煤矿黄泥灌浆设计

黄泥灌浆设计
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矿长：
日期：2013.1.10
目录
第一章概况
第二章设计依据
第三章灌浆参数选择及计算
第四章灌浆材料
第五章制浆设备及工艺
第六章灌浆管道和泥浆泵选择
第七章灌浆管道布置
附：防煤层自燃发火措施
第一章概况
一、开采技术条件、
1、煤层及顶底板岩性
含煤地层底部、分布于×××公司整个矿区，为矿区主要可采煤层。

为矿区分布面积最大的煤层。

煤层厚且稳定，煤层厚度一般为0.38～26.34M 平均厚度13.7M。

煤层结构较复杂，煤层一般含夹矸3～5层，个别多达10层、顶、底板和多为含炭量不等的砂质泥岩，属较稳定煤层。

2、煤质
煤质经镜下鉴定如下：主要结构内型〈1〉镜煤化均为块状结构，〈2〉镜煤化木质煤线条带状结构，〈3〉不规则木煤块状结构，可采煤层为低灰—中灰，低硫—中硫，高热值褐煤，主要用于民用，及部分工业用煤。

3、矿井水文地质条件
矿井水文地质类型属于以裂隙含水层直接充水的矿床，水文地质复杂程度为中等—复杂类型。

4、瓦斯
我矿根据2010年矿井瓦斯等级鉴定，瓦斯最大涌出量为6.74 m3／t,最大绝对瓦斯涌出量为0.71 m3／min,最大相对二氧化碳涌出量为11.41m3／t最大绝对二氧化碳涌出量为1.20 m3／min。

鉴定为低瓦斯矿井。

（1）煤尘自燃倾向
根据云南省煤矿安全计量监测站2009年6月鉴定结果；N1K5煤层的自燃倾向性为I类易自燃。

（2）煤尘爆炸性
根据云南省煤矿安全计量监测站2009年6月鉴定结果；N1K5煤尘有
爆炸性。

（3）地温
在开采过程中均为发现地温异常现象。

二、矿井设计能力
我公司矿井设计能力3万吨∕年，核定生产能力5万吨∕年，实际生产能力3.8万吨∕年，最高4万吨∕年.
三、矿井开拓方式；开采系统
矿井为斜井开拓，有主斜井，回风井两个安全出口。

矿井有一个生产采区，生产水平为1711m水平开采N1K5煤层布置一个工作面，二个掘进工作面采煤工作面采用走向长壁后退式采煤，使用木支护，煤电钻打眼，放炮落煤，全部垮落法管理顶板，全负压U型通风，掘进工作面为爆破掘进，人力推车运输，局部通风机压入式通风，采用梯型工字钢，木棚支护。

第二章设计依据
一、煤层储存条件；
二、煤炭化程度、水分、煤炭成分、含硫量、自燃发火倾向及发火期；
三、各种灌浆材料、取土场及井口相对位置；
四、开拓方式及巷道布置；
五、《煤矿安全规程》《采矿设计手册》《采煤学》《通井通风与安全》。

第三章灌浆参数选择及计算
一、灌浆站工作制度：按300米计算，每天按8小时计算。

二、灌浆所需土量
根据我矿采煤方法及地质情况因素确定。

1、按工作面采空区灌浆所需土量计算：
Q土1＝KmLHC
Q土1——灌浆需土量，m³（换算出每日注浆量）；
K——灌浆系数，为灌浆材料的固体体积与需要灌浆采空区容积比去0.1~0.2（灭火注浆）按0.15;
m——煤层采高，2m；采厚4.1m；
L——灌浆工作面走向长度，80m；
H——灌浆工作面的倾斜长度，45m；
C——回采率，80%；
Q土1=4.1*45*80*0.8*0.15
=1771.2m³
2、按日灌浆所需土量计算：
Q土2 =KmLHC或Q土2=K*(G/r煤)；
Q土2——日灌浆所需土量，m³/日；
L——工作面日推进度，0.8米/日
G——矿井日产量，300吨；
＆——煤炭的容重，1.41吨/m³；
K——注浆系数 0.15；
m——工作面走向长度 80m；
H——灌浆工作面的倾斜长度，45m；
C——回采率，80%；
Q土2=0.15*(300/1.141)
=31.97m³/日
三、日灌浆所需实际开采土量：
Q土3=a Q土2
Q土3——日灌浆所需实际开土量；
a——取土系数，a一般取1.1；
Q土3=1.1*31.91
=35.1046m³/日
四、灌浆泥水比的确定
我矿灌注的距离450~800米左右，煤层倾角12°~18°，灌注方式，在距主井口12米处建立注浆池，根据我矿多年来的灌浆效果采用1:3的泥水比。

五、每日制浆用水量
Q水1= Q土2＆
Q水1——制浆用水量；
＆——泥水比例倒数；
Q水1=31.91*3
=95.73m³/日
六、每日灌浆用水量；
Q水2=K水* Q土2＆
Q水2——灌浆用量；
K水——用于冲洗管路堵塞的水量备用系数一般取1.1~1.25，根据我矿灌浆经验取1.1 m³/日；
Q水2=1.1*95.73
=105.303m³
七、每日注浆量
Q浆1=（Q水+ Q土2）M
Q浆1——日灌浆量；
M——泥浆制成率，按照泥水比3:1，查得0.880；
Q浆1=（105.33+31.91）*0.88=120.75m³/日；
每小时注浆量计算
Q浆2= Q浆1/（n*t）
n——每日灌浆班数；
t——每班单纯灌浆量；
Q浆2=120.75/6*1
=20.125 m³/小时
八、泥浆容重
＆浆=（＆水*Q水+＆土*Q土）/（Q水+ Q土）=1.17吨/m³
＆浆——灌浆容重；
＆水——水容重；
Q水——单位时间水流量；
Q土——单位时间土流量；
＆土——土容重 2.66；
第四章灌浆材料
一、对注浆材料要求
1、颗粒要小于 2mm，而且细小颗粒（粘土≤0.005mm 者应占 60％～70％，页岩≤0.077mm 者应占 70％～75％）要占大部分，我矿颗粒为1~1.2mm 细小颗粒粘土。

2、主要物理性能指标
3、密度为 2.4～2.8. 塑性指数为 9～11（亚粘土）。

胶体混合物为25％～30％，含沙量为 25％～30％（粒径为 0.5～0.25mm 以下）。

4、不含可燃物。

二、灌浆材料选择
1、粘土
根据我矿现有粘土，塑性指数为亚粘土，10＜Ip≤1T 塑性指数（Ip）颗粒15～20mm，尘粒小于0.005～0.05mm,含砂粒0. 05～2mm, 砾石2～20mm。

2、土的比重和容重
亚粘土，比重2.76。

第五章制备制浆设备及工艺
一、取土方式
1、采用机械取土，铲运机。

二、灌浆站
1、地面灌浆站工作日300天。

2、灌浆站形式及适用条件
灌浆站采用固定式灌浆，即：在地面距主井口5米处建立一个永久式灌站进行井下防灭火灌浆。

三、制浆主要设备及灌注站主要设备
1、制浆主要设备
（1）水枪，选用水枪工作压头10米，流速13.32m/s，水枪喷嘴直径32mm，喷嘴流量38m3/时；
（2）水枪台数，不得少于2台，用2台；
（3）选用破碎机；
我矿选用复摆颚式破碎机，规格：PEF250*400（长*宽），其特征最大装料尺寸200mm，出料口尺寸20~80mm，生产能力5~20吨，主轴转速280~320转/分，电机功率JO271—6,17KW。

2、灌浆站主要设备
（1）集泥池
我矿集泥池建于距主斜井（主管道）8米处，用水泥预制块建筑。

集泥池建设按10分钟冲土能力计算21.857m3（2.5*2.5*3.5），集泥池的底部按8%的坡度设计。

（2）泥浆搅拌池
①泥浆制备方式
采用水力搅拌，即：用水枪直接冲刷泥土进行制浆。

②泥浆搅拌池的容积
泥浆搅拌池一般按2小时灌浆量进行计算。

将搅拌池分两格，轮换使用，且向出口方向有5%坡度。

③泥浆搅拌池的布置
我矿经装铲机将粘土倒入泥浆搅拌池内，泥浆搅拌池采用水泥预制块砌筑，分为两格一池存土浸泡，一池进行搅拌，轮换使用。

根据我矿灌浆量，池长10米，宽2米，深1米。

（3）泥浆搅拌机
采用固定式泥浆搅拌机。

（4）水力取土时泥浆沟：0.018。

（5）贮土场
贮土场根据我矿主井口位置设置在井口15米处。

四、灌浆站制浆系统与工艺流程
铲装机械运输→贮土场→用水枪冲刷粘土→破碎机→搅拌机→过滤→井下灌浆。

第六章灌浆管道和泥浆泵选择
主要灌道根据管道内的流速来加以选用。

为了使泥浆中的固体颗粒在管道输送时不致沉淀或堵管的最小平均流速。

实际工作流速计算
V=4Q浆/360πd
V——管道泥浆实际流速，米/秒；
Q浆——小时灌浆量，m³/时，20.125 m³/时；
d——管直径200mm；
V=4*20.125/360*3.14*200
=2219米/秒
我矿井灌浆管道，采用无缝钢管，一般直径为150mm，工作面管道直径为50mm。

矿井黄泥灌浆技术经济指标表一泥浆主要技术经济指标
表二制浆粘土主要特征
第七章灌浆管道布置
一、管道布置
根据我矿的开拓方式（详见注浆管道布置图）。

管道布置主井口灌浆池出口处铺设d108的管道到各水平按三通道各采取工作面，即布置成阶段形。

二、泥浆泵选择
我矿采用自然流灌不需要用泥浆泵，直接由主井口灌浆站流入灌浆管道、采空区或灭火区。