150102工作面注水设计.docx
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150102工作面注水设计
山西长治联盛首阳山煤业有限公司
150102回采工作面煤层注水专项设计
矿长:
总工程师:
编制人:
编制时间:
二O一三年九月八日
设计人员签字:
王征华毕海波李涛
武亚男宋志军高占宁
会审意见:
备注:
一、概况
山西长治联盛首阳山煤业有限公司位于长治县西南15km处八义镇石窝沟村一带,行政区划属八义镇管辖。
地理坐标为东经112°57″32′—112°59″12′,北纬35°55″25′—35°58″01′。
山西省煤炭工业厅文件晋煤办基发[2010]654号“关于山西长治联盛首阳山煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计的批复”,生产能力为90万t/a。
井田保有资源/储量为34.12Mt,设计可采储量18.34Mt,矿井设计开采服务年限14.6年。
2012年10月23日,山西省国土资源厅为山西长治联盛首阳山煤业有限公司换发的第C1400002009121220051251号《采矿许可证》,批准山西长治联盛首阳山煤业有限公司矿井井田面积为6.6898km2,开采3号~15号煤层,现开采15号煤层。
二、150102工作面位置
井下位置及相邻关系:
150102回采工作面位于井田南部,南为井田南边界采空区,北为石窝沟村和原3#煤坑口工业广场(现养猪场)保安煤柱,东为设计150103运输顺槽,西为150101工作面采空区。
地面相对位置:
150101回采工作面相对应的地面位置为长治县八义镇石窝沟村向南的山脊地带,范围内有少量的农田,无民房。
工作面地面标高+1170m-+1266m,
井下标高+920m—+968m
三、含煤特征
150102采煤工作面开采煤层为15#煤层位于太原组下部,3号煤层之下107.36m,可采煤层平均厚度4.2m,含1层炭质泥岩夹矸,结构简单,属全区发育,全区可采之稳定煤层,为一型,顶板为石灰岩,底板为泥岩。
四、瓦斯、煤尘和煤的自燃
1、煤层瓦斯
据山西省煤炭工业厅文件晋煤瓦发[2013]391号文件,本矿15号煤层瓦斯绝对涌出量为0.65m³/min,相对涌出量为0.56m³/t,为瓦斯矿井。
2、煤尘爆炸性
煤层号
火焰长度(mm)
最低岩粉量(%)
有无爆炸性
15#
5
20
有
综上表所述,本矿15#煤具有爆炸性,在生产过程中应加强洒水防尘工作,以杜绝煤尘爆炸事故发生。
3、煤的自然倾向性
煤层号
吸氧量
自燃等级
倾向性质
15#
0.98ml/g
自燃
综上表所述,本矿15#煤层属自燃煤层。
4、地压、地温
区域内未发现地温、地压异常现象,井下巷道未曾出现地温、地压异常现象,属地温、地压正常区
五、水文地质类型划分
本工作面回采期间正常涌水量为1m3/h左右,最大涌水量2m3/h左右,井田水文地质类型为中等。
六、煤的物理性质和煤岩特征
(1)物理性质及宏观煤岩特征
15号煤呈黑色、光泽差,富含硫分及黄铁矿结核,俗称“臭煤”。
宏观煤岩成分以亮煤为主,暗煤次之,夹有镜煤条带,煤岩类型属半亮型煤。
(2)据《山西省长治县王庄煤矿详查地质报告》,15号煤层显微煤岩特征如下:
壳质组:
仅3号煤偶见小孢子体、角质体。
隋质组:
15号煤为10%—45%,以半丝质体为主,多呈团块状,与半镜质体一起构成不规则的似透镜状、线里状。
其次为丝质体,多呈结粒状,少量呈磷屑状、透镜状、偶见微粒状。
矿物质:
以粘土矿物为主,含量一般小于10%,呈星点状,团块状集合体,或呈条带状、线理状。
少量充填胞腔内。
碳酸盐矿物含量一般小于5%,多数为后期裂隙充填,15号煤黄铁矿含量可达2%,呈星点状分布,偶见石墨化组石。
15号煤层镜质组和惰质组的含量占95%以上,15号煤可确定为微镜惰煤。
七、工作面注水防尘:
为降低150102回采工作面煤尘,设计对开采煤层进行采前预注水。
15号煤层的原煤水分为0.30%,根据《煤矿安全规程》第154条的有关规定,对150102回采工作面进行注水。
1)注水方式的选择
根据采区巷道布置和采煤方法,结合煤层特征,回采工作面煤层注水选用工作面超前动压注水工艺、设计选用较先进的长孔煤层注水方式,钻孔均沿煤层均匀布置,钻孔口布置在巷道中距底板1.4m处。
即在回采面回风顺槽超前工作面推进度一个月进行注水,垂直煤壁打长钻孔的注水方式。
2)注水参数的确定
a.钻孔直径:
开孔直径75mm。
b.钻孔长度:
127m。
c.钻孔间距:
钻孔间距根据煤层的湿润半径计算,孔深时孔距大,孔浅时孔距小。
合理的钻孔间距一般通过实践来确定,根据经验一般按10~20m考虑,设计确定为20m。
d.钻孔角度:
钻孔角度原则上与煤层角度基本一致,使钻孔始终保持在煤层内。
生产中根据煤层节理发育程度选择采用垂直钻孔或伪倾斜钻孔,以使节理面尽量与钻孔垂直。
e.封孔深度:
封孔深度一般通过试验和生产实践确定,为2.5~10m。
设计确定为8m。
f.封孔方式:
封孔方式分为水泥封孔和封孔器封孔两种,根据确定的注水方式和煤层特征,设计选用水泥封孔方式。
3)注水系统的选择
本矿井煤层注水钻孔较大,注水压力较大,设计选用动压注水系统。
煤体注水后,煤体水分应达到4%,注水效果和注水时间以实际注水效果衡量,通过快速水分测定仪进行测试。
注水工作超前工作面回采1个月完成。
4)注水的压力、速度、单孔注水量、时间的确定
a.注水压力
本矿煤层注水采用动压注水,煤层注水压力为4—6MPa。
b.单孔注水量
单向钻孔注水时孔长的计算:
L=L1-M
式中:
L——钻孔长度,m;
L1——工作面长度,137m;
M——与煤层透水性和钻孔方向有关的参数,10m。
L=L1-M=137-10=127m
钻孔间距:
钻孔间距可根据煤层湿润半径计算,按经验取20m。
钻孔注水量按下式计算:
Q=B·L·M·γ·(W1—W2)·K
式中:
Q——一个钻孔注水量,m3;
B——孔间距20m;
L——工作面长度,137m;
M——煤层厚度,4.06m;
γ——煤的容重,1.46t/m3;
W1——注水后要求达到的水分,取4%;
W2——煤层原有水分,0.3%;
K——考虑围岩吸收水分、水的漏失和注水不均匀系数,取1.5。
Q=20×137×4.06×1.46×(4%—0.3%)×1.5=901.41(m3)
c.矿井日注水量
回采工作面日注水量按下式计算:
Q日=K1·G·(W1—W2)
式中:
Q日――矿井日注水量,m3;
K1――注水系数,取1.5;
G――矿井计划注水回采工作面日产量2727t。
则Q日=1.5×2727×(4%—0.3%)=151.35(m3)
d.注水流量(或注水速度)与注水时间
注水时间为钻孔开始注水至煤体全面湿润为止,注水煤体全面湿润的标志为湿润范围内煤壁出现均匀的“出汗”渗水。
注水时间为11天。
5)注水设备及仪器
煤层注水钻机:
MYZ-200型,2台;
煤层注水泵:
7BZ-45/130,1台;
夹布压力胶管:
(与泵配套)20m;
冷拔无缝钢管:
(与泵配套)120m;
高压钢丝编织胶管(与泵配套)100m;
快速接头:
K型,20个;
安全阀:
1个;
内螺纹升降止回阀:
H41H-160型,1个;
弹簧式压力表:
5个;
叶轮湿式水表:
1个;
高压注水水表:
DC-4.5/200型;2个;
等量分流器:
DF-3型,4个;
高压闸阀:
J13H-160Ⅲ,4个;
封孔器:
YPA-120型,4个;
水泥砂浆封孔泵:
SLB-Ⅱ,1台;
钢制三通:
5个;
便携式快速水分测定仪:
WM-A,1台;
水箱(2m3):
2个。
6)煤层注水水源
煤层注水水源取自井下消防洒水管网。
从回采工作面顺槽给水管网中接水管至注水泵站,将水注入2辆容量为2m3的移动储水箱中,注水泵从储水箱中吸水加压向煤层注水。
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