煤層注水設(shè)計(jì)
(一)、煤層注水的方式
為使注水鉆孔能濕潤(rùn)較大區(qū)域的煤體，能獲得較長(zhǎng)的注水時(shí)間，煤體濕潤(rùn)均勻，注水與回采不相互干擾， 根據(jù)工作面的巷道布置、煤的埋藏深度、頂板巖石遇水的軟化程度等，故在工作面上順槽沿煤層傾斜方向，向下鉆孔或在工作面下順槽沿煤層傾斜方向，向上鉆孔，布置長(zhǎng)孔動(dòng)壓注水方式
(二)、鉆機(jī)型號(hào)及規(guī)格
選擇KHYD85-ZJ型煤礦用架助式鉆機(jī)，鉆孔深度20m左右（煤層）,鉆頭使用直徑φ42mm鉆頭。
(三)、由于采面所采煤層厚度均在2-3.5米范圍內(nèi)，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，根據(jù)公式計(jì)算得：
n=(1-Pg/P)×100%
=(1-1.53/1.64) ×100%
=6.7%
煤層孔隙率為6.7%,大于4%，所以該煤層注水較易，采用動(dòng)壓注水。
(四)、注水參數(shù)確定
1、鉆孔布置。采用超前雙向鉆孔注水，工作面上、下順槽距工作面推進(jìn)線(xiàn)10-20米處開(kāi)始布置注水眼。鉆孔布置在上、下順槽內(nèi)煤層中部。
2、鉆孔長(zhǎng)度L。鉆孔長(zhǎng)度取決于鉆機(jī)性能、煤層透水性及鉆孔方向。
3、鉆孔間距B。鉆孔間距B取20 m。
4、鉆孔水平轉(zhuǎn)角。為避免回采工作面推進(jìn)過(guò)程與注水鉆孔平行接觸，防止工作面煤壁片幫，保持在工作面推進(jìn)方向上注水量的均勻性，一般取注水孔的水平轉(zhuǎn)角為沿煤層走向45°傾角打設(shè)。
5、封孔方法與封孔長(zhǎng)度。在煤層完整性和鉆孔質(zhì)量較好的條件下，選用速凝劑外加注膠花管封孔，封孔長(zhǎng)度取5～6 m;在煤層完整性和鉆孔質(zhì)量較差的條件下，在煤層完整性和鉆孔質(zhì)量較差的條件下，必須棄孔另外進(jìn)行鉆孔。
(五)、注水參數(shù)
1、注水超前回采工作面的合理位置。預(yù)注水超前工作面位置的確定是注水工作中一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。預(yù)注水位置的選擇既要考慮頂煤在前方支承壓力作用下裂隙的發(fā)展變化，又要考慮有足夠的時(shí)間使注入煤體的水能夠充分潤(rùn)濕煤體。根據(jù)不同硬度煤層支承壓力的分布特征、頂煤變形規(guī)律和測(cè)試結(jié)果。
制定硬煤、中硬煤和軟煤預(yù)注水超前工作面的合理注水區(qū)域位置見(jiàn)表1。
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項(xiàng)目
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注水起止位置
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軟煤
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中硬煤
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硬煤
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開(kāi)始注水超前工作面(m)
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40～60
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30～50
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20～35
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停止注水超前工作面(m)
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10～20
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8～15
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3～10
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2、3煤?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)度為13.7 MPa，屬于中等硬度煤層。因此確定開(kāi)始注水超前工作面煤壁的距離為30～50m，停止注水超前工作面的距離為8～15 m。
2、單孔注水量。
單孔注水量Q按下式計(jì)算： Q=K·L·B·H·γ·q
式中： Q—單孔注水量，m3
K—系數(shù)（包括漏水及鉆孔前方煤體吸水），取1.1；
L—鉆孔長(zhǎng)度，取L=30m；
B—鉆孔間距（濕潤(rùn)煤體的寬度），10m；
H—煤層厚度，取采高H=3m；
γ—煤的密度，γ=1.4t/m3;
q—噸煤注水量，取q=0.015m3/t。
根據(jù)鉆孔參數(shù)分別計(jì)算得出的鉆孔間距為10m時(shí)，注水量分別為20.79m3。
3、注水時(shí)間。鉆孔注水時(shí)間與注水量成正比，與注水速度成反比。首先應(yīng)根據(jù)煤層的滲透特性和鉆孔長(zhǎng)度選擇注水系統(tǒng)（注液或靜壓防塵系統(tǒng)），選定注水系統(tǒng)后即可確定每孔的注水時(shí)間，在實(shí)際操作中注水時(shí)間以煤壁“掛汗”或滲水時(shí)為止。
4、注水壓力。注水壓力的高低取決于煤層透水性的強(qiáng)度和鉆孔的注水速度。主要與煤層的透水性及瓦斯壓力有關(guān)，為了提高煤層注水的濕潤(rùn)效果，采用常壓帶動(dòng)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(guò)注水實(shí)踐來(lái)確定。一般情況下注水壓力應(yīng)滿(mǎn)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——上覆巖層壓力，Mpa。
取注水壓力為3～10 Mpa。
我礦使用液壓泵可達(dá)18Mpa以上，能夠滿(mǎn)足該雙向長(zhǎng)鉆孔動(dòng)壓注水的需要。
5、注水速度(注水流量)
注水速度是指單位時(shí)間內(nèi)的注水量，影響煤體濕潤(rùn)效果及決定注水時(shí)間的主要因素，在一定的煤層條件下，鉆孔的注水速度隨鉆孔長(zhǎng)度、孔徑和注水壓力的不同而增減。
(六)、注水系統(tǒng)
注水系統(tǒng)由注水泵（含壓力泵、輸水軟管、壓力表、安全閥等）、高壓鋼絲膠管、注水鋼管、高壓水表、球形截止閥、橡膠自動(dòng)封孔器組成。
