煤体注水设计.docVIP

 一、概述 同华南山井田位于大同煤田北部，为低山丘陵区，井田内大部为黄土覆盖，植被稀少，里河从井田中部通过，支沟呈羽状分布。里河以北分水岭位于甘庄一带，其南部支沟流向里河，以北支沟汇入淤泥河。里河南部分水岭位于荣华皂一带，以北支沟汇入里河，以南沟谷汇入忻窑沟。井田内最高点位于北部为庄三角点，标高1339.10m，最低点位于里河下游1140.10m，相对高差199m。 本井田交通方便，旧山至大同的铁路支线及方云至大同的公路沿里河通过本井田，在大同站，北可接京包线，南可连北同蒲线，东去大秦线可通往全国各地，且井田内各村庄之间均有简易公路相通。 二、矿井开拓方式、采煤方法、通风方式 同华矿南山井开拓方式为双斜井开拓，生产水平为900水平，采煤方法全部为走向(倾向)长壁下行垮落综合机械化开采，顶板管理方法为全部垮落法.放顶方法为自然垮落和人工强制放顶。全井划分301、303和402三个采区。采煤工艺为：采用端头斜切进刀，双向割煤，然后移架后推溜。 同华矿南山井通风方式为混合分区式。三个进风井，一个回风井，一台主扇运行做抽出式通风。由马营沟风井供风，主扇型号为BDK56C-6-№22对旋式主扇，总回风量为5978m3/min，主扇排风量为6182 m3/min。 三、煤层注水方式 工作面位于南山12#层402盘区，该盘区煤层赋存稳定，结构简单，煤层平均厚度5.0米，煤层倾角平均为80，属弱粘煤，容重为1.33t/m3，地质构造简单，水文地质条件较为简单，最大涌水量为0.3m3/min，正常涌水量为0.2m3/min，低洼处可能有积水，煤层本身含水份较高，煤层原始含水份为4.64%，该工作面煤尘具有爆炸危险性；其煤尘云爆炸下限浓度11.008g/ m3，自然发火期为6—12个月。 8218工作面走向长度1265米，倾斜长度199.5米，煤层平均厚度为5.0米，根据该工作面产量高，配风量大，根据《煤矿安全规程》要求综采工作面要逢采必注，对该工作面进行超前煤体注水，使煤体得到预先湿润，降低煤体产生煤尘的能力，从根本上消除尘源。 依据该工作面倾斜长度长、对煤层的透水性、孔隙率、煤尘云爆炸下限浓度等因素的分析研究，又鉴于短钻孔注水方式具有对地质条件及围岩性质适应性强的优点。决定考虑该工作面采取双向多孔注水方式进行煤体注水。在工作面的头巷、尾巷平行于工作面垂直于巷内煤壁打钻孔，钻具使用KHYD45(50)型矿用隔爆电动岩石电钻，每根转杆长度1.5m，孔径48mm，每孔设计深度84m。（附煤层注水布置示意图） 四、钻孔主要参数 1、钻孔的布置： 从8218工作面的头尾两巷采用沿着煤层倾斜平行于工作面打钻孔，第一个钻孔距工作面95m，开口位置位于采高中上部距顶板1.67m处。 2 、钻孔的参数： ①、钻孔长度： 因采用双向注水方式，头尾两巷钻孔长度均为84m。 ②、钻孔间距： 根据以往注水经验和相关资料，湿润直径为15—20m，所以该工作面设计钻孔间距为20m取上限。 ③、钻孔倾角： 钻孔应始终保持在煤层之中，与煤层倾角尽量保持一致，钻杆下沉率按0.3一1.5％，考虑到钻杆因自重下沉造成的影响钻孔倾角确定为00—60。 五、封孔 采用封孔器直接封孔，其型号为FKSYA—煤层注水用水压式封孔器，注水时该封孔器插入钻孔后，通过管网静压水力，使封孔器胶管膨胀，膨胀体直径胀大使其外径紧压在煤层钻好的孔壁上，将封孔器牢固地锁定于孔内。（封孔器其胶管部位必须全部插进孔内） 六、注水 1 、注水系统： 该工作面采用静压注水，就是利用井下静压管网水，借助于静压水力通过钻孔将水注入煤体，如图。利用2218、5218巷中2″静压洒水管路将注水孔中的注水管用高压胶管与巷内管网进行连接，注水时要求安装水表、压力表，以便于观察注水效果，发现问题及时改正。 2、注水参数： ①、注水压力： 透水性强的煤层一般要求注水压力较低，透水性弱的煤层要求注水压力较高，鉴于12#层402盘区8218工作面煤层透水性强，所以该工作面通过静压注水能满足要求，该区域静压管网水压为1.6Mpa符合要求。 ②、注水流量： 双向静压注水时，无需控制注水流量，为满足工作面推进速度和注水压力的要求，我们确定静压注水流量为10L/min 。 ③、注水量： 以钻孔长度为基准： Q = kLBmYG 式中：Q——一个钻孔的注水量m3 k ——钻孔前方煤体被湿润的系数1.1 L ——钻孔长度m B ——钻孔间距m m ——煤层厚度m Y——煤的容重：t／m3 G ——吨煤注水量：0.02m3／t Q = 1.1×84×20×5×1.33×0.02 = 246m3 ④、注水时间： T = Q / V 式中：T——注水时间，小时 Q——一个钻孔注水量m3 V——注水流量 m3／小时 T