精品文档
目 录
1.防火灌浆设计依据及基础资料 .......................................... 1
1.1 矿井概况 ..................................................... 1
1.2 煤层赋存条件 .................................................. 1
1.3 地质构造 ...................................................... 3
1.4 煤的碳化程度、煤岩成分、自燃倾向性、发火期 .................... 3
1.5 浆材的质量、数量、开采条件 .................................... 4
1.6 矿井开拓方式和采区布置图 ...................................... 4
1.7 灌浆站工作制度 ................................................ 4
2.防火灌浆系统与参数确定 .............................................. 7
2.1 灌浆系统确定 .................................................. 7
2.2 灌浆材料的选择 ................................................ 7
2.3 地面制浆工艺流程（图） ........................................ 7
2.4 灌浆方式的确定 ................................................ 7
2.5 灌浆参数确定 .................................................. 8
2.5.1 水土比 .................................................. 8
2.5.2 灌浆系数 K............................................... 9
2.5.3 取土系数— a ............................................. 9
3.灌浆量计算 .......................................................... 9
3.1 灌浆用土量计算 ............................................... 10
3.2 灌浆用水量 ................................................... 10
3.3 灌浆量计算 ................................................... 10
3.4 泥浆容重 ..................................................... 11
4.浆管道系统设计 ..................................................... 11
4.1 灌浆管道布置 ................................................. 12
4.2 输送倍线的计算 ............................................... 12
4.3 管径计算 ..................................................... 12
4.4 管壁计算 ..................................................... 14
4.5 管材确定 ..................................................... 14
5.水枪的选择 ......................................................... 15
6.泥浆泵选择 ......................................................... 16
7.浆站主要设施 ....................................................... 18
7.1 泥浆搅拌池及搅拌机 ........................................... 18
7.2 储土场 ....................................................... 19
设计小结 ............................................................. 20
参考文献 ............................................................. 21
。1欢迎下载
精品文档
摘要
矿井火灾是指发生在矿井地面和井下，威胁矿井安全生产，形成灾害的一切非控制
燃烧。
矿井火灾是煤矿主要灾害之一，每一场火灾的发生，轻则影响生产，重者可能烧毁
煤炭资源和矿井设备，更为严重者则可能引燃瓦斯煤尘爆炸或火烟度化矿井，酿成人员
伤亡的重大恶性事故。
此次的灌浆防火课程设计，就是针对该煤矿煤炭易自然的状况，采取灌浆的方法，
达到防火的目的。浆液灌入采空区之后，固体物沉淀，充填于浮煤缝隙之间，包裹媒体，
杜绝漏风，防止氧化，而浆水所到之处，增加煤的外在水分，抑制自热氧化进程的发展。
同时，对已经自热的煤炭有散热冷却的作用，从而达到防火的目的，本次设计的内容主
要包括灌浆系统及参数的确定，灌浆量的计算，浆管道系统设计，灌浆站主要措施，水
枪的选择等。
关键词：矿井火灾灌浆防火灌浆系统及参数
。2欢迎下载
精品文档
。3欢迎下载
精品文档
1.防火灌浆设计依据及基础资料
1.1 矿井概况
下石节煤矿位于陕西省铜川市耀县北部， 距铜川市区约 54km， 行政区划属于铜川市
耀县瑶曲乡。井田的中心地理坐标为东经 108° 51′，北纬 35° 13′。
下石节煤矿交通方便，咸铜铁路梅七支线（梅家坪至前河段）经过附近的瑶曲镇，
矿井有运煤专用铁路接轨于瑶曲车站，全长 2.5km。另外，有公路至金锁关与西（安）
包（头）线相接。
矿井 1980 年以 60 万吨 /年的能力简易投产 ,现采用综放回采工艺回采 ,生产能力已
达 160 万吨 /年。
井田范围东至荒草湾—上石节一线，西到断头川北侧的 4-2 号煤层零点边界线，南
与陈家山煤矿相毗邻（人为边界） ，北与崔家沟煤矿七木桥背斜相望。井田走向长约
3.5km，倾向宽约 3.5km，总面积为 13.2km2。
1.2 煤层赋存条件
井田内煤层属于易自燃，自然发火期最短 1 个月，煤系地层属中侏罗纪直罗群及下
侏罗纪延安群，共含煤五层： 1、 2、 3、 4-1、 4-2，焦坪矿区煤层特征如表 2.4.1。 3 煤
和 4-1 煤局部可采，厚 0～ 3m，埋藏极为不稳定，主要可采煤层为 4-2 号煤，平均厚度
10～ 12m，最厚达 34m。 煤层倾角浅部为 18～ 20°，深部为 5～ 10°。 煤系地层呈单斜构
造，倾斜北西。
井田系长庆油田边缘浸染区，煤层顶板岩系中有 3～ 4 个含油层，底板岩中有两个
含油层，油气的溢出对矿井瓦斯含量有极大的影响。
煤系地层岩性自下而上描述（含 4-2 号煤层） ：
泥岩：紫杂色、灰绿色（俗称花斑泥岩） ，含团块状，易碎，常有鲕状结核，遇水
膨胀，一般厚 8～ 10m，最厚达 40m，厚度变化大。
根土岩：粉砂质、灰～深褐色，含植物根部化石，较坚硬，一般厚 2～ 6m。
炭质泥岩： 0～ 5m，为煤层直接底板。
4-2 号煤：中部有 1～ 2 层夹矸，局部地区加厚至 2～ 5m，使煤层分为 4-1 煤。灰黑
色粉砂岩、砂质泥岩：含植物化石及黄铁矿结核，水平层理，厚 2～ 3m。
中粗砂岩：厚度为 0～ 30m，局部为砂岩，含植物化石、黄铁矿结核及煤屑。
细粉砂岩互层：灰～灰黑色，厚度 0～ 73m，缓波状、微波状层理，含黄铁矿结核及
植物化石，中下部局部含油。下石节矿煤系地层情况见煤系地层综合柱状图如图 1-1 所
示：
。1欢迎下载1
精品文档
地层
界 系群
直
柱 状
1:500
岩层厚度
最小-最大(m) 平均(m)
岩 性 描 述
粉砂岩,下部夹炭质泥岩,含油
细粉砂岩互层,夹含油粗砂岩
2#煤,浅部可采
细粉砂岩互层,夹煤线
3#煤,东半部可采
粉砂岩,砂质泥岩互层
2.04-33.02 13.2
0-42.03 8.80
中 侏 罗 0-1.46 0.50
0-27.47 9.30
群
罗
生
系
J2
0-6.25 1.20
0-22.99 8.40
0-37.22 15.5
0-11.25 2.90
0-2.36
0-3.19
0.90
1.30
中粗粉砂岩(小街)且斜层理
粉砂岩,砂质泥岩互层
4-1煤,分布面积小
粉砂岩夹煤线
4-2煤,半亮型含矸两层具节理裂隙
炭质泥岩
根土岩,含铝质及植物化石
花斑泥岩,砂质泥岩偶夹细砂岩
细粉砂岩及砂质泥岩互层,夹煤线
J
界
三 延
迭 长
系 群
T T3
0-20.40 10.8
0-7.61 3.50
0-21.76 5.40
0-31.64 9.20
不详
图 1-1 下石节煤矿煤系地层综合柱状图
。 2欢迎下载 2
精品文档
1.3 地质构造
下石节井田位处黄陇侏罗系煤田焦坪矿区西部，鄂尔多斯台向斜的南缘。
井田总体构造为：浅部为一向北西倾斜的波状单斜构造，深部水平以新民村向斜为
主体，呈一向斜构造。断裂构造不太发育。总之井田构造较为简单。
褶皱构造主要有：
七木桥背斜：位于本井田和杏树萍井田交界处，轴向 N60° W，向 NW 倾没，轴部出
露 T3 和 J1 地层，两翼为侏罗系地层，延展约 2.5Km。
桦树渠背斜：分布在井田一水平同陈家山井田交界处，为向 NW 倾没的鼻状背斜构
造， 井田内延展约 1300m， 轴部缺失。 延安组和直罗组下部地层， 两翼倾角 15°～ 20°，
局部可达 25°以上。
新民村向斜：分布在井田二水平深部的 1004— 8940— 8946 钻孔一线，为深部水平
主要的褶皱构造，轴向 NE36°左右，两端呈弧型向东弯曲。延展约 3000m 以上，西延进
入陈家山井田，两翼倾角平缓，一般在 5°以下，幅度约 40m。向斜轴部延安组，富县
组沉积厚度较大， 如 8935 号孔， 延安组厚度 162.43m， 其中 4-2 号煤层以下沉积厚度为
25.44m，并沉积了 4－ 2 下煤层。 8940 号延安组厚度 172.06m，其中 4-2 号煤层以下沉
积度厚度 21.98m，富县组厚度 28.02m。向斜两翼沉积厚度相对较薄，如 8941 号孔，延
安组厚度 114.8m，富县组厚 3.9m。 8942 号孔延安组厚度 126.67m，富县组厚 7m。
次要褶皱构造有：
王台背斜：分布在井田二水平的 8945－ 8949－ 8955 号孔一线，其轴向为 NE30°，
向 SW 倾没，延展约 1000m，两翼倾角在 10°左右，幅度 40～ 50m。轴部沉积厚度小，向
两翼厚度增大，如 8955 号钻孔，延安组厚仅 58.57m，且缺失富县组沉积。又如 8949
号孔，延安组厚度 65.32m，富县组厚 1.03m。
草滩向斜：分布在二水平的 8944 孔－ 8950－ 8954 孔一线，轴向 NE65°，向东渐转
NE20°，延展约 1600m，幅度约 20m。
上述褶皱构造的发生和发展，具有明显的继承性，对井田煤系、煤层的沉积起了控
制作用。一般向斜宽缓，含煤地层沉积厚度大。背斜陡窄、含煤地层沉积厚度小，煤层
厚度小，结构相对简单。
区内断裂构造不发育，未发现较大的断层。据下石节煤矿和陈家山煤矿一水平开采
揭露资料， 一般只见到数量较少的落差仅 0.3～ 3m 断层， 极个别断层落差在 5～ 10m。 这
些断层虽然落差小，对生产特别是回采工作仍会带来一定的影响。小断层多为高角度正
断层，常见为 NE 和 NW 向两组，且多成组出现，并具有一定的组合规律，常呈雁行式排
列，有时成扫帚状分叉成数条 0.5～ 2m 的小断层（如陈家山煤矿一、二采区） 。预计深
部水平断裂构造也将以小型断裂为主。
1.4 煤的碳化程度、煤岩成分、自燃倾向性、发火期
设计工作面 ,综采放顶煤开采工作面，工作面走向长度 886m，倾斜长度 148.5m，工
作面开采参数如图 1-1 所示，通风系统平面图图如图 1-3 所示，顶、底板状况为：
1) 直接顶为煤 4 的 41-42 段煤层，厚度 2.19m，煤夹泥岩。
。3欢迎下载3
精品文档
2) 直接底为煤 4 的 47-48 段煤层，厚度 3.3m，泥岩夹煤，泥岩易风化，遇水膨胀。
煤质以暗煤为主，丝碳化物物质含量高，加亮煤条带。
工作面煤尘具有爆炸性，属低瓦斯矿井。工作面煤层易自燃，地温较高，一般在
29-31℃左右。各煤层均有煤尘爆炸危险性。由于该区煤的燃点低，油页岩用火柴即可
直接点燃。煤层节理发育，褐煤及油页岩易自燃发火。矿井各煤层自燃倾向性为一类容
易自然发火煤层。煤 2 最短自然发火期为 22 天，一般为 1-3 月。目前使用的防灭火注
浆材料主要是黄土和凝胶，黄土浆主要用于采空区。
预防性注浆，凝胶用于封闭密闭间、小联络巷及处理高温点时使用。
1.5 浆材的质量、数量、开采条件
下石节煤矿采用的土水比为 土源距煤矿风井 5km，土质优良，容重 1.3t/m3，属
于亚粘土，塑性指数 12，取土方便，矿井轻轨矿车可直接到达取土地点。 1： 3-5，灌浆
系数 0.1-0.2。
1.6 矿井开拓方式和采区布置图
矿井采用平硐 -斜井 -暗斜井开拓，单采区分阶段布置。采煤方法为走向长壁综采放
顶煤垮落法回采工艺，顶板管理采用全部垮落法。目前，采深 350 米，矿井采用一井一
面的配置。见图 1-2 所示：
1.7 灌浆站工作制度
采用两班灌浆一班检修工作制度， 每班灌浆 8 小时， 各班都必须完整的做完本班工
作，完成好交接班制度。
1、灌浆量：
日灌浆量 1839.6 m3
时灌浆量 122.64 m3
2、主要设备
集泥池、 泥浆搅拌池、 泥浆搅拌机、 储土场、 输送管道等。
。4欢迎下载4
精品文档
图 1-2 下石节煤矿采掘通风系统图
。5欢迎下载5
风井 -250回风巷
西
回
风
上
山
皮 带煤 4上 仓
上
总
山
煤 4
交
变
回 所
绕
道
4110 上 顺
煤 4
一
采
轨
道
煤 4
一
采
皮
4110 下 顺
带
Q采=700m3/min
V采=1.2m/s
隔爆水棚
40L×40=1600L
隔爆水棚
40L×40=1600L
新风
乏风
煤
一
采
暗
斜
井
4
东 大 巷
副井
图 1-3 通风系统平面图
精品文档
2.防火灌浆系统与参数确定
2.1 灌浆系统确定
由于黄土采制方便， 价格低廉而且水源充足， 参照以上条件所以选择黄泥灌浆随采
随灌系统。
2.2 灌浆材料的选择
土源距离煤矿风井 5km，土质优良，容重 1.3t/m3 ，属于亚黏土，塑性指数 12，
取土方便， 矿井轻轨车可直接到达取土地点。 这里利用此土作为灌浆材料， 由于土源较
远，采用机械取土制浆，建立集中灌浆站、泥浆搅拌池制备泥浆。
为了提高泥浆质量， 加大泥浆浓度， 在制浆前将黄土充分浸泡使之粉化后再进行搅
拌。
2.3 地面制浆工艺流程（图）
当矿井灌浆量大， 土源较远或者限于地形条件， 灌浆点分散等， 则可采用人工或机
械取土，建立集中灌浆站、泥浆搅拌池制备泥浆。如图 2-1 所示。
11 10
2
5
1
4 3
7
6
8
9
12
图 2-1 人工或机械取土机械制备泥浆站
1、取土矿车； 2、轻便轨道； 3、储土场及栈桥； 4、水枪； 5、输水管； 6、自流泥浆沟； 7、泥浆搅拌池及房
屋； 8、输浆管； 9、风井； 10、水源泵房， 11、绞车房； 12、取土场
采土场——矿车运输——储土场——搅拌池——泵站——管道入井
制备的泥浆在搅拌池内再放置半小时左右，使之沉淀，澄出清水，保持最大浓度，
再灌入井下。高浓度泥浆送入井下，隔绝供风，阻断煤炭自热、自燃过程。
2.4 灌浆方式的确定
我国煤矿采用的预防性灌浆的方法多种多样，大体可分为：采前灌浆、随采随灌、
采后灌浆等三种类型。
1．采前灌浆
所谓采前灌浆即是尚未开采先行灌浆。这种灌浆方法是针对开采老窑多、易自燃、
特厚煤层发展起来的。
当岩石运巷和风巷掘出以后， 分层航道尚未掘送之前， 按设计的位置， 由岩石区段
。 7欢迎下载 7
精品文档
巷道开钻窝向煤层打钻以探明古窑老虚的分布和位置，然后进行采前预灌。
2．随采随灌
随着回采工作面的推进， 同时向采空区灌浆。 其作用一是防止遗留在采空区内的浮
煤自燃；二是胶结顶板冒落的矸石，形成再生顶板，为下分层开采创造条件。另外，它
还具有防尘、 降温的作用。 随采随灌的方法根据采区巷道布置方式的不同， 顶板岩石冒
落情况不同有多种多样。如埋管灌浆、插管灌浆、洒浆、打钻灌浆等。
3．采后灌浆
开采自然发火不是十分严重的厚煤层时， 可在工作面采完后， 封闭停采线的上下出
口，然后，在上部密闭墙上插管灌注泥浆。其目的一是封闭采空区，其次是充填最易发
生自燃火灾的停采线，以防止自燃火灾的发生。
因回风道埋管灌浆工艺最为简单， 使用方便。 本设计利用随采随灌的方式进行灌浆。
如图 2-2 所示， 埋管灌浆与工作面洒浆图。 当工作面向前推进时， 沿回风巷临时构筑木
垛以保护埋入冒落区的注浆管路，灌浆管埋入冒落区 15~20m，随着工作面的推进，用
回柱绞车向外牵引。
2 3 6 5 4 7
1
图 2-2 埋管灌浆及洒浆示意图
1、工作面运输巷 2、回风巷 3、输浆管路 4、埋入采空区的注浆管
5、洒浆胶管 6、工作面上隅角 7、维护回风巷的临时木
2.5 灌浆参数确定
2.5.1 水土比
水土比大小取决于 :
1)土质条件
土质粘度大， 土质好， 易成浆土水比可以大一些以取得较好的防火效果。 否则小一
些，如采用页岩、矸石灌浆，土水比要小一些以防止堵管。
2）泥浆的输送距离
输送距离远，土水比可小一些防止堵管。
3）灌浆的方法
采空区埋管灌浆、 打钻灌浆， 土水比要小一些以免不能完全覆盖煤题； 如果是工作
面洒浆，土水比可以大一些以节省劳力，提高效率。
。 8欢迎下载 8
精品文档
4）煤层倾角
煤层倾角越小，土水比要小一些以取得较好的流动性。
5）气候条件
夏季灌浆时，气候炎热，土水比可大一些；冬季寒冷易结冻，土水比要小一般土水
比的变化范围为 1： 2-1： 5。
依据本矿的实际情况， （煤层自燃发火严重） ，采用的 水土比为 1:4。
2.5.2 灌浆系数 K
灌浆系数 K ：泥浆的固体材料体积与需要灌浆的采空区空间容积之比。
即 K=Qs/mLHC。
在 K 值中反映了顶板冒落岩石的松散系数，泥浆收缩系数和跑浆系数等综合影响，
它只能根据现场的实际情况而定。对于预防性灌浆，一般取 0. 1-0.2；对于封闭区内
的灭火灌浆，可取 0.1-0.2。
2.5.3 取土系数— a
考虑土壤的杂质和运输的损失，取 1.1
3.灌浆量计算
。9欢迎下载9
精品文档
预防性灌浆量主要取决于灌浆形式，灌浆区的容积，采煤方法等因素。采前预灌、
采后封闭停采线都是以充满灌浆空间为准。
3.1灌浆用土量计算
Qt1=KmLHC （式 3-1）
Qt2=KmlHC （式 3-2）
或 Qt2=KG/γ （式 3-3）
Qt=a﹒ Q t2 （式 3-4）
式中 Qt1 — 灌浆用土量， m3；
Qt2 — 日灌浆用土量， m3/日；
Qt—灌浆日用土量， m3；
G — 日产量， t/日；
γ— 煤容重， t/m3；
m — 煤层开采厚度， m；
L — 灌浆区的走向长度， m ；
l — 日进度， m；
H — 灌浆区的倾斜长度， m；
C — 煤炭回收率， %，取 0.89；
a —取土系数，取 1.1；
K — 灌浆系数， 即泥浆的固体材料体积与需要灌浆的采空区空间
容积之比。这里取 K=0.1-0.2。本设计取 K=0.15。
Qt1=0.15× 6.15× 886× 148.5× 0.89=108023.08 m3
Qt2=0.15× 6.15× 2.4× 148.5× 0.89=309.27 m3/日
或 Qt2 = 0.15×（ 3484÷ 1.34） =390 m3/日
Qt =1.1× 390=429 m3
3.2灌浆用水量
日灌浆用水量
Qw1= kw Qt δ （式 3-5）
kw — 冲洗管道用水量的备用系数，一般为 1.10~1.25,这里取 1.2。
δ — 土水比倒数，这里取 4。
Qw1=1.2× 429× 4=2059.2 m3
灌浆总用水量
Qw= kw Qti δ （式 3-6）
Qw= 1.2× 108023.08 × 4 = 518510.784 m3
3.3灌浆量计算
Qj=（ Qt2+Qw） u （式 3-7）
Qjh=Qj/（ n.t ） m3/h （式 3-8）
式中：
Qj—日灌浆量， m3
。10欢迎下载10
精品文档
Qjh—小时灌浆量；
u—泥浆制成率，其取值见表 3-1；
n—每日灌浆班数；
t—每班纯灌浆小时数；
表 3-1
水土比
泥浆容重
泥浆制成率
1:1
1.45
0.765
1:2
1.30
0.845
1:3
1.20
0.880
1:4
1.16
0.910
1:5
1.13
0.930
1:6
1.11
0.940
Qj =（ 390+2059.2）× 0.91=2228.772 m3
Qjh = 2228.772 /（ 2× 8） =139.3 m3
3.4 泥浆容重
γ j=（γ w +γ t)u
=(2059.2/2228.772+390× 1.3/2228.772) × 0.91
=1.048 t/ m3
4.浆管道系统设计
。11欢迎下载11
精品文档
4.1 灌浆管道布置
灌浆管路有“ L”和“ Z”布置形式，如图 4-1 所示。
L 形：优点：能量集中，充分利用自然压力，管路有较大的注浆能力；安装维护管
理简单。缺点：井深时压力过大，易崩管。
Z 形：与 L 形相反。
如图 2-1 所示，采用集中灌浆站，泥浆输送管道由风井进入，经总回风大巷到采
区回风巷、工作面回风巷，再到工作面上隅角，进行埋管灌浆，或工作面洒浆（如图
2-2） 。从地面直到井下灌浆点铺设专用管路担负输浆任务。
图 4-1
管路系统为：泵房→风井→煤 4 →总回风巷→工作面顺槽→工作面采空区。
4.2 输送倍线的计算
预防性灌浆一般是靠静压作动力。 灌浆系统的阻力与静压动力之间的关系用输送倍
线表示。泥浆的输送倍线是指从地面灌浆站至井下灌浆点的管线长度与垂高之比，即：
L N = （式 4-1）
H
式中： N——输送倍线；
L——进浆管口至灌浆点的距离， 1850+148.5+50=2048.5m；
H——进浆管口至灌浆点的垂高， 250+3.7+170=423.7m。
N 过大，说明管线太长，阻力过大输浆压力小，进浆不畅，易发生堵管现象；
N 过小，说明泥浆出口压力大，在采空区分布不均，易发生跑浆事故。
一般情况下，泥浆的输送倍线值最好在 5-6 范围内变化。不要大于 10 或小于 2。
风井地面标高 +3.7m，井底位于 -250 水平，工作面为 -390~420m，风井到工作面回
风巷入口距离为 1850m，其余工作面参数见表 1 所示。
根据公式可得：
N? L ?2048.5/423.7?4.835H
4.3 管径计算
1 Qjd = = （式 4-2）
3600?v
0
30 ?v
0
4Q
j
式中 :
。12欢迎下载12
精品文档
Qj — 小时灌浆量 m3/h；
v0——临界流速 m/s，查表 4-2 得 1.801m/s。
表 4-2 泥浆临界流速表
输浆管内径 dp 为：
1dp= 139.3??3.14?1.801?
30
=0.1654m = 165.4mm
所以根据钢管规格表，预选φ 168× 10 无缝钢管，则输浆管干管内径： dp=168-2×
10=148mm
验算流速 V=
=
Q
j
900?d 2
139.3
2900?3.14?0.148
=2.1705 m/s > 1.801 （符合要求）
同理，设计输浆管支管预选φ 168× 7 无缝钢管。
则支管内径为 168-14=154mm
验算流速 V= Qj900?d
2
= 139.3 =2.006 （符合要求） 900?3.14?0.1542
。13欢迎下载13
精品文档
4.4 管壁计算
（ 1）垂直管道管壁
δ = 0.5d( Rz ? 0.4P － 1)＋ a＋ b （ mm） （式 4-3） R
z ?1.3P
式中 d — 管直径（内径）
Rz — 许用应力（无缝钢管： 800kg/cm2 ,普通钢管： 600 kg/cm2，铸铁管： 200
kg/cm2）
P — 管内压力， P=0.11γ j H
γ j — 泥浆比重， kg/m3 ,由表 3-1，取γ j为 1.16
H — 高度（高差） ， m
其中 P=0.11× 1.16× 423.7=54.06kp
a — 管壁不均匀系数的附加，无缝钢管： 1-2 mm，铸铁管： 7-9 mm
b — 磨损系数， 1-4 mm
本设计采用无缝钢管，所以 a取 2； b 取 2。
δ = 0.5d( Rz ? 0.4P － 1)＋ a＋ bR
z ?1.3P
800? 0.4?54.06 － 1） +0.002+0.002
800?1.3?54.06 = 0.5× 0.148×（
=0.0051+0.004 = 0.091m = 9.1mm
从以上计算可知所选钢管符合要求。
(2)水平管道管壁
δ = Pd + a （式 4-4） 140nR
z
式中 n — 管道质量与壁厚不均匀的变动系数，取 0.9
d — 管直径（内径）
P — 管内压力
54.06?0.154δ = +0.002 = 2.00mm
140?0.9?800
经过计算所预选的无缝钢管符合要求。
4.5 管材确定
选择管材的主要依据是管道所需承受的压力，而压力与井深成正比。通常情况下，
井深不超过 200m，多采用焊接钢管，井深超过 200m，多采用无缝钢管。
又由于当压力大于 10 ~ 16 个大气压时，采用无缝钢管。而此时计算的压力
P=54.06kp已经远远大于这个数值，所以这里应采用无缝钢管。
。14欢迎下载14
精品文档
5.水枪的选择
由于矿井灌浆、洒浆没有专用的水枪，所以一般采用低层建筑、建筑高度在 24m
以下的民用水枪。水枪喷嘴直径有： 13、 16、 19、 22、 32、 44mm。考虑到消防用途和实
际工作需要，设计水枪采用 44mm。
v2因为 H= ，所以 v =φ 2gH
2g
φ — 流速系数，一般取 0.94
水枪的流量 Q= Sφ 2gH （式 5-1）
。15欢迎下载15
精品文档
Φ与 u相同
S — 喷嘴横断面积
H — 水枪压力，取 35
3.14?0.0442Qq = 0.91× ? 2?9.8?35 ?3600
4
= 132.2m3/h
水带直径 ： 50mm 的水带适应喷嘴直径 16mm 的水枪； 65、 75mm 的水带适应喷嘴直
径 19mm的水枪； 90mm 的水带适应喷嘴直径 22mm 的水枪。
出水带标准长度： 20 m.
水枪的台数 :
N = Qw （式 5-2） Q
q
式中 Qw — 取土时的用水量，
Qq — 单台水枪的流量，
Qw = Qti δ
Qw = Qti q, （式 5-3）
q — 水枪取土 1m3时的耗水量
1.松散土壤，松散砂土、风化泥岩： q 值取 5~6 m3/m3 ,压力 30~40m
2.坚固黄土、砂土： q取 6~7 m3/m3 ，压力 50~60m
3.极坚固黄土、砂土： q取 7~9 m3/m3，压力 60~70m
因此，水枪台数为：
N=1973.4× 4/132.2× 2× 7=4.3台 .
考虑实际情况及水枪的备用，水枪确定为 6到 8台水枪。
6.泥浆泵选择
下列情况需要泥浆泵：
a.如果管路太长，输浆压力不够；
b.地面灌浆站距井口太远，泥浆至井口压力不够；
c.采用水力取土，自然成浆方式时，水枪所需压力由泥浆泵提供。
（ 1）泥浆泵的流量 Qj
Qj=2150.694/24=89.61 m3/h
泥浆泵的流量 Qj 为前面设计的小时灌浆量，水力取土时为水枪小时用水量。
(2）泥浆泵扬程 Hj
。16欢迎下载16
精品文档
hf=L? ij （式 6-1）
L——泥浆管道长度 m；
i
j
——泥浆管道每米长度上运送泥浆时的水头损失，用公式计算：
i
j
=K?iw
K——泥浆阻力系数，与土水比有关。
iw——清水状态下的水头损失，
iw=λ v2/2gd
λ——达西系数 ,见表 6-1：
表 6-1泥浆阻力系数表
管径 200 150 125 100 75
λ 0． 0203 0． 0222 0． 0237 0． 0260 0． 0292
iw=λ v2/2gd
=0.0220?.64262/2?9.8?0.75
=0.0062(m)
ij =K?iw 其中 k=1.15
=1.15?0.0062
= 0.0071 m
因是松散土壤，松散砂土、风化泥岩： q 值取 5~6 m3/m3 ,压力 30~40m.这里取 35
米 ,工作时水枪流量为 132.2 m3/h。
由于泥浆泵向井下输送， 所以不考虑扬程， 只考虑压力即可。 根据所得数据及
压力，参照 PN型泥浆选型选择泥浆泵型号如表 6-2所示：
表 6-2
型 号 流 量（ m /h） 扬3 程 转 数 轴 功 ( 千
瓦 )
电 动 机 型 号
(m) (r/min)
4PN 150 39 1480 55 JO
2
-91-4
。17欢迎下载17
精品文档
7.浆站主要设施
7.1 泥浆搅拌池及搅拌机
(1)泥浆制备方式
其制备方式分为水力搅拌和机械搅拌两种。水力搅拌适用于灌浆量小的况 ,一般多
用机械搅拌。
。18欢迎下载18
精品文档
机械搅拌按其机械的运动方式，分为固定式和行走式两种。本设计采用行走式。
(2)泥浆搅拌池的容积
泥浆搅拌池的容积一般按 2 小时灌桨量计算。
泥浆搅拌独宜分成两格 ,轮换使用，且向出口方向应有 2～ 5％的坡度。在泥浆出口
处必须设置筛子 ,有运送位料的设备 (小车、矿车 )。
（ 3)泥浆搅拌池布置
泥浆池采用料石砌筑，分为两格，一池存土浸泡，一池进行搅拌，轮换使用，泥浆
池容积根据矿井最大灌浆量和取土供给能力确定，池身长 20 米，宽 I 米，深 1 米。黄
土浸彻 2～ 3 小时后， 待土质松软即可进行搅拌 (泥浆搅拌机为行走式 ),泥浆浓度由供水
管的控制阀调节。泥浆搅拌均匀后，经泥浆池出口通过两层孔径分别为 15 毫米和 10
毫米的过滤筛流入灌浆管，然后送至井下灌浆地点。
（ 4）灌浆系统管道及取土场的防冻
在我国北方寒冷地区，冬季表土层冻结，取土制浆困难，应采取防冻措施。
a.灌浆系统管道可挖沟埋设或其上覆以草垫等。
b.冬季可于冻土层下掘专用巷道采土制浆。
c.在封冻前，可预先将所需黄土用人工或机械翻松 0.5～ 0.6 米土层，其上覆以草
垫或锯末保温层或加盖防寒暖棚。
浆搅拌池及搅拌机如图 7-1 所示：
2
3
5
6
8
10
7 9 12 11
4
2
13
1
4
图 7-1 行走式泥浆搅拌池结构图
1-双泥浆搅拌池； 2-运土轨道； 3-供水管； 4-搅拌机行走轨道； 5-闸板；
6-搅拌机换道轨， 7-篦子； 8-管头篦； 9-输浆管； 10-搅拌机驱动电机，
11-行走皮带轮， 12-平板车； 13-搅拌轮
7.2 储土场
贮土场根据地形情况， 可设置栈桥或绞车房栈桥的结构形式； 贮土场容量， 根据
场地，按 10 天左右黄土量计算，贮土场的土可采用水力或矿车运送至泥浆搅拌池。按
10 天的用土量设计，储土量不宜过大。
Q ? Q
t2
?10
= 390× 10 ? 3900m3
。 19欢迎下载 19
精品文档
设计一个可以存储 3900m3 的储土场已经足够满足要求。
设计小结
本学习期学习即将结束， 首先谢谢老师的教导。 专业课的深入学习， 让我对所学的
煤矿火灾防治知识有了更深的理解，同时也发现了自己所学知识的不足和知识的不全
面。 在课程设计中明显感到自己有些地方的理解还不够透彻， 在设计中一定要做到认真
不能有丝毫的懈怠，要认真负责，对自己严格要求，数据要科学合理，坚持火灾的有关
规定条例。 矿井火灾课程设计对我们所学专业非常重要， 它是实现矿井安全生产的一个
重要环节之一，对我们今后的学习，以及参加工作都很大的建设性的意义。
设计中，我搜集了大量的资料、专业书籍和工具书，不断地整理、修改，在指导老
。20欢迎下载20
精品文档
师的帮助和自己的努力下，完成了本次设计 .本次设计将为以后毕业设计乃至日后工作
打下了坚实的基础！ 也通过本次设计， 让我明白了煤矿安全的重要性， 也更进一步知道
了安全责任重于泰山的这句话， 火灾是煤矿井下的一重大灾害， 给我们的生命和财产损
失造成了空前的影响， 给我们的安全生产带来了严重的影响， 所以搞好井下火灾的防治
是我们当前需解决的首要问题。
希望自己投身于煤炭事业之时能为煤矿的安全事业服务， 希望煤炭事业的明天更加
灿烂辉煌。
本设计有些地方肯定存在问题， 望老师给予指导和改正， 谢谢！ 最后祝您工作顺利，
身体健康！
参考文献
[1].张人伟 :《煤矿火灾防治》
[2].王省身 : 《矿井火灾防治》 ,中国矿业大学出版社 ,1989
[3].徐永祈： 《采矿学》 ，中国矿业大学出版社， 2003
[4].冯昌荣： 《煤矿矿井采矿设计手册》 ，煤炭工业出版社， 1984
[5].王省身： 《矿井灾害防治理论与技术》 ，中国矿业大学出版社， 1989
[6].能源部： 《煤矿安全规程》 ，煤炭工业出版社， 1992
[7].煤炭部： 《煤炭工业设计规范》 ，煤炭工业出版社， 1979
。21欢迎下载21
精品文档
。22欢迎下载22
|
|
