注浆站方案设计2008-12-25

内蒙古伊泰京粤酸刺沟矿业有限责任公司注浆站方案设计

辽宁中煤科技股份有限公司

2008年12月24日

目录

前言 (1)

1系统功能 (2)

2系统构成及工艺流程 (3)

3自动监控系统 (6)

4多功能连续式定量制浆系统 (7)

5外加剂添加系统 (8)

6系统参数 (8)

7选用的主要设备及技术参数 (8)

8能源和材料 (12)

9土建 (12)

10配电部分 (12)

11灌浆注胶管网布置 (16)

12经费概算 (16)

前言

黄泥灌浆是煤矿井下最主要的防灭火手段之一，灌浆防灭火时，泥浆浓度对注浆防灭火的效果影响很大，泥浆浓度越大效果越好。现有灌浆防灭火系统的水土比通常在5:1左右，井下浆液流失量大，灌浆效率低。若提高泥浆浓度，黄土容易在管路中沉降，出现堵塞管路的问题。由于泥浆流动性好，对位置较高处（巷道顶部、采空区两道）浮煤自燃的防治效果不好。

在发现煤层自燃高温点时，采用常规的注水、灌浆和喷阻化剂时，由于重力作用，浆液流往低处，不能在高处积存、渗流范围很小，难以扑灭高处大面积火源；浆液往低处流，冲出水沟，不能有效降低块煤内部温度，停止注浆后，风流渗透流畅，复燃很快，且用水或灌浆控制火势时，将迅速产生大量水蒸汽，反而会促进煤层自燃火势发展，恶化工作环境，并有产生水煤汽爆炸的危险。采用注氮、注惰性泡沫灭火时，需封闭性严，且气体热容小，能带走高温区的热量有限，灭火周期很长，火区复燃概率高。

胶体防灭火技术集堵漏、降温于一体，防灭火效果佳，已成为煤层自燃火灾治理的主要技术手段之一。采用井下移动式注胶防灭火系统时，设备安装运行及材料运输均不能迅速实施，且注胶流量小，材料运

输量大，使得灭火效率降低。

为了对矿井火灾进行有效地预防和在紧急情况下快速反应，迅速控制火灾，减少灾害损失，有必要建立一套多功能灌浆注胶防灭火系统，使其能够实现灌浆材料的就地取材和大流量压注胶体等新型防灭火材料。

根据酸刺沟矿的实际情况，建立多功能灌浆注胶防灭火系统，使其能够使用多种灌浆材料（黄土、粉煤灰等），以解决灌浆料的来源问题；实现高浓度浆液的制备及管路输送，提高灌浆效率；通过向灌浆系统中加入少量外加剂，实现压注凝胶、复合胶体、三相泡沫和固化充填材料等功能，有针对性地处理各种不同情况下的浮煤自燃。

1系统功能

多功能灌浆注胶系统具有如下功能：

1）系统可用粉煤灰、黄土等多种灌浆材料，易实现灌浆材料就地取材；

2）系统能制备各种浓度浆液（水土比最高可达1:1），以适应不同情况的灌浆；

3）通过在高浓度浆液中加入悬浮剂，使高浓度浆液能够通过胶体防灭火系统顺利地输送到用浆地点，且不会堵塞管路；

4）仅需变换外加剂，即可通过该系统实现大流量地压注凝胶、复合

胶体和固化充填材料等多种新型防灭火材料，提高系统的利用率；

5）完善的自动化控制系统可确保胶体防灭火系统的稳定运行，减小人为因素影响，提高系统的可操作性。

2系统构成及工艺流程

多功能灌浆注胶防灭火系统由多种浆料（粉煤灰、黄土）储存场地、浆料破碎和过滤系统、连续式定量制浆系统、地面外加剂添加系统、输浆管网系统和井下外加剂添加系统构成。

地面固定式灌浆注胶防灭火系统流程见图1，工艺流程见图2。

图1 地面固定式灌浆注胶防灭火系统流程框图

图2 地面固定式灌浆注胶防灭火系统工艺流程图

各种制浆料（粉煤灰、黄土）通过浆料破碎、过滤及输送系统（扒装、破碎、可伸缩皮带一体机）送至连续式定量制浆系统内，与水泵输送过来的水定量混合（水土比为1：10～1：1可调）、搅拌成浆后，输送至滤浆机过滤，然后由渣浆泵输送至井下灌浆管网系统，输送到灌浆地点。

工艺过程阐述如下：

制浆材料经过破碎和过滤后与悬浮剂经各自的定量喂料器送入冲浆器，冲浆器的冲水来自水泵，浆液经搅拌器搅拌、滤渣器过滤后，通过浆管进入混合器，与外加剂混合后，进入搅拌池搅拌成浆，注浆时经集浆池进入下浆管。

加入悬浮剂的浆液具有保水性、渗透性、悬浮性和致密性，在使用过程中浆液不离析，流动性好，而且浆液与管壁的摩擦阻力减小，便于泵送和管路运输。较好的保水性和致密性能，又可在较长时间内覆裹煤体。

通过在地面按比例加入外加剂（如凝胶的基料等），并在井下加入少量的添加剂（如凝胶的促凝剂等），即可实现大流量的压注凝胶、复合胶体、固化充填材料、三相泡沫等功能。

浆液浓度较大，或使用沉降速度较快的砂土或粉煤灰制浆时，需通过外加剂添加系统A 向浆液中加入稠化悬浮剂，形

成稠化胶体后，再输送至灌浆管网。稠化胶体(图

3)由稠化悬浮剂、水和浆料（砂土、粉煤灰、黄土等）构成。稠化悬浮剂能提高浆液粘度，使砂、土或粉煤灰悬浮，浆液在使用过程中不泌水、不离析，便于泵送和管路运输，稠化悬浮剂添加量0.06%左右，成本约6～9元/m 3。稠化胶体流动性好，可远距离输送，不堵管，且成本低。主要用于停采线、切眼、采空区等大面积区域的灌浆防灭火。

在地面灌浆站和井下用浆地点附近分别加入

相应的外加剂，即可通过该系统实现大流量地压注

凝胶和复合胶体。

1）压注凝胶

凝胶（图4）由基料、促凝剂、增强剂(砂土或粉煤灰等)和水按一定比例混合而成。基料和促凝剂总用量为10～13%，增强剂为0～30%，每立方胶体材料成本约60～100元。主要用于煤层顶部火灾、空洞及两道密闭间的充填堵漏。

在灌浆站通过外加剂添加系统B 将基料（水玻璃）加入灌浆管网，在井下用浆地点附近通过外加剂添加系统D 将促凝剂（碳酸氢钠）

加入

图3 稠化胶体

图4 凝胶

灌浆管网内。

2）压注复合胶体

复合胶体（图5）由稠化悬浮剂、胶凝剂、水

和浆料（砂土、黄土等）构成。稠化悬浮剂用量0.06%、胶凝剂用量0.06%，胶体成本约15～18元/m 3。胶体成本低，有一定的可堆积性，具有粘弹性，主要用于井下动压带和大范围火区的防治。

在灌浆站通过外加剂添加系统A 将稠化悬浮剂加入灌浆管网内，在井下用浆地点附近通过外加剂添加系统B 将胶凝剂加入灌浆管网内。 3自动监控系统

自动监控系统可根据实际需要实现设备的开停控制，调节系统流量，并自动地调节各种物料的配比，监控整个系统运行，并可实现远距离网络监控（如图6）。

图5 复合胶体