预防性灌浆防火项目设计任务书.doc

预防性灌浆防火工程项目设计 22矿山灾害防治课程 预防性灌浆防火工程项目设计任务书（安管0931班）经济工程系 2010年12月预防性灌浆防火工程项目设计任务书第一部分 课程项目设计说明一、课程项目设计的目的课程项目设计是矿山灾害防治课程项目化教学的一个必不可少的重要环节，其目的是培养学生综合性地进行应用理论分析和煤矿企业实生产中的安全技术问题的处理与解决能力，通过网络、图书查阅所需资料进行新知识新技术应用拓展的能力，以及通过课程的项目设计掌握安全工程设计的一般步骤和了解预防性灌浆防火工程施工的系统化设计方法和步骤。二、课程项目设计说明（一）要求每一位学生正确对待课程项目设计工作，独立完成课程项目设计的各项任务，按时上交课程项目设计说明书与图纸。（二）质量要求1设计说明书的编写1）设计说明书由文字说明、图表、附件等组成。2）本人独立完成设计任务，文字叙述简明扼要，图表规范、清晰准确。3）文理通顺，字体工整清楚。说明书正文一律用五号长仿宋体书写。章节标题用四号长仿宋体书写。标题的上方和下方都应留一行空行与正文隔开。4）说明书一律用课程设计专用纸抄写，在每页边缘都要留出空白，左边留出25mm,右边留出20mm，上方留25mm，下方留20mm.。5）说明书每页统一用阿拉伯数字编页，标注在右下角，数字两边加两个小圆点。6）说明书分章节书写，每一节分段落书写。说明书每章应重新开页。7）说明书中引用参考书的公式和主要原理，以及引证的依据，均应在文字说明的右上角加注参考文献的编号。该编号应与说明书正文后所附的参考文献编号相符。所引用的书籍、资料要列入参考文献中。说明书最后要编列出参考文献和参考书的名称、出版时间（发表时间）、出版社名、作者名、参考页码。8）说明书所应用的公式，应将所有符号及单位注明。计算时，将数字代入后，可直接将答案写出，不必将计算过程详细列出。9）说明书正文之前应编写设计说明（前言）、目录。10）说明书中附图必须有图名及说明，附表必须有表名及说明。图、表中的所有标注必须符合制图标准。11）说明书的章节，应按课程项目设计指导书的顺序编写。12）说明书按统一格式装订。装订顺序：封面教师评语前言目录正文参考书目2对设计图纸的要求1）明确反映设计内容，投影关系正确，符合工程要求；图纸上的各种设计尺寸必须准确且标注清楚。2）符合制图标准的规定。3）图面布置均匀整齐，图纸清洁美观，字体工整。4）所有图纸一律用铅笔绘制或使用计算机制图。5）说明书中的插图可不按比例绘制，要求其尺寸大体与实际情况相符。6）插图要直接绘制在说明书纸上，说明书应留出插图的位置。（三）以某正规出版社出版的书籍作范本，按其标准作出设计说明书的文字、插图、表格、字号、页眉页脚及注解等，该用黑体字的要用黑体字书写。（四）特别要求1.设计内容不能有缺失，必须全部完成，保证设计内容的完整性、系统性。2。设计内容正确，不能出现技术上的错误，尤其不能出现严重的技术上错误。3.设计说明书要写的丰满，不能写得太单薄，让人看不明白。说明书一定要能够起到说明的作用，即别人能按你的设计说明书的要求，把你的设计付诸施工。4.如果一项工程涉及到几个可用的方案，应将几个方案一一列出，并对这些方案进行综合的技术分析和经济比较，最终选择技术上先进、经济上合理的方案作为实施方案。设计中尽可能采用国际、国内前沿技术，使用新技术、新方法、新工艺和新设备。如果设计中有创新、有创意、有创造，并成为你设计的亮点和闪光点，经技术论证其技术上是可行的，经过经济比较其经济上又是合理的，这样的设计将是最好的设计。三、时间安排：3周四、课程项目设计考核1课程设计考核分三大部分。1）课程设计说明书与图纸质量;说明书中各项措施可行性、可靠性。技术上先进，经济上合理（便宜），有新的技术创意且有应用的可行性，可增加分数。图纸设计正确，无原则上的技术性错误，图面整洁美观。2）设计过程中独立完成设计情况和设计资料的提交时间考核。3）设计答辨考核学生进行设计答辨：学生介绍设计基本过程、特点和适应性，回答本设计方面的有关问题。2课程项目设计成绩综合评定结合课程项目设计质量和设计答辩综合评定课程项目设计考核成绩，课程项目设计成绩作为独立的学科成绩记入教学项目考核成绩。第二部分 课程项目设计大纲 第一章 矿井概况一、简述矿井的位置交通某矿井位于省市东部，距市区中心约7.5km，某矿井井田东与矿为邻，西与矿为邻，南到煤层露头，北至李口向斜轴。 矿区工业广场有矿区专用铁路与国铁京广线、焦支线相连接。公路以市为枢钮，有柏油公路（沟）通向附近各县市，与四通八达的公路相连，交通便利。新建北山风井工业场地，距现工业广场2.5km，有公路相连接，交通较为便利。 矿井所在地区水资源十分丰富。粘土来源广泛，附近就有粘土山，且土质较好，是非常好的预防性灌浆所需要的粘土。二、煤层特征根据钻探工程资料，井田地层从老到新依次为寒武系崮山组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组和第四系。地层未受区域变质和岩浆活动影响。表土层为粘土，厚度653m。 该矿井的煤系地层中共含四组可采煤层，自上而下分别为丁、戊、己、庚组煤，该矿开采己组煤层。己组煤位于二叠系下统山西组，它上以砂锅窑砂岩底面与下石盒子组分界，下以L1灰岩顶面或己组煤底板砂岩底面与太原组分界，整和接触，岩石组合下部为含煤层位，含己组煤层，共有四层煤，自上而下为己14、己15、己16、己17煤层，其中己14煤层本区不可采，己15煤层单独存在，己16、己17合层为己1617煤层。己15与己1617煤层层间距由南向北逐渐减小，靠近李口向斜轴部附近几乎近于合层为己1517煤层。 该矿正在开采的己15煤层赋存稳定，煤层倾角由南向北逐渐变小，南部平均倾角20左右，中部一般为16左右，北部靠近李口向斜轴部倾角仅为15。区内己15煤层厚度稳定，一般3.84.6m，平均4.1m。煤层自然容重为1.39t/m3。煤层结构简单，性脆易碎成粉末，煤质较好，己15为1/3焦煤或焦煤。属低灰中灰、特低硫、特低磷、中高热值煤，精煤回收率高，可选性与炼焦性能好，为优质炼焦用煤。 该矿属低瓦斯矿井，正在开采的己组煤煤尘具有爆炸危险性，煤尘爆炸指数为20.9136.41。己组煤煤层有自燃倾向性，自燃发火期为3个月。三、矿井开拓系统与采煤方法概况1、矿井工作制度矿井年工作日300天，“三八制”作业，两班采煤，一班准备. 2、矿井生产能力及服务年限矿井的设计生产能力为2.0Mt/a。服务年限为48a。立井多水平上山开拓，井口标高+250m,井底标高-340m.采用走向长壁倾斜分层，分层同采，采用综采工艺，“两采一准”作业形式。上分层采煤工作面主要技术特征：工作面长度为200 m，走向长度2300m,煤层倾角平均300,风巷标高为-92.79m，机巷标高-139.48m.采高平均2.3m, 日进平均6刀，截深0.6m，回采率95%.附采煤工作面布置平、剖面图，见附图。 剖面四、其它条件井底距运输大巷的距离为600m，主要运输石门至采区轨道上山的采区下部车场长度为1100 m，采区下部车场到上分层采煤工作面机巷口长度920m。第二章 灌浆材料与制浆系统 灌浆系统由制浆设备，输浆管道和灌浆钻孔（井或巷道）三部分组成。第一节 灌浆材料 灌浆材料的选择。灌浆材料的位置及来源，材料的广泛性，粒径，可用性等。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来源及位置选择制浆方法。画出成浆与灌浆系统立体图，选出制浆主要设备，叙述制浆的主要工艺过程。地面制浆站及蓄水池的布置图。附图1：画出成浆与灌浆系统立体图。附图2.：地面制浆站及蓄水池的布置图。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=69，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、灌浆所需的土量按采空区的2030计算灌浆所需的用土量。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3:16:1。可根据灌浆材料、煤层倾角来确定。四、灌浆用水量五、日灌浆量六、小时灌浆量灌浆所用的水仅作为输浆的运土工具。七、泥浆的密度泥浆密度按下式计算： 式中 泥浆密度，t/m3； 水的密度，t/m3，取1 t/m3； 土的密度，t/m3，黄土取2.70 t/m3，其他灌浆材料按其密度取值； 单位时间的用水量，m3/h； 单位时间的用土量，m3/h。第四章 泥浆输送系统一、输浆倍线输送浆液的压力有两种。一种是利用浆液自重及浆液在地面入口与井下出口之间高差形成的静压力进行输送，叫静压输送。当静压输送不能满足要求时应加压输送。静压输送阻力，又叫静压倍线；动压输送阻力，又叫动压倍线。1.静压倍线： P=式中 P静压倍线；L输浆管道的长度， m;H输浆管道进出口的高度差，m;2.动压倍线： P =式中 P动压倍线；L输浆管道的长度，m;H输浆管道进出口的高度差，m; h泥浆泵的扬程，也是泥浆泵的压力，m. 输浆倍线一般控制在38之间。过大的倍线易造成输浆管的堵塞，输浆困难，须选择泥浆泵来加大输浆压力；过小的倍线易造成输浆管爆裂。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，画出工作面灌浆系统图。附图3：画出工作面灌浆系统图。（二）灌浆管路选型计算1、管径选择计算当管道中浆液恰好处于无沉积的悬浮状态时的流速，称为临界流速(vc)时，也叫不淤流速，最小流速。在这个流速下输送浆液，既能保证不淤积、不堵管，而且消耗的能量又最小。Vc一般为14m/s 。因此，临界流速是一个重要参数。与临界流速对应的管径叫临界管径dc，两者的关系为 或 Vc输浆管路中泥浆的临界流速；dc输浆管路的临界管径（直径）；Qm泥浆流量，m/h。灌浆量Qm值一定时，与Qm对应的（di，vi）有很多组，可采用试算法确定dc。主要灌浆干管直径要根据管内泥浆的流速来选择，dc一般为50200mm,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 按临界流速初步确定的管道直径，m； 管道中的临界流速，m/s； 小时灌浆量，m3/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 管道中的实际流速，m/s； 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，将造成堵管事故，需重新选择管径。井下灌浆干管多采用无缝钢管，其干管直径一般为100mm200mm，支管直径一般为50mm150mm。2、管壁厚度计算(1) 垂直管道 式中 管壁厚度，mm； 许用应力，无缝钢管=78452.8KPa，焊接钢管=58839.6 KPa； 管道直径（内径），mm； P管内应力，KPa，； 泥浆密度，t/m3； 井深，m； 考虑管壁厚度不均等的附加厚度，无缝钢管=1mm2mm； 考虑垂直管道磨损量的附加厚度，可在1mm4mm内选取。 （2）水平管道 式中 管道质量与壁厚不均的变动系数，=0.9； 、P、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，若高差大则不需要加压。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 输送泥浆所需的总扬程，Kpa；与泥浆提升几何高度相当的水柱高，Kpa，=，Kpa；泥浆提升几何高度（为灌浆点与灌浆站之间的标高之差），m； 泥浆管道沿程水头损失，Kpa；泥浆管长度，m；泥浆管道每米长度的水压头损失，Kpa；清水状态下的水压头损失， kpa；清水阻力系数，查表选取；钢 管 的 值/mm1781491239367铸铁管0.02030.02220.02370.02600.02920.02泥浆实际流速，m/s；管道内径，m；泥浆阻力系数，可查表；本次设计选取=1.14（1.135）；泥浆管道总的局部阻力系数，可取沿程损失的10%，kpa泥浆泵或沙泵的吸程，一般取39.2449.05kpa；泥浆泵站内管道及零件的水头损失，一般取19.6229.43kpa剩余水压头，一般取19.6249.05kpa。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。第五章 劳动组织与技术指标第一节 劳动组织根据灌浆站的制浆方法、灌浆方法、灌浆班数进行定岗定员，确定劳动定员表和组织形式。第二节 灌浆技术指标技术指标见表。灌浆防灭火技术指标表顺序名 称单 位指 标备 注1开采层2煤层特征煤层厚度m煤层倾角()自然发火期月煤质煤的容重t / m33采煤工作面工作面长度m采高m工作面回采率%日进尺m/d工作面作业形式4矿井工作制度5灌浆材料灌浆材料的种类灌浆材料的密度t/m36浆液水土比重度(或密度)t/m3(kg/m3)7灌浆量日灌浆量m3/d小时灌浆量m3/h8灌浆站(1)采土方式(2)制浆方法(3)灌浆站工作制度(4)灌浆站主要设备与设施设备名称型号规格水枪台搅拌机台供水水泵台泥浆泵台泥浆池m39输浆方式10输浆倍线11灌浆方法12输浆管道规格干管m支管mm第三部分 局部单项防火工程设计第六章 局部单项防火工程设计已采完的废弃的采区和已采完的区段等均需设置密闭，风幛，临时性防火墙，半永久防火墙，永久性防火墙，防爆墙等，用以防治瓦斯和防火。对此，进行单项防火工程设计。一、临时性防火墙木板防火墙。木板防火墙材料的选择；棚腿、立柱的砌法，木板的砌法；板见缝隙的处理；门孔（观测孔）的规格设计。木板防火墙的布置位置及要求。作出木板防火墙的设计图（正面图和侧面图）。附图4：作出木板防火墙的设计图（正面图和侧面图）。二、半永久防火墙1.木段防火墙木段的选择，木段的规格，木段的堆砌，缝隙的处理。木段防火墙的布置位置及要求；木段防火墙适用条件。作出木段防火墙的设计图（正面图和侧面图）。附图5：作出木段防火墙的设计图（正面图和侧面图）。2.黄土防火墙进行黄土防火墙的设计。附图6：作出黄土防火墙的设计图三、永久性防火墙永久性防火墙的作用是长期严密地隔绝火区，阻止空气进入。因此要求坚固、密实。这种防火墙用料多，工序复杂，建造时间长。一般多用砌体防火墙。1.砖体防火墙砖体防火墙的用料，防火墙的规格，防火墙内外面的处理。采集气样管、检查温度管及放出积水管的规格选择，安装位置及管的外口处理。 作出砌体防火墙的设计图（正面图和侧面图）。附图7：作出砌体防火墙的设计图（正面图和侧面图）。2.浇灌防火墙当对防火墙的密封性、耐温性及抗压性要求较高时，就要浇筑混土或钢筋凝土防火墙。混凝土防火墙抗压性好，钢筋混凝土防火墙不但抗压性好，而且抗拉性也强。 建造时先掏槽，要求与砖防火墙相同。然后立好模板，浇灌混凝土，待凝固后，即成为抗压强度大、密实性能好的混凝土防火墙附图8：作出浇灌防火墙的设计图（正面图和侧面图）。四、防爆墙 1. 水砂充填防爆墙水砂充填防爆墙的用途，砂子的来源，防爆墙的砌筑。作出水砂充填防爆墙的设计图（正面图和侧面图）。防爆墙建造好后，在其掩护下再构筑永久性防火墙。附图9：作出水砂充填防火墙的设计图（正面图和侧面图）。2.砂袋防爆墙砂子的来源，砂袋的填装，砂袋的运输，砂袋的堆砌，砂袋的堆砌高度，砂袋的堆砌长度。砂袋防爆墙的布置位置；砂袋防爆墙的管理制度。作出砂袋防爆墙的设计图（正面图和侧面图）。附图10：作出砂袋防火墙的设计图（正面图和侧面图）。也可采用石膏建造的防爆防火密闭墙。用石膏来建造防爆防火密闭墙，此密闭墙以石膏为原料，另加助凝剂，在喷射机内与水混合，经搅拌喷涂到单层衬底上或喷灌于双层模板中，凝固成形的一种防火墙。喷灌后半小时即可凝固承压，其厚度一般为0.5m1.0m，构筑后1h2h即可起到防爆作用。第四部分 工作制度第七章 工作措施与制度一、制定预防性灌浆防火工作措施。二、制定使用防火墙防火的工作措施。三、制定煤层自燃发火防治制度。第五部分 参考资料按序号列出本设计所参考的全部资料。提交的设计成果1.书面文档，打印装订后提交 2。电子文档，发至邮箱：第六部分 课程项目设计说明及要求矿山灾害防治课程 预防性灌浆防火工程项目设计要求一设计说明：1.设计内容不能有缺失，必须全部完成，保证设计内容的完整性、系统性。2。设计内容正确，不能出现技术上的错误，尤其不能出现严重的技术上错误。3.设计说明书要写的丰满，不能写得太单薄，让人看不明白。说明书一定要能够起到说明的作用，即别人能按你的设计说明书的要求，把你的设计付诸施工。4.设计既是创造，也是仿造，首先是仿造，然后是创造，在仿造的基础上进行创造。设计只要合理合法合规程合规范，技术上可行，经济合理，就是好设计；只要适合我们给出的设计条件，就是好设计；设计中采用的技术应是国际、国内前沿技术；若技术上先进，经济上便宜，且设计有创新、有创意、有创造，是最好的设计。5.设计中不能出现任何拷贝来的图件，包括插图。设计说明书中也不允许出现与其它同学雷同的说明文字和图件，即所有的说明书文字必须是自己编写的，所有的图件必须是自己设计的。6.若采用手工书写设计说明书和作图，说明书字体要工整，设计图纸要画得漂亮。设计图纸的每根线条要画得黑、光、亮，图纸最好要用2B铅笔或绘图笔画。以一本正规出版社出版的书籍做范本，按照标准编辑、编写封面、扉页、设计说明、目录、正文和参考书目、封底。以上六条最为关键。7.按要求独立完成设计任务，不得抄袭。8.设计插图图幅（大小）自己定，规定的设计图必须画成一张设计说明书用纸的大小。设计尺寸标注准确、清楚。9.设计中可到图书馆等借阅、查阅资料或利用网络查阅有关资料资料。利用一切可以利用的条件，利用一切可以利用的资源，完成好本次设计。10.每周五盘点、梳理、检查一周里的设计任务完成情况，并安排下一周的设计工作任务、进程。11.第三周答辩，展示你的设计。重点展示设计亮点，闪光点，展示设计中的创新、创意和创造，不管是设计思路上的，还是设计图纸上的，或是说明书的语言表述上的，能让人看了眼前一亮的内容。阐述设计中亮点的技术上的先进性，经济上的合理性，即亮点的亮处即有效性。设计中的创意、创新或创造必须在设计说明中（前言）重点加以说明。12.本次设计是我们在高校学习期间最后的3周能在教室潜心学习的3周，希望大家珍惜这段时间，做到前紧后松才好。13.设计说明书的装订，按照：封面扉页设计说明目录正文参考书目封底的顺序装订。封面要设计得大气、美观，又不能花里胡哨，最好放上一张适当的工程图，自己决定。页眉、页脚自己设计制作。14. 以某正规出版社出版的书籍作范本，按其标准作出设计说明书的文字、插图、表格、字号及注解等，该用黑体字的要用黑体字书写。15.设计成果：提交一本书，一本按出版印刷要求书写、装订的设计说明书。希望最后每人拿出一份漂亮的设计来，给自己的大学生活留下一个美好的经历，美好的回忆。祝同学们设计取得优异成绩。二、设计要求：1.不得缺课、迟到、早退，每天按正常作息时间进行设计。早八点至十一点四十，下午两点至三点三十五，按正常上课时间进行考勤，每天都要考勤。2.有事请假，无故缺课将影响你的设计成绩。3.每周五检查、盘点一周来设计任务的完成进度情况，梳理设计中的问题并提出要求。4.借用三层机房：315机房，409找付老师。第七部分 课程项目设计时间及进程安排设计地点、设计时间及设计进程安排实习地点：机房315；实习时间：2010年12月13日2010年12月31日，为时3周；实习计划表序号时间地点实习内容检查观测点召集人112.13上午315教室设计动员考勤指导教师212.13下午315教室设计进程安排、熟悉资料考勤指导教师312.14日12月17日315教室第一章 矿井概况第二章 灌浆材料与制浆系统第三章 灌浆方法与灌浆参数考