灌浆防灭火1003

1、大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP大大同煤矿集同煤矿集团公司通风处孟凡龙团公司通风处孟凡龙联系电话：联系电话：1860352778920102010年年3 3月月大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP 主要内容主要内容 一、灌浆的相关规定一、灌浆的相关规定 二、灌浆的概念二、灌浆的概念、灌浆防灭火机理、灌浆防灭火机理 四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 五、灌浆防灭火方法五、灌浆防灭火方法 六、灌浆系统的安装使用六、灌浆系

2、统的安装使用大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP一、灌浆的相关规定一、灌浆的相关规定 1.1.煤矿安全规程煤矿安全规程第第233233条：采用灌浆防灭火时，条：采用灌浆防灭火时，应遵守下列规定规定应遵守下列规定规定: : 采区设计必须明确规定巷道布置方式、隔离煤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。及采掘顺序。 对采区开采线、停采线、上下煤柱线内的采空对采区开采线、停采线、上下煤柱线内的采空区，应加强防火

3、灌浆。区，应加强防火灌浆。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP一、灌浆的相关规定一、灌浆的相关规定 2.2.煤矿安全规程煤矿安全规程第第234234条：在灌浆区下部进行条：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，必须在采掘之前放出；在未放出前，严禁在存浆水，必须在采掘之前放出；在未放出前，严禁在灌浆区下部进行采掘工作。灌浆区下部进行采掘工作。 3.3.国家安全总局国家安全总局2008.072008.07130130号文件：号文件：关

4、于关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知要求，开要求，开采易自燃、自燃煤层的工作面，在开采过程中必须采采易自燃、自燃煤层的工作面，在开采过程中必须采取对采空区进行预防性灌浆或注惰性气体等预防性措取对采空区进行预防性灌浆或注惰性气体等预防性措施，防止自然发火。施，防止自然发火。大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP一、灌浆的相关规定一、灌浆的相关规定 4.4.国家总局国家总局2008.092008.09161161号文件：号文件：关于加强关于加强煤矿防灭火工作的通知煤矿防灭火

5、工作的通知要求，开采容易自燃煤层或要求，开采容易自燃煤层或采用放顶煤方法开采自燃煤层的新投产矿井，必须设采用放顶煤方法开采自燃煤层的新投产矿井，必须设立以灌浆为主的两种以上综合防灭火系统。立以灌浆为主的两种以上综合防灭火系统。大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP二、灌浆的概念二、灌浆的概念 把黄土、粉碎的页岩、电厂粉煤灰等材料与水混把黄土、粉碎的页岩、电厂粉煤灰等材料与水混合搅拌均匀，配制成一定浓度的浆液，通过管路或钻合搅拌均匀，配制成一定浓度的浆液，通过管路或钻孔将浆液喷洒或注入到采空区。孔将浆液喷洒或注入

6、到采空区。大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP三、灌浆防灭火机理三、灌浆防灭火机理 充填煤岩裂隙或包裹煤体，减少或杜绝煤与氧充填煤岩裂隙或包裹煤体，减少或杜绝煤与氧的接触（防火）；的接触（防火）； 浆液浸湿煤体浆液浸湿煤体, ,吸热降温，冷却煤体和围岩（灭吸热降温，冷却煤体和围岩（灭火）。火）。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 1.1.浆材的选取原则浆材的选取原则 不含或少含可燃物质

7、；不含或少含可燃物质； 容易与水混合，成浆速度快；容易与水混合，成浆速度快； 容易与水分离，沉淀脱水快；容易与水分离，沉淀脱水快； 不易堵管路，对管路磨损小；不易堵管路，对管路磨损小； 来源丰富，成本低；来源丰富，成本低； 粒度一般不大于粒度一般不大于5mm5mm，细小颗粒应占，细小颗粒应占60607070。大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 2.2.几种常用浆材的比较几种常用浆材的比较 纯粘土：潮湿时密封性好纯粘土：潮湿时密封性好, ,可塑性好；制浆难、可塑性好；制浆难

8、、脱水难、干燥后沉缩性大。脱水难、干燥后沉缩性大。 粉砂土：遇水膨胀和干缩都不明显，密封性较粉砂土：遇水膨胀和干缩都不明显，密封性较差差, ,易制浆、沉淀较快。易制浆、沉淀较快。 砂砂 子：易与水混合，沉淀快、易脱水；管路子：易与水混合，沉淀快、易脱水；管路磨损大，易堵管，渗透性差，密封性磨损大，易堵管，渗透性差，密封性差。差。大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 2.2.几种常用浆材的比较几种常用浆材的比较 粉煤灰：比重轻，易输送粉煤灰：比重轻，易输送, ,充填性好充填性

9、好, ,不易堵不易堵 管；成本较高。管；成本较高。 经过比较：几种材料在单独使用时，均存在不足经过比较：几种材料在单独使用时，均存在不足点。只有粘土、粉砂土和砂子按一定点。只有粘土、粉砂土和砂子按一定比例混合时，彼此相互补缺，才能制比例混合时，彼此相互补缺，才能制得高质量的泥浆。得高质量的泥浆。大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 晋北地区地处西北黄土高原，地表黄土沉积层较晋北地区地处西北黄土高原，地表黄土沉积层较为发育，绝大部分是粉砂质黄土，容重为为发育，绝大部分是粉砂质

10、黄土，容重为1.43-1.721.43-1.72。砂粒占砂粒占8-20%8-20%，粘土粒占，粘土粒占40-80%40-80%，粉土粒占，粉土粒占10-30%10-30%。 粉砂质黄土，遇水容易成浆，静止沉淀较快，易粉砂质黄土，遇水容易成浆，静止沉淀较快，易脱水，是制浆的极好材料。脱水，是制浆的极好材料。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 3.3.浆液浓度的确定浆液浓度的确定 在浆液中，浆液材料与水的体积比称之为浆液的在浆液中，浆液材料与水的体积比称之为浆液的浓度。通常

11、用黄土做浆材，习惯上说水土比，实际是浓度。通常用黄土做浆材，习惯上说水土比，实际是土与水的体积比（土与水的体积比（1:4-1:21:4-1:2）。）。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 4.4.浆液的制取方法：水利制浆和机械制浆浆液的制取方法：水利制浆和机械制浆 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 4.4.浆液的制取方法：浆液的制取方法： 水力制浆

12、水力制浆 水利制浆方法：用挖掘机或推土机将表土层松水利制浆方法：用挖掘机或推土机将表土层松动并堆积，直接用高压水枪（动并堆积，直接用高压水枪（5MPa5MPa）冲土成浆。用）冲土成浆。用筛板（孔径筛板（孔径40mm40mm和和20mm20mm各一道）和筛网过滤（孔径各一道）和筛网过滤（孔径10mm10mm）除去颗粒较大的砂石后，直接流入输浆管或钻）除去颗粒较大的砂石后，直接流入输浆管或钻孔。孔。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 4.4.浆液的制取方法浆液的制取方法 水

13、力制浆能力的确定：水力制浆能力的确定： 制浆能力由水枪控制：制浆能力由水枪控制：22水枪流量水枪流量20-35m3/h20-35m3/h 3 3水枪流量水枪流量40-50m3/h40-50m3/h 4 4水枪流量水枪流量85-125m3/h85-125m3/h 水利制浆水利制浆优点优点: :设备简单设备简单, ,投资少投资少, ,强度低强度低, ,效率高。效率高。 水利制浆水利制浆缺点缺点: :水土比难控制，浆液质量不稳定。水土比难控制，浆液质量不稳定。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立

14、四、灌浆系统的建立 4.4.浆液的制取方法浆液的制取方法 水力制浆示意图水力制浆示意图大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 4.4.浆液的制取方法浆液的制取方法 机械制浆机械制浆 浆池的容积：按连续浆池的容积：按连续2 2小时的灌浆量计算，浆池小时的灌浆量计算，浆池底部向出浆口方向留有底部向出浆口方向留有2 25 5的坡度。的坡度。 泥浆池的数量：需要泥浆池的数量：需要2 2个同等体积的浆池，一个个同等体积的浆池，一个使用，一个泡土制浆。使用，一个泡土制浆。 泥浆的过滤：出

15、浆口前应设两层过滤，分别设泥浆的过滤：出浆口前应设两层过滤，分别设筛板和筛网（孔径分别为筛板和筛网（孔径分别为20mm20mm和和10mm10mm）。）。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 5.5.浆液的输送方法浆液的输送方法 静压输浆：利用浆液自重及浆液在地面入口与静压输浆：利用浆液自重及浆液在地面入口与井下出口之间的高差形成的静压力进行输浆。井下出口之间的高差形成的静压力进行输浆。 动压输浆：当静压力不能满足输浆要求时，利动压输浆：当静压力不能满足输浆要求时，利用泥

16、浆泵输浆。用泥浆泵输浆。 沟槽自流输浆：利用沟槽自然坡度自流输浆。沟槽自流输浆：利用沟槽自然坡度自流输浆。 一般采用一般采用1%1%的坡度的坡度, ,平均流速在平均流速在1m/s1m/s左右。左右。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 5.5.浆液的输送方法浆液的输送方法 输浆倍线输浆倍线(N)(N)：输浆管路阻力与压力之间关系。：输浆管路阻力与压力之间关系。a.a.静压输浆时：静压输浆时：b.b.动压输浆时：动压输浆时： 式中式中 LL输浆管路总长度，输浆管路总长度，m

17、 m； HH输浆管路两端的高差，输浆管路两端的高差，m m； hh输浆泵的扬程，输浆泵的扬程，m m。倍线控制倍线控制:3:38 8之间之间, ,过大时应加压过大时应加压, ,过小易裂管跑浆。过小易裂管跑浆。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 6.6.输浆泵的选择输浆泵的选择 输浆泵分类：柱塞式和离心式。输浆泵分类：柱塞式和离心式。 活塞式泥浆泵：适用于管道阻力不稳定活塞式泥浆泵：适用于管道阻力不稳定, ,土质易沉土质易沉 淀的条件淀的条件, ,扬程大适合远距离输浆扬程

18、大适合远距离输浆 （NBNB系列）。系列）。 离心式泥浆泵：流量较大，扬程较小，适合泥浆离心式泥浆泵：流量较大，扬程较小，适合泥浆 站输浆（站输浆（PNPN系列）。系列）。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 6.6.输浆泵的选择输浆泵的选择 输浆泵选择：依照使用的条件选择输浆泵的工输浆泵选择：依照使用的条件选择输浆泵的工作方式（柱塞式和离心式）。作方式（柱塞式和离心式）。 依照动压输浆倍线公式依照动压输浆倍线公式确定工作扬程（确定工作扬程（h）再结合输浆量确定泵型号再结

19、合输浆量确定泵型号大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 7.7.灌浆管路的选择灌浆管路的选择 经济流速经济流速(Vc m/s) (Vc m/s) ：管路输浆的最佳流速。：管路输浆的最佳流速。 管路输浆最适当的流速：管路输浆最适当的流速：3-4m/s3-4m/s（个别情况可取（个别情况可取5-6m/s5-6m/s；钻孔输浆时，由于压差大，流速可能超过；钻孔输浆时，由于压差大，流速可能超过10m/s10m/s）。）。 经济管径经济管径 (dc m): (dc m): 与经济流速

20、对应的管径。与经济流速对应的管径。大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 7.7.灌浆管路的选择灌浆管路的选择 流量流量(Qm m(Qm m3 3/h)/h)一定时，管径的计算：一定时，管径的计算：大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 8.8.灌浆量的计算灌浆量的计算 用土量：用土量：T TK S hK S h（m3m3） T T：灌浆需土量，：灌浆需土量

21、，m3 m3 ； S S：灌浆区域面积，：灌浆区域面积，m2m2； h h：灌浆煤层平均开采高度，：灌浆煤层平均开采高度，m m； K K：灌浆率，一般取：灌浆率，一般取0.3-0.60.3-0.6。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 8.8.灌浆量的计算灌浆量的计算 用水量：用水量：N Nk T / Zk T / Z（m3m3） N N：灌浆用水量，：灌浆用水量，m3 m3 ； T T：灌浆需土量，：灌浆需土量，m3 m3 ； Z Z：浆液的土水比，：浆液的土水比，

22、1:4-1:2 1:4-1:2 ； k k：水量备用系数，：水量备用系数，1.1-1.21.1-1.2。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP四、灌浆系统的建立四、灌浆系统的建立 8.8.灌浆量的计算灌浆量的计算 泥浆量：泥浆量：M M nn（T TN N） n n：土与水混合后体积缩比系数：土与水混合后体积缩比系数 一般取一般取0.81-0.93,0.81-0.93,土占比例越大土占比例越大 该值越小。该值越小。大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG CO

23、AL MINE GROUP五、防灭火灌浆方式五、防灭火灌浆方式 1.1.集中钻孔灌浆：利用集中灌浆孔输浆，在井下集中钻孔灌浆：利用集中灌浆孔输浆，在井下巷道延接支管，通过密闭灌浆孔对采空区或火区灌浆。巷道延接支管，通过密闭灌浆孔对采空区或火区灌浆。 2.2.采空区钻孔灌浆：直接对采空区某一区域打孔采空区钻孔灌浆：直接对采空区某一区域打孔进行灌浆。进行灌浆。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP五、防灭火灌浆方式五、防灭火灌浆方式 3.3.采前灌浆：即是在工作面尚未回采前对其上部采前灌浆：即是在工作面尚未回采前

24、对其上部的采空区进行灌浆。适用于上部采空区存在发火隐患的采空区进行灌浆。适用于上部采空区存在发火隐患的情况，既可防火，又可灭火。的情况，既可防火，又可灭火。 4.4.采后注浆：可以利用钻孔采空区内注浆，防止采后注浆：可以利用钻孔采空区内注浆，防止采空区发火；或通过密闭的灌浆管向停采线灌浆，防采空区发火；或通过密闭的灌浆管向停采线灌浆，防止停采线遗煤自燃。止停采线遗煤自燃。大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COAL MINE GROUPDATONG COAL MINE GROUP五、防灭火灌浆方式五、防灭火灌浆方式 5.5.随采随灌：随工作面回采向采空区灌浆。主要随采随灌：随工作面回采向采空区灌浆。主要用于开采发火期较短、仰斜开采的工作面的防火。用于开采发火期较短、仰斜开采的工作面的防火。 随采随灌的方法：有埋管灌浆、插管灌浆、洒浆、随采随灌的方法：有埋管灌浆、插管灌浆、洒浆、打钻灌浆等方法。打钻灌浆等方法。 大大 同同 煤煤 矿矿 集集 团团DATONG COA