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2101采煤工作面煤层水设计方案(静压注水)2101采煤工作面煤层注水设计方案(静压注水)
2101采煤工作面煤层注水
设计方案
鸿利煤业有限公司
2014年12月12日
2101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措施之一,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。为有效改善我我矿2101采煤工作面的作业环境,提高生产效率,遏制煤尘事故发生,决定对该工作面实施煤层注水,特编写《2101采煤工作面煤层注水设计方案》如下:
一、工作面概况
该工作面倾向长度为390m,工作面长度为103m,面积为40170㎡,煤层倾角为2~5°,平均3.5°,煤层厚度0.8~1.52m,煤层平均厚度为1.2m。
二、工作面地质构造
工作面总体为单斜构造,煤层倾角2-5°,经回风顺槽掘进至340m时揭露,有一条走向42°,倾角75°落差70—80m的正断层;运输顺槽在掘进至317m时揭露一直径为25m的陷落柱;切眼从运输顺槽侧开始掘进至53m处时揭露断层走向40°,倾角75°,经打钻探煤得知落差在70—80m,据分析该断层和回风顺槽揭露的为同一断层。会对以后回采造成一定的影响。在过断层或陷落柱期间必须制定《安全技术措施》。
据2014年山西省煤炭工业局综合测试中心《鉴定报告》,本煤层自燃倾向性等级为Ⅱ级,属于易自燃煤层;煤层具有爆炸性。
三、设计目的
有效减少2101采煤工作面在回采过程中的产尘量,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,防止职业病的发生,从根本上杜绝粉尘危害。并为2101采煤工作面回采过程中的瓦斯治理创造良好的条件、奠定坚实的基础。
四、注水钻孔参数的确定
1、注水方式:采用工作面倾向单向长钻孔注水
2、注水方法:采用静压注水(具体方式根据现场情况决定)
3、钻孔布置:从2101采煤工作面辅助运输巷沿煤层延伸方向、距底板1.4m处打平行于工作面的下向孔,采用静压注水的方法进行煤层预注水。
4、钻孔直径:Ф65mm
5、钻孔深度
L=L1-M=103-1/3×103=68.67m。取68m
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(取下向孔且煤层透水性强,取1/3L1),m
6、钻孔间距
B=2.5Rh=2.5×2.3×3.5=20.125m。取20m。
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=5°-0.3°=4.7°
式中:γ—钻孔倾角 α—煤层倾角
θ—钻孔最大下沉角;θ=arctan h/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%
8、2101采煤工作面注水钻孔参数表
本次施工在2101采煤工作面运输顺槽,从开切眼位置至设计停采线位置,每隔20m钻一个注水孔,设计钻孔工19个。
地点钻孔编号机心高度(m)钻孔直径(mm)钻孔倾角(°)钻孔深度(m)2101综
采
工
作
面
辅
助
运
输
巷1~51.40655°686~101.40655°6811~151.40655°6816~191.40655°68五、煤层注水参数的确定
1、注水系统
设计采用静压注水系统,详见附图《2101采煤工作面煤层注水系统示意图》。
采用多孔注水,同时注水钻孔数为3个。在2101采煤工作面运输顺槽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。单孔累计注水时间不少于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个月的推进度,超前时间不少于1个月。
2、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,直至注水压力稳定为止。
3、单孔注水量
Q=2BLMγ(W1-W2)K
=11.5×68×1.2×1.35×(4%-2.55%)×1.5=27.55 m3
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,根据2101实际情况,取1.2m
γ—煤容重,t/ m3 ,3#煤层1.35 t/ 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
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