红兴煤层注水设计.doc

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 170-175 m； 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2.2-2.5 MPa。 （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）注水表：流量2.0～4.5 m3/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0.02～0.04 m3/t。本工作面取0.02 m3/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0.02 m3/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8.0 m3/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)