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3101首采面煤层注水设计90m
3101首采面煤层注水设计
编制:
地测科
山西泽州天泰和瑞煤业有限公司
二0一四年八月
3101首采面煤层注水设计方案
一、煤层注水设计概述
根据《煤矿安全规程》第154条的规定:
采煤工作面应采取煤层注水防尘措施。
我们对3101首采面进行煤层注水,预先湿润煤体,达到在回采过程中的产尘量,特做设计如下:
二、3101首采面基本情况
工作面走向长度
工作面倾向长度
煤层倾角
煤层平均厚度
730m
110m
-4°至-9°
5.7-6.0m
三、注水钻孔参数确定
1、注水方式:
采用静压长钻孔煤层预注水方式注水(即采用正常压力注水)。
2、钻孔布置:
从3101首采面的切眼处的3101运输顺槽开始,沿3#煤层的倾斜方向平行于工作面的方向施工注水,采用单向孔进行注水,实行随采随注。
3、钻孔参数确定:
①采用ZYW-2000型矿用全液压钻机钻进施工,配Ф63mm外平钻杆,钻孔孔径为Ф65mm,采用ZBG-45/160型注水泵。
②钻孔间距:
根据初步设计得知钻孔间距为20m;
③钻孔倾角
γ=α-θ
式中:
γ-钻孔倾角
α-煤层倾角(本煤田3#煤层倾角为-4°至-9°,取平均-6°)
θ--钻孔最大下沉角;θ=arctgh/L
h--钻杆下沉距离(m)
L--钻孔长度(m)
h/L--钻杆下沉率,一般为0.3—5%,本设计取0.4%
γ=α—θ=-6°-arctg0.4%=-6°-14'=-6°14'
④根据通风管理部规定:
煤层注水钻孔长度为工作面长度-20米即110-20=90m。
⑤钻孔布置:
本次施工在3101首采面的运输顺槽,从3101首采面切眼位置向3101首采面设计停采线位置,每20m设计施工钻孔一个,共设计钻孔50个,各个钻孔的具体情况见下表。
孔号
方位角(º)
倾角
(º)
孔深(m)
孔号
方位角(º)
倾角(º)
孔深(m)
1#
180°
5°30′
90
26#
180°
4°30′
90
2#
180°
5°30′
90
27#
180°
4°30′
90
3#
180°
5°30′
90
28#
180°
4°30′
90
4#
180°
3°30′
90
29#
180°
4°30′
90
5#
180°
3°30′
90
30#
180°
4°30′
90
6#
180°
3°30′
90
31#
180°
3°
90
7#
180°
3°30′
90
32#
180°
3°
90
8#
180°
7°
90
33#
180°
3°
90
9#
180°
7°
90
34#
180°
3°
90
10#
180°
7°
90
35#
180°
3°
90
11#
180°
7°
90
36#
180°
3°
90
12#
180°
7°
90
37#
180°
3°
90
13#
180°
6°
90
38#
180°
3°
90
14#
180°
6°
90
39#
180°
3°
90
15#
180°
6°
90
40#
180°
4°
90
16#
180°
4°30′
90
41#
180°
4°
90
17#
180°
4°30′
90
42#
180°
4°
90
18#
180°
4°30′
90
43#
180°
4°
90
19#
180°
4°30′
90
44#
180°
4°
90
20#
180°
4°30′
90
45#
180°
4°
90
21#
180°
4°30′
90
46#
180°
2°
90
22#
180°
4°30′
90
47#
180°
2°
90
23#
180°
4°30′
90
48#
180°
2°
90
24#
180°
4°30′
90
49#
180°
2°
90
25#
180°
4°30′
90
50#
180°
2°
90
四、封孔要求:
1、封孔深度:
封孔深度必须超过巷道边缘煤体破碎带宽度5米,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5米以上,保证钻孔周围煤壁不漏水。
五、煤层注水参数确定
1、注水系统
采用静压注水系统,用高压胶管将每个钻孔的供水管路连接起来。
实行多孔同时注水,单项同时注水钻孔数不少于3个,24小时不间断注水,单孔累计注水时间以达到煤帮在预定湿润范围内“出汗”为止。
注水超前于工作面回采的距离,不小于月推回采的进度,超前时间不少于1个月。
2、注水参数
⑴注水压力:
注纯水时以1.5--2.0MPa为宜;一般采取调节钻孔的注水量来控制注水压力,注水从低压逐渐升压直至压力稳定。
⑵注水流量:
注水流量不宜过大,小流量注水对煤层湿润效果最好。
只要时间允许,应采用小流量注水,注纯水时可取15--20L/min。
⑶比注水量:
比注水量是指单孔长度的钻孔的注水体积。
设计钻孔的比注水量按下式计算:
Qm=K×De×m×γ×ΔWm3/m
式中:
K─湿润校正系数,取K=1.0
De─钻孔间距,取De=20m
m─煤层总厚度,m=2.60m
γ─煤体密度,取γ=1.4t/m3
ΔW─煤体平均水分增量,1--2%ΔW=1.8%m3/t
Qm=1.0×20×2.6×1.4×1.8%=1.3m3/m
⑷单孔累计注水时间:
注水时间取决于比注水量、钻孔长度和注水渗量,按下式计算:
t=(L×Qm)/(60×q)*1000H
式中:
t─单孔累计注水时间(小时)
L─钻孔长度,L=90m
Qm─单孔设计比注水量,Qm=1.3m3/m
q─注水流量q=20L/min
t=(90×1.3)/(60×20)×1000=97.50H
在实际注水中,亦可把预定湿润范围内“出汗”现象作为煤层达到全面湿润的标志。
“出汗”后即可结束注水。
注水工作制度采用全天24小时不间断注水。
3、注水超前于回采的距离和时间
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,注水工作不易过迟。
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+t1×(t0+t2)/(24×t0))×Vm
式中:
Lm─注水开始时超前工作面的距离m
Ta─注水钻孔倒孔转换时间,天;取Ta=0;
Lq─工作面前方应力集中带宽度,取LQ=30m
t0─每次纯注水时间,取t0=24H
t2─注水间隙时间,取t2=0H
t1─单孔累计注水时间,取t1=97.50H
V─工作面正常的推进度,按初步设计取V=1.8m/d
Lm=30+(0+97.50×(24+0)/(24×24))×1.8=46m
⑵超前时间:
T=Lq/V+(TA+t1×(t0+t2)/(24×t0))
=Lm/Vd
式中:
T─注水的最小超前时间
Lm─注水开始时超前工作面的距离,
V─工作面正常的推进度,取V=1.8m/d
其它符号同前。
T=Lm/V
=46/1.8
=25d
根据煤层注水技术标准(Q/.02.1.09.002-2008):
注水超前回采的距离不小于月推进度,超前时间不小于1个月。
3101首采面注水超前回采的距离暂定为70米,超前回采时间暂定为15天。
注水过程取样分析,并根据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间。
六、煤层注水效果分析
1、注水前对该面取样分析,化验出原始水份。
2、注水后每月沿工作面(4点),上下顺槽(各2点)取样测其水份增加率,分析资料要保存完好。
3、煤层注水后的水份增加率应到1%以上。
4、按规定定期进行粉尘浓度测定。
七、其它管理制度
1、设定专人负责,定员三人,全天24小时不间断注水。
2、注水前应检查管路是否完好,仪表和开关能否正常工作,确认注水系统完好后,方可依次打开注水开关。
3、注水后要及时记录各种数据,分析注水结果,不断总结经验。
4、注水如发生异常情况,应立即停止注水,待查明原因,处理完毕后再进行正常注水工作。
八、打钻安全操作方法及安全注意事项
1、所有下井作业人员必须经过安全培训,且考试和考核合格后方能入井作业。
开工前对施工人员进行技术交底和措施贯彻,使每一个参与施工的人员都了解工程的技术要求,了解施工措施和安全措施,所有人员应签字备查。
2、井下施工时要严格执行《煤矿安全规程》及我矿有关的规定,特别要做到:
(1)严格按照煤矿三大规程作业,不得违章指挥,不违章作业、不违反劳动纪律,严格执行不安全不生产的原则。
(2)施工人员下井必须持证上岗,工作中坚守岗位,无特殊原因不得随意远离打钻地点走动。
(3)入井前要按要求配带好矿灯、矿帽、自救器。
(4)上、下井时必须听从现场管理人员指挥,不得拥挤、吵闹,听从管理人员指挥。
乘坐人行车时身体及携带的工具和零件严禁露出车外。
(5)严禁携带烟草和点火物品,严禁穿化纤衣服,入井前8小时严禁喝酒。
(6)严格按矿方规定乘坐人行车,人员携带纤杆、铲子等长工具及物件时,严格执行“三注意”原则,不准扛在肩上或随手拿拽,防止触电等安全事故的发生,确保职工的人员安全。
(7)人员在上、下山巷道内行走时,坚持“行车不行人”管理制度制度,严禁蹬钩扒车。
上、下乘坐人行车时要坐稳。
3、进入现场的所有设备要符合井下防爆要求。
设备进入现场前,要对现场安全环境进行检查,施工地点必须做到通风、通电、通水、通电话、排水通畅、巷道底板平整、瓦斯煤尘等符合煤矿安全标准要求后方可进入施工。
4、钻机人员不得无证操作。
钻机移位时应派人负责设备及车皮的运输。
5、设备运转前,要对设备进行试运转,试运转正常后方可开钻施工。
试运转情况要在原始班报上有记录。
6、严格执行井下交接班制度,每个小班接班后应检查校验钻孔方位、倾角是否变化,发现变化应及时予以调整。
7、井下运送设备、材料要有专人跟车,设备捆绑要牢靠,装在矿车或平板车上的钻探设备不得超高和超宽。
在搬运设备时要严格按井下作业规程操作,防止挤压、碰撞等事故发生。
井下起吊和移动设备时要选择安全的起吊点,人员操作时要稳,配合要协调。
8、井下电器设备经过专业电工安装、检查,合格后方可开钻施工。
施工电缆要按标准吊挂。
井下用电要按井下规定执行,要做到防火、防爆、防触电,要每班对机电设备进行检查,确保电器设备完好。
9、严格执行停送电制度,停电以后必须验电,然后把开关的把手封锁并复位值0,同时要挂牌管理或派专人看守。
工作结束后必须全面检查,待一切无误其它岗位没有作业人员后方可送电撤人。
钻机移位时要停电作业,严禁带电检修和搬迁电器设备。
10、打钻、注水期间,迎头必须悬挂便携仪。
施工人员要协调配合作业,设备运转、停机时要先招呼、再操作,严禁不打招呼启动。
同时加强对设备的使用与维护保养,严格按照设备的操作规程进行操作。
在迎头打注水孔前,应加强迎头顶板管理,首先严格执行敲帮问顶制度,找净顶、帮部活矸危岩,对于找不掉的,必须采用戴帽点柱和防片网进行加强支护;浮煤活矸应摊平,后路要保证畅通。
11、上下钻具时,钻机上下夹持器应配合使用。
拧卸钻具和加减钻杆时应将钻具卡牢,作业人员应站在钻杆两边作业,严禁站在钻杆的后端工作,防止钻具下窜伤人。
施工中人员应分立钻机两侧,防止孔内突然来水、来压顶出钻杆伤人。
12、钻机操作时,应严格遵守操作规程,钻机操作人员开关离合时,应对周围人员、设施进行检查,确认安全后,才能进行操作。
打钻人员,注意力集中,衣服裹在腰带里,袖口、毛巾扎好,防止钻进时缠咬衣物,发生伤人事故。
13、施工现场要配备专用电话,当班班长负责当班施工中的安全、质量和人员管理工作,每班到现场后班长应及时把井下人数、工程进度等情况向矿调度室汇报,并严格填写打钻原始记录。
14、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。
钻进时要时刻注意掌握所钻煤岩层的稳定情况,发现异常情况要及时处理,严禁强拉硬拧。
每次钻杆使用前要检查钻具丝扣的好坏,钻杆是否有弯曲及裂痕等,不合格钻杆禁止下入孔内。
15、钻机平行施工作业时,要相互协调,加强沟通,共同做好现场的安全文明生产。
附:
钻孔平面布置图
煤层注水使用材料
煤层注水使用材料
名称
型号
数量
备注
钻机
ZYW-2000
2台
钻杆
Φ63×0.8米
200根
合金钻头
Φ94
5个
合金钻头
Φ65
10个
注水泵
ZBG-45/160
2台
给水泵
2台
与注水泵配套
压力表
100块
抗震压力表
水表
100块
截水阀
10个
安全阀
10个
高压胶管
1500米
与封孔器相配
封孔器
ZFII-45
50个
与钻头配套
高压胶管
300米
与封孔器配套
逆止阀
50个
与高压胶管配套
封孔胶
20桶
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