煤矿采煤工作面注水防尘设计.docx
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煤矿采煤工作面注水防尘设计
x集团
x县x煤矿
2903采煤工作面注水防尘设计
会审签字表
编制
矿长
总工
生产矿长
安全矿长
机电矿长
会审意见:
2903工作面煤层注水设计方案
煤层注水是采煤工作面最有效的防尘办法之一,实践证明,实施煤层注水不但能有效减少采煤工作面煤尘的产生,而且能够改变煤体的多种物理力学性质,减少冲击地压、煤层自燃发火,对采煤工作面的安全生产具有重大的意义。
为有效改善2903采煤工作面的作业环境,提高生产效率,遏制煤尘飞扬,决定对2903工作面实施煤层注水,特编写《2903工作面煤层注水设计方案》如下:
一、工作面概况
(一)、地面相对位置及临近采区开采情形
一、地表状况:
该工作面在工业广场西南面,地表为高山地带,地面标高在+1138m~+1250m之间,工作面相对应的地表为荒山,北低南高。
二、工作面位置及井上下关系
工作面位置及井上下关系
水平标高
+920m
采区名称
2采区
地面标高
+1138m~+1250m
工作面标高
+870m~+890m
地面相对位置
该工作面在工业广场西南面,地表为高山地带,工作面相对应的地表为荒地,无重要建筑设施。
回采对地面设施的影响
地面无建筑设施,回采对地面影响不大。
井下位置及与四邻关系
2903采煤工作面位于2采区轨道下山以西,东面为2采区下山保护煤柱,北部为2901采煤工作面采空区,南部为未开采区域。
走向长
615m
倾斜长
141m
面积
879450m2
(二)、煤层
1、煤层厚度
按照2903回风巷、运输巷、切眼掘进探煤数据资料:
本工作面运回及切眼煤层厚度在2.8m~3.4m之间,平均煤厚3.0m。
2、煤层产状
2903采煤工作面开采煤层为二叠系上统龙潭组9#煤层,地层走向南东~北西向,偏向北东,倾角5~12°,一般7°。
3、煤质
厚度1.66~4.79m,平均3.44m,夹矸0至2层,厚0.10~0.44m,平均0.21m。
采用厚度1.66~4.35m,平均3.26m,全区可采,属稳固煤层。
上距8煤层底8.06~11.83m,平均9.83m。
煤层赋存特征及煤质指标表
煤岩层名称
9#煤
煤岩类别
半光亮型
厚度(m)
平均3.0m
煤尘爆炸性
无
煤层结构
简单
煤的自燃
不易自燃
煤层倾角
5°~12°
地温
21℃
品种
无烟煤
地压
一般
容重
1.42t/m3
发热量
27.507MJ/kg
硬度(f)
0.5~1
(三)、煤层顶底板
9#煤层顶底板多为泥质粉砂岩、泥岩,遇水易软化,膨胀。
上距8煤层底8.06~11.83m,平均9.83m。
顶板单轴天然抗压强度21.10~24.4Mpam,平均22.75Mpa,按岩石坚硬程度分类为较软岩。
煤层综合柱状图如下:
(四)、地质构造
2903采煤工作面地质构造为单斜构造,地层走向南东~北西向,偏向北东,倾角5~12°,一般7°。
2903运回两巷及切眼掘进进程中未发觉断层。
地质构造类型为简单。
三、设计目的
有效减少2903工作面在回采进程中的产尘量,降低工作面的粉尘浓度,提高作业场所能见度,改善工作面的作业环境,避免职业病的发生,从根本上杜绝粉尘危害。
并为2903工作面回采进程中的瓦斯治理创造良好的条件、奠定坚实的基础。
四、注水钻孔参数的肯定
一、注水方式:
采用工作面偏向单向长钻孔注水
二、注水方式:
采用静压注水(具体方式按照现场实际情形决定)
3、钻孔布置:
从2903工作面回风巷沿煤层偏向方向、距底板1.4m处打平行于工作面的下向孔,采用静压注水的方式进行煤层预注水。
4、钻孔直径:
Ф65mm
五、钻孔深度
L=L1-M=141-1/3×141=94m
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,m
六、钻孔间距
B=2.5Rh=2.5×2×2.8=14m
式中:
B—钻孔间距,m
R—湿润半径,m
H—巷道净高(注水工作面、回风巷),m
7、钻孔倾角
γ=α-θ=7°-0.3°=6.7°
式中:
γ—钻孔倾角
α—煤层倾角
θ—钻孔最大下沉角;θ=arctanh/L=0.3°
h—钻杆下沉距离,m
L—钻孔深度,m
h/L—钻杆下沉率,一般为0.3—5%,本设计取0.3%
八、2903工作面注水钻孔参数表
本次施工在2903工作面辅助运输巷,从开切眼位置设计停采线位置,每隔14m钻一个注水孔,设计钻孔工60个。
孔数
(个)
开孔位置
离底板(m)
倾角
(°)
孔径
(mm)
孔长
(m)
60
1.4
-7
65
94
五、煤层注水参数的肯定
一、注水系统
设计采用静压注水系统,详见附图《2903工作面煤层注水系统示用意》。
采用多孔注水,同时注水钻孔数为3个。
在2903工作面回风巷静压供水管路的三通阀门上引出Ф25的的高压胶管,接入分流器,分出三支Ф10的高压胶管作为注水管路,并在注水管路上接入压力表、流量表和流量调节阀等。
单孔累计注水时刻很多于1个月或直到煤帮在预定湿润范围内“出汗”为止。
注水超前回采的距离不小于1个月的推动度,超前时刻很多于1个月。
二、注水压力
由于设计采用静压注水,所注水为纯水,因此注水压力以1.5~5Mpa为宜;一般采用调节钻孔的注水量流量来控制注水压力,注水时从低压逐渐升压,直至注水压力稳固为止。
3、单孔注水量
Q=2BLMγ(W1-W2)K
=14×94×2.8×1.44×(4%-2.55%)×1.5=115.4m3
式中:
Q—一个钻孔注水量,m3
B—孔间距,m
L—钻孔长度,m
M—工作面煤层厚度,m,按照2903工作面实际情形,取2.8m
γ—煤容重,t/m3,9#煤层1..44t/m3
W1—注水后要求达到的水分取,取4%m3/t
W2——煤层原有水分,取2.55%m3/t
(W1-W2)一般取1%~2%,本设计中取1.45%m3/t
k—考虑围岩吸收水分,水的漏失和注水不均匀系数,取1.5
4、注水流量
注水流量不宜过大,小流量注水对煤层的湿润效果最好。
只要时刻允许,应尽可能采用小流量注水,注纯水时注水流量可取15~20L/min。
五、单孔注水时刻
t=[Q/(60×q)]×1000
=[115.4/(60×20)]×1000
=96.17h=4d
式中:
t─单孔累计注水时刻,h
Q─单孔注水量,Q=115.4m3
q─注水流量q=20l/min
在实际注水中,亦可把预定湿润范围内“出汗”现象作为煤体受到全面湿润的标志。
“出汗”后即可结束注水。
注水工作制度采用全天24小时不中断注水。
六、注水超前于回采的距离和时刻
为提高煤层注水效果,煤层注水工作应在常压带内进行。
为保证足够的注水量,注水工作不宜过迟。
⑴超前距离:
距工作面最近的注水孔开始注水时,超前工作面的距离可按下式计算:
Lm=Lq+[Ta+t×(t1+t2)/(24×t1)]×V
式中:
Lm─注水开始时超前工作面的距离,m
Lq─工作眼前方应力集中带宽度,取Lq=30m
Ta─注水钻孔倒孔转换时刻,d;取Ta=0;
t─单孔累计注水时刻,取t=115.4h
t1─每次纯注水时刻,取t1=24h
t2─注水间隙时刻,取t2=0h
V─工作面正常的推动度,取V=2.4m/d
Lm=30+[0+115.4×(24+0)/(24×24)]×2.4=41.54m
⑵超前时刻:
T=Lm/V=41.54/2.4=17.3d
式中:
T─注水的最小超前时刻,d
Lm─注水开始时超前工作面的距离,m
V─工作面正常的推动度,取V=2.4m/d
按照煤层注水技术标准(Q/.02.1.09.002-2008):
注水超前回采的距离不小于月推动度,超前时刻不小于1个月,2903工作面注水超前回采的距离暂定为60m,超前回采时刻暂定为30d。
注水进程取样分析,并按照上述计算结果合理选取注水超前回采的距离和超前回采时刻。
7、2903工作面日注水量
Q′=nQ/t=3×115.4/2=173.1m3/d
式中:
Q′─工作面日注水量,m3/d
n─同时注水的钻孔数,个
Q─单孔注水量,m³
t─单孔注水时刻,d
六、封孔
一、封孔深度
封孔是注水工作中一个重要环节,封孔质量的好坏直接关系着注水的成败。
按照巷道边缘破碎带宽度,设计封孔深度为3m。
封孔深度应保证注水时不从孔口及周围煤壁透水、渗水、泄水;封孔深度必需超过巷道边缘煤体破碎带宽度,在地质构造带(如断层)周围,应适当增加封孔深度。
二、封孔方式
采用封孔器自动封孔。
封孔器胶筒外径比钻孔直径小5~10mm,采用Ф60mm的封孔器,将封孔器送入钻孔,接上注水管再推入钻孔设计位置,利用注水压力或机械力等使封孔器膨胀封住钻孔。
七、劳动组织
一、2903工作面煤层注水所需设备及材料参数一览表
序号
设备材料名称
型号
单位
数量
备注
1
钻机
ZDY-620
台
2
2
压力表
个
3
3
流量表
个
2
4
钻头
Φ65
个
5
5
钻杆
Φ50
米
200
6
封孔器
个
10
7
分流器
个
2
8
流量调节阀门
个
2
9
钢管
Φ25
米
100
10
高压胶管
Φ25
米
200
11
法兰盘
Φ25
个
10
二、人员组织一览表
序号
工种
班次
合计
早班
中班
夜班
1
带班长
1
1
1
3
2
钻机司机
2
2
2
6
3
检修工
1
1
1
3
4
巡回记录员
1
1
1
3
5
瓦斯员
1
1
1
3
6
安全员
1
1
1
3
7
技术员
1
1
1
3
8
合计
8
8
8
24
3、作业方式:
边钻边注水
4、作业工时:
200个工时
八、安全办法
(一)钻机操作及安全技术办法
一、运输钻机的安全规定
(1)钻机装好车后,应用钢丝绳等封扎牢固,封绳不得少于两股,以避免物料滑动或失落。
(2)平巷人力推车,必需遵守下列规定:
一个人只准推一辆车。
同向推车的间距,在轨道坡度小于或等于5‰时,不得小于10m;坡度大于5‰时,不得小于30m;坡度大于7‰时,禁止人力推车。
在夜间或井下,推车人必需备有矿灯,在照明不足的区段,应将矿灯挂在矿车进行方向的前端。
推车时必需时刻注意前方,在开始推车、停车、掉道、发觉前方有人或有障碍物,从坡度较大的地方向下推车和接近孔岔、弯道、巷道口、风门、硐室出口时,推车人都必需及时发出警号。
严禁放飞车。
人力推物料车时,手不要抓在车沿上,或有棱角处。
(3)上、下山运输严格执行如下规定:
斜井串车提升,严禁蹬钩。
行车时,严禁行人。
输送物料时,每次开车前把钩工必需检查牵引的车数、各车的连接和装载情形。
牵引车数超过规定、连接不良或转载超重、超高、超宽或偏载严峻有翻车危险是,都不得发出开车信号。
绞车提升运输进程中,上山及下部所有人员均需进入躲避硐内,矿车运行范围内严禁有人停留、行走,严格执行“行车不行人制度”。
绞车司机必需由通过专门培训,取
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