煤层注水设计

青海海泰煤业有限责任公司铁迈煤矿

11010综放工作面煤层注水设计

一、前言：

煤层注水是减少采煤工作面粉尘产生的最基本、最有效的措施，通过煤层注水一般除尘率可达60-80%，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

时的粉尘产生量，防止煤尘堆积，避免煤尘爆炸，同时对煤层中的

瓦斯有提前均匀释放的作用。因此，我矿决定进行煤层注水，以减

少粉尘产生量，改善井下作业条件。

二、11010工作面概述：

1、11010工作面位置：

11010工作面位于一采区上山南侧上部，东临尚未开采的11030

工作面，南邻F4、F5断层交汇区，西邻浅部未开采区，北临轨道暗

斜井保护煤柱工作面对应地表为荒山地带，无水体及建筑物，地面

标高+3217m—+3241m，平均+3229m，工作面标高+3030m—+3058m，

平均+3044m，工作面平均采深185m。

2、煤层赋存特征

工作面设计开采下煤层，煤层厚度2—10m,平均8.39m，煤层内

含多层夹矸，夹矸分布不稳定，切眼掘进时见2.0m厚夹矸，夹矸岩

性为油页岩、泥岩、炭质泥岩，本煤层为长焰煤，属于易自燃煤层，自燃倾向等级为I级，煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸为40%。

顶板岩性为深灰色泥岩，一般厚度为 1.2—4m，中厚层状构造，局部薄层状，较破碎，其上部见一层2—4m油页岩，页片状。老顶

为厚层状细沙岩或粉砂岩，硬度系数4—5。

底板一般有一层0.4—1.5m厚的泥岩为伪底，其下部为细沙岩

或粉砂岩，厚度10m以上，岩性为浅灰-深灰色，中厚层状，具小型

交错层理，裂隙较发育。

工作面煤质指标为:原煤灰分为13.32%，挥发分为44.15%，水

分为2.26%，硫分为：0.90%，发热量为25.65MJ/kg.

3、工作面巷道布置

工作面采用走向长壁式布置，工作面切眼长71m，工作面走向

长267.3 m，煤层倾角17.5°。

4、采煤方法

根据工作面巷道布置及机械设备配备情况,11010工作面采用走

向长壁综合机械化放顶煤方法开采，一次采全高，全部垮落法控制

顶板。

三、施工注水孔的设计

（一）、注水方式选择

根据本工作面煤层赋存情况及煤岩层特性，工作面巷道布置方式，采煤方法，结合临近工作面的实际经验，决定采用在工作面回

风顺槽中平行于工作面向煤体打长钻孔注水方式，采用MK-4型钻机

钻进施工，配Ф50mm钻杆，钻孔孔径为Ф65mm，由于本矿静压水压

力较小，故采用动压注水的方式。

（二）、煤层注水参数

1、钻孔孔长计算

L=L1-M

式中：L----------钻孔长度，m;

L1----------工作面长度，m;

M-----------湿润半径，根据煤层透气性参数、以往经验及本矿实际取10 m;

则L=71-10=61

2、钻孔间距

B=2*M

式中：B----------钻孔间距，m；

M----------湿润半径，m；

则：B=2*10=20 m.

3、钻孔孔径：65mm;

4、钻孔倾角：按照实际的煤层倾角、厚度及钻杆百米下沉量1-3%综合计算，取钻孔倾角为15°。

5、封孔长度及工艺

（1）、封孔深度：封孔深度5-10米，封孔深度必须超过巷道边缘煤体破碎带宽度，在地质构造（如断层带）附近，封孔深度应适当加长。

（2）、封孔方法：

采用封孔器自动封孔。封孔器与水管连接处距钻孔外口应在2米以上，保证钻孔周围煤壁不漏水，封孔采用MZF-40-15型自涨式煤层注水封孔器，外径40mm，膨胀后直径范围为：68-76 mm。

6、单孔注水量

Q=BLHγW Z K

式中：Q----------单孔注水量；m3

B----------钻孔间距；20m

L----------工作面长度；71m

H-----------煤层厚度；8.39m

γ----------煤容重，1.57t/m3

W Z----------煤层水分增量；2%

K----------不均衡系数；取1.6

则：Q=20×71×8.39×1.57×2%×1.6=300t;

7、注水压力

采用7GB-4.5/160注水泵进行注水，注水压力为16mPa,

8、注水流量

7GB-4.5/160注水泵的流量为：4.5t/h。

9、单孔注水时间

T=Q/l

式中：T-------单孔注水时间；h

l-------注水流量；t/h

T=300/4.5=67 h

10、注水孔布置方式

注水孔从工作面向外60米开始布置，每20米一个，距巷道底板1.5米，见下图。

注水孔布置示意图

四、安全技术措施

1、打注水孔时，首先要加固钻机位置的巷道支护，严格执行敲

帮问顶制度，车辆禁止通行。

2、打钻时，钻机下风口5米内必须悬挂瓦斯便携仪，一旦瓦斯

出现增大现象，应立即停止作业，查明原因。

3、注水时，高压胶管必须用管子钩吊挂巷道帮部，距底500mm，且高压胶管附近严禁有人，防止高压胶管脱落或爆裂而伤人。

4、注水前，必须检查各连接件连接是否牢靠，高压胶管与闸阀

必须用正规U型卡子连接；注水时，时刻注意连接头处漏水情况，

以免脱开伤人。

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