采空區(qū)灌注黃泥漿預防遺煤自燃設計

1、采空區(qū)灌注黃泥漿預防遺煤自燃設計6.1設計依據(jù)及主要內(nèi)容6.1.1防火灌漿設計依據(jù)及基礎資料 (1)煤層的賦存條件；(2)煤的炭化程度、水分、煤巖成分、含硫量、自然發(fā)火傾向及發(fā)火期；(3)灌漿材料的質量、數(shù)量、開采條件及采土場與井口位置關系；(4)礦井開拓方式和采區(qū)布置圖。6.1.2 防火灌漿設計主要內(nèi)容(1)灌漿系統(tǒng)選擇；(2)灌漿材料選擇；(3)移動注漿工藝流程；(4)井下灌漿方法的確定及其參數(shù)計算(每日用水量、用土量、灌漿量計算)；(5)繪制灌漿系統(tǒng)圖。6.2 灌漿系統(tǒng)及方法（1）灌漿系統(tǒng)本礦設計根據(jù)土源、水源、煤層賦存條件、開拓方式與開采方法確定采用地面集中灌漿系統(tǒng)，即在地面回風井斜井

2、附近設一集中灌漿站，其灌漿工藝流程為：取土、加壓供水、拌制泥漿、灌漿及井下脫、排水六個過程。取土：異地取土，汽車運抵制漿站。加壓供水：制漿用水來自地面黃泥灌漿集水池。拌制泥漿：通過機械攪拌制漿。灌漿：由制漿站通過管道向采空區(qū)進行靜壓灌漿。井下脫水：工作面下順槽設篦子進行脫水。排水：通過水溝自流到井下水倉，由排水泵排至地面黃泥灌漿集水池進行復用。注漿工藝流程圖詳見圖61。圖61 注漿流程圖注漿管路鋪設路線：注漿池過濾網(wǎng)4寸灌漿管主斜井1511材料巷注漿口注漿池過濾網(wǎng)4寸灌漿管主斜井11號煤層軌道運輸巷4#煤軌道下山0411材料巷注漿口（2）廠房及攪拌池6.2.1 廠房示意圖圖6-2 廠房示意圖灌

3、漿站建立主斜井附近，由于冬季溫度較低，所以考慮建設廠房。廠房的設置應考慮自動化建設的需要，分為泥漿攪拌池、泥漿工作室。另外，應根據(jù)實際，預留進土和進水的通道。6.2.2 廠房參考規(guī)格廠房：長25m×寬8m×高6m泥漿攪拌池占地：長15m×寬2.5m×深2m泥漿工作室：長3.5m×寬8m×高6m攪拌池示意圖：圖6-3 攪拌池主視圖圖6-4 攪拌池剖視圖圖6-5 攪拌池俯視圖1-泥漿攪拌池 2-鐵軌 3-水管 4-攪拌機軌道 5-閘板 6-道岔 7-過濾篩 8-管頭篩箅 9-斜軌 10-水平臺根據(jù)前面的計算，攪拌池分為一號池和二號池兩部分

4、，容量分別約75m3，剩下部分可分別由水平臺容量以及二者之間的斜軌下部容量組成，總計約180m3，滿足灌漿要求。（3）灌漿方法日常灌漿采用隨采隨灌拖管灌漿方法。即在工作面放頂前沿回風巷道在采空區(qū)預先鋪好灌漿管，預埋管的一端通采空區(qū)，并深入采空區(qū)58m，一端接灌漿軟管，膠管長2030m，膠帶直徑為50.8mm。隨工作面的推進，用回柱絞車逐漸牽引灌漿管，牽引一定距離灌一次漿，距離大小按實際工作面推進度和井下具體情況而定。封閉停采線灌漿和隔離灌漿停采線進行封閉后，埋設管道進行集中灌漿。根據(jù)工作面采空區(qū)發(fā)火情況，必要時對工作面后方一定距離，一般50m左右進行隔離灌漿，具體是預先埋設管道，工作面推進到預

5、定位置后進行集中灌漿，形成隔離條帶。灑漿為保證灌漿達到較高的效果，即采空區(qū)下段灌到足夠的泥漿，可以根據(jù)情況進行灑漿，即在灌漿管道上接出一段膠管，沿工作面傾斜方向分段（一般為1020m一段）向采空區(qū)均勻地灑漿。6.3灌漿參數(shù)計算及選擇1、灌漿材料及參數(shù)計算1）對灌漿材料的要求：粘土顆粒小于2mm，顆粒密度為2.42.8，塑性指數(shù)911，膠體混合物為25%30%，含砂量為25%30%，容易脫水和具有一定的穩(wěn)定性；2）參數(shù)計算灌漿所需土量：式中：Q土1日灌漿所需土量，m3/d；G礦井日產(chǎn)量，t；煤煤的密度，t/m3，取1.41 t/m3；K灌漿系數(shù)，取0.05。礦井年產(chǎn)量0.9Mt，年工作日330天

6、。礦井日灌漿實際開采土量為：Q土2·Q土1式中：Q土2日灌漿所需實際開采土量，m3/d；取土系數(shù)，取1.1；Q土1日灌漿所需土量，m3/d；Q土21.1×96.7=106.4 m3/d，取107m3/d。泥水比確定根據(jù)本礦井開拓、開采系統(tǒng)、地理條件、運輸距離等因素。黃泥灌漿水土比確定為6：1。礦井制泥漿每日用水量為：Q水1Q土1·式中：Q水1制備泥漿用水量，m3/d； 制漿水土比，取6：1；Q水196.7×6=580.2m3/d，取581。每日灌漿用水量為：Q水2K水·Q水1式中：Q水2灌漿用水量，m3/d；K水用于沖洗管路防止堵塞的水量備用系

7、數(shù)，取1.1；Q水21.1×581=640m3/d礦井每日灌漿量為：Q漿1(Q水1+Q土1)·M式中：Q漿1日灌漿量，m3/d；M泥漿制成率，查表取值0.930；Q水1，Q土1符號注釋同前。Q漿1(581+96.7)×0.930=629.7 m3/d小時灌漿量Qj2=63.0m3/h式中：Qj2小時灌漿量，m3/d；n日灌漿班數(shù)，2班/d；t每班純灌漿時間，5h/班。供水量640m3/d，需土量107m3/d，需修建1座容積為200m3的專用蓄水池，2個75m3（長×寬×深=15m×2.5m×2m）的漿液攪拌池，貯土場按8天

8、容量考慮為856m3。2、灌漿設備1）取土方式及運輸異地取土，汽車運往制漿站。2）灌漿站水槍沖刷黃土，泥水通過篦子過篩后進入泥漿攪拌池，經(jīng)攪拌合格后在由入井灌漿管道輸送到采空區(qū)。3）灌漿站主要設施泥漿攪拌池：按2h灌漿量計算，泥漿攪拌池容積為75m3，長×寬×高為15m×2.5m×2m，兩個泥漿池。4）灌漿站主要設備攪拌機：選用KTGB-2800行走式泥漿攪拌機380V、25KW，4臺。5）取土及運輸設備2m3液壓挖掘機一臺，10T自卸卡車4輛。6）井下拖管牽引絞車：JH-8井下防爆慢速絞車，1臺。3、灌漿、注膠管路選擇及管網(wǎng)驗算1）灌漿、注膠管網(wǎng)管路敷

9、設：黃泥灌漿管由南翼回風立井工業(yè)場地地面管路管道立眼南翼回風斜井下煤組一采區(qū)回風下山經(jīng)工作面回風巷采空區(qū)。經(jīng)計算，井筒干管、井下各工作面回風巷分支管均選用鋼塑復合管；規(guī)格干管為以DN114×6無縫鋼管為基管的鋼塑復合管，支管為以DN89×6無縫鋼管為基管的鋼塑復合管，管路采用法蘭連接。2）灌漿系統(tǒng)管網(wǎng)驗算根據(jù)灌漿管路直徑、土水比及泥漿密度，泥漿在DN114×6管路中的臨界速度為1.978m/s。DN114×6灌漿管路實際最小流速：為防止泥漿、膠體在管路中沉淀或堵塞，設計中管內(nèi)泥漿的實際流速均大于臨界流速，以保證泥漿在管路中正常流動。生產(chǎn)中應根據(jù)實際情況調

10、整泥漿比，以達到最佳的灌漿效果。為了保證灌漿管路暢通，每次灌漿、注膠完畢，須用清水將管道內(nèi)沖洗，沖洗時間不小于15min。同時，在灌漿管路的最低點設置放水閘門，每次沖洗后，應將管內(nèi)的泥水放掉，以免沉積阻塞管路。灌漿、注膠管路壁厚按下式驗算：垂直管路：mm水平管路： mm式中：管壁厚度，mm；d管路內(nèi)徑，cm；P管路最大工作壓力，kPa，P=10.79jH；Rc許用壓力，取材料屈服極限強度的60%，焊接鋼管可取600×98.067kPa，無縫鋼管可取800×98.067k Pa；af因管壁不均勻的附加厚度，焊接鋼管、無縫鋼管可取1.02.0mm；b考慮垂直管路的附加厚度，一般

11、取1.04.0mm；n管路質量與壁厚不均的變動系數(shù)，取0.9。根據(jù)上述公式計算，所選注漿管路直徑、厚度均滿足要求。4、制漿站供水系統(tǒng)制漿站供水水源為礦井井下排水。備注：礦井黃泥灌漿站正在建設中，預計2012年X月份投入使用。6.4灌漿系統(tǒng)管理（1）從地面注漿站與總回風布置一趟ø114mm灌漿主管，1511材料巷和和0411材料巷布置一趟ø89mm灌漿分管，延接至工作面上隅角，工作面回采后進入采空區(qū)。材料巷灌漿管路每隔30m預留“三通”分支，分支口用燜頭燜嚴實。當工作面推過灌漿管15m后開始灌漿，工作面推至“三通”分支位置，及時將燜頭卸掉，同時停止灌漿，待“三通”進入采空區(qū)15m后重新開始灌漿。（2）防火隊每周安設專人巡查系統(tǒng)主管路，并做好記錄，每次灌漿前，要認真檢查，確保管路完好，無滲漏現(xiàn)象。（3）灌漿系統(tǒng)管路法蘭連接牢固可靠，圓鋼吊掛平直穩(wěn)定，系統(tǒng)安裝完成后分段做打壓試驗，驗收合格后方可投入使用；（4）灌漿前必須提前