平禹一礦灌漿系統(tǒng)設(shè)計初步方案

1、平禹一礦灌漿系統(tǒng)設(shè)計初 步 方 案編制： 通 風(fēng) 科 日期：二0一一年八月目 錄第一章 礦井概況2第一節(jié) 礦井簡述概況2第二節(jié) 礦井井型、開拓方式和采煤方法概況2第三節(jié) 煤層特征2第四節(jié) 灌漿參數(shù)3第二章 灌漿材料與灌漿系統(tǒng)3第一節(jié) 灌漿材料的選擇3第二節(jié) 灌漿系統(tǒng)4第三節(jié) 制漿工藝系統(tǒng)及主要設(shè)備4第三章 灌漿方法與灌漿參數(shù)5第一節(jié) 灌漿方法5第二節(jié) 灌漿站工作制度7第三節(jié) 灌漿所需土量7第四節(jié) 泥漿水土比的確定7第五節(jié) 日灌漿用水量7第六節(jié) 日灌漿量8第七節(jié) 小時灌漿量8第八節(jié) 泥漿的密度9第四章 泥漿輸送系統(tǒng)9第一節(jié) 輸送倍線9第二節(jié) 灌漿管道選型10第五章 灌漿站構(gòu)筑及設(shè)備選擇11第一節(jié)

2、 灌漿站構(gòu)筑11第二節(jié) 灌漿站其他設(shè)施11第六章 勞動組織與技術(shù)指標(biāo)12第一節(jié) 勞動組織12第二節(jié) 灌漿技術(shù)指標(biāo)13本礦煤層自然發(fā)火期不詳，煤層自然傾向性（2009年鑒定）為類屬于自燃煤層，針對這種情況本設(shè)計制定專門的防滅火注漿系統(tǒng)設(shè)計。第一章 礦井概況第一節(jié) 礦井簡述概況平禹煤電公司一礦位于河南省禹州市北部，隸屬許平煤業(yè)。該礦生產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)能力核定為100萬噸，技改區(qū)預(yù)計生產(chǎn)能力核定為90萬噸。該礦西依丘陵，東臨平原，地勢由北西向東南微傾斜，呈帶狀分布，東西長8km，南北寬0.352.40km，面積11.0428km2，開采二1煤層和二3煤層。第二節(jié) 礦井井型、開拓方式和采煤方法概況礦井現(xiàn)有四條

3、豎井（即：主井、副井、東副井、東風(fēng)井）和兩條斜井（明斜井、北風(fēng)井），采用區(qū)域式（生產(chǎn)區(qū)和技改區(qū)）通風(fēng)，生產(chǎn)區(qū)為中央邊界式（即：主井、副井、明斜井進(jìn)風(fēng)，北風(fēng)井回風(fēng)），技改區(qū)為中央并列式（即：東副井進(jìn)風(fēng)，東風(fēng)井回風(fēng)）；單水平上下山分區(qū)式開拓；走向長壁后退式放頂煤開采技術(shù)，全部垮落法管理頂板。采煤工藝為三采（兩炮一機）一準(zhǔn)。第三節(jié) 煤層特征采掘范圍內(nèi)，二1煤層厚度大部比較穩(wěn)定，一般厚度為58m，最大厚度達(dá)14m，結(jié)構(gòu)簡單，頂板大部為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部直接頂板為砂巖，地板為砂質(zhì)泥巖或細(xì)粒砂巖；二3煤層大部厚2.00m。礦井瓦斯相對涌出量3.74m3/t，絕對瓦斯涌出量4.87m3/min，屬低瓦斯礦

4、井。礦井涌水量為260m3/h。根據(jù)最近一次煤樣檢驗報告（鑒定日期：2009年8月31日，鑒定單位：國家安全生產(chǎn)洛陽礦山機械檢測檢驗中心）顯示：水分1.51%mad，仰制煤塵爆炸最低巖粉量75%，全硫0.38%stad。第四節(jié) 灌漿參數(shù)灌漿工作日根據(jù)安全生產(chǎn)防滅火情況而定。水土比3 ：1，臨界流速1.121m/s，灌漿系數(shù)k=8%，泥漿的制成率為88%，泥漿密度為1.39t/m3。第二章 灌漿材料與灌漿系統(tǒng)第一節(jié) 灌漿材料的選擇漿材的選取黃土作為基本灌漿材料。必須滿足下述基本要求：（1）不含或少含可燃和自燃物質(zhì)；（2）不含催化物質(zhì)；（3）粒度一般不大于2 mm ，而且細(xì)小顆粒應(yīng)占大部分。粒度小

5、于1 mm 的細(xì)小顆粒所占比例要達(dá)到75；（4）易于加水制成泥漿，易于脫水，同時還具有一定的穩(wěn)定性；（5）具有能與較少的水混合成泥漿的能力；（6）收縮量盡可能小，含砂量也不超過30。第二節(jié) 灌漿系統(tǒng)1、灌漿站采用固定式，在地面建立永久灌漿站，由于該礦涌水量較大，該灌漿系統(tǒng)局部可作為備用注漿系統(tǒng)使用。2、取土方式：人工取土：利用人工推車或鏟車，將土運至灌漿池。機械運輸：在灌漿池安裝溜子（存土池和攪拌池各一部），溜子頭搭接在灌漿池處，溜子尾在黃土場，利用鏟車將黃土裝至溜子上，由溜子運輸。3、灌漿站選址： 結(jié)合本礦生產(chǎn)情況，設(shè)計在技改區(qū)井上東北側(cè)空地位置，占地總面積：430m2，其中泵站值班室面積：

6、25 m2，配電房：20 m2，灌漿房面積：80 m2，土場面積：300 m2，(灌漿站布置規(guī)劃圖)。第三節(jié) 制漿工藝系統(tǒng)及主要設(shè)備 本礦采用泥漿攪拌池制備泥漿的機械制漿工藝，這種制漿系統(tǒng)產(chǎn)漿量大，水土比容易控制，能夠保證泥漿的濃度，灌漿防火效果好。1、機械制備泥漿工藝泥漿攪拌池基礎(chǔ)采用混泥土砌筑，分為兩池：一池存土浸泡，一池攪拌，輪流使用，兩個攪拌池間隔0.6m。泥漿池的容積根據(jù)礦井的最大灌漿量和取土供給能力確定，能形成泥漿自流。黃土在泥漿池浸泡2h-3h后，土質(zhì)松軟既可加水?dāng)嚢?，濃度由供水管的控制閥調(diào)節(jié)。兩個泥漿池浸泡和攪拌交替進(jìn)行，泥漿攪拌均勻后，由泥漿池出口通過兩層直徑分別為15mm和

7、10mm的篩板過濾后流入輸漿管，送到井下灌漿地點。采用行走式攪拌機（攪拌機運轉(zhuǎn)設(shè)計圖）。2、灌漿站的供水及設(shè)備灌漿的水源來自于礦井水。但必須保證灌漿站的日用水量。灌漿用水的水質(zhì)要求：ph=69,不含有毒物質(zhì)和可燃物質(zhì)。第三章 灌漿方法與灌漿參數(shù)第一節(jié) 灌漿方法結(jié)合本礦實際回采及地質(zhì)情況采用，隨采局部灌漿、采后封閉灌漿兩種。1、隨采局部灌漿隨采局部灌漿即在工作面回采過程中有針對性的對局部采空區(qū)進(jìn)行防滅火灌漿方法。這種方法適用于開采發(fā)火期無法鑒定的自然煤層。隨采局部灌漿的方法有：埋管灌漿及灑漿等。（1）埋管灌漿。在放頂前沿回風(fēng)巷道在采空區(qū)預(yù)先鋪好灌漿管，放頂后立即進(jìn)行灌漿。隨著工作面的推進(jìn)，按放頂

8、步距用回柱絞車逐漸向外牽引灌漿管，牽引一定距離灌一次漿。（2）灑漿。是從灌漿管接出一段膠管，沿工作面方向向采空區(qū)均勻地灑漿。灑漿量要充足，使采空區(qū)新冒落的矸石能被泥漿均勻地包圍。灑漿通常作為管道灌漿的一種補充手段，使整個采空區(qū)，特別是采空區(qū)下半部分也能灌到足夠的泥漿。(3)工作面插管灌漿。方法是，注漿主管路沿工作面傾斜鋪設(shè)在（綜采支架或懸移）支架的上，每隔20m 左右預(yù)留一個三通接頭，并安裝分支軟管和插管。將插管插入支架掩護梁后面的垮落巖石內(nèi)灌漿，插入深度應(yīng)不小于0.5m 。工作面每推進(jìn)兩個循環(huán)，注漿一次。（見下圖）隨采局部灌漿法，能及時將頂板冒落線后的采空區(qū)局部灌足泥漿，防火效果比較好。特別

9、適用于發(fā)火期不詳?shù)拿簩印５侨秉c是：采面回風(fēng)巷道需時時監(jiān)測一氧化碳濃度，發(fā)現(xiàn)預(yù)兆隨時灌漿，灌漿時，如管理不好會使機巷道積水，泥漿進(jìn)入工作面等，惡化工作面環(huán)境，影響生產(chǎn)。2、 采后灌漿采后灌漿，即在工作面采完封閉后進(jìn)行灌漿。采后灌漿充填封閉的采空區(qū)，特別是最易自燃發(fā)火的停采線，可防止發(fā)生自燃火災(zāi)。采后灌漿可以在封閉停采線的上部密閉墻上插管灌漿，也可以由鄰近巷道向采空區(qū)上、中、下3 段分別打鉆灌漿。采后灌漿適用于發(fā)火期較長的煤層，灌漿工作在時間上和空間上都不受回采工作的限制。第二節(jié) 灌漿站工作制度地面灌漿站的工作制度應(yīng)與礦井工作制度相配合，抽調(diào)專人培訓(xùn)，隨時待命，全年工作日數(shù)一般不小于30d，季平

10、均不小于7d以上的設(shè)備運轉(zhuǎn)檢修時間，日純灌漿時間為5h，具體灌漿站的工作班數(shù)應(yīng)視礦井煤層自然發(fā)火的嚴(yán)重程度確定。第三節(jié) 灌漿所需土量 日灌漿所需土量q土=kmlhc=8%*2.2*2.0*120*90%=38 m3式中 q土 日灌漿所需土量，m3； m 煤層采高，2.2m； l 工作面日推進(jìn)度，2.0m； h 灌漿區(qū)傾斜長度，120m； c 采區(qū)采出率，90%； k 灌漿系數(shù)，該系數(shù)應(yīng)根據(jù)各礦的情況而定，我國煤礦的灌漿系數(shù)采用5%-15%。取8%。第四節(jié) 泥漿水土比的確定我國煤礦灌漿的泥土比一般使用3 ：16 ：1。可根據(jù)泥漿的輸送距離、煤層傾角、灌漿方式及灌漿材料的物理性質(zhì)和季節(jié)等因素通過實

11、驗確定。一般情況下，輸送距離越長，泥漿水土比要大；對于灑漿或 空隙較大的采空區(qū)灌漿，泥漿水土比要小些。泥漿水土比過大，將增加礦井排水量。第五節(jié) 日灌漿用水量 q水=k水q土=1.2*38*3=136.8m3/d式中 q水 灌漿用水量，m3/d； k水 用水沖洗管路防止管路堵塞的水量備用系數(shù)，一般取1.1-1.25；取1.2。 q土 日灌漿所需土量，m3； 水土比。3 ：1第六節(jié) 日灌漿量q漿1=（q水+q土）m=（136.8+38）*0.88=153.8 m3/d式中 q漿1日灌漿量，m3/d； q水 制備泥漿用水量，m3/d； q土 日灌漿所需土量，m3； m 泥漿的制成率，可按下表選取。泥

12、漿的制成率水土比1 ：12 ：13 ：14 ：15 ：16 ：1密度漿/（t/m3）1.451.301.201.161.131.11泥漿制成率0.7650.8450.8800.9100.9300.940第七節(jié) 小時灌漿量q漿1ntq漿= = 153.8/1*5 =30.76 m3/h式中 q漿1日灌漿量，m3/d； n每日灌漿班數(shù)，d； t每日灌漿凈時間，h/班。第八節(jié) 泥漿的密度泥漿的密度按下式計算水q水 +土q土q水 + q土漿= =（1136.8+2.738）/（136.8+38）=1.39 t/m3 式中 漿泥漿的密度，t/m3 ； 水水的密度，t/m3，取1t/m3； 土土的密度，t

13、/m3黃土取2.70t/m3； q土單位時間的用水量；m3/t，q水 單位時間的用水量；m3/t。第四章 泥漿輸送系統(tǒng)第一節(jié) 輸送倍線 1、輸送壓力輸送漿液的壓力有兩種：一是利用漿液自重及漿液在地面入口與井下出口之間高差形成的靜壓力進(jìn)行輸送，叫靜壓輸送；二是當(dāng)靜壓不能滿足要求時，采用加壓輸送。本礦采用靜壓輸送。 2、輸漿倍線 輸漿倍線是指泥漿在輸漿管路內(nèi)流動時，輸漿管路的總長度同輸漿管路入口與出口處的高差之比，用n表示。lh靜壓輸送時： n = =2000/320=6.3 式中 n 輸漿倍線； l 輸漿管路的總長度，2000m； h 泥漿在輸送管路內(nèi)流動時，其入口與出口之高差，332m。備注漿

14、站標(biāo)高+132，井下大巷標(biāo)高-200。倍線的實質(zhì)是表示泥漿在輸送過程中能量損失的關(guān)系，與水土比、土質(zhì)、井下輸漿管路的布置等因素有關(guān)。在給定的系統(tǒng)中，將有相應(yīng)的倍線與一定的水土比相適應(yīng)，過大或過小都不利。倍線值過大，管路阻力大，容易堵塞；倍線值過小，泥漿出口壓力過大，泥漿分布不均勻，灌漿效果差。本礦通過計算輸漿倍線為6.3，根據(jù)經(jīng)驗一般情況下倍線值為38，符合要求，宜采用靜壓注漿。第二節(jié) 灌漿管道選型主要灌漿干管直徑要根據(jù)管內(nèi)泥漿的流速來選擇，管內(nèi)的實際流速應(yīng)大于臨界流速，這樣才不會因流速過小發(fā)生管路堵塞。根據(jù)泥漿的流量來初步計算管徑：q漿/v臨 d臨= 1/30 =1/30（30.76/3.1

15、4*1.121）1/2=0.0985式中 d臨按臨界流速初步確定的管道直徑，m；v臨管道中臨界流速，m/s；q漿小時灌漿量，m3/h。按上式計算的管徑在管材手冊中選擇合適的管道直徑，由手冊可查管徑為108mm，再按所選的管道直徑以下式計算實際流速：4q漿3600（d/2）2 v= =4*30.762/3600*3.14*（0.108/2）2 =3.7331.121式中 v管道中的實際流速，m/s； d所選擇的管道直徑，m。 管道中的實際流速大于臨界流速，符合要求。第五章 灌漿站構(gòu)筑及設(shè)備選擇第一節(jié) 灌漿站構(gòu)筑灌漿站攪拌池基礎(chǔ)：長15.8米，寬3.4米，深1.82.6米的斜坡，詳見“灌漿站攪拌池

16、基礎(chǔ)立體圖”和“灌漿站攪拌池立體圖”。采用混泥土砌筑，分為兩池：一池存土浸泡，一池攪拌，輪流使用，兩個攪拌池間隔0.6m。泥漿池規(guī)格為：池身長15m，寬1m，深1.4m，墻體厚度0.4m，池底坡度3度，能形成泥漿自流。第二節(jié) 灌漿站其它設(shè)施閘板：在灌漿站11.75米處構(gòu)筑閘板（存土池和攪拌池各一處，詳見“灌漿站攪拌池示意圖”），閘板規(guī)格：1100mm（寬）1900mm（高）5mm（厚），閘板上部焊接長度不小于1000mm螺絲（螺絲可用錨桿代替），利用螺絲進(jìn)行閘板的開啟，詳見附圖。注：灌漿池預(yù)制期間在池壁上（閘板處）提前預(yù)制工型鋼板槽，槽深規(guī)格8mm（寬）8mm（深）1900mm以上（高），如有

17、條件，現(xiàn)場安裝閘板調(diào)試。箅篩：在灌漿站12.75米處構(gòu)筑箅篩（存土池和攪拌池各一處，詳見“灌漿站攪拌池示意圖”），箅篩用3mm鋼筋焊接成網(wǎng)狀，箅篩規(guī)格（寬）1000mm（高）2000mm，箅篩網(wǎng)眼規(guī)格（寬）15mm（高）15mm。箅篩用膨脹螺絲在灌漿池池壁及池底進(jìn)行固定。管頭篩箅：在灌漿三角池池底處（詳見“灌漿攪拌池示意圖”）安裝管頭篩箅，篩箅用3mm鋼筋焊接成網(wǎng)狀，箅篩網(wǎng)眼規(guī)格（寬）10mm（高）10mm，箅篩規(guī)格：離灌漿管50100mm，與灌漿池池壁、池底無超過網(wǎng)眼規(guī)格的間隙即可。注：預(yù)制灌漿池基礎(chǔ)時直接預(yù)制。灌漿管出口：用108mm無縫鋼管直接預(yù)制在灌漿池基礎(chǔ)上（詳見灌漿攪拌池示意圖）。第六章 勞動組織與技術(shù)指標(biāo)第一節(jié) 勞動組織根據(jù)灌漿站的制漿方法、灌漿方法、灌漿班數(shù)進(jìn)行定崗定員，確定勞動定員表和組織形式。灌漿年工作日30天以上，工作制度單班作業(yè)。第二節(jié) 灌漿技術(shù)指標(biāo)（技術(shù)指標(biāo)見下表）順序名稱單位指標(biāo)備注1煤層厚度m5煤層傾角 （）