礦井防滅火課程設(shè)計(jì)

礦井防滅火課程設(shè)計(jì)2024/3/13礦井防滅火課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一礦井防滅火灌漿系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的目的與意義設(shè)計(jì)遵循的依據(jù)設(shè)計(jì)的步驟與計(jì)算依據(jù)礦井防滅火課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)的意義礦井火災(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)的安全進(jìn)行。本課程設(shè)計(jì)是《礦井火災(zāi)學(xué)》教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)。通過本課程設(shè)計(jì)，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(cè)、預(yù)報(bào)及防治方法和措施等基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，有利于快速適應(yīng)畢業(yè)后的技術(shù)設(shè)計(jì)與管理工作。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)的意義預(yù)防性灌漿的作用：泥漿中的沉淀物將碎煤包裹起來(lái)，隔絕其與空氣的接觸；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(shí)，灌漿可以加速形成再生頂板，從而有利于下部分層的開采；泥漿對(duì)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(jìn)程。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)的依據(jù)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(jìn)行防滅火灌漿系統(tǒng)設(shè)計(jì)。參考資料：《礦井火災(zāi)學(xué)》，《礦井通風(fēng)與安全》等教材

礦井防滅火課程設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)中相關(guān)參數(shù)的定義礦井防滅火課程設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)的步驟1防火灌漿設(shè)計(jì)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）工作面灑漿（圖）

礦井防滅火課程設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)的步驟2.5灌漿參數(shù)確定

3灌漿量計(jì)算灌漿用土量計(jì)算灌漿用水量計(jì)算灌漿量計(jì)算4灌漿管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)灌漿管道系統(tǒng)布置輸送倍線計(jì)算管徑計(jì)算管壁計(jì)算管材確定5水槍選擇6泥漿泵選擇8灌漿站主要設(shè)施泥漿攪拌池及攪拌機(jī)（圖）儲(chǔ)土場(chǎng)礦井防滅火課程設(shè)計(jì)四、設(shè)計(jì)依據(jù)的基礎(chǔ)資料煤層賦存條件煤的碳化程度、煤巖成分、自燃傾向性、發(fā)火期漿材的質(zhì)量、數(shù)量、開采條件等礦井開拓方式和采區(qū)布置圖灌漿站工作制度礦井防滅火課程設(shè)計(jì)五、防火灌漿系統(tǒng)與參數(shù)的確定1.灌漿系統(tǒng)的選擇灌漿系統(tǒng)分地面灌漿系統(tǒng)和煤礦井下移動(dòng)式灌漿兩類。地面灌漿系統(tǒng)服務(wù)范圍廣灌漿能力大（20m3/h以上）灌漿工作量少（不用向井下運(yùn)漿材）投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)，管路維護(hù)工作量大地面灌漿系統(tǒng)投資少，使用便捷，日常維護(hù)容易；灌漿能力有限；服務(wù)范圍?。▋H一個(gè)面）；運(yùn)送漿材的工作繁重。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)五、防火灌漿系統(tǒng)與參數(shù)的確定2.灌漿材料的選擇灌漿材料一般有黃土、頁(yè)巖、礦井矸石、粉煤灰、尾礦等。選擇材料時(shí)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(jì)又有效。東部、西部、西北地區(qū)？灌漿材料應(yīng)該具有的特征：1）加入少量的水能夠成漿；2）泥漿的滲透性要好；3）不含可燃物和助燃物；4）泥漿要易于脫水要易于脫水，但也不能過分的容易脫水礦井防滅火課程設(shè)計(jì)五、防火灌漿系統(tǒng)與參數(shù)的確定3.地面制漿的工藝流程1-儲(chǔ)土場(chǎng)；2-水槍；3-進(jìn)漿閘門；4-沉淀池；5-攪拌機(jī)；6-放漿閘閥；7-箅子；8-風(fēng)井礦井防滅火課程設(shè)計(jì)五、防火灌漿系統(tǒng)與參數(shù)的確定3.灌漿方法的選擇打鉆注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(jìn)風(fēng)道由鉆窩打鉆灌漿1-底板巷道；2-鉆窩；3-鉆孔；4-回風(fēng)巷；5-進(jìn)風(fēng)巷礦井防滅火課程設(shè)計(jì)五、防火灌漿系統(tǒng)與參數(shù)的確定3.灌漿方法的選擇交替預(yù)埋管注漿埋管灌漿1-注漿管，2-三通，3-預(yù)埋注漿管，礦井防滅火課程設(shè)計(jì)五、防火灌漿系統(tǒng)與參數(shù)的確定4.灌漿參數(shù)的確定埋管、拖管注漿聯(lián)合灑漿埋管灌漿1-注漿管，2-三通，3-預(yù)埋注漿管，4-灑漿膠管礦井防滅火課程設(shè)計(jì)五、防火灌漿系統(tǒng)與參數(shù)的確定3.灌漿方法的選擇依據(jù)設(shè)計(jì)資料，確定采用的水土比為δ和灌漿系數(shù)K。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿量計(jì)算灌漿量的確定，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(lái)確定。1灌漿用土量計(jì)算（三種計(jì)算方法）隨采隨灌的用土量(Qt)可按下式計(jì)算：Qt1=K.M.L.H.C式中：Qt1——灌漿用土量，m3；M——煤層開采厚度，m；L——灌漿區(qū)的走向長(zhǎng)度，m；H——灌漿區(qū)的傾斜長(zhǎng)度，m；C——煤炭回收率，％；K——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K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(duì)于對(duì)于預(yù)防性灌漿取0.01-0.15；對(duì)于封閉區(qū)內(nèi)的滅火灌漿，可取0.1-0.3。(1)按采空區(qū)灌漿量計(jì)算礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿量計(jì)算(2)按日灌漿量計(jì)算按灌漿區(qū)日灌漿所需用土量計(jì)算公式為：Qt2=K.G/γ1式中：Qt2——日灌漿所需用土量，m3；G——礦井日產(chǎn)量，t,3484t；γ1——煤炭容重，1.34t/m3；L——工作面日進(jìn)度，m。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿量計(jì)算(3)礦灌漿日需土量礦井實(shí)際每日所需采土量為：Qt=a﹒Qt2式中：Qt——灌日用土量，m3a——取土系數(shù)，考慮土壤含有一定的雜質(zhì)和開采、運(yùn)輸過程中的損失，a取1.1；礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿量計(jì)算2灌漿用水量的計(jì)算灌漿用水量(Qw)可按下式計(jì)算：Qw=Kw×Qt×δ（3-2-1）式中：Qw——灌漿用水量，m3；Kw——沖洗管路用水量的備用系數(shù)，一般取1.1-1.25，取1.25；δ——水土比，一般取2-5，取2。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿量計(jì)算3灌漿量計(jì)算日灌漿量Qj可按下式計(jì)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(shí)灌漿量Qjh=Qj/n.tm3/h式中：Qjh——小時(shí)灌漿量，m3；n——每日灌漿班數(shù),2班；t——每班純灌漿小時(shí)數(shù)，5h/班。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿管道設(shè)計(jì)1灌漿管道系統(tǒng)布置如上所述：灌漿管路有“L”和“Z”型兩種布置形式。其中:L型：優(yōu)點(diǎn)：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(hù)管理簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：井深時(shí)壓力過大，易崩管?！癦”型與“L”型相反礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿管道設(shè)計(jì)2輸送倍線泥漿的輸送倍線為：地面灌漿站至井下灌漿地點(diǎn)的管線長(zhǎng)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(dòng)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(diǎn)的管線長(zhǎng)度與垂高之比，即：N=L/H式中：N——輸送倍線；L——管線長(zhǎng)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(shuō)明管線太長(zhǎng)，阻力過大，輸漿壓力小，進(jìn)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。

礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿管道設(shè)計(jì)2輸送管徑計(jì)算主要灌漿干管直徑計(jì)算應(yīng)遵循的原則根據(jù)泥漿流速確定，對(duì)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(dòng)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(dòng)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(jì)算管徑后再反過來(lái)驗(yàn)算實(shí)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(jì)的管徑。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿管道設(shè)計(jì)2輸送管徑計(jì)算管徑計(jì)算可按下式計(jì)算：式中：Qjh——小時(shí)灌漿量m3/h；V0——臨界流m/s，預(yù)選臨界流速V0=1.121m/s礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿管道設(shè)計(jì)2輸送管徑計(jì)算礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿管道設(shè)計(jì)4管壁計(jì)算式中：δ——管壁厚度，mm；d——管內(nèi)徑，mm；RZ——許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼管800kg/cm2；鑄鐵管200kg/cm2；普通鋼管600kg/cm2；P——管內(nèi)壓力kg/cm2，P=0.11γjH；γj

——泥漿容重t/m3，取1.2；H——井深,253.7m；a——考慮管壁不均勻的附加厚度，鋼管1-2mm；鑄鐵管7-9mm；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1-4mm。垂直管道管壁厚度按下式計(jì)算礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿管道設(shè)計(jì)4管壁計(jì)算水平管道管壁厚度按下式計(jì)算式中：n——管道質(zhì)量與壁厚不均勻的變動(dòng)系數(shù)，取0.9；其他符號(hào)的意義同上。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)六、灌漿管道設(shè)計(jì)4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，而壓力與井深成正比。通常情況下，井深不超過200m，多采用焊接鋼管，井深超過200m，多采用無(wú)縫鋼管。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)七、水槍選擇一般采用低層建筑、建筑高度在24m以下的民用水槍。水槍噴嘴直徑有：13、16、19、22、32、44mm。實(shí)際工作需要，設(shè)計(jì)水槍采用32mm。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)七、水槍選擇水帶直徑：50mm的水帶適應(yīng)噴嘴直徑16mm的水槍；65、75mm的水帶適應(yīng)噴嘴直徑19mm的水槍；90mm的水帶適應(yīng)噴嘴直徑22mm的水槍。出水帶標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度：20

m.礦井防滅火課程設(shè)計(jì)七、水槍選擇水槍的臺(tái)數(shù):N=式中：Qw——取土?xí)r的用水量，Qq——單臺(tái)水槍的流量，Qw=QtiδQw=Qtiq,式中：q——水槍取土1m3時(shí)的耗水量①.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礦井防滅火課程設(shè)計(jì)七、水槍選擇②.堅(jiān)固黃土、砂土：q取6-7（m3水/m3土），壓力50-60m③.極堅(jiān)固黃土、砂土：q取7-9（m3水/m3土），壓力60-70m因此，水槍臺(tái)數(shù)為：N=11.4×6/76.47=0.89臺(tái)考慮實(shí)際情況及水槍的備用，水槍確定為2臺(tái)。礦井防滅火課程設(shè)計(jì)七、水槍選擇單位耗水量（1）粘土；松散土壤，松散砂土風(fēng)化泥炭等水槍壓力：30-40m；（3-4kg/cm2）單位耗水量：5-6m3/m3；（2）亞粘土；堅(jiān)固黃土，砂土等水槍壓力：40-60m；單位耗水量：6-7m3/m3；（3）輕亞粘土；極堅(jiān)固黃土，砂土等水槍壓力：60-70m；單位耗水量：7-9m3/m3；礦井防滅火課程設(shè)計(jì)八、泥漿泵選擇（1）泥漿泵的流量Qj泥漿泵的流量Qj為前面設(shè)計(jì)的小時(shí)灌漿量，水力取土?xí)r為水槍小時(shí)用水量。（2）泥漿泵揚(yáng)程Hj用公式計(jì)算：Hj=h0+hf+hj+hs+hb+hc式中：h0——與泥漿提升幾何高度相當(dāng)?shù)乃叨萴；h0′——泥漿提升幾和高度m；hj——局部阻力損失，一般為沿程阻力損失的10%；hs——泥漿泵吸水高度，一般取4-5m；實(shí)取4m.hb——泥漿泵站內(nèi)管路及零件阻力損失，一般取2-3m；實(shí)取2mhc——剩余水頭，取2-5m；實(shí)取4mhf——泥漿管道沿程阻力損失，礦井