綜采工作面煤層注水技術(shù)安全措施

1、1604綜采工作面煤層注水設(shè)計(jì)及安全技術(shù)措施一、1604工作面概況1、 工作面位置 1604回采工作面工作面北側(cè)為未開(kāi)采實(shí)體煤，南側(cè)為1605工作面未開(kāi)采實(shí)體煤及副斜井保護(hù)煤柱，東側(cè)為井田東部采空區(qū)保護(hù)煤柱，西側(cè)為井田中部采區(qū)開(kāi)拓上山。工作面條帶寬度135m，條帶推進(jìn)長(zhǎng)度約867m，開(kāi)采面積約0.117km2。2 工作面地質(zhì)條件（一）煤層賦存條件及結(jié)構(gòu)根據(jù)1602、1603工作面開(kāi)采以及1604運(yùn)輸、輔運(yùn)順槽巷道掘進(jìn)揭露情況，1604工作面條帶內(nèi)煤層底板標(biāo)高為+1120.0m+1140.0m之間，煤層埋藏深度為150.0m200.0m之間，平均埋深180m左右，傾角為6°8°

2、;。依據(jù)井下施工構(gòu)造揭露情況，1604回風(fēng)順槽及運(yùn)輸順槽掘進(jìn)過(guò)程中未揭露斷層（在工作面進(jìn)風(fēng)巷現(xiàn)場(chǎng)看到斷層）。1604工作面條帶內(nèi)可采16號(hào)煤層厚度4.756.64m，平均厚5.5m，含煤性優(yōu)。16號(hào)煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，含夾矸216層，夾矸主要為泥巖及炭泥巖。宏觀煤巖類(lèi)型以半暗型為主，半亮型次之。井田內(nèi)開(kāi)采的16號(hào)煤層化學(xué)性質(zhì)：1、水分（Mad）：原煤水分平均為0.54%；2、灰分（Ad）：原煤灰分平均為26.88%，屬中中高灰煤；3、揮發(fā)份（Vdaf）：原煤揮發(fā)分平均為29.63%；4、全硫（St,d）：原煤硫分平均為2.41%，屬中硫中高硫煤；5、發(fā)熱量（Qnet,d）：原煤低位分析干基發(fā)熱量平

3、均為25.3MJ/kg，屬中高高發(fā)熱量煤。煤種屬肥煤（FM），以煉焦為首選，洗選后的中煤、尾煤可用于發(fā)電良好的動(dòng)力用煤和民用煤。16號(hào)煤層煤的容重為1.45t/m3。（二）煤層頂?shù)装鍘r性1604工作面條帶內(nèi)16號(hào)煤層頂?shù)装鍘r層大部分為泥巖、炭質(zhì)泥巖；16號(hào)煤層底板為細(xì)砂巖，因此，16號(hào)煤層頂板為較穩(wěn)定巖層。綜上所述，1604回采工作面條帶內(nèi)16號(hào)煤層頂、底板巖石力學(xué)性質(zhì)以軟弱半堅(jiān)硬為主，工程地質(zhì)條件中等。3 其他開(kāi)采技術(shù)條件 瓦斯2012年7月由內(nèi)蒙古安科安全生產(chǎn)檢測(cè)檢驗(yàn)有限公司對(duì)本礦井進(jìn)行了礦井瓦斯等級(jí)和CO2涌出量的鑒定工作，鑒定該礦井的相對(duì)瓦斯涌出量為1.24m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量為1

4、.55m3/min；二氧化碳絕對(duì)涌出量1.65m3/min，二氧化碳相對(duì)涌出量1.32m3/t，屬瓦斯礦井。 煤塵根據(jù)內(nèi)蒙古安科安全生產(chǎn)檢測(cè)檢驗(yàn)有限公司對(duì)星光一號(hào)井送檢16號(hào)煤層煤樣的鑒定，鑒定該礦煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。 煤層自燃傾向性根據(jù)內(nèi)蒙古安科安全生產(chǎn)檢測(cè)檢驗(yàn)有限公司對(duì)星光一號(hào)井送檢16號(hào)煤層煤樣的鑒定，鑒定該礦煤層的自燃傾向性為類(lèi)，屬于自燃煤層。 地溫井田內(nèi)無(wú)高溫異常，屬地溫正常區(qū)，井田內(nèi)井下采煤無(wú)地?zé)嵛：Α? 水文地質(zhì)條件根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2010年5月編制的伊盟西部煤炭工業(yè)運(yùn)銷(xiāo)公司一礦16煤層奧灰?guī)洪_(kāi)采安全性評(píng)價(jià)報(bào)告和內(nèi)蒙古自治區(qū)煤炭工業(yè)局文件關(guān)于伊盟西部煤炭工業(yè)運(yùn)銷(xiāo)公司一礦16煤層

5、奧灰?guī)洪_(kāi)采安全性評(píng)價(jià)報(bào)告的批復(fù)（內(nèi)煤局字2011307號(hào)），“16#煤層底板奧灰最大突水系數(shù)為0.044Mpa/m，因此，在認(rèn)真執(zhí)行煤礦防治水規(guī)定的前提下，可以正常帶壓開(kāi)采”。本地區(qū)水文地質(zhì)類(lèi)型劃分為第一第二類(lèi)第一型，即孔隙裂隙充水礦床，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單型。1604工作面是本礦井16煤一采區(qū)的第4個(gè)回采工作面，工作面上、下順槽在掘進(jìn)中，頂板出現(xiàn)淋滴水現(xiàn)象。根據(jù)礦方提供，井下1604工作面實(shí)測(cè)涌水量約為17.0m3/h。5 工作面巷道布置1604工作面采用綜采放頂煤采煤方法。頂板管理采用全部垮落法。本礦井頂板巖性多數(shù)對(duì)頂煤的冒放性較好。工作面采用一次采全高綜采放頂煤采煤方法。1604回采工作面

6、可采期為1.5a。工作面的走向長(zhǎng)度867m。傾斜長(zhǎng)度為135m。根據(jù)井下1604綜采放頂煤回采工作面巷道布置情況，工作面順槽采用單巷布置，后退式開(kāi)采，共布置2條順槽巷道，其中一條1604下順槽為膠帶運(yùn)輸順槽（進(jìn)風(fēng)），運(yùn)輸順槽裝備順槽可伸縮膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸煤炭，兼作進(jìn)風(fēng)和工作面人員行進(jìn)的通道；另外一條1604上順槽為輔運(yùn)順槽（回風(fēng)），作為工作面設(shè)備及材料的運(yùn)輸通道，兼作工作面回風(fēng)。1604工作面運(yùn)輸、輔運(yùn)順槽均沿16號(hào)煤層底板布置，順槽走向90°，其中：1604輔運(yùn)順槽與16煤軌道上山直接搭接，并通過(guò)回風(fēng)繞道與16煤回風(fēng)上山連通；1604運(yùn)輸順槽直接與16煤膠帶運(yùn)輸上山相連，并通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷

7、刮板轉(zhuǎn)載機(jī)與主斜井皮帶聯(lián)系。從而形成工作面正常生產(chǎn)所需的運(yùn)輸、通風(fēng)、行人等系統(tǒng)。 運(yùn)輸順槽（進(jìn)風(fēng)）1604運(yùn)輸順槽（進(jìn)風(fēng)）采用矩形斷面，斷面凈寬3200mm，凈高2800mm，凈斷面積8.96m2，采用錨網(wǎng)支護(hù)，頂部加錨索；局部過(guò)斷層及破碎段采用11號(hào)礦工鋼梯形鋼架棚支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)采用錨網(wǎng)聯(lián)合錨索支護(hù)，支架間距1.0m，支架外側(cè)采用鋼帶或C20鋼筋混凝土背板。順槽內(nèi)鋪設(shè)帶寬B=1000mm可伸縮膠帶輸送機(jī)，可伸縮膠帶輸送機(jī)在順槽內(nèi)側(cè)布置，用于工作面的煤炭運(yùn)輸。順槽內(nèi)敷設(shè)照明、信號(hào)通訊等電纜，以及消防灑水管路、壓風(fēng)管路、注氮管路以及順槽水窩排水管路。 軌道輔運(yùn)順槽（回風(fēng)）1604軌道順槽（回風(fēng)）

8、采用矩形斷面，斷面凈寬3200mm，凈高2800mm，凈斷面積8.96m2，采用錨網(wǎng)支護(hù)，頂部加錨索；局部過(guò)斷層及破碎段采用11號(hào)礦用工字鋼梯形鋼架棚支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)采用錨網(wǎng)聯(lián)合錨索支護(hù)，支架間距1.0m，支架外側(cè)采用鋼帶或C20鋼筋混凝土背板。順槽內(nèi)敷設(shè)軌道，用于回采工作面的輔助運(yùn)輸和回風(fēng)，順槽內(nèi)敷設(shè)有動(dòng)力電纜以及消防灑水管、黃泥灌漿管路。工作面主要巷道斷面特征表見(jiàn)表2-1所示。工作面主要巷道斷面特征表2-1序號(hào)巷道名稱斷面形狀斷面尺寸(mm)支護(hù)方式掘進(jìn)斷面（m2）凈寬凈高1運(yùn)輸回風(fēng)順槽矩形32002800錨桿+頂部錨索8.962輔運(yùn)進(jìn)風(fēng)順槽矩形32002800錨桿+頂部錨索8.963開(kāi)切眼

9、矩形56002400錨(索)桿+支柱13.444設(shè)備撤出巷矩形40002400錨桿9.66、 回采工藝1604綜放工作面采用端部斜切進(jìn)刀單向割煤的方式，工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.564（Mt/a），綜放工作面頂煤回收率目標(biāo)位93.0%。1604綜放工作面回采工藝流程為：采煤機(jī)下端頭斜切進(jìn)刀正常上行割煤移架推前部輸送機(jī)（斜切進(jìn)刀段）放頂煤拉后部輸送機(jī)采煤機(jī)返向下行清浮煤（采煤機(jī)割煤至機(jī)尾后）推前部輸送機(jī)下端頭斜切進(jìn)刀。設(shè)計(jì)確定放煤步距為一刀一放，即放煤步距為0.6m。生產(chǎn)中視工作面礦壓與回采率測(cè)定情況調(diào)整優(yōu)化放煤步距。采高定為2.2m，放頂煤厚3.3m，采放比1：1.5。1604采煤工作面1進(jìn)、1

10、放為一個(gè)循環(huán)，每班一個(gè)循環(huán)，每刀進(jìn)尺為0.60m，日循環(huán)進(jìn)尺為1.80m，工作面年推進(jìn)度576m。二、鉆機(jī)型號(hào)及規(guī)格1、選擇KHYD75dIA型煤礦用巖石鉆機(jī)，鉆孔深度3080m（煤層）,鉆頭使用直徑55mm鉆頭。 2、由于該采面所采16#煤層屬肥煤，根據(jù)公式計(jì)算得：n=(1-Pg/P)×100% =(1-1.53/1.64) ×100% =6.7% 3、16#煤層孔隙率為6.7%,大于4%，所以該煤層注水較易，采用動(dòng)壓注水。三、注水參數(shù)確定1、鉆孔布置。采用超前雙向鉆孔注水，在1604工作面兩順槽距工作面推進(jìn)線2030米處開(kāi)始布置注水眼。鉆孔布置在運(yùn)輸順槽內(nèi)距底板(即煤層

11、底板)1.3 m左右高度處，在軌道順槽內(nèi)距底板(即煤層底板)2 m左右高度處。2、鉆孔長(zhǎng)度L。鉆孔長(zhǎng)度取決于工作面長(zhǎng)度、煤層透水性及鉆孔方向。1604綜采面切眼長(zhǎng)度為135m，為保證兩順槽巷注水鉆孔形成“交臂”，根據(jù)要求設(shè)計(jì)每鉆孔長(zhǎng)度為60m。3、鉆孔間距B。兩巷雙向交叉鉆孔，鉆孔間距B取20 m。4、鉆孔水平轉(zhuǎn)角。為避免回采工作面推進(jìn)過(guò)程與注水鉆孔平行接觸，防止工作面煤壁片幫，保持在工作面推進(jìn)方向上注水量的均勻性，一般取注水孔的水平轉(zhuǎn)角為70°75°。5、鉆孔傾角。運(yùn)輸順槽鉆孔仰角1°30，確?？椎拙嗝簩禹敯?51 m。軌

12、道順槽鉆孔俯角1°，確?？椎拙嗝簩拥装?51 m。6、封孔方法與封孔長(zhǎng)度。在煤層完整性和鉆孔質(zhì)量較好的條件下，選用ZFII-22、ZF-A10型橡膠水力膨脹封孔器封孔，封孔長(zhǎng)度取56 m;在煤層完整性和鉆孔質(zhì)量較差的條件下，采用水泥注漿泵注漿封孔，封孔長(zhǎng)度取810 m。四、注水參數(shù)1、注水超前回采工作面的合理位置。預(yù)注水超前工作面位置的確定是注水工作中一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。預(yù)注水位置的選擇既要考慮頂煤在前方支承壓力作用下裂隙的發(fā)展變化，又要考慮有足夠的時(shí)間使注入煤體的水能夠充分潤(rùn)濕煤體。對(duì)于綜放工作面，頂煤在工作面前方的變形具有明顯的漸進(jìn)性和分區(qū)性。實(shí)際的

13、最佳注水位置應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)的支撐壓力曲線和頂煤位移曲線確定。根據(jù)不同硬度煤層支承壓力的分布特征、頂煤變形規(guī)律和測(cè)試結(jié)果。制定硬煤、中硬煤和軟煤預(yù)注水超前工作面的合理注水區(qū)域位置見(jiàn)表1。項(xiàng)目注水起止位置軟煤中硬煤硬煤開(kāi)始注水超前工作面(m)406030502035停止注水超前工作面(m)102081531016#煤的單軸抗壓強(qiáng)度為13.7 MPa，屬于中等硬度煤層。因此確定開(kāi)始注水超前工作面煤壁的距離為4060m，停止注水超前工作面的距離為815 m。2、單孔注水量。單孔注水量Q按下式計(jì)算： Q=K·L·B·H··q式中： Q單孔

14、注水量，m3K系數(shù)（包括漏水及鉆孔前方煤體吸水），取1.1；L鉆孔長(zhǎng)度，取L=60m；B鉆孔間距（濕潤(rùn)煤體的寬度），20m；H煤層厚度，取采高H=3.65m；煤的密度，=1.46t/m3;q噸煤注水量，取q=0.015m3/t。根據(jù)鉆孔參數(shù)分別計(jì)算得出的鉆孔間距為20m時(shí)，注水量分別為105.51m3。3、注水時(shí)間。鉆孔注水時(shí)間與注水量成正比，與注水速度成反比。首先應(yīng)根據(jù)煤層的滲透特性和鉆孔長(zhǎng)度選擇注水泵，選定注水泵后即可確定每孔的注水時(shí)間，在實(shí)際操作中注水時(shí)間以煤壁“掛汗”時(shí)為止。根據(jù)t=Q/q，q為注水泵的流量，選用5D-2/150型注水泵，泵的流量為2 m3/h，注水時(shí)間為53

15、h。 4、注水壓力。注水壓力的高低取決于煤層透水性的強(qiáng)度和鉆孔的注水速度。主要與煤層的透水性及瓦斯壓力有關(guān)，為了提高煤層注水的濕潤(rùn)效果，采用常壓帶動(dòng)壓注水。在所取的注水流量條件下造成的注水壓力是否符合該煤層的注水要求，需通過(guò)注水實(shí)踐來(lái)確定。一般情況下注水壓力應(yīng)滿足以下條件：（1.21.5）PwPPr式中：P注水壓力，Mpa；Pw煤層中瓦斯壓力，Mpa；Pr上覆巖層壓力，Mpa。取注水壓力為310 Mpa。我礦使用注水泵最高壓力可達(dá)12Mpa，能夠滿足該雙向長(zhǎng)鉆孔動(dòng)壓注水的需要。5、注水速度(注水流量)注水速度是指單位時(shí)間內(nèi)的注水量，影響煤體濕潤(rùn)效果及決定注水時(shí)間的主要因素，在一定的煤層條件下，

16、鉆孔的注水速度隨鉆孔長(zhǎng)度、孔徑和注水壓力的不同而增減。動(dòng)壓注水速度為0.0020.24m3/(h·m)五、注水系統(tǒng)注水系統(tǒng)由注水泵（含壓力泵、輸水軟管、壓力表、安全閥、溢流閥等）、高壓鋼絲膠管、高壓水表、快換三通、球形截止閥、橡膠自動(dòng)封孔器組成。注水系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)數(shù)量及規(guī)格如下：1、5D-2/150注水泵:1臺(tái),額定流量23/,額定排出壓力15,布置在1604回順、運(yùn)輸兩順槽交替使用。2、自動(dòng)封孔器：4支，型號(hào)ZFII-22，內(nèi)徑22，外徑39，適用孔徑4250。3、高壓水表：1塊，型號(hào)DC-4.5/20.4、高壓水管：干管規(guī)格3×25×18（鋼絲層數(shù)×

17、;內(nèi)徑×壓力），每根長(zhǎng)10，總長(zhǎng)度根據(jù)注水泵位置至采面注水孔的距離而定。支管規(guī)格3×16×26，每根長(zhǎng)10。5、減壓閥：8個(gè)，直徑25?？梢栽?20之間任意調(diào)節(jié)。6、截止閥：QJ-16，5個(gè)。7、快換三通：KJ3-16,3個(gè)。25變16三通、22變16兩通各10個(gè)。六、安全技術(shù)措施1、對(duì)打鉆注水設(shè)備及所需材料如：儀表、鉆頭、鉆桿及備件要齊全，詳細(xì)檢查，做到安全可靠。2、安裝鉆機(jī)和注水泵處要加強(qiáng)支護(hù)，并檢查巷道周?chē)碾[患，防止片幫冒頂，確保足夠的工作空間。3、妥善安排好打鉆注水系統(tǒng)。如設(shè)備管線的布置、供電、供水便于操作，便于移動(dòng)，確保打鉆注水作業(yè)正常進(jìn)行。4、鉆機(jī)必

18、須安裝牢固，煤層注水鉆機(jī)跑道的安裝角度要和煤層傾角保持一致，并使鉆孔平行煤層頂板，防止鉆孔打偏：如打入頂板或底板。5、如果鉆機(jī)的立柱不夠長(zhǎng)，必須用道木架成井字型安裝牢固，嚴(yán)禁打在頂板上。6、打鉆前，對(duì)鉆機(jī)鉆機(jī)跑道鏈條注水泵等凡需潤(rùn)滑的部位，要上足潤(rùn)滑油，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)要按時(shí)加油，防止損壞機(jī)器。7、定好鉆孔方位，必須要與回采工作面推進(jìn)線頂?shù)拙３制叫?，防止打頂及底板?、操作時(shí)，要做到先開(kāi)泵后開(kāi)鉆，先停鉆后停泵。9、鉆孔長(zhǎng)度必須按規(guī)程要求去施工。10、打鉆時(shí)要始終注意設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)異常，要立即停鉆處理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)孔口出漿異常，要判明是否打頂或地質(zhì)變化，采取相應(yīng)措施，防止卡孔。11、換鉆桿時(shí)，要檢查鉆桿是否堵塞、彎曲、絲扣磨損等現(xiàn)象，不得使用不合格的鉆桿。12、用管鉗卸或安裝鉆桿時(shí)，兩人必須協(xié)調(diào)一致。13、鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，退鉆前必須用清水沖孔，洗凈煤粉。14、認(rèn)真做好煤層注水原始記錄，主要有鉆孔編寫(xiě)、鉆孔實(shí)際深度、注水量、注水水壓，每班填記在注水臺(tái)帳上。15、因故臨時(shí)停鉆時(shí),要將鉆頭退離孔底1520cm,暫停鉆8小時(shí)以上時(shí),再把鉆退出。16、鉆孔打頂或底時(shí)，遇到地質(zhì)變化或孔不得進(jìn)行時(shí)，