1、礦井防滅火課程設計大綱礦井防滅火課程設計大綱設計一設計一 礦井防滅火灌漿系統設計礦井防滅火灌漿系統設計設計的目的與意義設計遵循的依據設計的步驟與計算依據礦井火災是煤礦主要災害之一，火災一旦發生，輕則影響生產，礦井火災是煤礦主要災害之一，火災一旦發生，輕則影響生產，重者可能燒毀煤炭資源和礦井設備，更為嚴重者則可能引燃瓦斯重者可能燒毀煤炭資源和礦井設備，更為嚴重者則可能引燃瓦斯煤塵爆炸或火煙毒化礦井，釀成人員傷亡的重大惡性事故。盡管煤塵爆炸或火煙毒化礦井，釀成人員傷亡的重大惡性事故。盡管當前礦井防滅火技術有了很大發展，但是仍然難以杜絕礦井火災當前礦井防滅火技術有了很大發展，但是仍然難以杜絕礦井火災

2、的發生，因此，必須作好礦井的防火滅火工作，以保證生產的安的發生，因此，必須作好礦井的防火滅火工作，以保證生產的安全進行。全進行。本課程設計是本課程設計是礦井火災學礦井火災學教學體系的重要環節。通過本課教學體系的重要環節。通過本課程設計，使學生了解地下火災的發生原因與發展過程，掌握地下程設計，使學生了解地下火災的發生原因與發展過程，掌握地下火災的預測、預報及防治方法和措施等基本知識，培養學生的實火災的預測、預報及防治方法和措施等基本知識，培養學生的實踐能力，有利于快速適應畢業后的技術設計與管理工作。踐能力，有利于快速適應畢業后的技術設計與管理工作。預防性灌漿的作用：預防性灌漿的作用： 泥漿中的沉

3、淀物將碎煤包裹起來，隔絕其與空氣的接泥漿中的沉淀物將碎煤包裹起來，隔絕其與空氣的接觸；觸； 沉淀物充填于浮煤和冒落的巖石縫隙之間，堵塞漏風沉淀物充填于浮煤和冒落的巖石縫隙之間，堵塞漏風通道，減少漏風；同時，灌漿可以加速形成再生頂板，通道，減少漏風；同時，灌漿可以加速形成再生頂板，從而有利于下部分層的開采；從而有利于下部分層的開采； 泥漿對已經自熱的煤炭有冷卻散熱作用。泥漿對已經自熱的煤炭有冷卻散熱作用。 別外，漿液還可以增加煤的外在水分，減緩其氧化進別外，漿液還可以增加煤的外在水分，減緩其氧化進程。程。+依據煤礦安全規程的有關規定、礦井防滅火規范和煤礦注漿防滅火技術規范的相關內容一致的原則，編

4、制進行防滅火灌漿系統設計。+參考資料：礦井火災學，礦井通風與安全等教材+1 防火灌漿設計依據及基礎資料防火灌漿設計依據及基礎資料+1.1煤層賦存條件+1.2煤的碳化程度、煤巖成分、自燃傾向性、發火期+1.3漿材的質量、數量、開采條件等+1.4礦井開拓方式和采區布置圖+1.5灌漿站工作制度+2防火灌漿系統與參數確定防火灌漿系統與參數確定+2.1灌漿系統確定+2.2灌漿材料的選擇+2.3地面制漿工藝流程（圖）+2.4 灌漿方法確定+埋管灌漿（圖）+工作面灑漿（圖）+2.5灌漿參數確定 3 灌漿量計算灌漿量計算灌漿用土量計算灌漿用水量計算灌漿量計算4 灌漿管道系統設計灌漿管道系統設計灌漿管道系統布置

5、輸送倍線計算管徑計算管壁計算管材確定5 水槍選擇水槍選擇6 泥漿泵選擇泥漿泵選擇8 灌漿站主要設施灌漿站主要設施泥漿攪拌池及攪拌機（圖）儲土場 煤層賦存條件煤層賦存條件 煤的碳化程度、煤巖成分、自燃傾向性、發煤的碳化程度、煤巖成分、自燃傾向性、發火期火期 漿材的質量、數量、開采條件等漿材的質量、數量、開采條件等 礦井開拓方式和采區布置圖礦井開拓方式和采區布置圖 灌漿站工作制度灌漿站工作制度1.1.灌漿系統的選擇灌漿系統的選擇灌漿系統分灌漿系統分地面灌漿系統地面灌漿系統和和煤礦井下移動式煤礦井下移動式灌漿兩類。灌漿兩類。地面灌漿系統地面灌漿系統服務范圍廣服務范圍廣灌漿能力大（灌漿能力大（20m2

6、0m3 3/h/h以上）以上）灌漿工作量少（不用向井下運漿材）灌漿工作量少（不用向井下運漿材）投資大、建設周期長，管路維護工作量大投資大、建設周期長，管路維護工作量大地面灌漿系統地面灌漿系統投資少，使用便捷，日常維護容易；投資少，使用便捷，日常維護容易；灌漿能力有限；灌漿能力有限；服務范圍?。▋H一個面）；服務范圍?。▋H一個面）；運送漿材的工作繁重。運送漿材的工作繁重。2.2.灌漿材料的選擇灌漿材料的選擇灌漿材料一般有灌漿材料一般有黃土、頁巖、礦井矸石、粉煤灰、尾礦黃土、頁巖、礦井矸石、粉煤灰、尾礦等。選擇材料時依據礦區條件合理選擇，選擇的防滅火等。選擇材料時依據礦區條件合理選擇，選擇的防滅火漿

7、材要做到既經濟又有效。漿材要做到既經濟又有效。東部、西部、西北地區？灌漿材料應該具有的特征：灌漿材料應該具有的特征：1 1）加入少量的水能夠成漿；）加入少量的水能夠成漿；2 2）泥漿的滲透性要好；）泥漿的滲透性要好；3 3）不含可燃物和助燃物；）不含可燃物和助燃物；4 4）泥漿要易于脫水）泥漿要易于脫水要易于脫水，但也不能過分的容易脫水要易于脫水，但也不能過分的容易脫水3.3.地面制漿的工藝流程地面制漿的工藝流程1-儲土場；2-水槍；3-進漿閘門；4-沉淀池；5-攪拌機；6-放漿閘閥；7-箅子；8-風井3.3.灌漿方法的選擇灌漿方法的選擇打鉆注漿打鉆注漿 由底板巷道打鉆灌漿由底板巷道打鉆灌漿1

8、-底板巷道；2-回風巷；3-鉆孔；4-進風道 由鉆窩打鉆灌漿由鉆窩打鉆灌漿1-底板巷道；2-鉆窩；3-鉆孔；4-回風巷；5-進風巷3.3.灌漿方法的選擇灌漿方法的選擇交替預埋管注漿交替預埋管注漿埋管灌漿埋管灌漿1-注漿管，2-三通，3-預埋注漿管，4.4.灌漿參數的確定灌漿參數的確定埋管、拖管注漿聯合灑漿埋管、拖管注漿聯合灑漿埋管灌漿埋管灌漿1-注漿管，2-三通，3-預埋注漿管，4-灑漿膠管3.3.灌漿方法的選擇灌漿方法的選擇依據設計資料，確定采用的依據設計資料，確定采用的水土比為水土比為和和灌漿系數灌漿系數K K。灌漿量的確定，主要是根據灌漿區的容積、采煤方法及地質條件等灌漿量的確定，主要是

9、根據灌漿區的容積、采煤方法及地質條件等因素來確定。因素來確定。1 灌漿用土量計算（三種計算方法）灌漿用土量計算（三種計算方法）隨采隨灌的用土量隨采隨灌的用土量(Qt)(Qt)可按下式計算：可按下式計算： Q Qt1t1=K.M.L.H.C=K.M.L.H.C式中：式中：Qt1 Qt1 灌漿用土量，灌漿用土量，m m3 3； M M 煤層開采厚度，煤層開采厚度，m m； L L 灌漿區的走向長度，灌漿區的走向長度，m m； H H 灌漿區的傾斜長度，灌漿區的傾斜長度，m m； C C 煤炭回收率，；煤炭回收率，； K K 灌漿系數，即泥漿的固體材料體積與需要灌漿的灌漿系數，即泥漿的固體材料體積與

10、需要灌漿的采空區空間容積之比。在采空區空間容積之比。在K K值中反映了頂板冒落巖石的松散系數，泥漿值中反映了頂板冒落巖石的松散系數，泥漿收縮系數和跑漿系數等綜合影響。對于對于預防性灌漿取收縮系數和跑漿系數等綜合影響。對于對于預防性灌漿取0.01-0.150.01-0.15；對于封閉區內的滅火灌漿，可取對于封閉區內的滅火灌漿，可取0.1-0.30.1-0.3。(1 )(1 )按采空區灌漿量計算按采空區灌漿量計算( 2 ) ( 2 ) 按日灌漿量計算按日灌漿量計算按灌漿區日灌漿所需用土量計算公式為： Qt2=K.G/1式中：Qt2日灌漿所需用土量，m3； G礦井日產量，t,3484 t； 1煤炭容

11、重，1.34t/m3； L工作面日進度，m。(3) (3) 礦灌漿日需土量礦灌漿日需土量礦井實際每日所需采土量為：礦井實際每日所需采土量為：Q Qt t=a=aQ Qt2t2式中：式中： Q Qt t灌日用土量，灌日用土量，m m3 3 a a 取土系數，考慮土壤含有一定的取土系數，考慮土壤含有一定的雜質和開采、運輸過程中的損失，雜質和開采、運輸過程中的損失，a a取取1.11.1；2 灌漿用水量的計算灌漿用水量的計算灌漿用水量灌漿用水量(Q(Qw w) )可按下式計算：可按下式計算： Q Qw w=K=Kw wQ Qt t （3-2-13-2-1）式中：式中：Q Qw w灌漿用水量，灌漿用水

12、量，m m3 3； K Kw w沖洗管路用水量的備用系數，沖洗管路用水量的備用系數，一般取一般取1.1-1.251.1-1.25，取，取1.251.25； 水土比，一般取水土比，一般取2-52-5，取，取2 2。3 灌漿量計算灌漿量計算日灌漿量Qj可按下式計算： Qj=（Qt2+Qw）u式中：Qj日灌漿量，m3； u泥漿制成率，如表1-6-1所示。則:小時灌漿量 Qjh=Qj/n.t m3/h式中：Qjh 小時灌漿量，m3；n 每日灌漿班數,2班；t 每班純灌漿小時數，5h/班。1 灌漿管道系統布置灌漿管道系統布置如上所述：灌漿管路有“L”和“Z”型兩種布置形式。其中:L型：優點：能量集中，充

13、分利用自然壓力，管路有較大的注漿能力；安裝維護管理簡單。缺點：井深時壓力過大，易崩管。“Z”型與“L”型相反2 輸送倍線輸送倍線泥漿的輸送倍線為：地面灌漿站至井下灌漿地點的管線長度與垂高之比，N=L/H。一般在2-10之間。預防性灌漿一般采用靜壓灌漿。灌漿系統的阻力與靜壓動力之間的關系用輸送倍線表示。泥漿的輸送倍線是指從地面灌漿站至井下灌漿點的管線長度與垂高之比，即： N=L/H式中：N輸送倍線；L管線長度，m；H垂高，m。泥漿的輸送倍線是衡量灌漿能力大小的參數, N 過大，說明管線太長，阻力過大，輸漿壓力小，進漿不暢，易發生堵管現象。 N 過小，泥漿出口壓力大，在采空區分布不均，易發生跑漿事

14、故。 2 輸送管徑計算輸送管徑計算主要灌漿干管直徑計算主要灌漿干管直徑計算應遵循的原則應遵循的原則根據泥漿流速確定，對泥漿流速的要求是：能夠保證泥漿中固體顆粒在輸送過程中能夠順利流動而不要沉淀在管中，以致發生堵管事故。臨界流速：保證泥漿中固體顆粒在輸送過程中能夠順利流動而不沉淀或生堵管的最小平均流速。他與土壤的質量、含砂量、比重、土水比等因素有關，可通過查表得出。根據臨界流速計算管徑后再反過來驗算實際流速，使之略大于臨界流速以保證泥漿的輸送和獲得最經濟的管徑。2 輸送管徑計算輸送管徑計算管徑計算可按下式計算：003036004vQvQdjhhj式中：Qjh小時灌漿量m3/h； V0臨界流m/s

15、，預選臨界流速V0 = 1.121 m/s2 輸送管徑計算輸送管徑計算4 管壁計算管壁計算baPRPRdZZ) 13 . 14 . 0(5 . 0式中：式中：管壁厚度，管壁厚度，mmmm； d d管內徑，管內徑，mmmm；R RZ Z 許用應力，無縫鋼管許用應力，無縫鋼管800kg/cm800kg/cm2 2；鑄鐵管；鑄鐵管200kg/cm200kg/cm2 2；普通鋼管；普通鋼管600kg/cm600kg/cm2 2；P P管內壓力管內壓力kg/cmkg/cm2 2，P=0.11P=0.11j jH H；j j 泥漿容重泥漿容重t/mt/m3 3，取，取1.21.2； H H井深井深, 25

16、3.7m, 253.7m；a a考慮管壁不均勻的附加厚度，鋼管考慮管壁不均勻的附加厚度，鋼管1-2mm1-2mm；鑄鐵管；鑄鐵管7-9mm7-9mm；b b考慮垂直管磨損的附加厚度，根據管道的服務年限取考慮垂直管磨損的附加厚度，根據管道的服務年限取1-4mm1-4mm。垂直管道管壁厚度按下式計算4 管壁計算管壁計算水平管道管壁厚度按下式計算anRPdZ140式中：n管道質量與壁厚不均勻的變動系數，取0.9；其他符號的意義同上。 4 管材的確定管材的確定根選擇管材的主要依據是管道所需承受的壓力，根選擇管材的主要依據是管道所需承受的壓力，而壓力與井深成正比。通常情況下，井深不超過而壓力與井深成正比

17、。通常情況下，井深不超過200m200m，多采用焊接鋼管，井深超過，多采用焊接鋼管，井深超過200m200m，多采用，多采用無縫鋼管。無縫鋼管。一般采用低層建筑、建筑高度在一般采用低層建筑、建筑高度在24m24m以下的民用水槍。水槍噴嘴以下的民用水槍。水槍噴嘴直徑有：直徑有：1313、1616、1919、2222、3232、44mm44mm。實際工作需要，設計水槍。實際工作需要，設計水槍采用采用32mm32mm。+水帶直徑水帶直徑 ：50mm50mm的水帶適應噴嘴直徑的水帶適應噴嘴直徑16mm16mm的水槍；的水槍；6565、75mm75mm的水帶適應噴嘴直徑的水帶適應噴嘴直徑19mm19mm

18、的水槍；的水槍；90mm90mm的水帶適應噴的水帶適應噴嘴直徑嘴直徑22mm22mm的水槍。的水槍。+出水帶標準長度：出水帶標準長度：20 m.20 m.+水槍的臺數: +N = + 式中：+Qw取土時的用水量，+ Qq單臺水槍的流量，+ Qw = Qti + Qw = Qti q, +式中：+q水槍取土1m3時的耗水量 +.松散土壤，松散砂土、風化泥巖：+q值取5-6 （m3水/m3土 ）,壓力30-40mqwQQ+.堅固黃土、砂土： +q取6-7 （m3水/m3土 ），壓力50-60m +.極堅固黃土、砂土： +q取7-9 （m3水/m3土 ），壓力60-70m +因此，水槍臺數為：N=11.46/76.47=0.89臺+考慮實際情況及水槍的備用，水槍確定為2臺。