礦井防滅火課程設(shè)計(jì)

1、摘 要預(yù)防性灌漿是把漿材和水按適的比例混合、攪拌，配制成一定濃度的漿液，借助輸漿管路送往可能發(fā)生自燃的地區(qū)，以達(dá)到防火和滅火的目的。其防火和滅火作用為：漿液充填煤巖裂隙及空隙的表面，增大氧氣擴(kuò)散的阻力，減小煤與氧氣的接觸和反應(yīng)面；漿水潤(rùn)濕煤體，增加煤的外在水分，吸熱冷卻煤巖，加速采空區(qū)冒落煤巖的膠結(jié)，增加采空區(qū)的氣密性。灌漿防火的實(shí)質(zhì)就是抑制煤在低溫時(shí)的氧化速度,延長(zhǎng)自然發(fā)火期。 預(yù)防性灌漿是防治煤炭自然的使用最為廣泛、效果最好的一種技術(shù)。因此，煤礦安全規(guī)程規(guī)定，開(kāi)采容易煤層和自然煤層時(shí)，必須對(duì)采空區(qū)、突出和冒落孔洞等空隙采取預(yù)防性灌漿等防滅火措施。因此，本文對(duì)阿克蘇煤炭有限公司進(jìn)行了全面的灌

2、漿滅火設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞: 注漿 灌漿系統(tǒng) 管徑 措施 滅火18 / 22文檔可自由編輯打印目 錄1 TOC o "1-3" h z u 企業(yè)基本情況11.1項(xiàng)目單位基本情況和財(cái)務(wù)狀況11.1.1公司的基本情況11.1.2公司經(jīng)營(yíng)情況11.2項(xiàng)目建設(shè)外部條件11.2.1水源條件11.2.2電源條件11.2.3運(yùn)輸條件21.2.4物資供應(yīng)21.3煤炭資源和開(kāi)采地質(zhì)條件21.3.1地理位置及交通條件21.3.2地形地貌21.3.3工程及水文地質(zhì)21.3.4氣象條件31.3.5地震烈度31.3.6煤層賦存31.3.7物理性質(zhì)31.3.8化學(xué)性質(zhì)31.3.9礦井生產(chǎn)情況52灌漿系統(tǒng)設(shè)計(jì)8

3、2.1灌漿系統(tǒng)及方法的選擇82.2灌漿參數(shù)計(jì)算及選擇92.3灌漿材料選擇102.4制漿工藝及設(shè)備選擇102.5制漿站主要設(shè)備、設(shè)施112.6灌漿管道及泥漿泵的選擇112.6.1灌漿管道系統(tǒng)布置112.6.2輸送倍線計(jì)算122.7管徑計(jì)算122.7.1主要灌漿干管直徑計(jì)算122.7.2管材確定132.7.3管壁計(jì)算132.8泥漿泵選擇142.9供水系統(tǒng)142.10供電系統(tǒng)153灌漿安全措施163.1安全措施163.2注意事項(xiàng)16致 謝17參考文獻(xiàn)181企業(yè)基本情況1.1項(xiàng)目單位基本情況和財(cái)務(wù)狀況1.1.1公司的基本情況阿克蘇煤炭有限公司前身是黑山煤礦，建于1952年，發(fā)展至今經(jīng)歷了從國(guó)有企業(yè)到民

4、營(yíng)企業(yè)再到央企兩次改制過(guò)程。第一次改制是2000年，將原黑山煤礦改制成黑山煤炭有限責(zé)任公司，第二次改制是2010年，重組成立阿克蘇煤炭有限公司，目前該公司有在職職工1881人，少數(shù)民族占職工總數(shù)的27，在職職工中有工程技術(shù)人員160余人，占職工總?cè)藬?shù)的10。下屬二對(duì)生產(chǎn)礦井，分別為八號(hào)井、二號(hào)斜井，均為“一井一面，綜采綜掘”的礦井，每對(duì)礦井均設(shè)有一個(gè)選煤樓，二對(duì)礦井生產(chǎn)能力為1.7Mt/a。八號(hào)井于2005年開(kāi)工建設(shè)，2007年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.6Mt/a，是自治區(qū)“十五”期間重點(diǎn)建設(shè)的煤炭項(xiàng)目，采用斜井開(kāi)拓，采煤方法為走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤采煤方法，核定生產(chǎn)能力1.2Mt/a，2009年達(dá)

5、到核定生產(chǎn)能力。井田面積5.18km2,可采儲(chǔ)量5000多萬(wàn)噸，服務(wù)年限35年。二號(hào)斜井（公司三礦）是自治區(qū)“十五”規(guī)劃中的技改礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.09Mt/a， 2005年1月開(kāi)工建設(shè)，2009年9月通過(guò)竣工驗(yàn)收并投入生產(chǎn)。采用斜井開(kāi)拓，采煤方法為走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤采煤方法。2010年核定生產(chǎn)能力0.6Mt/a。井田面積1.1754km2，剩余資源量11Mt，服務(wù)年限9年。1.1.2公司經(jīng)營(yíng)情況截止2011年末，公司共生產(chǎn)原煤2.15Mt，銷售煤炭2.3Mt，營(yíng)業(yè)收入29482萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額4783萬(wàn)元，稅后利潤(rùn)3286萬(wàn)元，職工人均收入4.6萬(wàn)元，資產(chǎn)規(guī)模達(dá)到104423萬(wàn)元。1.

6、2項(xiàng)目建設(shè)外部條件1.2.1水源條件八號(hào)井工業(yè)場(chǎng)地水源為五號(hào)平硐（八號(hào)井為該平硐的接替井）。該水源晝夜涌水量為1860m3。水質(zhì)經(jīng)化驗(yàn)達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。水源地標(biāo)高為+1545m，取水方便。1.2.2電源條件 阿克蘇煤炭有限公司在礦部已建成35kv變電站一座，該變電站的電源取自阿克蘇電廠，主變壓器型號(hào)為6300KV和5000KVA，35KV/6.0KV兩臺(tái)。公司決定新建一座35kv區(qū)域變電站，從該變電站出兩趟6kv線路供八號(hào)井用電。1.2.3運(yùn)輸條件黑山煤炭有限責(zé)任公司有公路直達(dá)阿克蘇市區(qū)并與國(guó)道312線相接，南疆鐵路經(jīng)阿克蘇市區(qū)南部通過(guò)。礦井井口距公司約2km。交通運(yùn)輸條件非常便利，能滿足八號(hào)井

7、的建設(shè)和生產(chǎn)需要。1.2.4物資供應(yīng)項(xiàng)目所在地緊靠南疆阿克蘇市，阿克蘇市又是南疆的核心地帶，工業(yè)比較發(fā)達(dá)，項(xiàng)目建設(shè)所需的物資、設(shè)備、材料供應(yīng)充足，物資供應(yīng)條件也是具備的。1.3煤炭資源和開(kāi)采地質(zhì)條件1.3.1地理位置及交通條件八號(hào)井井田位于阿克蘇市西南200km處的拜城。地理座標(biāo)：東經(jīng)84º2047"84º25，北緯44º830"44º930"。井田西端的阿克蘇煤炭有限公司及井田東端的阿克蘇電廠均有公路直達(dá)阿克蘇市區(qū)并與國(guó)道312線相接，南疆鐵路經(jīng)阿克蘇市區(qū)南部通過(guò)，礦井交通較為便利。1.3.2地形地貌井田位于天山南麓低中山

8、區(qū)，地勢(shì)西南高，東北低。IX線以西，海撥+1400m+1600m，高差不大，但切割細(xì)碎。IX經(jīng)以東，海撥+1050m+1450m，地形切割劇烈，溝谷縱橫，高差達(dá)400m以上。地貌上是一已肢解的沖積扇區(qū)，由侵蝕的低中山和侵蝕-堆積階地組成。1.3.3工程及水文地質(zhì)井田東有小東河，西有小西河。小東河自南而北流經(jīng)礦區(qū)東端，水面寬1015m，汛期水流湍急，河床坡度5º左右。洪水期流量為27m3/s29.3m3/s，枯水期流量為2.24m3/s2.27m3/s。年平均流量9.14m3/s，歷年最大流量487m3/s，最小流量0.35m3/s。年徑流量2.89億m3。小西河為山泉匯集的山間小溪，

9、流量0.170.39m3/s，后因七號(hào)平硐在上游設(shè)立水源地，現(xiàn)流量?jī)H0.080.13m3/s。1.3.4氣象條件礦區(qū)68月為夏季。7月份平均氣溫23.3。67月多雨，經(jīng)常雹雨交加形成山洪，冰雹直徑可達(dá)1厘米。10月份中上旬開(kāi)始降雪，次年3月底至4月初消融。年平均降水量245.6mm，最高年份達(dá)426.2mm，年平均均蒸發(fā)量為1857.7mm，最大凍土深度約1.5m。冬季常大霧迷漫，能見(jiàn)度極差。1.3.5地震烈度礦區(qū)位于地震帶上，地震頻繁。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告地震裂度屬八度預(yù)測(cè)區(qū)。1930年至今，礦區(qū)及鄰近區(qū)共發(fā)生大于4.7級(jí)中強(qiáng)震14次，其中，6級(jí)以上5次，7級(jí)以上1次，小于4.7級(jí)地震不下百余次，且

10、震中距礦區(qū)不超過(guò)75km，屬地震多發(fā)區(qū)。1.3.6煤層賦存井田內(nèi)共含煤6層。B5煤層全區(qū)可采，B1、B6煤層在南翼大部可采，B3、B4、B5煤層在南翼局部可采，北翼不存在。B2煤不可采。因此，本井田的主采煤層為B5、B6、B1。煤層的特征表達(dá)如下：B1煤層：為中厚厚煤層。南翼BI線以西，煤層平均可采厚3.98m，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，BI線及其以東，煤層分叉變薄，結(jié)構(gòu)變得較復(fù)雜，平均可采厚僅1.45m。北翼僅見(jiàn)層位，煤層已不復(fù)存在。全井田煤層05.28m，平均2.96m。南翼井田大部可采。B5煤層:為較穩(wěn)定的厚特厚煤層。厚4.5319.91m，平均8.73m。煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，向斜南翼分成上下兩層,上分層

11、平均厚度2.60m，下分層平均厚度6.26m，上下分層間距0.42m；向斜北翼不分層。全井田均可采。B6煤層:主要分布在南翼，為較穩(wěn)定不穩(wěn)定的大部可采煤層，厚05.13m，平均3.72m?？刹煞秶诩覫-B線之間。南翼井田大部可采。1.3.7物理性質(zhì)各煤層性質(zhì)基本相同，呈黑色，條痕深棕色，多具瀝青光澤，燃點(diǎn)低，著火快、焰中長(zhǎng)、焰色淺紅、煙青淡不結(jié)焦。煤的比重B1為1.3t/m3；B5為1.29t/m3；B6為1.29t/m3。1.3.8化學(xué)性質(zhì)本井田主要開(kāi)采煤層為B5、B6煤層，根據(jù)補(bǔ)勘區(qū)內(nèi)各煤層的工業(yè)分析成果，見(jiàn)表1.2-1, B5原煤水分(Mad)=8.01%,灰分（Ad）=13.78%,

12、揮發(fā)分(Vdaf)=47.68%; B6原煤水分(Mad)=7.98%,灰分（Ad）=23.88%，揮發(fā)分(Vdaf)=49.30%。B5原煤全硫和磷含量分別為：St,d=0.34%，Pd=0.042%；B6原煤全硫和磷含量分別為：St,d=0.23%，Pd=0.049%；B5、B6原煤收到基低位發(fā)熱量（Qnet.ar）分別為28.27MJ/kg 及29.10 MJ/kg。表1.3各煤層工業(yè)分析成果統(tǒng)計(jì)表煤層號(hào)原煤（%）精煤（%）水分（Wf）灰分（Ag）揮發(fā)分(Vr)水分（Wf）灰分（Ag）揮發(fā)分(Vr)B64.45-14.147.98(15)9.75-48.8023.88(15)44.40-

13、53.5249.30(15)3.83-9.756.18(7)5.46-11.928.71(7)40.32-48.1444.75(7)B52.43-14.458.01(27)4.88-41.3313.78(27)41.16-55.6047.68(27)3.95-10.216.81(13)4.56-8.636.46(13)40.37-48.3446.38(13)B513.82-10.847.16(15)6.80-47.5123.67(15)28.90-55.4148.32(15)4.64-7.605.66(7)7.62-12.369.25(7)44.74-48.7346.74(7)B45.35-9

14、.116.11(10)13.81-48.0432.40(10)45.69-66.1852.53(10)3.89-7.915.70(8)8.44-14.9010.89(8)42.19-50.5346.02(8)B34.06-9.667.28(10)13.91-44.4427.68(10)45.65-52.7050.05(10)3.57-9.345.51(8)6.59-12.338.85(8)41.10-51.3946.40(8)B23.67-9.966.95(8)18.21-49.837.94(8)47.60-56.6553.12(8)3.58-9.875.92(8)8.75-14.2210.6

15、8(5)43.81-50.1847.65(8)B13.34-10.057.43(16)8.14-38.5320.27(16)49.43-57.6252.86(16)3.30-10.365.66(11)5.85-13.739.61(11)46.71-51.8049.06(11)煤層平均2.43-14.457.834.88-49.8217.1728.90-66.1848.843.30-10.366.445.46-14.907.4840.32-51.8046.63八號(hào)井井田主要開(kāi)采煤層為B5、B6煤層，根據(jù)補(bǔ)勘區(qū)內(nèi)各煤層的工業(yè)分析成果，B5原煤水分(Mad)=8.01%,灰分（Ad）=13.78%,

16、揮發(fā)分(Vdaf)=47.68%，煤層為較穩(wěn)定的厚特厚煤層，厚4.5319.91m，平均8.73m； B6原煤水分(Mad)=7.98%,灰分（Ad）=23.88%，揮發(fā)分(Vdaf)=49.30%，煤層為較穩(wěn)定不穩(wěn)定的大部可采煤層，厚度05.13m，平均3.72m。采煤方法采用走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤采煤法。1.3.9礦井生產(chǎn)情況八號(hào)井開(kāi)拓方式為斜井開(kāi)拓，礦井布置有主斜井、副斜井和回風(fēng)斜井共三個(gè)井口。主斜井、副斜井井筒傾角25°，主斜井、副斜井井口標(biāo)高+1467m，井底標(biāo)高+1154m。1.主斜井：井筒斜長(zhǎng)790m，傾角25°，凈斷面7.13m2，采用砼砌碹支護(hù)。井筒裝備100

17、0mm的鋼絲繩芯強(qiáng)力大傾角膠帶輸送機(jī)，并設(shè)有行人臺(tái)階和扶手，并鋪設(shè)清水管、動(dòng)力和通訊電纜等、主要擔(dān)負(fù)煤炭提升任務(wù)，并作為礦井的進(jìn)風(fēng)井及安全出口。2.副斜井：井筒斜長(zhǎng)740m，傾角25°，凈斷面9.12m2；砼砌碹及錨噴支護(hù)。采用單鉤提升，主要擔(dān)負(fù)礦井人員、矸石、材料和各種設(shè)備的提升，井筒內(nèi)布置排水管道，設(shè)行人臺(tái)階和扶手，兼作進(jìn)風(fēng)井和一個(gè)安全出口。3.風(fēng)井：井筒斜長(zhǎng)587m，傾角12°至43°，凈斷面6.83m2，砼砌碹和錨噴支護(hù)，作為礦井回風(fēng)井和一個(gè)安全出口，設(shè)行人臺(tái)階和扶手。4.車場(chǎng)與硐室及輔助巷道（1）車場(chǎng)根據(jù)開(kāi)拓布置，井底車場(chǎng)布置在+1154m水平，為平車場(chǎng)

18、形式，首采區(qū)布置有三個(gè)中部車場(chǎng)，采用石門甩車場(chǎng)形式。（2）硐室井底車場(chǎng)附近設(shè)消防材料庫(kù)、等候室、中央變電所、中央水泵房等硐室。5.大巷道采區(qū)為中央雙翼采區(qū)，不設(shè)運(yùn)輸和回風(fēng)大巷，后期開(kāi)采東翼的二采區(qū)時(shí)，布置皮帶運(yùn)輸大巷和軌道運(yùn)輸大巷。二采區(qū)布置單獨(dú)的回風(fēng)斜井。至東翼的+1154m水平皮帶運(yùn)輸大巷長(zhǎng)度750米，已施工完成；+1154m水平軌道大巷及聯(lián)絡(luò)巷長(zhǎng)800米，已施工600米。6.二采區(qū)巷道（尚未掘進(jìn)）（1）上山一采區(qū)上山已經(jīng)施工完畢，目前正在回采。二采區(qū)為接替采區(qū)，上山尚未施工。1）二采區(qū)軌道上山900m；2）二采區(qū)皮帶上山850m；3）二采區(qū)回風(fēng)上山760m；（2）車場(chǎng)及硐室采區(qū)車場(chǎng)及硐室

19、500米（只考慮前期使用的下部和上部車場(chǎng)及采區(qū)變電所、火工品發(fā)放硐室、緊急避險(xiǎn)硐室，提升機(jī)硐室）。（3）準(zhǔn)備巷道一采區(qū)準(zhǔn)備巷道已經(jīng)施工完畢，二采區(qū)首采工作面準(zhǔn)備巷道運(yùn)輸順槽、軌道順槽、開(kāi)切巷及聯(lián)絡(luò)巷道1880米。7.采煤方法現(xiàn)回采的工作面為首采區(qū)B51104工作面，B5、B6煤層聯(lián)合開(kāi)采，采用走向長(zhǎng)壁后退式綜采放頂煤采煤方法，運(yùn)輸及軌道順槽均沿B5煤層底板布置，工作面走向長(zhǎng)度835m，工作面長(zhǎng)度130m，煤層傾角平均25°，已回采400m。 采煤工藝為走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤，具體為：采煤機(jī)割煤落煤（頂煤采用松動(dòng)爆破落煤）；利用采煤機(jī)滾筒和刮板輸送機(jī)及支架尾梁放煤自行裝煤；利用前部及后部中

20、雙鏈可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤；利用液壓支架支護(hù)頂板；采用全部跨落法處理采空區(qū)。采煤機(jī)截深0.6m，割煤高度2.7m，放煤高度6.3m，采放比1：2.33，放煤步距2.4m。8.礦井主要設(shè)備礦井主要設(shè)備見(jiàn)表1.3.9-1。9.地面生產(chǎn)系統(tǒng)礦井現(xiàn)有地面生產(chǎn)工藝系統(tǒng)如下：原煤經(jīng)主斜井帶式輸送機(jī)（B=1000mm、L=860m、V=3.15m/s、Q=450t/h、=25°、ST3000、2×450kW-6KV）運(yùn)至井口后，通過(guò)上倉(cāng)帶式輸送機(jī)運(yùn)往篩分裝車倉(cāng)，在裝車倉(cāng)上部進(jìn)行篩分，原煤被分為025mm、2550mm、+50mm三級(jí)，對(duì)+50mm粒級(jí)進(jìn)行人工揀矸。各產(chǎn)品煤分別入倉(cāng)儲(chǔ)存，三個(gè)

21、末煤倉(cāng)儲(chǔ)量為2000t，大塊煤倉(cāng)120t，中塊煤倉(cāng)100t，各產(chǎn)品煤分別裝車外銷。表1.3.9-1 礦井主要設(shè)備表序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格主要參數(shù)1主通風(fēng)機(jī)2臺(tái)FBCZNO20型軸流式風(fēng)量1200-7500m³/min，風(fēng)壓230-1100pa，功率2×110KW2主井提升機(jī)DTL80/20/250帶寬:1000mm，運(yùn)輸能力：450t/h，3副井提升機(jī)JK-2.5×2.2/20E型提升機(jī)軌型30kg/m， 軌距600mm， 最大靜張力90KN4主要運(yùn)輸系統(tǒng)一臺(tái)SDJ/100/2×75輸送機(jī)兩臺(tái)DSJ-/80/2×402×75帶寬1000mm

22、，輸送量500t/h2×40帶寬800mm，輸送量450t/h5供電系統(tǒng)自引礦區(qū)35KV/6變電所雙回路MYJY22-95高壓電纜6排水系統(tǒng)三臺(tái)MD155-67×5型水泵Q=155m³/h，揚(yáng)程335m，排水管D219×10型無(wú)縫鋼管兩趟，7壓風(fēng)系統(tǒng)LW-22/7型兩級(jí)雙缸雙作用冷卻式空壓機(jī)2臺(tái)排氣量22m³/min,排氣壓力0.7Mpa,主干管108×68地面系統(tǒng)（選煤系統(tǒng)）上倉(cāng)TD75型膠帶運(yùn)輸機(jī) 螺旋篩型輸送量500/h，帶寬1000mm10.正在生產(chǎn)能力八號(hào)井于2004年5月開(kāi)工建設(shè)， 2007年9月通過(guò)自治區(qū)的竣工驗(yàn)收，設(shè)計(jì)

23、生產(chǎn)能力0.6Mt/a，是自治區(qū)“十五”期間重點(diǎn)建設(shè)的煤炭項(xiàng)目。2009年，經(jīng)自治區(qū)有關(guān)部門組織驗(yàn)收，核定生產(chǎn)能力為1.2Mt。11. 2011年煤炭產(chǎn)量2011年礦井總產(chǎn)量為1.2152Mt。12. 2011年末保有地質(zhì)儲(chǔ)量和可采儲(chǔ)量截至2011年12月31日，礦井保有地質(zhì)儲(chǔ)量為83.9173Mt，其中探明的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)資源量（121b）為9.1839Mt，控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)資源量（122b）為23.9653Mt，推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）為50.7681Mt；可采儲(chǔ)量為54.5462Mt，其中探明的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)資源量（121b）為5.9695Mt，控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)資源量（122b）為15.5

24、774Mt，推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）為32.9993Mt。灌漿系統(tǒng)建設(shè)的必要性礦井火災(zāi)分為內(nèi)因火災(zāi)和外因火災(zāi)。由于井下放炮、電流短路、摩擦及其他明火引起的火災(zāi)屬外因火災(zāi)；由于煤炭氧化自燃而產(chǎn)生的火災(zāi)屬內(nèi)因火災(zāi)。機(jī)械化開(kāi)采工作面因工作面長(zhǎng)度較長(zhǎng)、工作面兩端壓差大，導(dǎo)致工作面后部采空區(qū)形成由下隅角到上隅角的漏風(fēng)通道，容易在工作面后部形成三個(gè)帶，即氧化帶、自燃帶和窒息帶，其中自燃帶內(nèi)浮煤具備氧化和蓄熱條件容易自燃，因此機(jī)械化開(kāi)采礦井防滅火的重點(diǎn)是內(nèi)因火災(zāi)的防治。煤的自燃從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是煤的氧化過(guò)程。煤的自燃主要原因是吸收了空氣中的氧氣，使煤的組成物質(zhì)氧化產(chǎn)生熱量，再被水濕潤(rùn)，放出更多的濕潤(rùn)熱，同

25、時(shí)加速煤的自燃。此外，煤的自燃還與煤本身的性質(zhì)有關(guān)，如煤的品級(jí)；煤的顯微組分、水分、礦物質(zhì)、節(jié)理和裂隙；煤層埋藏深度和煤層厚度；開(kāi)采方法和通風(fēng)方式等。灌漿防滅火方法是將不可燃的黃泥或其它阻燃材料與水混合，制成懸浮劑，再借助自然壓差或泥漿泵經(jīng)管道輸送到采空區(qū)或火區(qū)，覆蓋包裹遺留在采空區(qū)的浮煤，或滲入煤柱裂隙，達(dá)到隔絕空氣、降低可然物含量、增加煤的外在水份、吸熱降溫等作用，從而實(shí)現(xiàn)防止煤炭自燃的目的。礦井目前配備了氮?dú)夥罍缁鹣到y(tǒng)，在封閉空間內(nèi)注氮對(duì)防滅火有一定的作用，但工作面推進(jìn)中是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，氮?dú)夥罍缁饘?duì)于預(yù)防工作面后部采空區(qū)浮煤自燃效果較差，因此目前礦井的防滅火手段無(wú)法適應(yīng)實(shí)際的回采工藝。

26、黃泥灌漿防滅火方法是比較成熟的防滅火方法，在我國(guó)很早就有應(yīng)用，可用于預(yù)防火災(zāi)和滅火。在走向長(zhǎng)壁工作面后部灌漿或?yàn){，可以使采空區(qū)浮煤處于不燃物的包裹之中，隔絕空氣并降低可燃物的含量，同時(shí)具有降溫的作用，對(duì)于延緩走向長(zhǎng)壁工作面后部浮煤自燃是一種非常成熟和有效的方法，多年以來(lái)被公認(rèn)為是與走向長(zhǎng)壁工作面相配套的最有效的防滅火手段，因此從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況看黃泥灌漿系統(tǒng)的建設(shè)是解決該礦工作面后部浮煤自燃的重要手段。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告提供的資料，該礦礦區(qū)范圍內(nèi)廣泛分布著第四系巖層，巖性主要為礫石、砂、砂土、亞砂土、風(fēng)積黃土、礫石等，厚度1050m不等。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘，工業(yè)場(chǎng)地地表存在豐富的黃土資源，灌漿原料可以就地

27、取材，可大幅降低生產(chǎn)成本。另外阿克蘇市的各大電廠有粉煤灰尾料，也可以做為該礦黃泥灌漿系統(tǒng)的原料之一，因此該礦建設(shè)灌漿系統(tǒng)，灌漿材料很容易就地解決。灌漿防滅火系統(tǒng)在我國(guó)有廣泛的應(yīng)用，制漿設(shè)備也經(jīng)過(guò)多次更新，制漿工藝由過(guò)去的水力取土自然成漿過(guò)度到目前的全部由機(jī)械設(shè)備完成，制漿設(shè)備自動(dòng)化程度得以大大提高，制約灌漿能力的一些核心工藝都有了質(zhì)的突破?？梢哉f(shuō)目前的黃泥灌漿系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟。各種制漿設(shè)備在阿克蘇市即可以買到，這些都為八號(hào)井裝備灌漿系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。該礦灌漿材料主要為黃土，灌漿系統(tǒng)前期在風(fēng)井場(chǎng)地取土，后期由汽車從周圍區(qū)域拉運(yùn)，取土后會(huì)在地表形成取土坑，設(shè)計(jì)采取的措施是將生產(chǎn)、建井過(guò)程中的矸石填入

28、取土坑內(nèi)，并再在上部覆土，恢復(fù)原有地貌。采取以上措施后黃泥灌漿系統(tǒng)不會(huì)對(duì)礦區(qū)環(huán)境造成大的破壞。另外黃泥灌漿系統(tǒng)的原料可以采用粉煤灰，從區(qū)域上來(lái)說(shuō)減少了固體廢棄物的排放，黃泥灌漿中采用井下排水做為水源，減少了礦井污水的處理量，對(duì)礦區(qū)環(huán)保也是有利的。綜上所述，該礦建立灌漿防滅火系統(tǒng)在技術(shù)上是合理的、可行的，從煤炭產(chǎn)業(yè)政策方面來(lái)說(shuō)也是必須的，該項(xiàng)目的建設(shè)將為回采工作面安全推進(jìn)提供有力保障，并能促進(jìn)阿克蘇煤炭有限公司創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)更能符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策及環(huán)保要求。2灌漿系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1灌漿系統(tǒng)及方法的選擇（1）灌漿系統(tǒng)本礦設(shè)計(jì)根據(jù)土源、水源、煤層賦存條件、開(kāi)拓方式與開(kāi)采方法確定采用地面

29、集中灌漿系統(tǒng)，即在地面風(fēng)井附近設(shè)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(gè)過(guò)程。取土：前期在風(fēng)井場(chǎng)地取土，后期由汽車從周圍區(qū)域拉運(yùn)漿站。制泥漿：機(jī)械取土，通過(guò)機(jī)械攪拌制漿。灌漿：由制漿站通過(guò)管道向采空區(qū)進(jìn)行灌漿。井下脫水：工作面運(yùn)輸順槽設(shè)篦子進(jìn)行脫水。排水：管灌漿方法。即在工作面放頂前沿回風(fēng)道在采空區(qū)預(yù)先鋪好灌漿管，預(yù)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，膠管隨工作面的推進(jìn)，用回柱絞車逐漸牽通過(guò)小水泵從臨近工作面巷道排到運(yùn)輸大巷，然后通過(guò)水溝自流至井下水倉(cāng)排到地面。（2）灌漿方法埋管注漿采用隨采隨灌拖引灌漿管，牽引一定距離灌一次漿，距離大

30、小按實(shí)際工作面推進(jìn)度和井下具體情況而定。綜采工作面插管注漿注漿主管路沿工作面傾斜鋪設(shè)在支架的前連桿上，每隔20m左右預(yù)留一個(gè)三通接頭，并安裝分支軟管和插管，將插管插入支架掩護(hù)梁后面的垮落巖石內(nèi)灌漿，插入深度應(yīng)不小于哦0.5m。灑漿為保證灌漿達(dá)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(jìn)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。2.2灌漿參數(shù)計(jì)算及選擇1.注漿站工作制度灌漿站工作日灌漿班數(shù)按2班安排，每班純灌漿時(shí)間為10小時(shí)。2.灌漿所需的土量按采空區(qū)所需的土量計(jì)算Q±2=KG=0.15×1215200&#

31、247;300÷1.29=471m3/dQ±2日灌漿所需土量；K灌漿系數(shù)，取0.15；G礦井日生產(chǎn)量，t/d；P煤的密度，t/m3；3.每日制備泥漿用水量Q水1=Q±2=471×3=1413.02m3/dQ水1泥漿用水量m3/d；Q±2日灌制備漿所需土量m3/d；水土比，取3:1；4.每日灌漿用水量Q水2=K水Q±2=1.2×1413.02=1695.62m3/dQ水2灌漿用水量m3/d；Q±2日灌漿所需土量m3/d；水土比，取3:1；K水用水沖洗管路防止管路堵塞的水量備用系數(shù)，取1.2；5.每日灌漿量Q漿1=Q水

32、1+Q±2M=1413.02+471×0.88=1657.93m3/dQ漿1日灌漿量m3/d；Q水1制備泥漿用水量m3/d；Q±2日灌漿所需土量m3/d；M泥漿制成率，取0.88；6.小時(shí)注漿量Q漿=Q漿1nt=1657.93÷2÷5=165.79m3/hQ漿小時(shí)注漿量m3/h；Q漿1日灌漿量m3/d；N每日注漿班數(shù)，班/日；T每班注漿純時(shí)間，h/班；7.泥漿的密度 漿=（水Q水+土Q土）/（Q水+Q土）=1×70.65+2.7×19.63÷70.65+19.63=1.37t/m3漿一定水土比的條件下的泥漿的密度，

33、t/m3；水水的密度，取1t/m3；土黏土的密度，取2.70t/m3；Q水單位時(shí)間的用水量，m/h；Q土單位時(shí)間的用土量，m/h；2.3灌漿材料選擇灌漿材料的選取該礦礦區(qū)范圍內(nèi)廣泛分布著第四系巖層，巖性主要為礫石、砂、砂土、亞砂土、風(fēng)積黃土、礫石等，厚度1050m不等。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘，工業(yè)場(chǎng)地地表存在豐富的黃土資源，灌漿原料可以就地取材，可大幅降低生產(chǎn)成本。另外阿克蘇市的各大電廠有粉煤灰尾料，也可以做為該礦黃泥灌漿系統(tǒng)的原料之一，因此該礦建設(shè)灌漿系統(tǒng)，灌漿材料很容易就地解決。2.4制漿工藝及設(shè)備選擇機(jī)械制備泥漿是把黏土由采土場(chǎng)運(yùn)至注漿站的的儲(chǔ)土場(chǎng)，然后進(jìn)入振動(dòng)給土器，再由此運(yùn)送到攪拌池。同時(shí)加

34、水，經(jīng)機(jī)械攪拌形成泥漿，再經(jīng)松動(dòng)篩除渣送入注漿管。在采場(chǎng)對(duì)大塊巖石進(jìn)行破碎，然后用電扒斗耙經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)送到破碎機(jī)破碎，再經(jīng)球磨機(jī)磨制成漿。磨制成的泥漿沿泥漿溝流入集流池，經(jīng)攪拌后即可由下漿孔輸往井下干管進(jìn)漿池。若集漿池盛滿，用泥漿泵或砂漿池將泥漿送往泥漿池以備用。2.5制漿站主要設(shè)備、設(shè)施（1）制漿主要設(shè)備a.水槍：選用開(kāi)灤755型水槍5把，噴嘴直徑32mm，其中一把備用。b.供水水泵：選擇80WG-WGF型水泵，額定流量為80m3/h，額定揚(yáng)程為45米，配套電機(jī)功率22KW。2)灌漿站的主要設(shè)施貯土場(chǎng):制漿站設(shè)在風(fēng)井場(chǎng)地黃土資源較豐富的地帶，貯土場(chǎng)容積應(yīng)滿足10天的用土量。后期不能滿足全礦

35、井服務(wù)期內(nèi)的灌漿用量，可采用汽車到附近山坡上取土。泥漿池:集泥池為暫時(shí)貯存泥漿的場(chǎng)所，其容積不小于10分鐘的灌漿量，故本制漿站的集泥池容積為30立方米，池深2米，寬3米，長(zhǎng)5米，采用混凝土砌筑，池底向灌漿管開(kāi)口方向傾斜5%的坡度。集泥池的注漿管口設(shè)有箅子，集泥池中的石碴由人工清出。混漿溝:制漿站的混漿溝使用混凝土澆注，澆注厚度0.2米，流漿池子坡度3，混漿溝的入口和出口分別設(shè)箅子，制漿時(shí)的料碴由人工清出運(yùn)走。灌漿系統(tǒng)及取土場(chǎng)的防凍:制漿站冬季表土層凍結(jié)，取土困難，應(yīng)采用如下措施：a、灌漿系統(tǒng)管道可挖溝埋設(shè)或上覆草墊等。b、冬季可在凍土層下掘?qū)Ｓ孟锏啦赏林茲{。C、在封凍前，可預(yù)先將所需黃土用人工

36、或機(jī)械翻松0.6米，其上覆草墊或鋸末,也可加蓋防寒暖棚等。2.6灌漿管道及泥漿泵的選擇2.6.1灌漿管道系統(tǒng)布置灌漿管路有“L”和“Z”布置形式，如圖41所示。各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：、L形：優(yōu)點(diǎn)：能量集中，充分利用自然壓力，管路有較大的注漿能力；安裝維護(hù)管理簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：井深時(shí)壓力過(guò)大，易崩管。、Z形：與L形相反。 圖41 L”和“Z” 灌漿管路圖所以灌將管路采用“L”形布置，能使能量集中，充分利用自然壓力，管路有較大的注漿能力。灌漿路線為：地面灌漿站風(fēng)井總回風(fēng)巷回風(fēng)平巷采空區(qū)。2.6.2輸送倍線計(jì)算泥漿的輸送倍線為：地面灌漿站至井下灌漿地點(diǎn)的管線長(zhǎng)度與灌漿點(diǎn)的垂高之比。工作面走向長(zhǎng)835m，已回采

37、400m風(fēng)井長(zhǎng)為587m，得1022m。工作面至地面的垂高為167.747m。 N=1022/167.747=6.092.7管徑計(jì)算2.7.1主要灌漿干管直徑計(jì)算根據(jù)泥漿流速確定，對(duì)泥漿流速的要求是：a、能夠保證泥漿中固體顆粒在輸送過(guò)程中能夠順利流動(dòng)而不要沉淀在管中，以致發(fā)生堵管事故。臨界流速：保證泥漿中固體顆粒在輸送過(guò)程中能夠順利流動(dòng)而不沉淀或生堵管的最小平均流速。他與土壤的質(zhì)量、含砂量、比重、土水比等因素有關(guān)，可通過(guò)查表得出。b、根據(jù)臨界流速計(jì)算管徑后再反過(guò)來(lái)驗(yàn)算實(shí)際流速，使之略大于臨界流速以保證泥漿的輸送和獲得最經(jīng)濟(jì)的管徑。 管徑計(jì)算：d臨=130Q臨V臨=0.228m式中：Qjh小時(shí)灌

38、漿量m3/h；v0臨界流速m/s；查表選擇直徑d表4-1 泥漿臨界流速表土壤名稱比重管外徑及壁厚土水比泥漿容重t/m3臨界流速m3/s粘土2.789×61:31:51:71.2831.2821.1341.1211.3291.490114×61:31:51:61:71:101.2831.1821.1551.1341.0961.2301.4531.5501.6361.934根據(jù)上表，選擇外徑為89的熱軋無(wú)縫鋼管。校驗(yàn)實(shí)際流速 V=4Q漿/3600d2 （43）V=4×165.79/(3600×3.14×0.228×0.228)=1.128

39、m/s要求:V=1.128m/sV臨=1.121m/s2.7.2管材確定根據(jù)灌漿壓力確定：選用無(wú)縫鋼管。2.7.3管壁計(jì)算垂直管道：=0.5d0.0102Rz+0.0041p0.0102rZ-0.0133P-1+a附+b=6.0105 式中：管壁厚度，mm； dm管內(nèi)徑，mm；RZ許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼管800kg/cm2；鑄鐵管200kg/cm2；普通鋼管600kg/c2；P管內(nèi)壓力kg/cm2，P=0.11jH 泥漿容重t/m3，取1.37t/m； H井深, 167.7m； a考慮管壁不均勻的附加厚度，鋼管1-2mm；鑄鐵管7-9mm；b考慮垂直管道磨損的附加厚度，根據(jù)管道的服務(wù)年限取1-4mm

40、。管材確定根據(jù)上述計(jì)算，并結(jié)合表41，最終選擇外徑為89mm的熱軋無(wú)縫鋼管。垂直管道：2.8泥漿泵選擇下列情況需要泥漿泵：a.如果管路太長(zhǎng)，輸漿壓力不夠；b.地面灌漿站距井口太遠(yuǎn)，泥漿至井口壓力不夠；c.采用水力取土，自然成漿方式時(shí)，水槍所需壓力由泥漿泵提供。（1）泥漿泵的流量Qj泥漿泵的流量Qj為前面設(shè)計(jì)的小時(shí)灌漿量。（2）泥漿泵揚(yáng)程Hj用公式計(jì)算： H漿=hn+h沿程+h局部+h吸+h泵站+h剩式中：hn與泥漿提升幾何高度相當(dāng)?shù)乃叨萴； h n =9.81p漿h0=1.37×167.7=229.75kpa h0泥漿提升幾和高度m； h局局部阻力損失，一般為沿程阻力損失的10%；h沿泥漿管道沿程阻力損失； h沿 =L·i漿=22.1kpa L泥漿管道長(zhǎng)度m；i漿泥漿管道每米長(zhǎng)度上運(yùn)送泥漿時(shí)的水頭損失，用公式計(jì)算： i漿=K·i水=0.022K泥漿阻力系數(shù)，與土水比有關(guān)，取1.14；i水 清水狀態(tài)下的水頭損失；h吸泥漿泵的吸程，取45kpa；h泵站泥漿泵站內(nèi)管道及零件的水頭損失，取25kpa；h剩剩余水頭壓力，取30kpa；H漿=229.75+22.1+2.21+45+25+30=472.85kpa表62 管徑與達(dá)西數(shù)字查對(duì)表管徑d m