设计

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》

2、《设计手册》

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，南部为韩家洼未开采井田范围。

二、工作面有关参数

1、顺槽走向长度：840米，煤层倾角：2～4°

2、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°

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/m3

6、自燃危险等级：Ⅱ级，自燃倾向性为自燃

7、煤层爆炸指数：据山西省煤炭工业局综合测试中心2009年8月19日对柴家沟煤业有限公司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、细砂岩、砂质泥岩，底板为泥岩、细砂岩，煤层原始水份（Mad）：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、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10～20m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1.5～2m。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）Pw≤P≤Pr

式中：P—注水压力，MPa；

Pw—煤层中瓦斯压力，MPa;

Pr—上覆岩压力，MPa。

本矿井煤层埋藏浅，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10MPa，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16MPa，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，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，25m。

则L=L1－M=180－25=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：