煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計

1、2021-11-16煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計一設(shè)計一 礦井防滅火灌漿系統(tǒng)設(shè)計礦井防滅火灌漿系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計的目的與意義設(shè)計遵循的依據(jù)設(shè)計的步驟與計算依據(jù)煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計 礦井火災(zāi)是煤礦主要災(zāi)害之一，火災(zāi)一旦發(fā)生，輕則影響生產(chǎn)，礦井火災(zāi)是煤礦主要災(zāi)害之一，火災(zāi)一旦發(fā)生，輕則影響生產(chǎn)，重者可能燒毀煤炭資源和礦井設(shè)備，更為嚴(yán)重者則可能引燃瓦斯重者可能燒毀煤炭資源和礦井設(shè)備，更為嚴(yán)重者則可能引燃瓦斯煤塵爆炸或火煙毒化礦井，釀成人員傷亡的重大惡性事故。盡管煤塵爆炸或火煙毒化礦井，釀成人員傷亡的重大惡性事故。盡管當(dāng)前礦井防滅火技術(shù)有了很大發(fā)展，但是仍然難以

2、杜絕礦井火災(zāi)當(dāng)前礦井防滅火技術(shù)有了很大發(fā)展，但是仍然難以杜絕礦井火災(zāi)的發(fā)生，因此，必須作好礦井的防火滅火工作，以保證生產(chǎn)的安的發(fā)生，因此，必須作好礦井的防火滅火工作，以保證生產(chǎn)的安全進行。全進行。 本課程設(shè)計是本課程設(shè)計是礦井火災(zāi)學(xué)礦井火災(zāi)學(xué)教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)。通過本課教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)。通過本課程設(shè)計，使學(xué)生了解地下火災(zāi)的發(fā)生原因與發(fā)展過程，掌握地下程設(shè)計，使學(xué)生了解地下火災(zāi)的發(fā)生原因與發(fā)展過程，掌握地下火災(zāi)的預(yù)測、預(yù)報及防治方法和措施等基本知識，培養(yǎng)學(xué)生的實火災(zāi)的預(yù)測、預(yù)報及防治方法和措施等基本知識，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，有利于快速適應(yīng)畢業(yè)后的技術(shù)設(shè)計與管理工作。踐能力，有利于快速適應(yīng)畢業(yè)后

3、的技術(shù)設(shè)計與管理工作。煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計 預(yù)防性灌漿的作用：預(yù)防性灌漿的作用： 泥漿中的沉淀物將碎煤包裹起來，隔絕其與空氣的接泥漿中的沉淀物將碎煤包裹起來，隔絕其與空氣的接觸；觸； 沉淀物充填于浮煤和冒落的巖石縫隙之間，堵塞漏風(fēng)沉淀物充填于浮煤和冒落的巖石縫隙之間，堵塞漏風(fēng)通道，減少漏風(fēng)；同時，灌漿可以加速形成再生頂板，通道，減少漏風(fēng)；同時，灌漿可以加速形成再生頂板，從而有利于下部分層的開采；從而有利于下部分層的開采； 泥漿對已經(jīng)自熱的煤炭有冷卻散熱作用。泥漿對已經(jīng)自熱的煤炭有冷卻散熱作用。 別外，漿液還可以增加煤的外在水分，減緩其氧化進別外，漿液還可以增加煤的外在水分，減緩其氧化進程。程。煤

4、礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計+依據(jù)煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定、礦井防滅火規(guī)范和煤礦注漿防滅火技術(shù)規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容一致的原則，編制進行防滅火灌漿系統(tǒng)設(shè)計。+參考資料：礦井火災(zāi)學(xué)，礦井通風(fēng)與安全等教材煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計+1 1 防火灌漿設(shè)計依據(jù)及基礎(chǔ)資料防火灌漿設(shè)計依據(jù)及基礎(chǔ)資料+1.1煤層賦存條件+1.2煤的碳化程度、煤巖成分、自燃傾向性、發(fā)火期+1.3漿材的質(zhì)量、數(shù)量、開采條件等+1.4礦井開拓方式和采區(qū)布置圖+1.5灌漿站工作制度+2 2防火灌漿系統(tǒng)與參數(shù)確定防火灌漿系統(tǒng)與參數(shù)確定+2.1灌漿系統(tǒng)確定+2.2灌漿材料的選擇+2.3地面制漿工藝流程（圖）+2.4 灌漿方法確定+埋管灌漿（圖）+

5、工作面灑漿（圖）+煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計 2.5灌漿參數(shù)確定 3 灌漿量計算灌漿量計算 灌漿用土量計算 灌漿用水量計算 灌漿量計算 4 灌漿管道系統(tǒng)設(shè)計灌漿管道系統(tǒng)設(shè)計 灌漿管道系統(tǒng)布置 輸送倍線計算 管徑計算 管壁計算 管材確定 5 水槍選擇水槍選擇 6 泥漿泵選擇泥漿泵選擇 8 灌漿站主要設(shè)施灌漿站主要設(shè)施 泥漿攪拌池及攪拌機（圖） 儲土場煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計 煤層賦存條件煤層賦存條件 煤的碳化程度、煤巖成分、自燃傾向性、發(fā)煤的碳化程度、煤巖成分、自燃傾向性、發(fā)火期火期 漿材的質(zhì)量、數(shù)量、開采條件等漿材的質(zhì)量、數(shù)量、開采條件等 礦井開拓方式和采區(qū)布置圖礦井開拓方式和采區(qū)布置圖 灌漿站工作制度灌漿

6、站工作制度煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計1.1.灌漿系統(tǒng)的選擇灌漿系統(tǒng)的選擇灌漿系統(tǒng)分灌漿系統(tǒng)分地面灌漿系統(tǒng)地面灌漿系統(tǒng)和和煤礦井下移動式煤礦井下移動式灌漿兩類。灌漿兩類。地面灌漿系統(tǒng)地面灌漿系統(tǒng)服務(wù)范圍廣服務(wù)范圍廣灌漿能力大（灌漿能力大（20m20m3 3/h/h以上）以上）灌漿工作量少（不用向井下運漿材）灌漿工作量少（不用向井下運漿材）投資大、建設(shè)周期長，管路維護工作量大投資大、建設(shè)周期長，管路維護工作量大地面灌漿系統(tǒng)地面灌漿系統(tǒng)投資少，使用便捷，日常維護容易；投資少，使用便捷，日常維護容易；灌漿能力有限；灌漿能力有限；服務(wù)范圍?。▋H一個面）；服務(wù)范圍?。▋H一個面）；運送漿材的工作繁重。運送漿材的工作

7、繁重。煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計2.2.灌漿材料的選擇灌漿材料的選擇灌漿材料一般有灌漿材料一般有黃土、頁巖、礦井矸石、粉煤灰、尾礦黃土、頁巖、礦井矸石、粉煤灰、尾礦等。選擇材料時依據(jù)礦區(qū)條件合理選擇，選擇的防滅火等。選擇材料時依據(jù)礦區(qū)條件合理選擇，選擇的防滅火漿材要做到既經(jīng)濟又有效。漿材要做到既經(jīng)濟又有效。東部、西部、西北地區(qū)？灌漿材料應(yīng)該具有的特征：灌漿材料應(yīng)該具有的特征：1 1）加入少量的水能夠成漿；）加入少量的水能夠成漿；2 2）泥漿的滲透性要好；）泥漿的滲透性要好；3 3）不含可燃物和助燃物；）不含可燃物和助燃物；4 4）泥漿要易于脫水）泥漿要易于脫水要易于脫水，但也不能過分的容易脫水要易于脫

8、水，但也不能過分的容易脫水煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計3.3.地面制漿的工藝流程地面制漿的工藝流程1-儲土場；2-水槍；3-進漿閘門；4-沉淀池；5-攪拌機；6-放漿閘閥；7-箅子；8-風(fēng)井煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計3.3.灌漿方法的選擇灌漿方法的選擇打鉆注漿打鉆注漿 由底板巷道打鉆灌漿由底板巷道打鉆灌漿1-底板巷道；2-回風(fēng)巷；3-鉆孔；4-進風(fēng)道 由鉆窩打鉆灌漿由鉆窩打鉆灌漿1-底板巷道；2-鉆窩；3-鉆孔；4-回風(fēng)巷；5-進風(fēng)巷煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計3.3.灌漿方法的選擇灌漿方法的選擇交替預(yù)埋管注漿交替預(yù)埋管注漿埋管灌漿埋管灌漿1-注漿管，2-三通，3-預(yù)埋注漿管，煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計4.4.灌漿參數(shù)的確定灌漿

9、參數(shù)的確定埋管、拖管注漿聯(lián)合灑漿埋管、拖管注漿聯(lián)合灑漿埋管灌漿埋管灌漿1-注漿管，2-三通，3-預(yù)埋注漿管，4-灑漿膠管煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計3.3.灌漿方法的選擇灌漿方法的選擇依據(jù)設(shè)計資料，確定采用的依據(jù)設(shè)計資料，確定采用的水土比為水土比為和和灌漿系數(shù)灌漿系數(shù)k k。煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計灌漿量的確定，主要是根據(jù)灌漿區(qū)的容積、采煤方法及地質(zhì)條件灌漿量的確定，主要是根據(jù)灌漿區(qū)的容積、采煤方法及地質(zhì)條件等因素來確定。等因素來確定。1 灌漿用土量計算（三種計算方法）灌漿用土量計算（三種計算方法）隨采隨灌的用土量隨采隨灌的用土量(qt)(qt)可按下式計算：可按下式計算： q qt1t1=k.m.l.h.c

10、=k.m.l.h.c式中：式中：qt1 qt1 灌漿用土量，灌漿用土量，m m3 3； m m 煤層開采厚度，煤層開采厚度，m m； l l 灌漿區(qū)的走向長度，灌漿區(qū)的走向長度，m m； h h 灌漿區(qū)的傾斜長度，灌漿區(qū)的傾斜長度，m m； c c 煤炭回收率，；煤炭回收率，； k k 灌漿系數(shù)，即泥漿的固體材料體積與需要灌漿的灌漿系數(shù)，即泥漿的固體材料體積與需要灌漿的采空區(qū)空間容積之比。在采空區(qū)空間容積之比。在k k值中反映了頂板冒落巖石的松散系數(shù)，泥漿值中反映了頂板冒落巖石的松散系數(shù)，泥漿收縮系數(shù)和跑漿系數(shù)等綜合影響。對于對于預(yù)防性灌漿取收縮系數(shù)和跑漿系數(shù)等綜合影響。對于對于預(yù)防性灌漿取0

11、.01-0.150.01-0.15；對于封閉區(qū)內(nèi)的滅火灌漿，可取對于封閉區(qū)內(nèi)的滅火灌漿，可取0.1-0.30.1-0.3。(1 )(1 )按采空區(qū)灌漿量計算按采空區(qū)灌漿量計算煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計( 2 ) ( 2 ) 按日灌漿量計算按日灌漿量計算按灌漿區(qū)日灌漿所需用土量計算公式為： qt2=k.g/1式中：qt2日灌漿所需用土量，m3； g礦井日產(chǎn)量，t,3484 t； 1煤炭容重，1.34t/m3； l工作面日進度，m。煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計(3) (3) 礦灌漿日需土量礦灌漿日需土量 礦井實際每日所需采土量為：礦井實際每日所需采土量為： q qt t=a=aq qt2t2 式中：式中： q qt

12、 t灌日用土量，灌日用土量，m m3 3 a a 取土系數(shù)，考慮土壤含有一定取土系數(shù)，考慮土壤含有一定的雜質(zhì)和開采、運輸過程中的損失，的雜質(zhì)和開采、運輸過程中的損失，a a取取1.11.1；煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計2 灌漿用水量的計算灌漿用水量的計算灌漿用水量灌漿用水量(q(qw w) )可按下式計算：可按下式計算： q qw w=k=kw wq qt t （3-2-13-2-1）式中：式中：q qw w灌漿用水量，灌漿用水量，m m3 3； k kw w沖洗管路用水量的備用系數(shù)，沖洗管路用水量的備用系數(shù)，一般取一般取1.1-1.251.1-1.25，取，取1.251.25； 水土比，一般取水土比，

13、一般取2-52-5，取，取2 2。煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計3 灌漿量計算灌漿量計算 日灌漿量qj可按下式計算： qj=（qt2+qw）u 式中：qj日灌漿量，m3； u泥漿制成率，如表1-6-1所示。 則:小時灌漿量 qjh=qj/n.t m3/h 式中：qjh 小時灌漿量，m3； n 每日灌漿班數(shù),2班；t 每班純灌漿小時數(shù)，5h/班。煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計1 灌漿管道系統(tǒng)布置灌漿管道系統(tǒng)布置 如上所述：灌漿管路有“l(fā)”和“z”型兩種布置形式。 其中:l型：優(yōu)點：能量集中，充分利用自然壓力，管路有較大的注漿能力；安裝維護管理簡單。 缺點：井深時壓力過大，易崩管。 “z”型與“l(fā)”型相反煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)

14、計2 輸送倍線輸送倍線 泥漿的輸送倍線為：地面灌漿站至井下灌漿地點的管線長度與垂高之比，n=l/h。一般在2-10之間。預(yù)防性灌漿一般采用靜壓灌漿。灌漿系統(tǒng)的阻力與靜壓動力之間的關(guān)系用輸送倍線表示。泥漿的輸送倍線是指從地面灌漿站至井下灌漿點的管線長度與垂高之比，即： n=l/h 式中： n輸送倍線； l管線長度，m； h垂高，m。泥漿的輸送倍線是衡量灌漿能力大小的參數(shù), n 過大，說明管線太長，阻力過大，輸漿壓力小，進漿不暢，易發(fā)生堵管現(xiàn)象。 n 過小，泥漿出口壓力大，在采空區(qū)分布不均，易發(fā)生跑漿事故。 煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計2 輸送管徑計算輸送管徑計算 主要灌漿干管直徑計算應(yīng)遵循的原則主要灌漿干

15、管直徑計算應(yīng)遵循的原則 根據(jù)泥漿流速確定，對泥漿流速的要求是：能夠保證泥漿中固體顆粒在輸送過程中能夠順利流動而不要沉淀在管中，以致發(fā)生堵管事故。 臨界流速：保證泥漿中固體顆粒在輸送過程中能夠順利流動而不沉淀或生堵管的最小平均流速。他與土壤的質(zhì)量、含砂量、比重、土水比等因素有關(guān)，可通過查表得出。 根據(jù)臨界流速計算管徑后再反過來驗算實際流速，使之略大于臨界流速以保證泥漿的輸送和獲得最經(jīng)濟的管徑。煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計2 輸送管徑計算輸送管徑計算管徑計算可按下式計算： 式中：qjh小時灌漿量m3/h； v0臨界流m/s，預(yù)選臨界流速v0 = 1.121 m/s煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計2 輸送管徑計算輸送管徑計

16、算煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計4 管壁計算管壁計算式中：式中：管壁厚度，管壁厚度，mmmm； d d管內(nèi)徑，管內(nèi)徑，mmmm；r rz z 許用應(yīng)力，無縫鋼管許用應(yīng)力，無縫鋼管800kg/cm800kg/cm2 2；鑄鐵管；鑄鐵管200kg/cm200kg/cm2 2；普通鋼管；普通鋼管600kg/cm600kg/cm2 2；p p管內(nèi)壓力管內(nèi)壓力kg/cmkg/cm2 2，p=0.11p=0.11j jh h；j j 泥漿容重泥漿容重t/mt/m3 3，取，取1.21.2； h h井深井深, 253.7m, 253.7m；a a考慮管壁不均勻的附加厚度，鋼管考慮管壁不均勻的附加厚度，鋼管1-2mm1-

17、2mm；鑄鐵管；鑄鐵管7-9mm7-9mm；b b考慮垂直管磨損的附加厚度，根據(jù)管道的服務(wù)年限取考慮垂直管磨損的附加厚度，根據(jù)管道的服務(wù)年限取1-4mm1-4mm。垂直管道管壁厚度按下式計算煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計4 管壁計算管壁計算水平管道管壁厚度按下式計算 式中：n管道質(zhì)量與壁厚不均勻的變動系數(shù)，取0.9；其他符號的意義同上。 煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計4 管材的確定管材的確定 根選擇管材的主要依據(jù)是管道所需承受的壓力，根選擇管材的主要依據(jù)是管道所需承受的壓力，而壓力與井深成正比。通常情況下，井深不超過而壓力與井深成正比。通常情況下，井深不超過200m200m，多采用焊接鋼管，井深超過，多采用焊接鋼管，

18、井深超過200m200m，多采用，多采用無縫鋼管。無縫鋼管。煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計 一般采用低層建筑、建筑高度在一般采用低層建筑、建筑高度在24m24m以下的民用水槍。水槍噴嘴以下的民用水槍。水槍噴嘴直徑有：直徑有：1313、1616、1919、2222、3232、44mm44mm。實際工作需要，設(shè)計水槍。實際工作需要，設(shè)計水槍采用采用32mm32mm。煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計+水帶直徑水帶直徑 ：50mm50mm的水帶適應(yīng)噴嘴直徑的水帶適應(yīng)噴嘴直徑16mm16mm的水槍；的水槍；6565、75mm75mm的水帶適應(yīng)噴嘴直徑的水帶適應(yīng)噴嘴直徑19mm19mm的水槍；的水槍；90mm90mm的水帶適應(yīng)噴的水帶適應(yīng)噴嘴直徑嘴直徑22mm22mm的水槍。的水槍。+出水帶標(biāo)準(zhǔn)長度：出水帶標(biāo)準(zhǔn)長度：20 m.20 m.煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計+水槍的臺數(shù): +n = + 式中：+qw取土?xí)r的用水量，+ qq單臺水槍的流量，+ qw = qti + qw = qti q, +式中：+q水槍取土1m3時的耗水量 +.松散土壤，松散砂土、風(fēng)化泥巖：+q值取5-6 （m3水/m3土 ）,壓力30-40m煤礦防滅火系統(tǒng)設(shè)計+.堅固黃土、砂土： +q取6-7 （m3水/m3土 ），壓力50-60m +.極堅固黃土、砂土： +q取7-9 （m3水/m3土 ），壓力60-70m +因此，水槍臺數(shù)為：