11140综采工作面注水设计

11140综采工作面煤层注水设计

11140综采工作面

煤层注水设计及安全技术措施

通风科

二0一六年六月六日

11140综采工作面煤层注水设计 11140综采工作面煤层注水设计及安全技术措施

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，对采煤工作面的安全生产具有重大的意义。为有效改善采煤工作面的作业环境，提高生产效率，遏制煤尘飞扬，决定对11140综采工作面实施煤层注水，特编写《11140综采工作面煤层注水设计及安全技术措施》。

一、工作面基本概况

11140综采工作面地表对应大冶南环（槐下公路）以北，井下标高﹢120～﹢170m，11140综采工作面西南紧邻小河煤矿原11080采煤工作面采空区，北部、东部为副井轨道巷。

11140综采工作面设计走向长度430m，倾斜长80m，煤厚变化4.8～7m左右，平均厚为6.24m。煤层倾角20°～8°，平均14°，根据巷道掘进期间的揭露情况，没有断层，部分地区有小褶曲发育，综合评价来说11140综采工作面煤层赋存比较稳定，采用综采放顶煤工艺，全部垮落法管理顶板。

煤层结构简单的厚煤层，煤类为贫煤。为本区主要可采煤层。目前大部分已采空。顶板以砂质泥岩为主，局部为中细砂岩，底板多为砂质泥岩。巷道岩层整体为复式褶曲构造，局部有小褶皱发育，对施工有一定影响，周边没有揭露断层。

煤层工业性分析、自燃倾向性、爆炸性鉴定结果表

工业分析（%） 煤样 编号 Mad 二1 Aad Vad Vdaf 全硫 水分 灰分 挥发分 焦渣 特性 3 St，d% 0.29 煤吸 氧量 cm3/g 干煤 0.98 Ⅲ级 5 有爆炸性 自燃倾向 火焰长度 分类 （mm） 煤尘爆 炸性 1.23 14.20 9.93 11.74 1

11140综采工作面煤层注水设计 二、煤层注水钻孔设计及技术要求

注水方式：工作面煤壁浅孔动压注水。 钻孔参数：Ф42mm，风钻钻杆湿式打眼。 封孔方式：水力膨胀式封孔器。

注水泵：7BZ-2.5/12.5，功率11KW,注水压力4Mpa，流量2.5m3/h=42L/min，水源引自消防降尘管路。

钻孔布置方式：工作面煤厚在6m以上时，注水孔呈三花眼布置，沿煤壁距顶梁0.2m处打间距为6m，上仰角为15～30度、深5m的一排注水孔，另沿煤壁距顶梁0.5m处打间距为6m，深5m的一排水平注水孔；工作面煤厚3＜h＜6时，沿煤壁处打间距为4m、深5m的一排水平注水孔；工作面煤厚在3m以下沿煤壁距顶梁1m处随巷道坡度打间距为4m、深5m的一排注水孔。

注水时间：注水时间不低于30分钟，以煤壁渗水为准。

采用手持式气动钻机配合Ф42mm的钻杆和Ф42mm合金钻头进行注水钻孔的施工，钻孔布置图如下图所示。

图1 11140综采工作面煤层注水平面示意图

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11140综采工作面煤层注水设计 图2 11140综采工作面煤层注水剖面示意图

1、注水参数及其确定 （1）注水时间

参照《11140综采工作面开采设计说明书》，另外根据小河煤矿以往注水的经验，在执行浅孔动压注水时，一般在注水30min后煤壁开始渗水，注水降尘就已经能够满足要求，故注水时间取30min。

（2）注水压力

根据开采条件，11140综采工作面煤层孔隙率低，透水性差的特点，采取小流量的注水方法才能使煤体得到充分湿润，注水采用“低压渐进”的注水方法，直到达到注水压力达到4Mpa。注水压力主要反应了钻孔的注水阻力，其影响因素也较多，主要与煤的透水性及压力有关，为了提高煤层注水的湿润效果，采用动压注水，一般情况下注水压力应满足以下条件：

PW≤P≤PR

P—单孔注水量，Mpa；

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11140综采工作面煤层注水设计 PW—单孔注水量，Mpa； PR—单孔注水量，Mpa；

根据小河煤矿以往注水的经验及参照《11140综采工作面开采设计说明书》，注水压力取4Mpa

（3）单孔注水量 Q=T*V

Q—单孔注水量，m3；

T—注水时间，min，取30min； V—注水流量，m3/h，取2.5m3/h； 则：Q=T*V=1.25m3 （4）钻孔施工参数设计表

表1 注水钻孔参数设计表

钻孔 间距倾角 深度 钻孔直径（m） （°） （m） （mm） 6 6 30 30 5 5 42 42 煤层厚度（m） 6.24 6.24 注水压力（Mpa） 4 4 注水流量注水时间（m3/h） （min） 2.5 2.5 30 30 单孔注水量（m3） 1.25 1.25 上排钻孔 下排钻孔 2、钻孔施工及注水装备

表2 钻孔施工及装备表

钻机型号 ZQSJ-90/2.4 钻杆直径（mm） 42 钻头直径（mm） 42 煤层注水泵 7BZ-2.5/12.5

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11140综采工作面煤层注水设计 3、采煤工作面注水钻孔参数表

表3 采煤工作面注水钻孔参数表

钻孔 钻孔 钻孔钻孔钻孔 煤层 注水 注水 间距倾角 深度 直径 厚度 压力 流量 （m） （°） （m） （mm） （m） （Mpa） （m3/h） 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 6.24 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 注水 时间 （h） 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 单孔 注水量 （m3） 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 备注：钻孔参数可根据井下注水实际情况可进行调整。

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11140综采工作面煤层注水设计 三、钻孔施工、注水期间安全技术措施

（一）钻孔施工安全措施

1、钻探工必须经过安全、技术培训，能够掌握钻机的操作工艺，并经考试合格取得相关有效证件后，方可入井作业。

2、瓦斯检查工必须经过安全、技术培训，能够掌握光瓦的操作工艺，并经考试合格取得相关有效证件后，方可入井作业。

3、其他相关人员必须经过安全教育培训，且经考试合格后方可入井作业。 4、开工前对所有施工人员进行技术交底和措施贯彻，保证每一个施工人员都能够了解掌握施工过程中的各种技术要求和相关规定，并做好措施贯彻签字记录。

5、井下施工要严格执行《煤矿安全规程》、《地质勘探安全规程》等有关的规定，特别要做到：

（1）严格按照煤矿三大规程作业，不得违章指挥，不违章作业、不违反劳动纪律，严格执行不安全不生产的原则。

（2）施工人员下井必须持证上岗，工作中坚守岗位，无特殊原因不得随意远离打钻地点走动。

（3）入井前要按要求配带好矿灯、矿帽、自救器。

（4）上、下井时必须听从现场管理人员指挥，不得拥挤、抢罐，听从管理人员指挥。乘坐提人罐笼时身体及携带的工具严禁露出罐笼外，确保安全。

（5）严禁携带烟草和点火物品，严禁穿化纤衣服，入井前8小时严禁喝酒。 （6）人员在上、下山巷道内行走时，坚持“行车不行人”制度，严禁蹬钩扒车。

6、严格按设计方案中规定的方位角、倾角、孔径、孔深进行施工；开孔位

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11140综采工作面煤层注水设计 置方位角、倾角、孔径、孔深都必须符合设计要求，方位角左右误差不得超过1°，倾角不超过±0.1°。

7、钻探工人穿戴要整齐、利落、衣襟袖口、裤脚必须束紧。

8、开钻人员不得紧靠钻杆，给压要均匀，判断要准确，孔内情况要及时掌握，钻速及压力要及时调整，以保证正常钻速。

9、启动开关时，注意力要集中，做到手不离按钮，眼不离钻机，随时观察和听从司机命令，准确、及时、迅速地启动和关闭开关，为防止钻杆滑落伤人，正对钻杆下方严禁站人。

10、打钻用水要保证有足够的流量，严禁打干眼。

11、禁止用手、脚和其它物件直接制动机械运转部分，禁止将工具和其它物品放在钻机，水泵电机的保护罩上。

12、当钻进过程中如发现进尺慢、孔内返水变大或变小、水压突然增大或顶钻等情况时，要立即停钻，但不要退出钻杆，派人监视水情，并立即报告矿调度室及有关部门，如涌水量远大于排水能力，要用木楔将孔口封住。

13、若发现机械设备有异常情况时，必须立即停止施工，及时查明原因进行处理，不得凑合或让机械设备带病作业。

14、孔深达到要求时，要用清水将孔内煤岩粉打扫干净再起钻。 15、发生断杆、掉钻头、孔内弃物、卡杆等事故后当班必须查明原因和情况准确计算钻杆长度立即向有关领导汇报。

16、正常作业时，施工人员要协调配合作业，设备运转、停机时要先招呼、再操作。严禁不打招呼启动。同时加强对设备的使用与维护保养，严格按照设备的操作规程进行操作。

17、钻具的加、减钻杆过程中，人必须站在钻杆的两侧施工，严禁站在钻

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11140综采工作面煤层注水设计 杆的后端工作。施工中人员应分立钻机两侧，防止孔内突然来水、来压顶出钻杆伤人。

18、钻进时要时刻注意掌握所钻煤岩层的稳定情况，发现异常情况要及时处理，严禁强拉硬拧。每次钻杆下入前要检查丝扣的好坏，钻杆是否有弯曲及裂痕等，不合格钻杆禁止下入孔内。

19、在钻进时，发现片帮、来压或地层异常时，应当立即向矿调度室汇报，情况危急时，应立即撤出施工地点。

20、若两钻机平行施工时，要相互协调，加强沟通，共同做好现场安全文明生产。

（二）注水操作及安全技术措施

1、封孔前要检查注水孔内的堵塞物是否排除清理，保证注水孔固位煤帮，顶板支护完好，发现不安全因素及时处理。

2、按标准要求进行封孔，封孔的深度要符合设计要求，同时要严把封孔质量关，保证注水孔严密不漏水。

3、采用多孔并联注水，一次允许注水孔不得超过3个。

4、注水流量按2.5m3/h，发现煤壁在预定范围内出现水珠后，应停止注水。

5、安排专人进行煤层注水工作，每个注水工人要掌握注水的工艺要求，并严格执行煤层注水设计。

6、注水前应检查注水管路是否完好，仪表和开关等能否正常工作，确认注水系统完好后，方可依次打开注水开关，进行煤层注水工作。

7、注水人员必须严格执行现场交接班制度，班中详细记录注水压力、水表读数、注水流量等各种参数，出井后认真填入煤层注水台帐。

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11140综采工作面煤层注水设计 8、注水如发生异常情况，应立即停止注水，待查明原因，处理完毕后，方可进行正常注水工作。

9、注水后要及时记录各种数据，分析注水结果，不断总结经验，为下一次的注水工作提供准确可靠的依据。

10、注水管路、仪表仪器悬挂整齐，仪表放到安全地点。 11、不得随意停注水。

四、防火、防瓦斯事故、防突、防水避灾

（一）防火、防瓦斯事故、防突避灾 1、煤与瓦斯突出征兆

（1）地压显现预兆：煤炮声、支架声响、煤岩开裂、掉渣、底鼓、煤岩自行剥落、煤壁颤动、钻孔变形、垮孔、顶钻、夹钻杆、钻机过负荷等。

（2）瓦斯涌出预兆：瓦斯涌出异常、瓦斯浓度忽大忽小、煤尘增大、气温异常、气味异常、打钻喷瓦斯、喷煤粉、哨声、蜂鸣声等。

（3）煤层结构及构造预兆：煤层层理紊乱、煤层强度松软或不均质、煤暗淡无光泽、煤层厚度增大、煤层倾角变陡、挤压褶曲、波状隆起、煤体干燥、顶板阶梯突起、断层等。

2、防火、防瓦斯事故、防突避灾路线

假设11140综采工作面发生火灾、瓦斯事故，煤与瓦斯突出现场人员必须保持镇静，有组织的按以下避灾路线撤退：

（1）位于工作面事故地点回风巷中人员应该迅速打开并戴好自救器由回风巷→11140轨道联络巷→副井轨道下山→副井底→地面。

（2）位于工作面事故地点切巷、进风巷中人员应该迅速打开并戴好自救器由切巷、进风巷→主斜井皮带巷→地面。

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11140综采工作面煤层注水设计 （二）防水避灾 1、透水征兆

作业人员必须熟悉透水预兆：如挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水增大、顶板来压、底板鼓起火产生裂隙，出现渗水，水色发浑，有臭味等。发现透水征兆后，必须停止作业，先将人员立即撤到安全地点，并立即向有关领导及有关科室汇报。

2防水灾避灾路线

（1）11140综采工作面切巷→11140综采工作面上付巷→副井轨道下山→副立井→地面。

11140综采工作面下部作业区域人员根据所处位置的具体避水路线或者井下永久避难硐室进行避灾。

五、煤层注水人员组织措施

为确保11140综采工作面煤层注水落实到位，加强监督检查，做到分工明确，保证施工安全，特成立11140综采工作面煤层注水领导小组：

组 长：李长林

副组长：刘艳伟汪金山吴秀军

成 员：刘艳伟吴彪 钟留记 杨天权 景青怀 刘志宏 董学营等。 11140综采工作面煤层注水领导小组下设办公室，办公室设在通风科，由刘艳伟担任办公室主任，负责协调生产区队，钻探队等相关区队完成煤层注水工作。

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11140综采工作面煤层注水设计 （二）防水避灾 1、透水征兆

作业人员必须熟悉透水预兆：如挂红、挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水增大、顶板来压、底板鼓起火产生裂隙，出现渗水，水色发浑，有臭味等。发现透水征兆后，必须停止作业，先将人员立即撤到安全地点，并立即向有关领导及有关科室汇报。

2防水灾避灾路线

（1）11140综采工作面切巷→11140综采工作面上付巷→副井轨道下山→副立井→地面。

11140综采工作面下部作业区域人员根据所处位置的具体避水路线或者井下永久避难硐室进行避灾。

五、煤层注水人员组织措施

为确保11140综采工作面煤层注水落实到位，加强监督检查，做到分工明确，保证施工安全，特成立11140综采工作面煤层注水领导小组：

组 长：李长林

副组长：刘艳伟汪金山吴秀军

成 员：刘艳伟吴彪 钟留记 杨天权 景青怀 刘志宏 董学营等。 11140综采工作面煤层注水领导小组下设办公室，办公室设在通风科，由刘艳伟担任办公室主任，负责协调生产区队，钻探队等相关区队完成煤层注水工作。

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