黄泥灌浆技术方案

4106综采工作面黄泥灌浆技术方案

第一节概况

一、工作面基本情况

4106综采工作面是井田4#煤层北面布置的第六个工作面，处于+745水平位置，西邻4105采空区，且留保安煤柱20余米，北部和东部为本矿的实体煤层，工作面长度为200m，推进长度为1542m。采用走向长壁后退式综合机械化采煤，全部垮落法管理顶板。

二、地质情况

煤层沉积稳定，结构简单，倾角较平缓，局部地段因受断裂构造的影响，煤层松软破碎，厚度有一定变化，平均厚度为2.7米，是一单斜结构，内生裂隙普遍发育，硬度小，脆度大。顶板为泥岩局部为粉砂岩，厚3.00-5.00m,地质较坚硬，节理不发育，老顶中沙岩节理较发育，有时直接覆盖于煤层之上，属Ⅱ—Ⅲ级顶板。顶板大部分为泥岩，局部为细沙岩。

顶底板特征表

地质情况表

根据“晋煤瓦发【2012】1703号”文，本矿井2012年度瓦斯相对涌出量23.80m3/t，绝对涌出量60.07 m3/min，属高瓦斯矿井。无煤与瓦斯突出的危险。煤层具有爆炸性，火焰长度为70mm；煤层自燃倾向性等级为Ⅱ级自燃煤层；最短发火期78天。

第二节黄泥灌浆技术方案

4号煤层属Ⅱ类自燃煤层，煤层自燃火灾主要发生在回采工作面采空区的氧化带，距离工作面切顶线一般20～45m，最大60～70m。其次是回采工作面上、下隅角。设计对4106综采工作面采空区浮煤自燃采用灌浆为主，均压通风、喷阻化剂等为辅的综合防治措施。本节主要对黄泥灌浆技术方案进行具体描述。

一、灌浆方案比选

我国煤矿现在使用的灌浆方法有随采随灌和采后灌浆两种，其优缺点如下：

1、随采随灌

优点：工艺简便、省管材、节约打钻费和必要的专门灌浆巷道费用，能和回采工作面喷浆共用管路，改善灌浆效果，该法适用于发火期短的煤层。

缺点：灌浆工作受回采时间和空间限制，一次灌浆时间短，灌浆量小。灌浆工作和回采工作有一定干扰。

2、采后灌浆

优点：安全可靠、灌浆效率高，灌浆工作在时间和空间上不受回采工作限制。

缺点：增加打钻设备费和钻孔施工费用，管材消耗量较大，有时还需增加必要的打钻巷道费用，该法仅适用于发火期较长的

煤层。

考虑到4106综采工作面顺槽长度近1600m，工作面年推进度1300m，煤层自燃发火期较长等特点，为保证防火效果，设计4106综采工作面采用随采随灌与采后灌浆相结合的灌浆方案。先随采随灌及时阻燃（灌浆周期为根据工作面实际推进长度每1-3天进行一次灌浆），然后在回采工作面回采结束后，立即打密闭墙，封闭采空区，根据先期灌浆效果情况再利用预埋管路和打钻孔补灌，确保在采空区四周形成宽20m的泥浆封闭带。矿方要针对每个回采工作面的实际情况，进行专项灌浆设计。

二、灌浆设计

1、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：

由于4号煤层平均厚达2.80m，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采区服务。

2、灌浆材料

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

（2）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）；

容易脱水和具有一定的稳定性。

（3）不含有（或少含有）可燃物。

3、地面制浆工艺流程

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（从回风立井下井）。

4、灌浆参数

灌浆周期根据工作面实际推进长度每1-3天进行一次灌浆，每次纯灌浆时间为3-8小时。

（1）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 t2＝KmLHC

式中：

Q t2——日灌浆所需土量，m3/d；

m——煤层采高，平均2.80m；

L——工作面日推进度，取5.4m/d；

H——灌浆区的倾斜长度，170m；

K——灌浆系数，为灌浆、材料的固体积与需要灌浆的采空区容积之比，取0.1。

C——工作面回采率，取0.93

Q t2＝0.1×2.8×5.4×170×0.93＝239.05（m3/d）

（2）日灌浆所需实际开采土量

Q t3＝αQ t2

式中：

Q t3——日灌浆所需实际开采土量，m3/d；

α——取土系数（考虑土中杂质和开采运输损失，取α=1.1）；

Q t2——日灌浆所需土量，239.05m3/d。

Q t3＝1.1×Q t2＝1.1×239.05=262.96（m3/d）

（3）每日制浆用水量

Q s1＝Q t2δ

式中：

Q s1——制备泥浆用水量，m3/d；

δ——泥水比的倒数，根据经验泥水的比取1：3，则δ=3；泥浆密度为γj＝1.20；

Q t2——日灌浆所需土量，239.05m3/d

Q s1＝Q t2δ＝239.05×3＝717.15（m3/d）

（4）每日灌浆用水量

Q s2＝K s Q s1

式中：

Q s2——灌浆用水量，m3/d；

K s——用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数，取1.10；

Q s2——1.1×717.15＝788.87（m3/d）

（5）每日灌浆量

Q j1＝Qs1＋Qt2

式中：