新泰市汶河矿业有限公司
通 防 科
二零一七年八月二十日
长钻孔煤层注水设计说明书
一、工作面概况：
本工作面为41301工作面，具体位置及井上下关系如表一所示。
工作面位置及井上下关系表 表一
水平名称 | -450m水平 | 采区名称 | 四采区 |
地面标高 | +171m | 井下标高 | -560m |
地面的相 对位置 | 该采面投影相对位置位于柴汶河以北的农田下。 |
| 该采面的埋藏深度为711~731m之间，是采高的508卡车司机的自述倍，大于80倍的安全值，采后对地表无影响。 |
井下位置及 相邻关系 | 工作面井下位于矿井北部F10-1断层（H=55~120m)以南，矿井西部边界以东，四采区主运输巷以西。 |
走向长度(m) | 180 | 倾斜长度(m) | 80（平均） | 面积(m2) | 14400 |
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该工作面设计开采煤层为十三煤层，通过地质资料分析和四采区下山、工作面上巷实际揭露，该工作面范围内，煤13赋存稳定，煤层总厚度平均1.3m，具体情况如表二所示。
煤 层 情 况 表 表二
煤层厚度(m) | 1.3 | 煤层结构 | 较复杂 | 煤层倾角（度） | 15 |
开采煤层 | 13 | 硬度 | 2 | 煤 种 | 气肥 | 稳定程度 | 稳定 |
煤层情 况描述 | 十三煤层结构较复杂，平均厚度 1.3m ，以暗煤为主， 薄层分布，亮煤次之，为半光亮型煤。该煤层属肥煤。 煤层走向为140°~150°，倾角15°，倾向金瓶梅 (10)N50~65°E。 十三煤层含数层夹矸，以炭质砂岩为主，夹以透镜体 黄铁矿石，夹石厚度0.3m，对回采和煤质管理造成较大影响。 煤层硬度较大，f=2.0，煤质各项指标较稳定，含磷低灰份12.44%，煤层爆炸指数42.68%，瓦斯等级为低级发火倾向为II类自然。 |
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工作面工业储量2.7万吨、可采储量2.6万吨，采煤工作面服务年限4个月。本工作面最高瓦斯浓度为：0.04%，最高二氧化碳浓度为：0.08%，瓦斯绝对涌出量为：0.14m3/min, 二氧化碳绝对涌出量为：0.28m3/min
二、工作面地质构造
本采面煤层埋藏较稳定，根据41301采面运输巷、回风巷实际揭露来看，在41301运输巷4#导线点处有一条H=25m的正断层，41301回风巷4#导线点处有一条H=25m的正断层、8#导线点有一条H=7.0m的正断层,给正常回采带来一定的困难，因此在生产过程中可根据实际情况合理布置开采，但不排除在工作面内存在落差较小断层的可能性。
断层情况表
断层名称 | 走向 | 倾向 | 倾角 | 断层性质 | 断层落差（m） | 对回采的影响 |
f1 | 93 ° | NW | 69° | 正断层 | 25 | 影响特别大 |
f2 | 98° | NE | 69° | 正断层 | 25 | 影响特别大 |
f3 | 126° | NE | 72° | 正断层 | 7 | 影响大 |
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据41301采面运输巷、41301采面回风巷实际揭露，无明显次一级褶曲存在，所以本工作面回采时不受褶曲影响。
其他因素对回采的影响（陷落柱、火成岩等）
据41301采面运输巷、41301采面回风巷实际揭露分析，此工作面范围内，没有岩浆岩侵入、河流冲刷带、陷落带和火成岩侵入，对回采无影响。
三、设计目的：
1、有效降低41301工作面回采过程中产生煤尘。
2、降低空气中煤尘含量，从根本上降低煤尘危害，确保安全生产。
3、创造良好的空气环境，保障职工身体健康。
四、设计内容及技术参数：
1、煤层注水名称：长钻孔煤层注水。
2、钻孔布置方式：单向钻孔注水。
3、注水方法：采用动压注水；通过钻孔并利用注水泵提供的动压力将水注入煤层中，使煤体得到湿润。
4、钻孔参数计算：
①钻孔间距：
Lj=10～25m；
式中：Lj——钻孔间距；
我矿钻孔左右间距取取20m，顶板距注水孔间距为：0.8m,。
②钻孔倾角：
式中：α——钻孔倾角，(°)；
h——钻孔位置进回风巷对应点的高差，m；
lg——钻孔位置对应工作面长度，m；
α=170。
③钻孔直径应为50～90mm，我矿取60mm。
④钻孔长度：
单向钻孔长度应为工作面长度的2/3，双向钻孔长度应比1/2工作面长度短5～8m，为此我矿注水钻孔长度应为：
L=80m×2/3=53m。
5、注水参数计算：
① 注水压力：
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。
P=8 Mpa。精神卫生法全文
②吨煤柱水量：
应为0.02～0.04m3／t。
我矿取：Q=0.03 m3／t。
③单孔注水量：
式中：Q——单孔注水量，m3；
k——钻孔前方煤体湿润系数，1.1～1.3；
M——煤层厚度
lj——钻孔间距，m；
l——钻孔长度，m；
ρ——煤的密度，t／m生物碳3；
δ——吨煤注水量，m3／t。
Q=1.1×1.3×20×53×1.32×0.03=60.03m3
④单孔注水流量：
动压注水应为0.3～2.0m3／h，我矿取平均数1.5 m3／h。
⑤注水时间：
式中：T——注水时间，h；
Q——单孔注水量，m3。
q——单孔注水流量，m3／h。
T=60.03/1.5=40.02h/24h=1.7d
⑥同时注水的钻孔数量：
式中：n——同时注水的钻孔数量；
T——注水时间，h；
v——工作面日推进度，m／d。
lj——钻孔间距，m。
n=40.02×1.54/24×20=48.02/480=0.13
工作面每天1.28个循环，每循环进尺1.2m。
⑦注水超前工作面距离 m：
式中：lc——注水超前工作面距离，m；
T——注水时间，h；
v——工作面日推进度，m／d。
lt——停止注水时钻孔距工作面的距离，应为8～20m。
lc=40.02×1.54/24+8=11m。
五、钻孔施工方法：
钻孔机使用KHYD-155A型煤矿专用岩石电钻，使用钻头硬度系数f≥8，钻头直径≥50mm。在41301回风巷按技术科标定的方位角进行钻孔。孔径、孔深符合以上设计要求。
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