煤层注水设计

煤层注水 编制单位： 生产技术科地测组 编 制 人： 施工单位： * *煤矿钻机队 时 间： 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。 2）根据《煤矿各工种操作规程》。 二、工程项目：1501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 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。 钻孔间距20m ，垂直煤壁钻进，上仰7º，孔深 120-135 m； （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。 （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。 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。 采用自动封孔器封孔时，封孔深度应不小于3m。 （1）BZW100/20煤层注水泵 （2）单向阀：直通式，开启压力为?0.04MPa，额定压力?16MPa，流量?80 L／min； 3/h；额定压力?16MPa； （3）注水：流量2.0～4.5 m （4）压力表：量程0～40MPa，精度1.5级；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； 3（8）供水桶：容量0.2～0.5 m。 （9）煤层注水封孔器：MZF-70-5,1×3台； （10）等量分流器：DF-3型，4×2台 本工作面采用动压注水系统， （1）注水压力 P=(1.2~1.5)P+P （1） WT 式中： P ——注水压力，MPa； Pw ——煤层中瓦斯压力，MPa； P——上覆岩层压力，MPa。 T 根据注水的压力和注水流量在实际注水时确定，根据实验确 定为5-7Mpa； （2）吨煤注水量 3/t。本工作面取。 应为0.02～0.04 m （3）单孔注水量 Q=k×M×l×l×ρ×δ （2） j 3式中： Q ——单孔注水量，m； 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9m； l—— 钻孔间距，m；取20m； j l ——钻孔长度，m；取130m； 33 ρ——煤的密度， t/m；取1.45t/m； 33 δ——吨煤注水量，m/t，取0.03 m/t 将相关参数代入式（2）得： 单孔注水量： 3Q1＝1.2x9x20x130x1.45x0.03=1221m （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。 （5）注水时间 Q （3） T=q 式中： T —— 注水时间，h； 3 q —— 单孔注水流量，m/h；本工作面设计时取5.0 。 将相关参数代入式（3）得单孔注水时间为244h（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/(12*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。 Lj——钻孔间距； 将相关参数代入式（4）得同时注水钻孔数： n=1.7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 Tu （5） l=+lct24 式中： l—— 注水超前工作面距离，m； c l—— 停止注水时钻孔距工作面的距离，应为8～20m。t 本工作面取18m； 将相关参数代入式（5）得注水超前工作面距离为 l＝244×1.6/24＋20＝37.7m ，取40m； c （8）注水孔长度 L=L-S G 式中L为工作面长度，1501工作面为175m G S为保留煤体宽度，我矿为40-45m 则我矿注水钻孔长度为130-135m （1）封孔后按照设计连接注水系统； （2）开动注水泵进行动压注水； （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。 （1）注水孔布置及参数 封 仰 孔 间 加注水 注水 注水 孔注水 施工孔径 水平转 压 巷道 长压力 间距 mm 角 深 距 方时间 天数量 度 MPa 3角 (m) (m) 式 (时) (天) (m) (m) ΦΦ垂直 动 辅顺20m 7? 135 20 3 5-7 244 11 1221 70 90 煤壁 压 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。 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。