s2201注水设计(动压封孔器封孔注水).doc

S2201综采工作面煤层注水设计 及安全技术措施 李家窑煤业公司综采队 二○一三年二月 S2201综采采煤工作面煤层注水设计 及安全措施 为增加煤体湿度，减少煤尘飞扬，创造良好的作业环境，确保矿井安全生产和员工的身体健康，同时也为降低煤体瓦斯的赋存量，特编制本安全技术措施对S2201综放工作面进行煤体注水。 一、S2201工作面概况 本工作面所采煤层为石炭系山西组中部22#煤层，地质结构复杂，顶板多为中粒砂岩或粗粒砂岩，底板为泥岩，煤层结构简单，含夹矸0～ 根据现有勘探资料及掘进期间涌水状况，S2201首采工作面直接充水因素主要为太原组碎屑岩裂隙含水岩组，该含水岩组主要以中、厚层状的中、粗砂岩层间裂隙及脉状裂隙含水为主。且工作面呈南高北低趋势，根据S2201首采工作面胶带运输顺槽和回风顺槽在掘进时涌水量状况，工作面在开采期间可能受水的影响较小，预计S2201工作面回采期间正常涌水量5m3/h,最大涌水量10m3/h。四邻间不会给工作面回采带来水害威胁。工作面上部为18#煤层，历史采掘情况不详，为保证回采期间的安全，必须严格执行探放水制度及制定相应的探放水措施。 本采面属低瓦斯工作面，瓦斯涌出量很小， 煤层自燃发火倾向为Ⅱ级，属于自燃煤层，自然发火期为6～9个月。所以应有严格的预防煤层自燃措施。本工作面所采22#煤，属于煤尘爆炸性危险煤层，因此有必要对煤层进行注水。 工作面参数： 工作面标高： 1302～1333.5m 工作面走向长度： 716m 工作面长度： 103.9m 工作面面积： 74392.4m2 二、注水设计 1．注水方式的选择： 根据本矿井煤层赋存特点，设计煤层注水采用长孔动压注水方式。采用单向钻孔布置，即在工作面回风顺槽平行工作面向煤体打钻孔注水，钻孔沿煤层均匀布置，孔口位置距底板高度为1.5米,钻孔间距10米。 2．注水钻孔参数的确定： 注水钻孔参数主要是：钻孔直径、钻孔长度、间距、钻孔角度、封孔长度和方式。 (1)钻孔直径:孔径大小与煤的硬度、注水量要求、封孔技术和钻具条件有关，注水钻孔直径采用75mm。 (2)钻孔长度: L=L1-M=103.9-1/3×103.9≈69.27m? 式中： L—钻孔长度； ? L1—工作面长度； M—与煤层透水性和钻孔方向有关的参数（本工作面下向孔且煤层透水性强，取1/3L1） 为了充分湿润煤体，加快注水时间，钻孔长度取80米 (3)钻孔间距：钻孔间距的大小取决于煤层的透水性、倾向和走向方向渗透的差异性、煤层厚度及封孔深度等综合因素，综合考虑本设计钻孔间距取10m。 (4)钻孔角度：钻孔角度原则上与煤层倾角一致，使钻孔始终保持在煤层中，以免穿透顶底板，钻孔尽量垂直煤层节理面。 (5)封孔深度和封孔方式：封孔应保证封孔处及其附近煤壁不发生透水、泄水和渗水；在湿润半径未达到设计要求前不发生泄水和渗水现象，本设计封孔采用封孔器封孔，封孔深度为8米。 3．注水系统的选择 （1）技术要求： ①注水系统：注水系统由煤层高压注水水泵、自动控制水箱、高压水表和截止阀等组成。本设计采用动压多孔注水系统，煤层注水以静压水为给水水源。 ②注水效果：长孔煤层注水的效果表现为采煤时空气含尘量的降低；抑制瓦斯涌出；降低工作面和回风流中的瓦斯浓度；降低工作面的温度；降低煤的硬度，容易开采，提高生产效率。 ③注水压力：注水压力取决于煤层的透水性强弱，应不超过地层压力而高于煤层的瓦斯压力。本设计注水压力为5～9MPa。 （2） 注水参数的确定： 注水参数指注水压力，注水流量（注水速度），注水量及注水时间。 ① 根据本煤矿透水性较强的情况，采用动压注水，注水压力为5～9MPa。 ② 小流量注水对煤层湿润效果较好，本工作面煤层注水采用小流量注水，动压注水流量为0.002～0.24 m3/(h.m),本设计注水钻孔长度为80米，故设计拟取注水流量为0.02×80=1.6 m3/h。 ③ 注水量按吨煤注水量计算： Q＝L×B×M×ρ×δ 式中：Q—-一个钻孔的注水量m3； L──工作面长度，103.9m； B──钻孔间距，取10m； M──煤层厚度，4.47m； ρ──煤容重，1.44t/m3； δ──吨煤注水量，按0.03m3/t考虑。 Q＝103.9×10×4.47×1.44×0.03≈200.63m3 ④ 注水时间 T=Q/V 式中：T──注水时间，h； Q──钻孔注水量，m3； V──注水流量，1.6 m3/h; T=200.63/1.6=125.39h; ⑤ 注水超前工作面距离 为保证每个钻孔能够注入所需要的水量，而且达到较高的渗吸率，取得较好的效果，必须使注水钻孔与工作面有一个合理的间距，确保采煤与注水的正常衔接。 lc=(T×v)/24+lt 式中：lc─