煤矿防灭火系统设计

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煤矿防灭火系统设计
二、设计的依据
+ 依据《煤矿安全规程》的有关规定、《矿 井防灭火规范》和《煤矿注浆防灭火技术 规范》的相关内容一致的原则，编制进行 防灭火灌浆系统设计。
+ 参考资料：《矿井火灾学》，《矿井通风 与安全》等教材
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三、设计中相关参数的定义
煤矿防灭火系统设计
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2020/11/21
煤矿防灭火系统设计
•设计一 矿井防灭火灌浆系统设计
➢设计的目的与意义 ➢设计遵循的依据 ➢设计的步骤与计算依据
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煤矿防灭火系统设计
一、设计的意义
• 矿井火灾是煤矿主要灾害之一，火灾一旦发生，轻则影响生产， 重者可能烧毁煤炭资源和矿井设备，更为严重者则可能引燃瓦斯 煤尘爆炸或火烟毒化矿井，酿成人员伤亡的重大恶性事故。尽管 当前矿井防灭火技术有了很大发展，但是仍然难以杜绝矿井火灾 的发生，因此，必须作好矿井的防火灭火工作，以保证生产的安 全进行。 • 本课程设计是《矿井火灾学》教学体系的重要环节。通过本课 程设计，使学生了解地下火灾的发生原因与发展过程，掌握地下 火灾的预测、预报及防治方法和措施等基本知识，培养学生的实 践能力，有利于快速适应毕业后的技术设计与管理工作。
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六、灌浆管道设计
•2 输送管径计算 •管径计算可按下式计算：
• 式中：Qjh——小时灌浆量m3/h；
•
V0——临界流m/s，预选临界流速V0 = 1.121 m/s
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六、灌浆管道设计
•2 输送管径计算
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•
Kw——冲洗管路用水量的备用系数，
一般取1.1-1.25，取1.25；
•
δ——水土比，一般取2-5，取2。
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六、灌浆量计算
•3 灌浆量计算
• 日灌浆量Qj可按下式计算：
•
Qj=（Qt2+Qw）×u
• 式中：Qj——日灌浆量，m3；
•
u——泥浆制成率，如表1-6-1所示。
+ 2.2灌浆材料的选择
+ 2.3地面制浆工艺流程（图）
+ 2.4 灌浆方法确定
+ 埋管灌浆（图）
+ PPT文档演模板 工作面洒浆（图）
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二、设计的步骤
• 2.5灌浆参数确定 • 3 灌浆量计算 • 灌浆用土量计算 • 灌浆用水量计算 • 灌浆量计算 • 4 灌浆管道系统设计 • 灌浆管道系统布置 • 输送倍线计算 • 管径计算 • 管壁计算 • 管材确定 • 5 水枪选择 • 6 泥浆泵选择 • 8 灌浆站主要设施 • 泥浆搅拌池及搅拌机（图）
•4.灌浆参数的确定
•埋管、拖管注浆联合洒浆
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•埋管灌浆 •1-注浆管，2-三通，3-预埋注浆管，4-洒浆胶管
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五、防火灌浆系统与参数的确定
•3.灌浆方法的选择 •依据设计资料，确定采用的水土比为δ和灌浆系数K。
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六、灌浆量计算
•灌浆量的确定，主要是根据灌浆区的容积、采煤方法及地质条件
•4-进风道
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•
由钻窝打钻灌浆
•1-底板巷道；2-钻窝；3-钻孔；4-回风巷；
•5-进风巷
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五、防火灌浆系统与参数的确定
•3.灌浆方法的选择
•交替预埋管注浆
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•埋管灌浆 •1-注浆管，2-三通，3-预埋注浆管，
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五、防火灌浆系统与参数的确定
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六、灌浆管道设计
•2 输送倍线
• 泥浆的输送倍线为：地面灌浆站至井下灌浆地点的管线长
度与垂高之比，N=L/H。一般在2-10之间。预防性灌浆一般采
用静压灌浆。灌浆系统的阻力与静压动力之间的关系用输送
倍线表示。泥浆的输送倍线是指从地面灌浆站至井下灌浆点
的管线长度与垂高之比，即：• N=L/H
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四、设计依据的基础资料
➢ 煤层赋存条件 ➢ 煤的碳化程度、煤岩成分、自燃倾向性、发 火期 ➢ 浆材的质量、数量、开采条件等 ➢ 矿井开拓方式和采区布置图 ➢ 灌浆站工作制度
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五、防火灌浆系统与参数的确定
•1.灌浆系统的选择
•灌浆系统分地面灌浆系统和煤矿井下移动式灌浆两类。
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一、设计的意义
• 预防性灌浆的作用： ➢ 泥浆中的沉淀物将碎煤包裹起来，隔绝其与空气的接 触； ➢ 沉淀物充填于浮煤和冒落的岩石缝隙之间，堵塞漏风 通道，减少漏风；同时，灌浆可以加速形成再生顶板， 从而有利于下部分层的开采； ➢ 泥浆对已经自热的煤炭有冷却散热作用。 ➢ 别外，浆液还可以增加煤的外在水分，减缓其氧化进 程。
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七、水枪选择
• 一般采用低层建筑、建筑高度在24m以下的民用水枪。水枪喷 嘴直径有：13、16、19、22、32、44mm。实际工作需要，设计水 枪采用32mm。
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七、水枪选择
+ 水带直径 ：50mm的水带适应喷嘴直径16mm的水枪；65、 75mm的水带适应喷嘴直径19mm的水枪；90mm的水带适应喷 嘴直径22mm的水枪。
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五、防火灌浆系统与参数的确定
•3.地面制浆的工艺流程
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•1-储土场；2-水枪；3-进浆闸门；4-沉淀池； 5-搅拌机；6-放浆闸阀；7-箅子；8-风井
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五、防火灌浆系统与参数的确定
•3.灌浆方法的选择
•打钻注浆
• 由底板巷道打钻灌浆 •1-底板巷道；2-回风巷；3-钻孔；
•2 输送管径计算
• 主要灌浆干管直径计算应遵循的原则 • 根据泥浆流速确定，对泥浆流速的要求是：能够保证泥浆中 固体颗粒在输送过程中能够顺利流动而不要沉淀在管中，以致 发生堵管事故。 • 临界流速：保证泥浆中固体颗粒在输送过程中能够顺利流动 而不沉淀或生堵管的最小平均流速。他与土壤的质量、含砂量 、比重、土水比等因素有关，可通过查表得出。 • 根据临界流速计算管径后再反过来验算实际流速，使之略大 于临界流速以保证泥浆的输送和获得最经济的管径。
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七、水枪选择
+ ②.坚固黄土、砂土： + q取6-7 （m3水/m3土 ），压力50-60m + ③.极坚固黄土、砂土： + q取7-9 （m3水/m3土 ），压力60-70m + 因此，水枪台数为：N=11.4×6/76.47=0.89台 + 考虑实际情况及水枪的备用，水枪确定为2
•2.灌浆材料的选择
• 灌浆材料应该具有的特征： • 1）加入少量的水能够成浆； • 2）泥浆的渗透性要好； • 3）不含可燃物和助燃物； • 4）泥浆要易于脱水 • 要易于脱水，但也不能过分的容易脱水
•灌浆材料一般有黄土、页岩、矿井矸石、粉煤灰、尾矿 等。选择材料时依据矿区条件合理选择，选择的防灭火 浆材要做到既经济又有效。•东部、西部、西北地区？
• 则:小时灌浆量
•
Qjh=Qj/n.t
m3/h
• 式中：Qjh —— 小时灌浆量，m3；
• n —— 每日灌浆班数,2班；
• t —— 每班纯灌浆小时数，5h/班。
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六、灌浆管道设路有“L”和“Z”型两种布置形式。 • 其中:L型：优点：能量集中，充分利用自然压力，管路有较 大的注浆能力；安装维护管理简单。 • 缺点：井深时压力过大，易崩管。 • “Z”型与“L”型相反
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六、灌浆管道设计
•4 管壁计算
•水平管道管壁厚度按下式计算
• 式中： • n——管道质量与壁厚不均匀的变动系数，取0.9； • 其他符号的意义同上。
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六、灌浆管道设计
•4 管材的确定
• 根选择管材的主要依据是管道所需承受的压力， 而压力与井深成正比。通常情况下，井深不超过 200m，多采用焊接钢管，井深超过200m，多采用 无缝钢管。
等因素来确定。 •1 灌浆用土量计算（三种计算方法）
•(1 )按采空区灌浆量计算
• 随采随灌的用土量(Qt)可按下式计算：
• Qt1=K.M.L.H.C • 式中：Qt1 —— 灌浆用土量，m3；
•
M —— 煤层开采厚度，m；
•
L —— 灌浆区的走向长度，m；
•
H —— 灌浆区的倾斜长度，m；
•
C —— 煤炭回收率，％；
台。
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七、水枪选择
+ 单位耗水量
+ （1）粘土；松散土壤，松散砂土风化泥炭等
+
水枪压力： 30-40 m；（3-4kg/cm2）
+
单位耗水量：5-6 m3/m3；
+ （2）亚粘土；坚固黄土，砂土等
+
水枪压力： 40-60 m；
+
单位耗水量：6-7 m3/m3；
+ （3）轻亚粘土；极坚固黄土，砂土等
•地面灌浆系统
•服务范围广 •灌浆能力大（20m3/h以上）
•灌浆工作量少（不用向井下运浆材）
•投资大、建设周期长，管路维护工作量大
•投资少，使用便捷，日常维护容易；
•地面灌浆系统
•灌浆能力有限； •服务范围小（仅一个面）；
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•运送浆材的工作繁重。
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五、防火灌浆系统与参数的确定
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二、设计的步骤
+ 1 防火灌浆设计依据及基础资料
+ 1.1煤层赋存条件
+ 1.2煤的碳化程度、煤岩成分、自燃倾向性、发火期
+ 1.3浆材的质量、数量、开采条件等
+ 1.4矿井开拓方式和采区布置图
+ 1.5灌浆站工作制度
+ 2防火灌浆系统与参数确定
+ 2.1灌浆系统确定
•
K —— 灌浆系数，即泥浆的固体材料体积与需要灌浆的
采空区空间容积之比。在K值中反映了顶板冒落岩石的松散系数，泥浆
收缩系数和跑浆系数等综合影响。对于对于预防性灌浆取0.01-0.15；
对于封闭区内的灭火灌浆，可取0.1-0.3。
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六、灌浆量计算
•( 2 ) 按日灌浆量计算
六、灌浆管道设计
•4 管壁计算
•垂直管道管壁厚度按下式计算
• 式中： • δ——管壁厚度，mm； • d——管内径，mm； • RZ ——许用应力，无缝钢管800kg/cm2；铸铁管200kg/cm2；普通钢管 600kg/cm2； • P——管内压力kg/cm2，P=0.11γjH； • γj ——泥浆容重t/m3，取1.2； • H——井深, 253.7m； • a——考虑管壁不均匀的附加厚度，钢管1-2mm；铸铁管7-9mm； • b——考虑垂直管磨损的附加厚度，根据管道的服务年限取1-4mm。
+ 出水带标准长度：20 m.
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七、水枪选择
+ 水枪的台数:
+ N=
+ 式中：
+ Qw——取土时的用水量，
+ Qq——单台水枪的流量，
+
Qw = Qti δ
+
Qw = Qti q,
+ 式中：
+ q——水枪取土1m3时的耗水量
+ ①.松散土壤，松散砂土、风化泥岩：
+ q值取5-6 （m3水/m3土 ）,压力30-40m
• Qt=a﹒Qt2
• 式中： Qt——灌日用土量，m3
•
a ——取土系数，考虑土壤含有一定
的杂质和开采、运输过程中的损失，a取1.1；
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六、灌浆量计算
•2 灌浆用水量的计算
•灌浆用水量(Qw)可按下式计算：
•
Qw=Kw×Qt×δ
（3-2-1）
•式中：Qw——灌浆用水量，m3；
• 式中：
• N——输送倍线；
• L——管线长度，m；
• H——垂高，m。泥浆的输送倍线是衡量灌浆能力大小的参
数, N 过大，说明管线太长，阻力过大，输浆压力小，进浆不
畅，易发生堵管现象。 N 过小，泥浆出口压力大，在采空区
分布不均，易发生跑浆事故。
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六、灌浆管道设计
• 按灌浆区日灌浆所需用土量计算公式为：
•
Qt2=K.G/γ1
• 式中：Qt2——日灌浆所需用土量，m3；
•
G——矿井日产量，t,3484 t；
•
γ1——煤炭容重，1.34t/m3；
•
L——工作面日进度，m。
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六、灌浆量计算
•(3) 矿灌浆日需土量
• 矿井实际每日所需采土量为：
+
水枪压力： 60-70 m；
+
单位耗水量：7-9 m3/m3；
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八、泥浆泵选择