灌浆系统设计

矿井灌浆系统改造设计

一、灌浆量计算

一）灌浆站：东风井设置1个灌浆站，其搅拌池容积为47m*1m*1m的，配备2台搅拌机，其灌浆能力为25m3/h。

西风井建立有临时灌浆站，其搅拌池容积为30m*1m*1m的，配备1台搅拌机，其灌浆能力为10m3/h。

二）日需灌浆量

按公式Q = （Q

土+Q

水

）*0.93= （G*K/γ*1.1+1.1*5* G*K/γ）*M。

其中G：日产量；

K灌浆系数，取0.035；

M灌浆系数，取0.93；

γ煤的容重，取1.4。

则各采区灌浆量计算结果见表1，计算原则为各采区生产能力最大时期所需灌浆量。

表1 矿井各采区灌浆量计算

三）能力核算：东西风井临时灌浆站按照日灌浆840m 3反算，仅能满足西部采区年产181万吨的灌浆量，灌浆能力不足，必须对东风井灌浆站进行改造，并在新西风井建成后，建立新西风井灌浆能力120m 3/h 以上的永久灌浆站。 二、灌浆管路选型 一）管径选型

泥浆在管道中的流动时，其实际流速必须大于临界流速，泥浆才能正常流动而不致堵管和沉淀，各种管径的临界流速查《采矿设计手册》，并根据数理统计法利用下式对不同管径的临界流速进行推算：

V 1/V 2=(d 1/d 2) 1/3

式中：V 1、V 2分别为内径d 1、d 2管径的临界流速，具体见表2. 管道中泥浆的实际流速根据下式计算：

V =[4×Q/（3600×3.14×d 2）

式中：V —管内泥浆实际流速，m 3/s

d —试选管径，m Q —小时灌浆量，m 3/h

经过试算，为保证泥浆的实际流速大于临界流速，选择了改造后的灌浆管径为D159mm 。 二）壁厚选型 1、泥浆容重计算：

γ浆=γ水Q 水+ γ土Q 土/（Q 水+Q 土） Q 水：Q 土=5:1

则γ浆=1*5Q 土+ 2.1*Q 土/（5Q 土+Q 土）=1.183t/m 3 2、管内压力计算： P = 10.79H*γ浆/1000 P —管内压力，取P=10.79γj H ； H —输浆管两端落差，m ； γj —泥浆密度，t/ m 3；

立管下口压力为：10.79*（480+23）*γ浆/1000 = 6.42Mpa，其他管内最大压力见表2

3、壁厚计算

δ= 0.5*d*{[(0.0102Rc+0.0041P)/( 0.0102Rc -0.0133P)]1/2-1}+ a

f

+b 其中

δ—管壁厚度；

d—管内径，mm；

Rc—许用应力，无缝钢管取800×98.0665Kpa；

a

f —管壁厚度不均的附加厚度，无缝钢管a

f

=1.0～2.0mm；

b—垂直管道磨损量的附加厚度，根据不同用途（采区上山、总回风巷）及服务时间的长短1.0～4.0mm。

考虑西一8煤上采区和西三采区灌浆，设计在西二-480找孔巷道封闭墙外和东四灌浆立管下口各设置一个减压阀，出口压力控制在。

1）立管下口的壁厚

δ=5.01+2+4=11.01mm

选择D159*12mm的无缝钢管作为立管下口的连接管路。

2）井下各上山段的壁厚

经过计算，最终管路壁厚选择结果见表2