灌浆防灭火设计大纲

灌浆防灭火设计大纲与指导书

第一章矿井概况

一、简述矿井的位置交通

二、煤层特征

成煤时期、煤层的层数，煤层的赋存条件、自然发火期。

三、矿井开拓系统与采煤方法概况

矿井工作制度、矿井生产能力及服务年限、矿井开拓方式、采区布置。采煤方法及采煤工作面作业形式，采煤工作面参数(工作面长度、采高、日推进度、回采率)。

四、灌浆材料的质量、数量、开采条件和位置。

第二章灌浆材料与制浆系统

第一节灌浆材料

灌浆材料的选择。

第二节制浆系统

一、灌浆站

灌浆站的形式有三种，即固定式、分区式、移动式3种，每种形式有它的适应条件和优缺点。灌浆站应根据灌浆区的分布、灌浆材料、水源的分布情况以及灌浆管路的铺设等综合考虑，进行技术、经济比较后确定。

二、制浆工艺系统及主要设备

根据灌浆材料的位置及来源选择制浆方法。叙述制浆的工艺系统，画出制浆工艺流程图、选出制浆主要设备，设计出泥浆池的尺寸。灌浆站的主要建筑。

三、灌浆站的供水及设备

灌浆的水源可采用矿井水，也可采用河水、井水。任何一种水源都必须保证灌浆站的日用水量。灌浆用水的水质要求：pH=6～9，不含有毒物质和可燃物质。

供水设备的型号、台数，供水管路的直径、长度，供水设施。

第三章灌浆方法与灌浆参数

第一节灌浆方法

灌浆方法有随采随灌、采后灌浆、采前预灌3种，根据每种的特点、适应的条件选择合理的灌浆方法。

选择的灌浆方法在说明书中加以叙述，最好配上插页图。

第二节灌浆参数计算

一、灌浆站工作制度

地面灌浆站的工作制度应与矿井工作制度相配合。灌浆站的工作班数应按煤层的自然发火严重程度和工作面作业形式来确定。“两采一准”的作业形式，日灌浆班数按2班安排，每日纯灌浆时间为10h；发火严重，需灌浆工作面多时，宜3班灌浆，日纯灌浆时间按15h计算。

二、灌浆所需的土量

三、泥浆水土比的确定

我国煤矿灌浆的泥浆水土比一般使用3:1~6:1。可根据灌浆材料、煤层倾角来确定。

四、灌浆用水量

五、日灌浆

六、小时灌浆量

七、泥浆的密度

泥浆密度按下式计算：

式中 浆——泥浆密度，t/m3；

ρ水——水的密度，t/m 3，取1 t/m 3； ρ土——土的密度，t/m 3，黄土取2.70 t/m 3，其他灌浆材料按其密度取值；

Q 水——单位时间的用水量，m 3/h ；

Q 土——单位时间的用土量，m 3/h 。

第四章 泥浆输送系统

一、输浆倍线

二、灌浆管道选型

（一）灌浆管路系统

确定泥浆的输送路线，若灌浆站离井口近，输浆管路可沿井筒敷设到井下，输浆管路一般从风井进入井下。若离井筒太远，可打灌浆钻孔，从灌浆钻孔输送泥浆到井下。

井下灌浆干管沿大巷敷设，采区（工作面）安设分支管路至各灌浆区。井下灌浆管路的干管、支管一般沿回风巷道敷设。

灌浆管路系统确定以后，画出灌浆系统图。

（二）灌浆管路选型计算

1．管径选择计算

主要灌浆干管直径要根据管内泥浆的流速来选择，管内的实际流速应大于临界流速，这样才不会因流速过小发生管路堵塞。

根据泥浆的流量初步计算管径：

式中

d 临——按临界流速初步确定的管道直径，m ； ν临——管道中的临界流速，m/s ；

Q 浆——小时灌浆量，m 3/h 。

按上式计算的管径在《管材手册》中选择合适的管道直径，再按所选的管径以下式计算实际流速： 式中

ν——管道中的实际流速，m/s ； d ——所选择的管道直径，m 。

管道中的实际流速必须大于临界流速，若实际流速小于临界流速，需重新选择管径。井下灌浆干管多采用无缝钢管，其直径一般为100mm~150mm ，支管直径一般为75mm~100mm 。

2．管壁厚度计算

(1) 垂直管道

式中 δ——管壁厚度，mm ；

Z R ——许用应力，无缝钢管Z R =78452.8KPa ，焊接钢管Z R =58839.6 KPa ；

d ——管道直径（内径），mm ；

P ——管内应力，KPa ，10.79H ρP =浆；

ρ浆——泥浆密度，t/m 3； H ——井深，m ；

α附——考虑管壁厚度不均等的附加厚度，无缝钢管α附=1mm ～2mm ； b ——考虑垂直管道磨损量的附加厚度，可在1mm ～4mm 内选取。

（2）水平管道

式中 n ——管道质量与壁厚不均的变动系数，n =0.9；

δ、P 、d 、α附——同前。

三、泥浆泵的选型

如果泥浆站到灌浆点的高差小，应采用泥浆泵加压，若高差大不需要加压。

1．泥浆泵的流量

根据不同的取土方式，可分为按单位耗水量或水土比确定泥浆流量。

2．泥浆泵的总扬程

式中 H 浆——输送泥浆所需的总扬程，Kpa ；

n h ——与泥浆提升几何高度相当的水柱高，Kpa ，n h =09.81h ρ浆，Kpa ；

0h ——泥浆提升几何高度（为灌浆点与灌浆站之间的标高之差），m ；

h 沿损——泥浆管道沿程水头损失，h L i =⨯沿程浆，Kpa ；

L ——泥浆管长度，m ；

i 浆——泥浆管道每米长度的水压头损失，i K i =⨯水浆，Kpa ；

i 水——清水状态下的水压头损失，22i d λν=水水 kpa ；

λ水——清水阻力系数，查表选取；

钢 管 的 λ水 值

——泥浆实际流速，m/s ；

d ——管道内径，m ；

K ——泥浆阻力系数，可查表；本次设计选取K =1.14（1.135）；

h 局——泥浆管道总的局部阻力系数，可取沿程损失的10%，kpa

h 吸——泥浆泵或沙泵的吸程，一般取39.24～49.05kpa ；

h 泵站——泥浆泵站内管道及零件的水头损失，一般取19.62～29.43kpa

h 剩——剩余水压头，一般取19.62～49.05kpa 。

根据计算的泥浆流量和需要的总扬程，在泥浆泵技术特征表中选择。应选择同能力的泥浆泵两台，一台工作，一台备用。