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1、19301930 平峒平峒 1622316223 综采工作面煤层注水工艺技术研究综采工作面煤层注水工艺技术研究实施方案一、项目实施的意义及必要性一、项目实施的意义及必要性煤层注水预湿煤体是降低煤层开采时煤尘产生量最根本、最有效的防尘手段,可使煤体在回采前达到较好的湿润状态，降低煤的产尘能力，以此显著减少煤层开采时的粉尘产生量，这对改善作业场所的劳动卫生条件、保护工人身体健康、防止瓦斯煤尘爆炸将起到重要作用。在综放工作面，煤层注水还能起到软化媒体，提高放煤效率和顶煤回收率的作用。同时，煤层注水也能有效抑制煤体氧化，降低工作面温度，预防或降低冲击地压的危害，减少瓦斯的解吸及涌出量，降低工作面的瓦斯
2、浓度，预防煤与瓦斯突出。可见，煤层注水对保障煤矿安全生产起着非常重要的作用。在当前煤矿安全生产形势依然严峻，煤矿企业贯彻落实矿山“安全第一，预防为主，综合治理，整体推进”安全生产方针的紧迫形势下，该项目的研究，对煤矿企业科学开展煤层注水，保障矿井安全生产具有极其重要的意义。该项目通过对肥煤公司 16223 工作面煤层注水试验研究，总结出普遍适合于肥煤公司 6 号煤层的注水工艺技术及装备，对解决肥煤公司 16223 工作面及肥煤公司 6 号煤层开采时的粉尘问题具有重要意义。二、试验工作面概况二、试验工作面概况 16223 综采工作面位于肥煤公司 1930 平峒，现有走向长度 670 多米，回风巷
3、标高+1870 米，运输巷标高+1836 米，工作面长 130m，煤层倾角为 20左右。该工作面开采煤层为 6 号煤，采用走向长壁后退式综采回采工艺，煤层厚度为3.2 米。煤层的基本参数见表 1。表 1煤层的基本参数煤层标高（m）透气性系数22m/(MPa.d)坚固性系数f6 号+1870+18360.47190.277023三、煤层可注性试验三、煤层可注性试验按国标 GB482-95 煤层采样采取方法 的要求在肥煤公司 16223 工作面采样，对采集煤样在实验室进行试样制备，然后对其进行可注性试验。其试验内容包括：孔隙率测定。包括煤孔隙率及孔隙分布测定。本项目采用密度法通过测定煤的真密度和视
4、密度，计算出煤的孔隙率；孔隙分布采用压汞法测定。煤原有自然水分测定。煤原有自然水分采用GB/T2111996煤中全水分的测定方法标准中的方法 B，即空气干燥法进行测定。煤吸水性测定。模拟试验工作面水压，采用自制实验装置进行常压吸水试验与加压吸水试验。添加剂溶液对煤吸水性影响的试验。在水中添加表面活性剂溶液，重复煤吸水性试验。通过试验，对取的实验数据进行分析处理，得出不同试验条件下煤饱和水分增量与吸湿时间的关系。这对确定试验煤层的实际注水工艺、预测注水的水分损益具有极其重要的指导意义。四、注水钻孔布置方式及参数设计四、注水钻孔布置方式及参数设计钻孔的布置方式钻孔的布置方式钻孔的布置方式根据采煤方
5、法、工作面长度、煤层的透水性及注水的具体条件加以选用。钻孔的开孔位置对于煤层的湿润效果有重要关系。此外还要考虑煤层的硬度和围岩性质等，必要时作适当改变。考虑到钻孔倾角对封孔及注水的影响，确定采用在回风巷平行于工作面顺层布置单向钻孔,如图 1 所示。90m回风顺槽开切眼BB待注水孔B：钻孔间距分别是：5m、10m、15m动压注水15121工作面钻孔参数钻孔参数(1)钻孔深度单向钻孔注水时，孔深一般为采面倾斜长度的 1/22/3，即为 6587m，试验取 90m.(2)钻孔直径6#号煤层硬度较大，不易垮孔。试验钻孔孔径选用75mm。(3)钻孔间距为了找出合理的钻孔间距，分三种钻孔间距试验，分别是：
6、5m（8 个孔）、10m（8 个孔）、15m（8 个孔）。(4)钻孔角度及开孔高度钻孔平行工作面沿煤层倾斜方向打孔，开孔高度为：距回风顺槽底板 1m1.5m。五、注水钻孔封孔工艺技术及装备五、注水钻孔封孔工艺技术及装备煤层注水时，封孔质量的好坏对注水效果的影响极大。通过对具体煤层封孔工艺技术影响因素的综合分析，确定其封孔工艺。由于煤层注水对封孔质量及封孔深度的要求较高，该项目拟采用水泥稠浆加膨胀剂作为封孔材料，采用KFB 型矿用封孔泵进行封孔，以保证封孔深度和封孔质量。水泥稠浆水灰比为水泥水=10.4，其密度约为2T/m3。封孔深度按10m 考虑，并根据实际注水情况予以修正。水泥稠浆类封孔设备
7、及封孔工艺如图2 所示。六、注水工艺技术及参数优化六、注水工艺技术及参数优化煤层注水工艺参数的确定，应能保证在该工艺参数条件下，注水钻孔所承担范围的煤层得到最大可能均匀、充分的湿润。针对 16223 工作面煤层湿润性及工作面的具体条件，该项目在可注性研究基础上，考虑在 16223 工作面常压带采用一般动压注水或脉冲动压注水分别进行试验。注水系统注水系统注水系统由煤层高压注水泵或脉冲注水泵、自动控制水箱、SGS 型双功能高压水表，DF-3 型分流器及截止阀等组成,注水系统如图 3 所示。1-注水钻孔；2-注水管；3-压力表；4-高压胶管；5-高压闸阀；6-分流器；7-单向阀；8-多功能水表；9-
8、注水泵；10-自控水箱图 3煤层注水系统示意图注水参数注水参数 单孔注水量 Q单孔注水量 Q 按下式计算：Q=KLBHq式中：Q单孔注水量，m3K系数（包括漏水及钻孔前方煤体吸水），取 1.1；L钻孔长度，取 L=80m；B钻孔间距（湿润煤体的宽度），B=5m,10m,15m；H煤层厚度，取底层采高 H=5m；煤的密度，=1.4t/m3;q吨煤注水量，取 q=0.01m3/t。根据钻孔参数分别计算得出的钻孔间距为 5m、10m、15m 时，注水量分别为：30.8 m3、61.3m3和 92.6 m3。单孔注水流量 V根据国内外经验，肥煤16223综采工作面煤层孔隙率低、透水性差的特点，采取小流
9、量长时间注水方法才能使煤体得到充分湿润。取单孔注水流量为V=0.6m3/h，通过分流器控制每个钻孔的流量，使各注水钻孔的注水量基本相等。.注水压力注水压力反映了钻孔的注水阻力，其影响因素较多，主要与煤层的透水性及瓦斯压力有关。为了提高煤层注水的湿润效果，采用常压带动压注水。在所取的注水流量条件下造成的注水压力是否符合该煤层的注水要求，需通过注水实践来确定。一般情况下注水压力应满足以下条件：（1.21.5）PwPPr式中：P注水压力，Mpa；Pw煤层中瓦斯压力，Mpa；Pr上覆岩层压力，Mpa。拟定煤层注水泵最高压力可达 15Mpa，能够满足该项目单向长钻孔动压注水的需要。.注水时间 T单孔注水
10、时间 T（小时，h）取决于钻孔单孔注水量和单孔注水流量，按T=Q/V 计算.实际按每天两班注水，每天注水时间不少于 16 小时计算，得出注水的天数：Td=T/16计算得出该矿在钻孔间距为 5m、10m、15m 时的注水时间为：3.2 天、6.4天和 9.6 天。同时注水的钻孔数量为 4 个。.注水超前工作面的距离 X X=Tdsx式中：s工作面日推进进度为 3.6m；x停止注水时钻孔距工作面的距离，取 7080m。计算得出注水超前工作面的最短距离为105115m，实际试验按 120m 考虑。七、注水效果考察七、注水效果考察工作面实施煤层注水后，对煤层水分、工作面的粉尘浓度进行测定，以检验煤层注
11、水的效果。此外，通过对煤层注水的其它效果考察，总结出试验煤层注水的一般规律，其考察内容包括：注水参数随注水时间的变化规律；一般动压和脉冲动压注水效果的比较；封孔工艺技术及参数对封孔质量的影响；钻孔布置方式对煤层注水参数及效果的影响；煤层注水后不同水分增量对煤硬度的影响及对煤体片帮的影响观察；煤层注水对煤层瓦斯涌出量或工作面瓦斯浓度的影响；煤层注水对工作面顶板稳定性的影响观察。通过上述效果考察，得出适于试验煤层的注水规律，并确定适合于 16223工作面和肥煤公司 6 号煤层的注水工艺及装备。八、进度安排八、进度安排本项目预计总时间 240 天，其具体进度安排见附表。九、项目费用概算九、项目费用概
12、算项目进度安排简图说明1、自项目签订之日起 15 日内，甲方按乙方的要求采集煤样并将煤样邮寄到乙方。2、乙方收到甲方邮寄的煤样后，15 日完成煤样分析和吸水性试验。3、煤样分析和吸水性试验完成后 20 日完成添加剂对吸水性的影响试验。4、上述工作完成后 10 内完善研究方案，包括钻孔布置方式、封孔参数等的完善设计。5、设计完善后 45 日内由甲方完成钻孔施工工作和现场材料准备工作，乙方将设备运抵甲方指定地点。6、乙方在甲方完成上述工作后派人到现场指导封孔，20 日内完成封孔工艺及参数的试验工作。7、封孔工艺实施 5 日后进行同步分析不同封孔参数对封孔质量的影响。8、封孔工作完成后 45 日内完成不同注水工艺试验及其分析工作。9、完成注水工作后 60 内在采煤工作面测定煤的含水量、工作面粉尘浓度和降尘效率，进行注水效果考察。10、取得原始数据后进行数据整理，时间 5 天。11、最后 10 天完成研究报告，并申请技术鉴定。