灌浆防灭火

防火灌浆设计

灌浆系统选择

我国目前使用的灌浆系统，分为集中灌浆和分散灌浆两大类，其优缺点和适用条件比较见下表6-2-1：

表6-2-1 灌浆系统优缺点和适用条件比较表

由于8号煤层平均厚度为4.20m，灌浆量较大，生产相对集中，本设计采用集中灌浆系统，在风井工业场地建立一个集中灌浆站为全矿井服务。

浆材的配制及质量

灌浆材料采用主生产系统工业场地附近的粘土，对粘土要求如下：

1)加入少量水能够成浆；

2)泥浆的渗透性要好；

3)不含可燃物或助燃物；

4)泥浆要易于脱水和具有一定的稳定性；

注浆必须脱水：泥浆要易于脱水，，一般要求含砂量25-30%。泥浆注入井下，如果不易脱水，将会大量存积于采空区工作面下顺槽，并在矿山压力的作用下储备很高的能量。当在泥浆区下部进行回采或掘进工作时，易造成溃浆事故。

也不能脱水性太强，太易于脱水，泥浆在采空区形成堆积，起不到包裹煤体的作用。

5)泥土粒度要求

颗粒要小于2mm，而且细小颗粒（粘土：≤0.005mm者应占60％～70％）。

6)主要物理性能指标

密度为2.4～2.8；

塑性指数为9～11（亚粘土）；

胶体混合物（按MgO含量计）为25％～30％；

含砂量为25％～30％（粒径为0.5～0.25mm以下）；

7）泥土要便于开采、运输与制备。

因土源距煤矿风井5km，土质优良，容重1.3t/m3，属于亚粘土，塑性指数12，取土方便，矿井轻轨矿车可直接到达取土地点。且龙口矿业集团采用的土水比为1：3-5，灌浆系数0.03-0.05，因此，用黄土作为该矿的灌浆材料。

地面制浆工艺流程

浆液的制备与运输可按下面的流程进行：

常用的制浆工艺主要有两种：水力取土机械制浆法和机械搅拌制浆。水力取土机械制浆法，多采用于制备黄泥浆，可就地取材；机械搅拌制浆常用于制浆材料距生产源距矿井较远的材料。本设计采用机械搅拌制浆工艺。工艺流程如下：采土场（推土机、装载机）→自卸汽车→泥浆搅拌池（搅拌机）→贮浆池（筛子）→泥浆泵→灌浆管（从回风斜井下井）。

1）矸石页岩灌浆

矸石页岩采石场——粒度筛选——运输设备——多极破碎机（球式、鳄式）——泥浆搅拌池——泵站——管道入井。

2）粉煤灰灌浆

发电厂——运输设备——储灰池——搅拌池——泵站——管道入井。 3）黄泥灌浆

水力取土、自然成浆：高压水枪取土——输浆沟——过滤筛——管道入井。 水力取土自然成浆

利用高压水枪(压力50-80kPa ；流量85-266m3／h)直接冲刷地面表土成浆，经输浆沟送往灌浆钻孔或管路。

这种制浆方法设备简单，投资少、劳动强度低、工效高。在表土层较厚的矿区，灌浆点分散的矿井十分适用。在东北地区天寒地冻的冬季采取贮土峒室，夏秋贮存地面黄土，冬季用水枪直接冲刷成浆。水力取土自然成浆的制备泥浆方法，其缺点是土水比难以控制，不能保证泥浆质量，防火效果差，而且排水量大。

其制浆站的布置如图2-1所示。

其灌浆路线为：地面灌浆站→风井→-250总回风巷→西回风上山→煤4总回风巷→煤4一采皮带上山→4110上顺→工作面。

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图2-1水力取土、自然成浆制浆站

l-灌浆钻孔及篦子；2-输浆沟；3-水枪；4-输水管路；5-水源泵房； 6-取土场

特别需要说明的是：黄泥灌浆系统的灌浆系数、泥水比等各项参数在实际生

产中必须根据煤层发火情况、输送距离、煤层倾角、灌浆方式及灌浆材料和季节等因素通过实验确定，以确保灌浆效果和生产的安全。

灌浆参数

地面灌浆站在正常情况下与矿井工作制度一致，年工作日为330d，每天三班灌浆，一班准备，每班纯灌浆时间为3h，每天纯灌浆时间为9h。

①、选择灌浆材料

因土源距煤矿风井5km，土质优良，容重1.3t/m3，属于亚粘土，塑性指数12，取土方便，矿井轻轨矿车可直接到达取土地点。因此，用黄土作为该矿的灌浆材料。

②、选择灌浆方法

根据开采条件及采土场与井口位置关系，选择随采随灌。

③、选择合理的土水比

泥浆的土水比是一个要参数。表示：泥浆中固体材料与水的体积比。主要取决于土质的情况，同时又与泥浆的输送距离、灌浆的方法、煤层的倾角和气候条件的变化有关。

④、泥浆的土水比

泥浆的土水比是一个要参数。表示：泥浆中固体材料与水的体积比。

土水比大，泥浆浓度大，其粘度、稳定性与致密性也愈大，包裹隔离效果好。但是土水比过大，则流散范围小，灌浆钻孔与输浆管路易发生堵塞，不能完全覆盖采空区，形成团块堆积。土水比过小，则泥浆太稀，耗水量大，矿井涌水量增加；在工作面后方采空区灌浆时，容易流出放顶线而恶化工作环境。

土水比的大小主要取决于:

1)土质条件

土质粘度大，土质好，易成浆土水比可以大一些以取得较好的防火效果。否则小一些，如采用页岩、矸石灌浆，土水比要小一些以防止堵管。

2）泥浆的输送距离

输送距离远，土水比可小一些防止堵管。

3）灌浆的方法

采空区埋管灌浆、打钻灌浆，土水比要小一些以免不能完全覆盖煤题；如果是工作面洒浆，土水比可以大一些以节省劳力，提高效率。

4）煤层倾角

煤层倾角越小，土水比要小一些以取得较好的流动性。

5）气候条件

夏季灌浆时，气候炎热，土水比可大一些；冬季寒冷易结冻，土水比要小一些。一般土水比的变化范围为1：2-1：5。

关于土水比多少合适，还因各矿井所处的地域、土水的条件，经济技术水平等不同而异，应根据具体矿井条件而确定。这里参考几个矿井的土水比：表2－2 部分矿井的土水比

参照上述示例，采用的土水比为1：3～5，灌浆系数0.03～0.05。

灌浆量计算

灌浆用土量Qt 计算

a、日灌浆所需土量

灌浆所需土量主要根据灌浆区容积、采煤方法及地质情况等因素确定。

Q t1＝K×m×L×H×C

式中：