灌漿防滅火系統(tǒng)改造設(shè)計

1、玉華煤礦灌漿防滅火系統(tǒng)改造設(shè)計一、礦井概況玉華煤礦位于陜西省銅川市西北37km處的焦坪礦區(qū)東北端，地理位置處于銅川市和宜君、黃陵、旬邑三縣交界處。該礦交通便利，自銅川市有瀝青路面直達(dá)礦井工業(yè)場地，礦區(qū)鐵路專用線梅（家坪）七（里鎮(zhèn)）線的梅前（河）段（71km）于1975年修通，煤炭可通過鐵路外運(yùn)。井田走向長710.5km,傾斜寬2.84.8km,面積約34knio井田主要含煤層為中下侏羅統(tǒng)延安組地層，可分四個含煤組。從上到下分別為一、二、三、四號煤組，煤層總厚度為12.7m,其中四號煤組，煤層厚度較大且較穩(wěn)定，全區(qū)可采；二、三號煤組僅局部可采（且不規(guī)則）；一號煤組不可采。4-2煤層厚031.6m

2、,一般厚10m,為本井田主要可采煤層，除局部地區(qū)在沉積過程中因沖蝕作用變薄尖滅外，井田內(nèi)全部可采。玉華煤礦由西安煤礦設(shè)計院設(shè)計，設(shè)計生產(chǎn)能力：1.5Mt/a,1991年12月正式開工建設(shè)，2001年10月礦井基本建成，11月試生產(chǎn)，2002年8月18日正式投產(chǎn)，2005年生產(chǎn)原煤2.0Mt/a;2007年改擴(kuò)建完成后，生產(chǎn)能力可達(dá)3.0Mt/ao采煤方法為傾斜長壁綜采放頂煤采煤法，礦井采用立井和斜井混合、單水平、分區(qū)兩翼開拓方式。礦井目前布置1個綜放工作面，4個掘進(jìn)工作面（2個綜掘，2個炮掘）。二、礦井灌漿防滅火現(xiàn)狀礦井采用的防滅火措施主要有黃泥灌漿、汽霧阻化、采空區(qū)注氮等。其中以黃泥灌漿為主

3、，南風(fēng)井廣場設(shè)有灌漿站，主管路從南回風(fēng)并引入，管徑133mm管長1010m,然后分設(shè)管徑為108mm的支管至灌漿地點(diǎn)，主要采用滯后工作面采空區(qū)灌漿和已采面閉墻定點(diǎn)灌漿。隨著煤礦防滅火技術(shù)的不斷更新發(fā)展，新型防滅火技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)中起到重要的作用，而現(xiàn)有的防滅火灌漿系統(tǒng)難以滿足防滅火新工藝、新技術(shù)的綜合應(yīng)用，為此，需對現(xiàn)行灌漿系統(tǒng)進(jìn)行改造。三、灌漿防滅火系統(tǒng)改造設(shè)計（一）設(shè)計依據(jù)1、煤礦安全規(guī)程2、礦井通風(fēng)安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)3、礦井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)及考核評級辦法（二）本次設(shè)計目的1,采用制漿設(shè)備、漿液緩沖池，控制灌漿濃度和流量，實(shí)現(xiàn)灌漿系統(tǒng)自動化。2,實(shí)現(xiàn)灌漿、稠化膠體、復(fù)合膠體以及高分子膠體防

4、滅火新材料、新技術(shù)的綜合應(yīng)用。（三）灌漿、注膠防滅火系統(tǒng)設(shè)計地面固定式灌漿、注膠防滅火系統(tǒng)，水、電穩(wěn)定，自動化程度高，注膠流量大，黃土等用量較大的防滅火材料通過管道輸送至井下，大大減輕了防滅火材料井下運(yùn)輸量，井下僅需添加用量較少的促凝劑或膠凝劑，工作量較小?？蓪τ邪l(fā)火危險區(qū)域進(jìn)行高強(qiáng)度注灌，將自然發(fā)火危險消滅在萌芽狀態(tài)。一)由于開采煤層容易自燃，綜放面采空區(qū)遺煤較多，在回采期間采空區(qū)有可能發(fā)生煤炭自燃，尤其是當(dāng)工作面推進(jìn)速度減慢時，自燃危險性較大，所以必須采用隨采隨灌和采后灌漿。另外已采面采空區(qū)由于閉墻或巷道系統(tǒng)漏風(fēng)、采空區(qū)殘留煤較多，也易造成煤炭自燃，需定期或有重點(diǎn)地對其進(jìn)行灌漿。二)灌漿量

5、計算及系統(tǒng)參數(shù)1、灌漿量計算情況(1)灌漿工作制度：每天二班工作，每班純灌漿時間為5h,日灌漿時間為10ho(2)日灌漿所需土方量：1)綜放工作面日灌漿所需土方量有一個綜放面生產(chǎn)，根據(jù)工作面參數(shù)，計算需土量如下：Qt=KMIHC3=0.04X10X4X150X85%=285市d)式中：Q一工作面日灌漿所需土量，m/d;M一煤層采高，m;L一工作面日推進(jìn)度，m/d;H一灌漿區(qū)工作面傾斜長度，m;C一工作面回采率，%K一灌漿系數(shù)，根據(jù)本礦區(qū)實(shí)際情況，取0.04o日灌漿所需土方量:285m3/d(3)灌漿水土比：根據(jù)復(fù)合膠體灌漿需要和實(shí)際灌漿、注膠效果，確定土水比為2:3。(4)灌漿日用水量：引用灌

6、漿站下部水庫中的水作為灌漿用水，用水量為：=1.2X285X3/2=513(m3/d)式中：Q一日灌漿所需水量，m/d;8一水土比；Ks一用于沖洗管路防止堵塞的水量備用系數(shù)。(5)日灌漿量：Q=M(Q+QrR)=0.95X(513+285X0.4)=595.65(m3/d)式中：Q一日灌漿量，m7d;M-泥漿制成率，取0.95;R土與水混合時體積改變系數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，水土比大于1:1時，R約為0.4。小時灌漿量:595.65+10=59.56m3/h。2、系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)(1)制漿原料：黃土、粉煤灰、(2)動力：系統(tǒng)設(shè)備總功率137.5kw;(3)供水：大于50ni/h,水壓大于0.4Mpa,要求水

7、中無不溶性雜物；(4)水土比：31:1;(5)制漿料用量：40*/h;(6)注漿量：60m3/h;(7)懸浮劑使用量：0.1%(稠化膠體)；(8)膠凝劑使用量：0.06%(復(fù)合膠體)；(9)滅火劑使用量：0.8%(高分子膠體)。(四)系統(tǒng)構(gòu)成及工藝MDZ-60地面固定式膠體防滅火系統(tǒng)由漿料儲存場地、漿料輸送、連續(xù)式定量制漿、過濾攪拌、計量、輸漿及管網(wǎng)系統(tǒng)和外添加劑等部分構(gòu)成，見圖1和圖2。圖1地面固定式灌漿注膠防滅火系統(tǒng)流程框圖定量送料機(jī)礦用移動式防滅圖2地面固定式灌漿注膠防滅火系統(tǒng)工藝流程圖該系統(tǒng)具有灌漿、灌注稠化膠體、灌注復(fù)合膠體和壓注高分子膠體等功能，其工藝及操作過程為：1）灌漿：打開供

8、水閥門，根據(jù)計劃注漿的流量和濃度調(diào)整水量；通水一段時間后使用推土機(jī)把黃土（或粉煤灰）從土場加入到定量送料機(jī)料箱內(nèi)，定量送料機(jī)會按已設(shè)定的輸送量把黃土（粉煤灰）均勻送上輸送機(jī)，輸送機(jī)把黃土（粉煤灰）送入膠體制備機(jī)；水也在膠體制備機(jī)的進(jìn)料口位置加入，膠體制備機(jī)把水與黃土（粉煤灰）混合、攪拌制成均勻濃度漿液，并將漿液中大于15mm勺顆粒濾由；2）灌注稠化膠體：打開供水閥門，根據(jù)計劃注漿的流量和濃度調(diào)整水量；通水一段時間后使用裝載機(jī)（推土機(jī)）把黃土（粉煤灰）從土場加入到定量送料機(jī)料箱內(nèi)，定量送料機(jī)按已設(shè)定的輸送量把黃土（或粉煤灰）均勻送上輸送機(jī)，輸送機(jī)把黃土（或粉煤灰）送入膠體制備機(jī)；水也在膠體制備機(jī)

9、的進(jìn)料口位置加入，膠體制備機(jī)把水與黃土（或粉煤灰）混合、攪拌制成均勻濃度漿液，并將漿液中大于15mmi勺顆粒濾由；由懸浮劑添加裝置在膠體制備機(jī)由口管上方加入懸浮劑，漿液與懸浮劑進(jìn)入濾漿機(jī)后進(jìn)行攪拌混合；漿液自流進(jìn)入濾漿機(jī)，濾漿機(jī)將漿液中大于8mm勺顆粒濾生，以免將輸漿管路沉淀堵塞；合格漿液自流進(jìn)入緩沖池，由注漿管路輸送至井下注膠地點(diǎn)。3）灌注復(fù)合膠體：關(guān)閉水玻璃的由口閥門。打開供水閥門，根據(jù)計劃注漿的流量和濃度調(diào)整水量；通水一段時間后使用推土機(jī)把黃土從土場加入到定量送料機(jī)料箱內(nèi)，定量送料機(jī)會按已設(shè)定的輸送量把黃土均勻送上輸送機(jī)，輸送機(jī)把黃土送入膠體制備機(jī)；水也在膠體制備機(jī)的進(jìn)料口位置加入，膠體

10、制備機(jī)把水與黃土混合、攪拌制成均勻濃度漿液，并將漿液中大于15mm勺顆粒濾由；由懸浮劑添加裝置在膠體制備機(jī)由口管上方加入懸浮劑，漿液與懸浮劑進(jìn)入濾漿機(jī)后進(jìn)行攪拌混合；漿液自流進(jìn)入濾漿機(jī)，濾漿機(jī)將漿液中大于8mm勺顆粒濾由，以免將輸漿管路沉淀堵塞；合格漿液自流進(jìn)入緩沖池，經(jīng)注漿管路送至井下注膠地點(diǎn)。漿液到達(dá)注膠地點(diǎn)附近時，用“礦用移動式防滅火注漿裝置”按比例要求加入膠凝劑，膠體通過鉆孔或預(yù)埋管路注入火區(qū)或采空區(qū)。膠凝劑會使?jié){液在一定時間內(nèi)（1分鐘左右）發(fā)生膠凝反應(yīng)，形成類似豆腐狀無流動性固體，在壓力做用下通過裂隙緩慢移動，失去部分水后完全失去流動性。4）壓注高分子膠體：在井下安裝好“礦用移動式防

11、滅火注漿裝置”（離用膠地點(diǎn)距離小于30項，把“膠體滅火齊廠加入膠凝劑料箱，按使用現(xiàn)場的要求調(diào)節(jié)“膠體滅火劑”的加入量，制成高分子膠體后壓注入火區(qū)進(jìn)行滅火。（五）系統(tǒng)布置1、灌漿站建210.6m2的制漿廠房，該系統(tǒng)主要設(shè)備、儀表、控制柜等都以固定形式安裝在灌漿站廠房內(nèi)，所使用的防滅火材料也應(yīng)放置于廠房內(nèi)，制漿原料等置于廠房外，但應(yīng)有雨蓬防雨。2、材料的運(yùn)輸及貯存：制漿料，由采土場盡可能使用較好的黃土運(yùn)至灌漿站土場（可提前貯存一定量，約500方），用推土機(jī)將黃土裝入定量送料機(jī)的主料箱內(nèi)。懸浮劑購入后放置于灌漿站材料庫中，灌漿時取由使用，材料庫嚴(yán)禁進(jìn)水并保持陰涼干燥。3、膠凝劑在注膠時由井下操作工人

12、從地面運(yùn)至井下使用地點(diǎn)（每班使用量很少）。4、地面固定式灌漿注膠防滅火系統(tǒng)平面布置：見圖3。國o至井下灌漿管路圖3地面固定式灌漿注膠防滅火系統(tǒng)平面布置示意圖5、供水：由灌漿泵房供水，流量大于50m山，以保證灌漿時所需水量。6、供電：利用現(xiàn)有配電站，將電源引入灌漿注膠站。7、灌漿倍線：灌漿倍線是指灌漿管路由、入口之間的灌漿管路長度與垂直高差的比值，不同漿液濃度所需的倍線值不同。本系統(tǒng)中加入懸浮劑的1:1的黃泥漿或灰漿的灌漿倍線不應(yīng)大于15,否則就應(yīng)考慮使用鉆孔以縮短灌漿管路長度或加壓提升漿液理論垂直局度。（六）主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)1、定量送料機(jī)型號：ZSL-40,數(shù)量：1臺；送料量：1836m3/

13、h;功率：15kw;電壓：380V。將黃土（粉煤灰）等制漿料按設(shè)定量均勻送到輸送機(jī)上。2、皮帶輸送機(jī)型號：DT75,數(shù)量：1套；輸送量：50n3/h;功率：4kw;電壓：380V。將黃土（粉煤灰）等制漿料送至膠體制備機(jī)內(nèi)。3、膠體制備機(jī)型號：ZLJ-60,數(shù)量：1臺；制膠量：60n3/h;功率：11kw;電壓：380V。將粉煤灰或土與水混合，連續(xù)制、濾成符合濃度和粒徑要求的漿液。4、濾漿機(jī)型號：LJ-60C,數(shù)量：1臺；最大濾漿量：60n3/h;功率：7.5kw;電壓：380V。將膠體制備機(jī)制成的漿液過濾成符合濃度和粒徑要求的漿液。5、清水泵型號：100D-45*4,數(shù)量：1臺；流量：85n3

14、/h;功率：75kw;揚(yáng)程：180nl電壓：380V。6、控制系統(tǒng)1套監(jiān)控膠體防滅火系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行；電氣控制和電氣保護(hù)機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)操作和主要灌漿注膠參數(shù)的統(tǒng)計和顯示，灌漿注膠數(shù)據(jù)的收集和發(fā)送。7、礦用移動式防滅火注漿裝置型號：ZHJ-5/1.8G,數(shù)量：1臺；流量：5n3/h;功率：7.5kw;壓力：1.8Mpa；電壓：380/660V可單獨(dú)使用，也可與系統(tǒng)配套用，實(shí)現(xiàn)漿液到達(dá)使用地點(diǎn)時的液固轉(zhuǎn)化。（七）供水系統(tǒng)使用現(xiàn)有200哥及50m3的兩清水池。(八)供電系統(tǒng)1、利用原有系統(tǒng)，將電源引入灌漿注膠站。2、灌漿站車間配置(1)動力配電柜，2臺；(2)控制箱，1臺；(3)入戶電纜選用YJV22-

15、1kv3X50+1X25電力電纜(4)電源電壓為三相四線制(380/220V),入戶處為三相五線制，入戶處設(shè)重復(fù)接地一處，接地電阻大于一歐。主要負(fù)荷統(tǒng)計表序號名稱型號數(shù)量(臺)設(shè)備容量(KW)備注1AE其送料機(jī)ZSL-401152皮帶輸送機(jī)DT-75143膠體制備機(jī)ZLJ-601114濾漿機(jī)LJ-60C17.56清水泵IS80-50-2001158清水泵100D-45X41759照明及其它10推土機(jī)啟動器合計137.5供電主要設(shè)備、材料清單序號名稱型號數(shù)量備注1變壓器S9-3.51臺2低壓配電柜GDD-12臺3鋼筋混凝土電桿90-12-J6根4熱縮電纜頭戶內(nèi)2套5熱縮電纜頭戶內(nèi)2套6鋼芯鋁較線

16、一一2LGJ-5mm2400m7鋼芯交聯(lián)聚乙稀電纜MYJV-3x50mm200m（九）制漿站1、制漿廠房：18mx11.7mx12m（長x寬x高）；2、土場雨棚：面積432ni524mx18mx6m（長X寬X高）；3、設(shè)備基礎(chǔ)：混凝土結(jié)構(gòu)約80m3o4、配電室：4.8mx3.9mx3m（長X寬X高）；5、場地平整及水溝。四、項目工程預(yù)算表（一）土建工程預(yù)算表序號項目內(nèi)容單位設(shè)計預(yù)算備注工程量工作量（萬元）一制漿機(jī)房2m18530.00二配電室2m203.00三材料庫房2m203.00四雨棚2m4328.50五渣污清轉(zhuǎn)及泄?jié){溝3m3008.00轉(zhuǎn)運(yùn)自卸機(jī)械一臺六設(shè)計施工費(fèi)15.00合計67.5（

17、二）供電系統(tǒng)安裝費(fèi)用表序號項目內(nèi)容單位設(shè)計預(yù)算備注工程量工作量（萬元）1變壓器臺13.002低壓配電柜臺22.003水泥、電桿根61.00空心水泥桿，高2米4熱縮電纜頭套40.80內(nèi)外備兩套5鋼芯鋁絞線Km2.45.50架線橫擔(dān)瓷瓶等6電纜m3004.007安裝設(shè)計費(fèi)4.20合計20.50（三）機(jī)械設(shè)備費(fèi)用表序號名稱及型號單位數(shù)量參考價（萬元）備注1定量送料機(jī)ZSL-40臺135.002皮帶機(jī)DT-75部112.003膠體制備機(jī)ZLJ-60臺160.004濾漿機(jī)LJ-60C臺130.005清水泵100D-45*4臺25.5075Kw6排污泵WQ15-30-2.2臺12.007水槍臺33.50開灤8電焊機(jī)臺11.00400A（交流）9推土機(jī)臺175.00黃河22010裝載機(jī)臺130.00廈工XG95111破碎機(jī)臺13.0012設(shè)計安