綜採工作面安全技術措施
編號：blah-hc-zs-41026
措施名稱: 4102工作面注水安全技術措施
施工單位：白蘆煤礦綜採隊
施工負責人：
技術負責人：
規程編制人：
編制日期： 2023年2月25日
審批簽字表
規程名稱：4102工作面注水安全技術措施
審批時間： 2023年月日
同意本規程，另補充意見如下：
批准日期： 年月日
一、4102工作面概況
(一)、4102工作面位置
4102綜放工作面在白蘆煤業公司礦井石炭系統太原組4-1號煤層第一採區，位於景田的中部。地表為低山丘陵山區，黃土廣布，樹枝狀溝谷發育，切割較為發育。地面位置有不規則農田，無村莊，首採時無影響。
該工作面對應地面標高+1203—+1299m，工作面標高為+1084—+1103m。
4102工作面其南面為4103工作面，北面為4101工作面，西面為三條上山，東面為原小煤礦的採空區。工作面兩條順槽及切眼均沿煤層底板布置，兩條順槽相互平行。運輸順槽直接與採區運輸上山相通，構成工作面的運煤系統；回風順槽直接與採區回風上山相通，構成工作面的回風系統；回風順槽與採區軌道上山相聯，構成工作面的輔助運輸系統。
(二)、採煤方法
根據工作面地質資料和採煤技術手段與現有裝置條件，確定工作面採用走向長壁後退式綜合機械化放頂煤採煤方法。
根據工作面煤厚（平均7.86m）和地質條件以及現有裝置的技術效能，確定工作面使用zf9000/20/37型放頂煤液壓支架，選用zfg9000/20/37型過渡液壓支架。綜合考慮煤厚、支架支護高度和採煤機的適應高度，工作面設計採高確定為煤機割煤高度為2.
8m，放煤高度為5.06m。採放比為2.
8:(7.86-2.
8)=1:1.81
二、煤層注水設計
(一)、煤層注水的方式
為使注水鑽孔能濕潤較大區域的煤體，能獲得較長的注水時間，煤體濕潤均勻，注水與回採不相互干擾，根據綜採工作面的巷道布置、煤的埋藏深度、頂板岩石遇水的軟化程度等，故在工作面回風（軌道）順槽沿煤層傾向方向平行於工作面打單向長孔動壓注水方式。
(二)、鑽機型號及規格
選擇zyj-680-200型架柱式液壓迴轉鑽機，鑽孔深度100m（煤層）,鑽頭使用直徑φ65mm鑽頭。
(三)、注水引數確定
1、鑽孔布置。採用超前單向鑽孔注水，在4102工作面回風順槽距工作面推進線20m處開始布置注水眼。鑽孔布置在回風順槽內距底板(即煤層底板)1m高度處。
2、鑽孔長度l。鑽孔長度取決於工作面長度、煤層透水性、注水時間、注水壓力、注水鑽能力及鑽孔方向。4102綜採面切眼長度為120m，為保證順槽巷注水後能夠充分潤濕煤體，根據要求設計每鑽孔長度為100m。
3、鑽孔間距b。根據單向長鑽孔對煤層的濕潤半徑，根據設計鑽孔間距b取20m。
4、鑽孔水平轉角。為避免回採工作面推進過程與注水鑽孔平行接觸，防止工作面煤壁片幫，保持在工作面推進方向上註水量的均勻性，一般取注水孔的水平轉角為85°～90°。
5、鑽孔傾角。鑽孔角度原則上與煤層角度基本一致，使鑽孔始終保持在煤層內。生產中根據煤層節理發育程度選擇採用垂直鑽孔或偽傾斜鑽孔，以使節理面盡量與鑽孔垂直。
6、封孔方法與封孔長度。
選用ypa-120型膨脹軟管封孔器封孔，封孔長度取2.5～10m;
封孔器封孔
1 、器材
a． 封孔器：型號：ypa-120外徑40～90mm，長度500～2500mm，注水壓力10～15mpa；
b． 注水管：鋼管，公稱直徑20～30mm，壁厚2．5～5．0mm。
2、封孔步驟
a． 選擇比鑽孔直徑小6～12mm的封孔器；
b． 將封孔器送入鑽孔，接上注水管再推入鑽孔設計位置；
c． 利用注水壓力或機械力等使封孔器膨脹封住鑽孔。
3、封孔深度
應超過巷邦煤體的破碎帶，深度應為2.5～10m。
ypa型水力膨脹式封孔器封孔。將這種封孔器(見圖1)與注水管連線起來，送至預定的封孔位置，通過高壓軟管與水幫浦連通。開幫浦後，封孔器膠管在水壓作用下膨脹，封住鑽孔，水從噴嘴經擋水罩流出，進入鑽孔。
注水結束後，封孔器膠管將隨壓力下降和消失而逐漸恢復原狀，然後取出再用。使用時，有時會因地壓大造成鑽孔縮小或塌孔，使封孔器難以取出。機採工作面使用時應注意，一旦取不出封孔器，要保證不造成採煤障礙。
4、鑽孔布置示意圖(如下)
注水鑽孔布置示意圖（平面圖）
注水鑽孔布置示意圖（剖面圖）
(五)、注水引數的確定
1、單孔注水量。
單孔注水量q按下式計算： q5= b·l·m·γ(w1-w2)k
式中： q—單孔注水量，m3
b—鑽孔間距（濕潤煤體的寬度），20m；
l—鑽孔長度，取l=100m；
k—係數（包括漏水及鑽孔前方煤體吸水），取1.5；
m—煤層厚度，取煤層平均為7.86m；
γ—煤的密度，γ=1.42t/m3;
q5=20×100×7.86×1.42×（4%-3.08%）×1.5=392.6 m3
根據鑽孔引數分別計算得出的鑽孔間距為20m時，注水量分別為392.6m3。
3、注水時間。鑽孔注水時間與注水量成正比，與注水速度成反比。首先應根據煤層的滲透特性和鑽孔長度選擇注水幫浦，選定注水幫浦後即可確定每孔的注水時間，在實際操作中注水時間以煤壁「掛汗」時為止。
根據t=q/q，
q—單孔注水量，m3
q—為注水幫浦的流量，m3/h，
t—為注水時間，h
t=q/q=392.6/6=65h 約2～3d
礦井選用bzw100/20型注水幫浦，注水幫浦的流量為6m3/h，注水時間通常為2～3d。
4、注水壓力。注水壓力的高低取決於煤層透水性的強度和鑽孔的注水速度。主要與煤層的透水性及瓦斯壓力有關，為了提高煤層注水的濕潤效果，採用常壓帶動壓注水。
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，需通過注水實踐來確定。一般情況下注水壓力應滿足以下條件：
（1.2～1.5）pw≤p≤pr
式中：p——注水壓力，mpa；
pw——煤層中瓦斯壓力，mpa；
pr——上覆岩層壓力，mpa。
取注水壓力為3～10 mpa。
我礦使用注水幫浦最高壓力可達10mpa，能夠滿足該單向長鑽孔動壓注水的需要。
(六)、注水系統
注水系統由注水幫浦（含壓力幫浦、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、橡膠自動封孔器組成。
注水系統主要裝置引數數量及規格如下：
1、bzw100/20型注水幫浦:1臺,額定流量6ｍ3/ｈ,額定排出壓力20mpa,布置在4102回風順槽巷道內。
2、自動封孔器：4支，型號ypa-120，內徑22±0.5ｍｍ，外徑39±2ｍｍ，適用孔徑42～50ｍｍ。
3、高壓水表：1塊，型號dc-4.5/20.
4、高壓水管：幹管規格kj-25，每根長20ｍ，總長度根據注水幫浦位置至採面注水孔的距離而定。支管規格kj-25，每根長3ｍ。
5、減壓閥：8個，直徑25ｍｍ。可以在0～20ｍｐａ之間任意調節。
6、截止閥：kj-25，5個。
7、快換三通：kj3-25,3個。kj-25三通10個。kj-25直通10個。
煤層動壓注水系統圖(如下)
1—注水管；2—水泥砂漿；3—壓力表；4—鋼絲編織高壓膠管及接頭；5—閥門；6—分流器；7—單向閥；8—注水表；9—注水幫浦；10—供水桶
三、安全技術措施
(一)、準備工作
1、對打鑽注水裝置及所需材料如：儀表、鑽頭、鑽桿及備件要齊全，詳細檢查，做到安全可靠。
2、安裝鑽機和注水幫浦處要加強支護，並檢查巷道周圍的隱患，防止片幫冒頂，確保足夠的工作空間。
3、妥善安排好打鑽注水系統。如裝置管線的布置、供電、供水便於操作，便於移動，確保打鑽注水作業正常進行。
4、鑽機必須安裝牢固，煤層注水鑽機跑道的安裝角度要和煤層傾角保持一致，並使鑽孔平行煤層頂板，防止鑽孔打偏：如打入頂板或底板。
5、如果鑽機的立柱不夠長，必須用道木架成「#」字型安裝牢固，嚴禁打在頂板上。
(二)、打鑽
1、打鑽前，對鑽機跑道鏈條注水幫浦等凡需潤滑的部位，要上足潤滑油，機器運轉要按時加油，防止損壞機器。
2、定好鑽孔方位，必須要與回採工作面推進線頂底均保持平行，防止打頂及底板。
3、操作時，要做到先開幫浦後開鑽，先停鑽後停幫浦。
4、鑽孔長度必須按規程要求去施工。
5、打鑽時要始終注意裝置運轉情況，當發現運轉異常，要立即停鑽處理，當發現孔口出漿異常，要判明是否打頂或地質變化，採取相應措施，防止卡孔。
6、換鑽桿時，要檢查鑽桿是否堵塞、彎曲、絲扣磨損等現象，不得使用不合格的鑽桿。
7、用管鉗卸或安裝鑽桿時，兩人必須協調一致。
8、鑽孔達到設計深度後，退鑽前必須用清水沖孔，洗淨煤粉。
9、認真做好煤層注水原始記錄，主要有鑽孔編寫、鑽孔實際深度、注水量、注水水壓，每班填記在注水臺帳上。
10、因故臨時停鑽時,要將鑽頭退離孔底15—20cm,暫停鑽8小時以上時,再把鑽退出。
11、鑽孔打頂或底時，遇到地質變化或孔不得進行時，立即停鑽退出，將鑽孔報廢，不得再注水。
12、鑽頭鑽絲扣要緊牢，如鑽頭掉入鑽眼中，要採取措施打撈，如確定打撈不出，要將鑽頭丟失位置標在圖紙上，以便採到位時**。
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