灌浆注胶防灭火设计说明

灌浆注胶防灭火设计

西科森兰矿业安全技术

森兰科贸有限责任公司

科技大学

，荣

灌浆、注胶防灭火

黄泥灌浆是煤矿重要的防灭火手段之一，泥浆中的水份吸收大量热，起到灭火降温的作用，黄土包裹浮煤表面，起隔氧阻止氧化的作用。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，现在灌浆的水土比通常在5:1左右，灌浆效率低，浆液流失量大，脱水时间长，灌浆时浆液流动不可控，容易发生“溃浆”事故。

为了更好地利用泥浆的吸热、阻化及充填性能，同时又能克服泥浆的脱水、流失、溃浆以及灌浆的不可控，目前已研制成功了一种新型材料FCJ12胶凝剂，可以使泥浆实现液固转化，使泥浆形成一种像胶牙膏一样的柔性胶体，彻底解决了泥浆的缺点，又充分利用了泥浆的优点，这种“灌浆注胶防灭火技术”在国、外得到了广泛的应用，在也有较多应用，如兖矿硫磺沟矿、吉新矿、新汶伊犁一矿、轮台宝山矿、兵团大矿、金川矿业等，在井下防火、灭火均取得了良好的效果，特别适用于倾角20～90度煤层开采时的防灭火，扑灭大煤矿火灾时荣获了兵团科技进步一等奖、国家科技进步二等奖等奖励。

采用这种新技术需使用相应的设备及方法，在地面使用制浆系统把水和土制成一定比例（1：1～3）的泥浆，通过管路输送至井下注浆地点附近时，用一台专用的设备把胶凝剂加入到输浆管路中，泥浆和胶凝剂在管路中反应，在管路出口处形成牙膏状胶体，对漏风通道进行封堵，同时对煤体进行降温、包裹煤体。

一、灌浆、注胶方法：

1.钻孔灌浆、注胶

1）无法埋管或当需要对特定地点灌浆时，需从井下巷道或钻场向注浆区域打注浆钻孔，施工钻孔时可采用“防灭火一次成孔钻具”（钻孔施工完成后，可直接进行连接管路灌浆、注胶，无需抽出钻杆后再下套管，减少了施工工序，避免了塌孔，注浆结束后钻杆和钻头可回收），封孔要严密，可采用钻孔封孔器，钻孔与输浆管路的连接要牢固，并能承受最大的注浆压力；

2)从地面直接向注浆区域打注浆钻孔，钻孔孔径应不小于108mm，钻孔应全长度下套管。

2．埋管灌浆、注胶选择一种

随着回采工作面推进向采空区埋设管道进行注浆，出浆口距工作面的距离应不小于15m。

3.拖管灌浆、注胶

工作面采空区随采随灌时，在工作面上隅角埋入6-8米的无缝钢管（直径φ89*12mm），与顺槽灌浆管路用软管连接，工作面推进时灌浆，每隔10米左右灌一次胶体，随着工作面的推进，按放顶步距用绞车逐渐牵引灌浆管进行下一次灌浆；

4.密闭墙插管灌浆、注胶

工作面回采后从密闭墙上方的注浆管向采空区注浆。此时，密闭墙的强度应满足注浆的要求，注浆时应派专人监护，一旦发现有溃浆征兆时，应立即停止注浆。

5.洒浆

在回采工作面由输浆管路上接出耐压胶管，向采空区均匀地洒上一层浆液。洒浆时，浆液出口压力应不大于0．3MPa。

6．其它方式的灌浆、注胶

充填空间、高冒区、浇筑巷道壁空间及采空区空洞等防灭火均可采用“防灭火一次成孔钻具”及“灌浆注胶防灭火技术”进行充填处理。

二、灌浆、注胶量计算

1.灌浆工作制度

每天三班工作，每班纯灌浆时间为5h。

2.泥水比

根据《煤矿注浆防灭火技术规MT/T702—1997》中规定和灌浆经验以及实际灌浆效果，确定泥水比为1：3。

3.矿井灌浆、注胶量的确定

《煤矿注浆防灭火技术规MT/T702—1997》中规定：

矿井注浆量按式(1)计算：

kGδ

Q w = —————— (1)

Mr c t

式中：Q w——矿井注浆量，m3／h；

k——灌浆系数，取5%；土取3%～12%，粉煤灰取5%～15%；

G——矿井日产煤量，1818t；

δ——土水比的倒数； 3

M——浆液制成率，取0.95；

rc——煤的密度，1.34t／m3；

t——矿井日注浆时间，15h。

把各取值参数代入上式得：

kGδ

Q w = —————=14.4 m3／h

Mr c t

4.每日灌浆用水量

Qs2= Ks·Qw =1.2×14.4*15*0.75=194.4m 3/d 式中： Ks—用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数，取1.2。

5．灌浆材料：黄土、砂土、粉煤灰等。

三、泥浆的制备

1．取土方式

矿井灌浆用黄土采用就地取材，可存放在灌浆站附近储土场。灌浆站采用LW521F 型5t轮式装载机进行机械取土。

2．灌浆、注胶站

综合灌浆注胶站布置在风井工业场地。

3.灌浆、注胶防灭火系统

灌浆、注胶防灭火系统类型主要分为：地面固定式；地面移动式；井下移动式三种，这些系统使用所须的条件及其应用时的优缺点如下表。

MDZ-60/120地面固定式灌浆注胶防灭火系统(120万吨以上)。

MYZ-30/60地面移动式灌浆注胶防灭火系统(30-120万吨)。

ZHJ-15/30井下移动式灌浆注胶防灭火系统(30万吨以下)。

MDZ-60/120地面固定式灌浆注胶防灭火系统

1）系统功能

功能一：灌浆。本系统每小时最多可将40m3的制浆料（土、灰）送入制滤机制成一定浓度的浆液，经过滤后通过管路进入注浆地点，达到防灭火目的。

功能二：灌注稠化胶体。通过加入一定比例的JXF1930稠化悬浮剂，使浆液成为稠化胶体，然后通过渣浆泵输送至灌浆管网，到达用浆地点。

功能三：灌注复合胶体。在注浆地点附近，使用“ZHJ-5/1.8G矿用移动式防灭火注浆装置”向输浆管路的浆液加入FCJ12复合胶体胶凝剂，形成复合胶体泥浆注

入火区。

功能四：压注高分子胶体。使用“ZHJ-5/1.8G矿用移动式防灭火注浆装置”以每小时5 m3以下的流量将水和MCJ12胶体灭火剂制成高分子胶体并以一定压力注入火区。

2）系统构成

MDZ-60/120地面固定式胶体防灭火系统由浆料储存场地、浆料输送、连续式定量制浆、过滤搅拌、计量、输浆及管网系统和外加剂添加等部分构成，见图1和图2。

地面固定式灌浆注胶防灭火系统流程框图

地面固定式灌浆注胶防灭火系统工艺流程图

3）系统布置

本系统主要设备、仪表、控制柜等都应以固定形式安装在注浆站，注浆站应建