红兴煤层注水设计解析.docx
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红兴煤层注水设计解析
红兴煤业有限公司
3113综采工作面煤层注水设计及安全技术措施
编制人:
郭永波
编制单位:
防治水科
施工单位:
探放水队
时间:
2016年5月18日
总工程师批示:
安全科
矿调度
机电科
生产科
综采队
通风科
施工负责人
3113工作面煤层注水设计
一、设计依据
1)根据煤矿安全规程“采煤工作面应采取煤层注水防尘措施”的规定。
2)根据《煤矿各工种操作规程》。
二、工程项目:
3113工作面煤层注水设计。
三、用途:
通过钻孔注入压力水,使其渗入煤体内部,增加煤的水分,从而减少煤层开采过程中煤尘的的产尘量。
四、钻孔布置方式及详细参数
1.钻孔布置
在辅运顺槽布置钻孔,进行煤体预注水,辅运顺槽由里向外每隔20m布置一个钻孔,垂直煤壁钻进。
2.钻孔参数
钻孔间距20m,垂直煤壁钻进,上仰8º,孔深170-175m;
3.设备及器材
(1)钻机:
JDY1200S(MK-4)型全液压坑道钻机,符合煤矿井下防爆要求,具有煤矿安全标志;
(2)钻杆:
选用ф50mm的钻杆。
(3)钻头:
ф70mm钻头,适应岩性f>4。
4.钻孔施工
(1)采用地质罗盘仪确定钻机钻进的方位和倾角;
(2)钻孔排粉方式:
直接采用井下防尘管道供水排粉;当供水压力小于2MPa时,应采用辅助排粉设备;
(3)接上钻杆及钻头,开动钻机进行钻孔作业。
5.封孔
将封孔器与井下静压水或高压水连接,封孔器插入需要注水的煤层孔内,打开水路安全阀,当封孔水压达到1Mpa时,靠静压水或高压水压力将封孔器的胶管膨胀后封孔,而后注水,注水完毕后,打开控制水阀,可将管内水放出,当封孔水压下降到0.5Mpa以下时,封孔器即可恢复原状,然后将封孔器抽出,完成注水工作。
封孔深度
采用自动封孔器封孔时,封孔深度应不小于1.8m。
6.注水
6.1设备及器材
(1)108mm静压水管,水压2.2-2.5MPa。
(2)单向阀:
直通式,开启压力为≤0.04MPa,额定压力≥16MPa,流量≥80L/min;
(3)注水表:
流量2.0~4.5m3/h;额定压力≥16MPa;
(4)压力表:
量程0~16MPa,精度1.5级;
(5)阀门:
高压阀门,耐压≥16MPa;普通阀门,耐压6.3MPa;
(6)钢丝编织高压胶管40Mpa;
(7)管路接头:
采用快速接头,尺寸符合规定;
(8)煤层注水封孔器:
MZF-70-5,1×3台,Φ小于钻孔6-12mm;
(9)等量分流器:
DF-3型,4×2台
6.2注水系统
本工作面采用静压注水系统。
6.3注水参数
(1)注水压力
(1.2-1.5)Pw≤P≤PT
(1)
式中:
P——注水压力,MPa;
Pw——煤层中瓦斯压力,MPa;
PT——上覆岩层压力,MPa。
根据我矿实际情况确定注水压力为2.2-2.5Mpa;
(2)吨煤注水量
应为0.02~0.04m3/t。
本工作面取0.02m3/t。
(3)单孔注水量
(2)
式中:
Q——单孔注水量,m3;
k——钻孔前方煤体湿润系数,1.1~1.3;本工作面取1.2;
M--开采厚度,m;取4.8米;
lj——钻孔间距,m;取20m;
l——钻孔长度,m;取175m;
ρ——煤的密度,t/m3;取1.45t/m3;
δ——吨煤注水量,m3/t,取0.02m3/t
将相关参数代入式
(2)得:
单孔注水量:
Q=1.2×24.8×20×175×1.45×0.02=3021m3
(4)单孔注水流量
由于注水流量与注水压力及煤的特性有关,本工作面设计时取8m3/h。
(5)注水时间
(3)
式中:
T——注水时间,h;
q——单孔注水流量,m3/h;本工作面设计时取8.0m3/h。
将相关参数代入式(3)得单孔注水时间为378h(注:
如果在实际注水时,注水流量达不到注水要求,则注水时间要延长)。
(6)同时注水钻孔数量
n=Tu/(24*Lj)
式中:
n——同时注水的钻孔数量;
T——单孔注水时间;
u——工作面日推进度,m/d,本工作面取1.6m/d。
Lj——钻孔间距;
将相关参数代入式(4)得同时注水钻孔数:
n=1.26取2个(注:
如果在实际注水时,注水流量和注水时间变化,同时注水钻孔数应适当增加)。
(7)注水超前工作面距离
(5)
式中:
lc——注水超前工作面距离,m;
lt——停止注水时钻孔距工作面的距离,应为8~20m。
本工作面取20m;
将相关参数代入式(5)得注水超前工作面距离为
lc=378×1.6/24+20=45.2m,取45m;
(8)注水孔长度
L=LG-S
式中LG为工作面长度,3113工作面为220m
S为保留煤体宽度,我矿为45-50m
则我矿注水钻孔长度为170-175m
6.4注水方法
(1)封孔后按照设计连接注水系统;
(2)打开静水管与注水孔连接管上的阀门进行注水;
(3)当注水达到设计要求或钻孔周围煤壁有水渗出时,可结束或暂停对该钻孔或该组钻孔的注水。
使用自动封孔器封孔注水时,封孔器外接1-2节钻杆。
孔口钻杆捆绑牢固,其它工序同上。
二、施工安全技术措施
1、技术要求
(1)注水孔布置及参数
巷道
施工间距
孔径
mm
水平转角
仰
角
孔
深
(m)
间
距
(m)
封孔器长度
(m)
加压方式
注水压力(MPa)
注水
时间
(时)
注水
天数(天)
注水
量
(m3)
辅顺
20m
Φ70
Φ90
垂直
煤壁
8°
175
20
1.8
静压
2.2-2.5
378
15.8
3021
2、作业要求
1、打孔人员必须熟悉工作面情况,有不安全隐患必须处理后方可开工。
2、使用钻机时,钻架及开关必须安设牢固,并且钻架有防倒装置。
安装好以后,首先要检查各部位完好和开关按扭是否灵敏可靠,否则,严禁操作。
3、三角架底部稳设在实底上,严禁稳设在浮煤、浮矸上,前后三角架底部钢管内各插1根钻杆,以防翻钻伤人。
4、移动钻机时,必须停电、停水后,一人抬起钻架头移动1m,放稳后,两人抬起钻架尾移动1m,放稳后,将钻架调整好,经试运转正常后方可开工。
5、操作钻机时,要随时注意观察钻具上水情况,如发现钻具上水不好时,要停机检查原因,处理后方可施工。
6、延接钻杆时,要清除钻杆内的杂物,先把钻机机头退至正好延接1根钻杆的位置处,然后用管钳把钻杆与接头拧紧,再使钻机机头与杆的尾部对接拧紧方可开机。
7、钻机钻孔作业必须做到开机先开水,停机后停水的原则施工。
8、钻孔钻好后,先把钻机退出来,并用管钳咬紧钻杆逐段拔出钻杆,拧开接头,严禁使钻机反转松扣,防止将钻孔内的钻杆脱扣掉入孔中。
9、两人拧松钻杆要喊号,防止一人用力,另一人因钻杆旋转带动管钳打伤。
10、注水过程时,作业人员必须对作业区进行安全检查,确认安全后,方可将阀门、注水泵、水表与静压水管、注水孔口联接,联接好后,先进行试水,确认管路、封孔无跑水现象后,方可进行正式注水。
11、注水时先把封孔器放到钻孔扩孔段,接好封孔器膨胀腔进水管。
打开阀门待封孔器橡胶管膨胀把钻孔封严后再关闭阀门,然后将注水管接到封孔器注水端上
12、注水工作必须配备两人,严禁单独作业。
14、要随时观察注水情况,发现水管跑水,水压不够,水从煤壁或封口处大量流失,要停止注水进行处理。
15、经常观察注水区域煤壁情况,发现煤壁挂汗,认为煤体已经湿润,即可停止注水。
16、注水过程中,人员要坚守岗位,作好注水记录。
17、注水孔完毕后做好注水孔的封堵工作。
三、安全措施
1、施工前必须将钻机管路摆顺、电缆吊挂整齐。
2、打眼前,作业人员必须将衣袖扎紧。
3、打孔过程中,操作人员应站在钻机0.5m的地方操作,开关处要有专人停送电。
4、加退钻杆时,必须在钻机完全停止运转,并停电的情况下进行,送电时必须等管钳离开后方可开机。
5、当瓦斯浓度达到1%时,必须停止电钻打眼,当瓦斯浓度达到1.5%时,必须切断电源撤出人员。
6、设备电缆完好要符合防爆要求,保护装置要齐全,严禁带电检修或搬迁设备。
7、严格按机电操作规程执行,每班出班前要把开关手把打到零位并闭锁。
8、出班前要把巷内节门关闭。
9、其它严格按《作业规程》、《煤矿安全规程》执行。
作业规程学习及考试记录
附《安全技术措施贯彻签字栏》
一、职工规程学习
学习时间:
年月日——年月日
学习地点:
班前会会议室
学习内容:
3113工作面煤层注水设计及安全技术措施
参加人数:
人
安全技术措施学习签名表
考试时间
年月日
考试地点
考试内容
主持人
员工学习签名
年月日
年月日
分
分
分
分
分
分
分
分
分
分
分
分
分
分
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- 煤层 注水 设计 解析