预防性灌浆防火设计说明书.doc

矿井预防性灌浆防火工程项目设计矿井预防性灌浆防火工程项目设计设计人：王国樑 专 业：安全技术管理北京工业职业技术学院经济工程系2010年12月矿井预防性灌浆防火工程项目设计 主 编 王国樑教师评语序号成 绩教 师 评 语 优秀良好中等较差1设计内容完成程度。设计内容是否有缺失，设计内容的完整性、系统性。2设计内容正确性。是否存在技术上的错误，尤其是严重的技术上错误。3设计内容是否符合法律、法规、规程和规范。4说明书的书写。设计说明书写的丰满程度，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。5技术的先进性、创新性。设计中采用的技术是否是国际、国内前沿技术；技术上的先进性及经济上的合理性；设计是否有创新、有创意、有创造。6设计图件，包括插图，设计说明书是否存在与其他同学雷同的情况，有抄袭行为。要求说明书的所有文字必须是自己编写的，所有的图件必须是自己设计的。7设计说明书和设计图纸的规范程度。8设计图纸的各种设计尺寸标注是否正确、清楚。9设计过程的全程参与程度。10其它总成绩_ 前言预防性灌浆是预防煤炭自燃火灾的传统措施，也是应用最为广泛且最有成效的措施。预防性灌浆防火工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。目录第一章 矿井概况7一、简述矿井的位置交通7二、煤层特征7三、矿井开拓系统与采煤方法概况7四、其它条件8第二章 灌浆材料与制浆系统9第一节 灌浆材料9一、灌浆材料9二、浆料的选择10三、灌浆材料的要求11第二节 制浆系统11一、灌浆站11二、制浆工艺系统及主要设备11三、灌浆站的供水及设备12第三章 灌浆方法与灌浆参数15第一节 灌浆方法15一、采前预灌15二、随采随灌15三、采后灌浆15第二节 灌浆参数计算15一、灌浆站工作制度15二、灌浆所需的土量18三、泥浆水土比的确定18四、灌浆用水量18五、日灌浆量18六、小时灌浆量19七、泥浆的密度19第四章 泥浆输送系统19一、输浆倍线19二、灌浆管道选型19三、泥浆泵的选型22第五章 劳动组织与技术指标25第一节 劳动组织25第二节 灌浆技术指标25第六章 局部单项防火工程设计28一、临时性防火墙28二、半永久防火墙29三、永久性防火墙31四、防爆墙33第七章 工作措施与制度36一、制定预防性灌浆防火工作措施36二、制定使用防火墙防火的工作措施36三、制定煤层自燃发火防治制度37参考资料 38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第一节 灌浆材料预防性灌浆是预防煤炭自燃火灾的传统措施，也是应用最为广泛且最有成效的措施。 预防性灌浆就是将水和不燃性固体材料按一定比例混合，配制成适当浓度的浆液，然后利用灌浆管道系统将其送往采空区等可能发生煤炭自燃的地点，以防止自燃火灾的发生。浆液灌注到采空区等处后，其中的固体物逐渐沉淀下来，水则流到巷道中排出。一、灌浆材料1、分类灌浆材料可分为固粒灌浆材料和化学灌浆材料两大类。（1）固粒灌浆材料由固体颗粒和水组成的悬浮液。它取材方便，造价低，施工简单，并具有较好的防渗或固结能力，但其所能灌填的缝隙宽度却受其固体颗粒的细度限制。固粒灌浆材料有粘土浆、水泥浆、水泥粘土浆和水泥粉煤灰浆4种。 粘土浆。使用最早的灌浆材料。粘土的颗粒细,透水性小，制成的浆液稳定性好，价格低廉，但其结石强度和粘结力都很低，抗渗压的能力也弱，仅用于低水头的临时性防渗工程中。 水泥浆。目前使用最多的灌浆材料。它的胶结性能好，结石强度高，施工也比较方便，适于灌填宽度大于0.15毫米的缝隙或渗透系数大于1米/日的岩层。对具有宽大缝隙的岩石或构筑物、地下水流速或耗浆量很大的岩层灌浆时，常在水泥浆中掺入砂子，以减少浆体结硬时的收缩变形，增加粘结力和减少流失。 水泥浆在各种灌浆材料中使用最广,多用于岩石、基础或构筑物的加固及防渗堵漏、堤坝的接缝处理、后张法预应力混凝土的孔道灌浆以及制作压浆混凝土等。 水泥粘土浆。综合了水泥浆的结石强度高和粘土浆的浆液稳定性好、价格便宜等优点，使用范围比较广，并可根据不同要求选择不同的水泥-粘土配合比。 水泥粉煤灰浆。粉煤灰的颗粒细,与水泥等胶凝材料共同制成的浆液稳定性和流动性都较好，在灌浆工程中的应用日趋广泛。为了改善固粒灌浆材料的性能，有时还掺用塑化剂、促凝剂等外加剂。（2）化学灌浆材料由化学药剂制成的流动性好的液体。用它能灌入比较细微的缝隙，还能根据需要调节凝结时间。化学灌浆材料分无机及有机两种：无机灌浆材料以硅酸钠为主要原料,称硅化用灌浆材料;有机灌浆材料以各种高分子材料为主要原料，目前常用的有硅酸钠、环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺及聚氨酯等几种。 硅化用灌浆材料。以硅酸钠（水玻璃）为主要原料的化学浆液。有双液法和单液法两种灌注方法：双液法是将硅酸钠和氯化钙两种溶液先后压入，化合后结石强度较高，但由于所用硅酸盐溶液的粘度比较大，一般用于渗透系数为280米/日的砂质土的加固及防渗；单液法采用比较稀的硅酸钠溶液,其粘度和强度都较低,一般用于黄土或黄土类砂质土的加固。 环氧树脂灌浆材料。以环氧树脂为主体,加入一定比例的固化剂、稀释剂、增韧剂等混合而成。环氧树脂硬化后粘结力强，收缩小，稳定性好，是结构混凝土的主要补强材料。一些强度要求高的重要结构物，多采用环氧树脂灌浆。近年来，也能用于漏水裂缝的处理。 甲基丙烯酸甲酯堵漏浆液。简称甲凝,是以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯为主要原料，加入过氧化苯甲酰、二甲基苯胺和对甲苯亚磺酸等组成的一种低粘度灌浆材料。其粘度比水低,渗透力很强,可灌入0.050.1毫米的细微裂隙，聚合后强度和粘结力都很高,可用于大坝、油管、船坞和基础等混凝土的补强和堵漏。 丙烯酰胺堵漏浆液。简称丙凝。它以丙烯酰胺为基料，以甲醛、过硫酸胺、三乙醇胺、硫酸亚铁、铁氰化钾等为助剂。使用时，将氧化剂和其他材料分别配制成两种溶液，按一定比例同时进行灌注。丙凝浆液的粘度很低，能灌到水泥浆所不能到达的缝隙，然后在缝隙中聚合，变成凝胶体而堵塞渗漏通道。但是，丙凝聚合体的强度很低，可以掺加一定量的脲醛树脂，配成强度较高的丙凝灌浆材料。主要用于防渗堵漏工程。 聚氨酯灌浆材料。简称氰凝,是由异氰酸酯、聚醚和促进剂等配制而成。采用单液灌注，遇水后立即生成不溶于水的凝胶体并同时放出气体，使浆液膨胀，再次向四周渗透，即具有二次渗透的能力。氰凝最后形成的聚合体的抗渗性强，结石强度高，目前用于地下工程的渗漏缝处理。二、浆料的选择预防性灌浆的防火效果及其经济合理性，在很大程度上取决于浆液材料的选择。浆液中的固体材料应满足下列要求：1不含可燃或助燃成分；2粒度不大于2mm，粒度小于1mm的细小颗粒所占比例要达到75；3收缩量尽可能小，含沙量也不超过30；4易于加水制成泥浆；5易于脱水，同时还具有一定的稳定性。煤矿中应用最多的灌浆材料是黄土，但大量应用黄土会使农田遭到破坏，有的矿区无土可取。因此，有些矿区采用破碎后的页岩、破碎后的矸石、热电厂的炉灰等作为代用材料，在实践中也取得了很好的防灭火效果。三、灌浆材料的要求1、浆液年度低，流动性好，可注性好，能够进入细小缝隙和粉细砂层。2、浆液凝固时间能够在几秒至几小时内任意调节，并能准确的控制。3、桨叶的稳定性好，常温、常压下较长时间存放不改变其性质，不发生强烈的化学反应。4、浆液无毒，无臭，不污染环境，对人体无害，属非易燃，易爆物品。5、浆液对注浆设备、管路、混凝土建筑物及橡胶制品无腐蚀性。6、浆液凝固时无收缩现象，固化后有一定的粘结性，能牢固的与岩石、混凝土及沙子凝结。7、浆液结石率高，结石体有一定抗压强度和抗拉强度。8、结石体耐老化性能好，能长期耐酸碱盐生物细菌等腐蚀。9、注浆材料的粒度越细，注浆效果越好，但浆液成本也就越高。10、浆液配制方便，操作容易掌握，原材料来源丰富，价格便宜，能够大规模使用。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中。由于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。所以采用分区式灌浆站。二、制浆工艺系统及主要设备灌浆系统由制浆、输浆和灌浆三部分组成。 1、制浆工艺系统 1）浆液性能，对浆液性能的基本要求是，浓度适当，渗透能力强。在浆液中，固体浆材与水的（体积）比例称之为浆液的（体积）浓度。用黄土做浆材时也叫土水比。 2）浆材的选取 浆材必须满足下列基本要求：（1）不含或少含可燃和自燃物质。（2）不含催化物质，（3）粒度一般不大于2mm，而且细小颗粒应占大部分。对于粘土，d0.005mm的颗粒应占6070；页岩，d0.077mm者应占7075。（4）比重一般要求为2.52.6。（5）胶体混合物浓度（按MgO计）。（6）塑性指数IP*。根据苏联经验认为IP=911最适宜用于灌浆。 ）浆液的制备工艺 泥浆的制备工艺，随取土方式和制浆设备不同而异。 (1) 水力取土自然成浆，这种方法适用以山坡表土层或贮土场的积土为浆材。制浆过程是，先用放炮使表土层变松，或直接用高压水枪（水力喷射器）冲刷。黄土随水而流，在流动的过程中混合均匀，形成泥浆，用筛板过滤除去颗粒较大的砂石后，流入输浆管， 这种制浆方法，设备简单，投资少，劳动强度低，效率高。缺点是水土比难以控制，不能保证浆液质量。窑街、大同、淮南、义马等区一些矿井，采用此种方法。 （2）人工或机械取土机械制浆 泥浆搅拌池应分成两格，一池浸泡，一池搅拌，轮换使用。浆池的容积，一般按2小时灌浆量计算，其底部有向出口方向25的坡度，在泥浆引灌浆管前应设两层过滤筛子（孔径分别为15mm和10mm），在注浆时应及时清除筛前的碴料。2、主要设备搅拌机、减速器、沉淀池、滤网、泥浆泵、高压水枪三、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。如图21、图22。 图21成浆与灌浆系统示意图1-新井井塔 2-主井井架 3-副井井塔 4-贮土场 5-泥浆站 6-金属网 7-草袋层 8-水枪 9-泥浆筛 10-入浆喇叭口 11-沉淀池 12-清水池 13-水泵房 14-回风井 15-灌浆管 16-钻场 17-吸水井 18-管子斜井 19-锯末层 图22地面制浆站示意图1-供水管 2-蓄水池 3-出水管 4-搅拌机房 5-搅拌池 6-往复式搅拌机 7-闸板 8-过滤池 9-过滤网 10-汇浆池 11-石灰池 12-输浆管第三章 灌浆方法与灌浆参数第一节 灌浆方法按与回采的关系分，预防性灌浆有：采前预灌、随采随灌、采后封闭灌浆等三种。 一、采前预灌，所谓采前预灌即是在工作面尚未回采前对其上部的采空区进行灌浆。这种灌浆方法适用于开采老窑多的易自燃、特厚煤层。 二、随采随灌，灌浆作为回采工艺的一部分，随工作面回采向采空区灌浆。随采随灌又有埋管灌浆、插管灌浆、洒浆、打钻灌浆等多种方法。 三、采后注浆，可以利用钻孔向工作面后部采空区内注浆；采空区封闭后，在密闭墙上插管灌浆，防止停采线遗煤自燃。目前采用的灌浆方法主要有： 1) 钻孔灌浆，在煤层底板的集中运输或回风巷道或专门开掘的灌浆巷道内，每隔一定距离（1015m）向采空区打钻灌浆， 2) 埋管灌浆，把灌浆管铺设在工作面的回风道内。工作面放顶前，在回风巷的灌浆支管上接一段预埋钢管（1015m），予埋管和支管之间用高压胶管连接。工作面放顶后始终保持予埋管压在采空区内58m，预埋管用回柱绞车拉着外移。 工作面洒浆，为了保证灌浆质量，自然发火危险性较大的工作面应在埋管灌浆的同时还向采空区喷洒灌浆。其方法是，工作面放顶之前，从回风巷灌浆管上接出一根预胶管，沿倾斜方向分段向冒落区里洒喷泥浆。 4) 综采工作面插管灌浆，方法是，注浆主管路沿工作面倾斜铺设在支架的前连杆上，每隔20m左右预留一个三通接头，并安装分支软管和插管。将插管插入支架掩护梁后面的垮落岩石内灌浆（如图10-6-5），插入深度应不小于0.5m。工作面每推进两个循环，注浆一次。由于该矿属低瓦斯矿井，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。所以灌浆方法采用采后注浆的方法，防止停采线遗煤自燃。 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。1灌浆工负责操作泥浆泵等机具给采空区和火区注浆。2制浆前所用各种设备应完好；各阀门应处在正确的开关位置；供水系统应畅通；照明设备应齐全；各岗位人员应到齐上岗。3制黄泥浆前应将冲土用的水枪放到合适位置，并连接好供水管路。4制浆前，首先将浆池底清理干净，将遗存的脏杂物清扫出去，关闭下浆孔、泄水孔闸门。5用水枪冲士时，水枪操作人员要不断摆动水枪；采土要均匀，使冲下的士充分湿润，防止大块土进入泥浆池。采土结束后，将水枪及管路中的水放净，并放到固定的地方，以便下次再用。6下浆孔要提前设置好篦子，灌浆过程中要随时清理草根、树皮、石子及其他脏物，防止下浆时堵孔、堵管。7接到井下准备灌浆的电话后，首先给水冲洗管路（或钻孔），当井下第二次来电话通知井下管路流水已畅通时，方可开始灌浆。8接到井下停浆电话后，要立即关停搅拌机，并关好灌浆管路的阀门，然后给水冲洗管路（冲洗时间一般不少于20 分钟），清理、冲刷灌浆池。冬季要把水枪和管路中的水放净。9工作结束后，要核实本班灌入的实土量（或矸石量），并将本班工作情况详细记入“灌浆日志”，及时交给班长或送交指定地点。10下班前应做好场地整理工作，并按规定要求管理好设备，保持贮水池有足够的水量。11灌浆工要了解工作范围内的管路系统（包括管径、接头方式、阀门型号及安装地点等）；准备管钳、扳手、丝锥、钳子、铁丝等工具材料。12灌浆工到达工作地点后，首先检查管路系统状况，发现问题及时处理；然后检查灌浆地点的顶、帮支护情况，有不安全因素要立即处理，处理不了的要汇报区队领导，禁止蛮干。13准备工作就绪后，打开闸门，用电话与制浆站联系，先要清水，待管路畅通后，第二次打电话要浆，并根据本班工作量及区队布置的任务确定注浆量。14应先由瓦斯检查员检查工作地点的瓦斯、二氧化碳、一氧化碳、温度等，符合有关规定时，再进入工作地点。根据区队值班人员安排的灌浆孔号及每个钻孔应灌的浆量进行作业。15灌浆前，先进行冲孔，水量应逐渐加大，每孔冲水时间一般不少于20分钟。进水畅通后安上灌浆管，将各处闸阀打开并记下流量计的读数，然后向制浆站要浆。16灌浆期间，灌浆工应密切注意管路及各处阀门的情况，发现堵孔或管路漏浆时，应首先通知井上停止下浆，同时派人关闭上一道阀门，然后进行处理。正在灌浆的钻孔，如发现进浆不正常，应暂停灌浆进行给水。17班中倒孔时，必须先打开改灌钻孔的阀门，然后关闭欲停灌钻孔的阀门。人员应站在孔口两侧，禁止面对孔口。18灌浆时，不要在高压胶管附近停留，以防止管子崩坏伤人。19尽量在无浆水的情况下拆管子，特殊情况需在有浆水的情况下拆管子时，平接的先松下方的螺丝、吊挂的管子先松靠帮的螺丝，并用胶皮等盖住法兰盘，防止喷水伤人。20灌浆的钻孔，无阀门控制时要用闸板（盖子）或木楔子将孔口堵好。21灌浆过程中要做好下列检查（1）检查泄水处出水的大小、水温的高低，有害气体等，并做好记录；（2）检查泄水闸门完好情况、水沟的畅通情况等。22每个工作班在下班前，必须先通知地面制浆站停止下浆，然后将管内存浆全部灌入钻孔内。钻孔停止灌浆时应用水冲孔，冲孔时间一般不少于20分钟（先小水后大水），冲孔后将各处管路、阀门等处理好。23在回风系统灌浆时，必须随身携带瓦斯检测仪或瓦斯检定器，应连续检查工作区域内瓦斯情况，随时检查二氧化碳情况。24洒浆前，在确认胶管和输浆管连接严密牢固后，打开主管路（工作面顺槽内）的阀门，用电话同制浆站联系要水，水流畅通后再要浆。25在综采工作面洒浆时，应注意以下问题（1）应在支架下方沿工作面倾向铺设软管，每隔2 3 个支架安设一个三通阀门，每个三通阀门处接一根1 2 米的短管伸入架子后尾处；（2）洒浆过程中，应有专人看守管路和阀门，有异常情况时立即关闭阀门；（3）工作面看守小阀门的人员，在泥浆到达工作面以后，应注视现场，并不断摆动管子，以洒满所有角落、不留死角，将浮煤全部覆盖后方可开动下一级阀门（每次开阀数量一般2 4 个）。洒到距工作面下端30 米时，应通知制浆站停止送浆，然后浆管内所存泥浆全部放完。管子内不应存浆，并用水冲管，先小水后大水；（4）工作结束后应将阀门关严，在检查管路无其他情况后方可离开现场。（5）工作面洒浆一般应每个循环进行一次。26在普采工作面洒浆时，应注意以下问题（1）洒浆人员要站在顶板完好的安全地带，如遇顶板不好或有悬矸时，要处理好；（2）工作面洒浆管由上出口铺到工作面下出口。洒浆时，约每隔20 米站一个人拉管子；（3）应沿工作面自上而下由采空区向外均匀地洒浆，以保证冒落的矸石被泥浆均匀覆盖；（4）每1 2 个循环洒一次浆。27放顶前，应沿回风巷在采空区预先铺好灌浆管，灌浆管末端距采煤工作面煤壁保持10 15 米的距离。埋管可用50 毫米的钢管，钢管上要有拉管用的拉头。28采煤工作面放顶后，灌浆人员用电话通知制浆站开始送浆；运输巷有水流出时，即认为采空区已灌好浆，这时方可停止灌浆。29随着采面推进应及时拉出埋管，拉管时必须将绳套子牢固地固定在埋管的拉头上，要求各根绳子的长短一致、受力均匀，待所有工作人员撤到绞车以外的安全地带后，再开动绞车向外拉管。30开工前应检查使灌浆设备及管路完好，运转正常、润滑油充足等。31灌浆时，泥浆要均匀、沙泵运转应正常，遇碹缝跑浆时要及时堵塞。如果沙泵距泥浆地点较远，应设直通电话。32看钻孔人员根据钻孔压力大小负责发出开灌或停灌通知；制浆人员负责掌握水量大小及泥浆浓度。33碹后灌浆时，浆管上口要超过碹顶最凸出位置，碹顶越空，管口位置越高。34停浆后，要用清水冲洗沙泵和管路，冲洗时间长短应根据灌浆地点远近而定。35无论是洒浆、还是灌浆，上井后都必须将当班的工作情况向区队值班人员汇报，并将灌浆量及其他情况记入“灌浆日志”。36地面无制浆池，下浆浓度不好测定时，要在井下出浆口定期取样测量泥浆浓度。二、灌浆所需的土量按采空区的2030计算灌浆所需的用土量。Q土= M*L*H=0.3X 2.3X 200X 6X0.6=496.8 m3三、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。泥浆用水量四、灌浆用水量Q水=Q土X水土比=500X3=1500 m3五、日灌浆量Q=496.8+1500=2000 m3六、小时灌浆量Q=2000/10=200 m3七、泥浆的密度泥浆密度按下式计算： =1.4 t/m3第四章 泥浆输送系统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。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= （250+340+600+1100+920）/（250+340）=5.35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;由于P静=5.35，在38之间，所以用静压输送。二、灌浆管路选型（一）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。如图41、 42。 图41工作面灌浆管路系统图图42工作面灌浆管路系统图1-进风石门 2-回风石门 3-上煤层进风巷 4-上煤层回风巷 5-下煤层进风巷6-下煤层回风巷 7-阻化液输送管 8-注阻化液钻孔 9-阻化剂 10-球阀11-水表 12-砂泵 13-搅拌阻化液压风管 14-清水管 15-阻化液池（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： =（4X200）/（3600X3.14X200X200）=1.8m/s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 =0.5X200/(0.0102*78452.8+0.0041*10.79*1.4*590)/(0.0102*78452.8+0.0133*10.79*1.4*590)-1+1+1=12mm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 =(0.0102*10.79*590*1.4*200/1.4284*0.9*78452.8)+2 =2.2mm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。有上述可得：=0.0203X1.8X1.8/2X400=0.00016443kpa=1.14X 0.00016443=0.0001874502kpa=590X0.0001874502=0.11m=9.81x1.4x590=8103.06kpa所以得： =8103.06+0.11+0.01+39.24+19.62+19.62 =8181.66m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。制浆灌浆劳动定员制浆工人3人技术员2人灌浆工人5人技术员3人 检修2人组织 形式两班制浆 一班准备两班灌浆一班准备第二节 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开采层已152煤层特征煤层厚度稳定，结构简单，性脆易碎成粉末，煤质较好煤层厚度m4.1煤层倾角()15-16自然发火期月3煤质焦煤较好煤的容重t / m31.393采煤工作面工作面长度m200采高m2.3工作面回采率%95日进尺m/d3.6工作面作业形式“三八制”作业，两班采煤，一班准备4矿井工作制度“三八制”作业，两班采煤，一班准备5灌浆材料粘土 水灌浆材料的种类固粒灌浆材料灌浆材料的密度t/m31.46浆液水土比3 ：1重度(或密度)t/m3(kg/m3)7灌浆量日灌浆量m3/d2000小时灌浆量m3/h2008灌浆站(1)采土方式机械采土(2)制浆方法灌浆站制浆(3)灌浆站工作制度日灌浆班数按2班安排，每日纯灌浆时间为10h(4)灌浆站主要设备与设施水管、水枪、水泵、搅拌机泥浆泵设备名称型号规格水枪台5搅拌机台42台搅拌 2台备用供水水泵台32台使用 1台备用泥浆泵台32台使用 1台备用泥浆池m39输浆方式静压输浆10输浆倍线5.3511灌浆方法采后灌浆12输浆管道规格干管m0.1-0.2支管m0.05-0.15m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、临时性防火墙作用：暂时阻断风流，控制火势发展，以便在它的掩护下准备直接灭火的器材，保护救护人员和保证工人在砌筑永久性防火墙时免遭火烟和毒气的侵害。对临时防火墙的要求是：结构简单、就地取材、建造迅速、严密性不一定高。这类防火墙有以下几种：1.风幛 一般用4m4m或6m6m的帆布做成。挂风幛时，选择支架完整的地点，先支23根立柱，用钉子将风幛严密地钉在支架的顶梁和立柱上，周围钉上小木板。底部用砂、石、黄土紧压在底板上。风幛挂好后，用水将帆布浇湿。在砌碹巷道中挂风幛，应先架好木架，然后再钉风幛。2.木板防火墙 如图6-1、6-2所示。这种防火墙用途比较广泛。在选好的巷道木棚上打34根立柱，然后从顶部开始把第一块木板钉在棚腿和立柱上,下一块板的上缘要压住上一块板的下缘，形成台阶状。边缘镶小板，用黄泥抹严板缝和板面。为了便于进入火区观察情况和进行灭火，可在木板防火墙中间留1m0.8m的门孔。 图6-1木板防火墙正面图 图6-2木板防火墙侧面图此外，还用一些快速临时防火墙来封闭火区。如伞式密闭、充气密闭及泡沫塑料密闭等。伞式密闭又称伞式风幛，用乳胶玻璃丝纤维布做成。使用时挂在所需地点，借助风流压力在巷道内迅速张开而阻断风流。这种风幛携带方便，不需其它附属材料，一至两人用1015s就可挂好。充气密闭(气囊快速临时防火墙)是一个由柔性材料(塑料、尼龙等)制成并充满压气(C02或N2)的柔性容器。将它设置在巷道中，能具有其它密闭同样的堵塞作用。由于充气密闭的安设和拆除仅是充气和放气，因此操作简单，速度快，又能重复使用。我国冶金系统研制的球型充气密闭，也取得了较好的密闭效果。二、半永久防火墙这类防火墙的使用时间比临时防火墙长，具有隔绝风流、消灭火源的作用。要求既有良好的隔绝性能，又便于启封。1.木段防火墙一般采用废旧坑木锯成0.8m长的木段，一层木段一层黄土堆砌起来，然后用木楔打紧，黄泥抹面。如图63、6-4所示。它适用于围岩压力大，搬运材料困难，作业场所条件差，要求迅速封闭火区时采用。 图63木段防火墙正面图 图64木段防火墙侧面图2、黄土防火墙一般是在木板防火墙的基础上建造。建造前要掏槽，然后打两排支柱，每排35根，柱子内侧钉木板，中间填黄土，用木锤捣实。这种防火墙隔绝性能好，可用在压力较大的巷道。如图65、66 图65黄土防火墙正面图 图66黄土防火墙侧面图三、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.砌体防火墙 防火墙可用料石、砖或混凝土块等材料与M5水泥沙浆砌筑，内外抹面。如图67所示。砌筑前要在墙周围巷道壁上挖0.5m1.0m深的槽，打好基础。为了增加严密性，在墙的外侧与槽的四周需涂抹一层粘土、砂浆或水玻璃、橡胶乳液等。防火墙内外5m6m内应强支护，防止冒顶或产生裂隙而漏风。在墙的上、中、下三个部位插入直径35m50mm的铁管，作为采取气样、检查温度及放出积水之用。铁管外口用软木或闸门封堵，以防漏风。 图67砖体防爆墙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，就要砌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。如图68。 图68浇灌防火墙四、防爆墙各类防爆墙的最小厚度表井巷断面(m2)石膏墙沙袋墙水沙充填厚度(m)厚度(m)石膏粉(t)厚度(m)沙袋数量（袋）5.02.2115150057.52.519626005810.533074200810143.5以上428640010151、水砂充填防爆墙 封闭有瓦斯爆炸危险的火区时，为防止瓦斯爆炸伤人，需建造防爆墙。防爆墙常用砂袋或土袋堆砌而成，堆砌厚度一般为巷道宽度的2倍，。在水砂充填矿井，也可用水砂充填代替砂袋，建立水砂充填防爆墙。如图69。 图69水砂充填密防爆墙1秫秸帘子；2砖墙；3充填管；4观察孔；5注浆孔；6放水孔；7返水池2、沙袋防爆墙仅用于在瓦斯较大巷道内发生火灾后，在建立永久密闭前，为了防止或减轻火区爆炸的冲击，其施工要求：将沙或土（土块要小于10mm）装入袋内（草袋、帆布袋、麻袋等），每袋重量不宜超过1520kg，按巷道全断面，堆积长度不小于4m，在该密闭的外侧，再打上34根贴墙柱，并用小杆卡实卡紧。如图610。图610沙袋防爆图防爆墙建造好后，在其掩护下再构筑永久性防火墙。另外,可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。近年来，国外将它与惰性气体灭火配套使用。第七章 工作措施与制度一、预防性灌浆防火工作措施1、采区设计必须明确规定巷道布置方式、隔离煤柱尺寸、灌浆系统、疏水系统、预筑防火墙的位置以及采掘顺序。2、安排生产计划时，必须同时安排防火灌浆计划，落实灌浆地点、时间、进度、灌浆浓度和灌浆量。3、对采区开采线、停采线、上下煤柱线内的采空区，应加强防火灌浆。 4、应有灌浆前疏水和灌浆后防止溃浆、透水的措施。5、在灌浆区下部进行采掘前，必须查明灌浆区内的浆水积存情况。发现积存浆水，必须在采