矿井防灭火课程设计策划方案

矿井防灭火课程设计大纲矿井防灭火课程设计大纲设计一设计一 矿井防灭火灌浆系统设计矿井防灭火灌浆系统设计设计的目的与意义设计遵循的依据设计的步骤与计算依据矿井火灾是煤井火灾是煤矿主要灾害之一，火灾一旦主要灾害之一，火灾一旦发生，生，轻则影响生影响生产，重者可能重者可能烧毁毁煤炭煤炭资源和源和矿井井设备，更，更为严重者重者则可能引燃瓦斯可能引燃瓦斯煤煤尘爆炸或火烟毒化爆炸或火烟毒化矿井，井，酿成人成人员伤亡的重大亡的重大恶性事故。尽管性事故。尽管当前当前矿井防井防灭火技火技术有了很大有了很大发展，但是仍然展，但是仍然难以杜以杜绝矿井火灾井火灾的的发生，因此，必生，因此，必须作好作好矿井的防火井的防火灭火工作，以保火工作，以保证生生产的安的安全全进行。行。本本课程程设计是是矿井火灾学教学体系的重要井火灾学教学体系的重要环节。通。通过本本课程程设计，使学生了解地下火灾的，使学生了解地下火灾的发生原因与生原因与发展展过程，掌握地下程，掌握地下火灾的火灾的预测、预报及防治方法和措施等基本知及防治方法和措施等基本知识，培养学生的，培养学生的实践能力，有利于快速适践能力，有利于快速适应毕业后的技后的技术设计与管理工作。与管理工作。预防性灌防性灌浆的作用：的作用：泥泥浆中的沉淀物将碎煤包裹起来，隔中的沉淀物将碎煤包裹起来，隔绝其与空气的接其与空气的接触；触；沉淀物充填于浮煤和冒落的岩石沉淀物充填于浮煤和冒落的岩石缝隙之隙之间，堵塞漏，堵塞漏风通道，减少漏通道，减少漏风；同；同时，灌，灌浆可以加速形成再生可以加速形成再生顶板，板，从而有利于下部分从而有利于下部分层的开采；的开采；泥泥浆对已已经自自热的煤炭有冷却散的煤炭有冷却散热作用。作用。别外，外，浆液液还可以增加煤的外在水分，减可以增加煤的外在水分，减缓其氧化其氧化进程。程。+依据煤矿安全规程的有关规定、矿井防灭火规范和煤矿注浆防灭火技术规范的相关内容一致的原则，编制进行防灭火灌浆系统设计。+参考资料：矿井火灾学，矿井通风与安全等教材+1 防火灌防火灌浆设计浆设计依据及基依据及基础资础资料料+1.1煤煤层赋层赋存条件存条件+1.2煤的碳化程度、煤岩成分、自燃煤的碳化程度、煤岩成分、自燃倾倾向性、向性、发发火期火期+1.3浆浆材的材的质质量、数量、开采条件等量、数量、开采条件等+1.4矿矿井开拓方式和采区布置井开拓方式和采区布置图图+1.5灌灌浆浆站工作制度站工作制度+2防火灌防火灌浆浆系系统统与参数确定与参数确定+2.1灌灌浆浆系系统统确定确定+2.2灌灌浆浆材料的材料的选择选择+2.3地面制地面制浆浆工工艺艺流程（流程（图图）+2.4 灌灌浆浆方法确定方法确定+埋管灌埋管灌浆浆（图图）+工作面洒工作面洒浆浆（图图）+2.5灌浆参数确定 3 灌浆量计算灌浆用土量计算灌浆用水量计算灌浆量计算4 灌浆管道系统设计灌浆管道系统布置输送倍线计算管径计算管壁计算管材确定5 水枪选择6 泥浆泵选择8 灌浆站主要设施泥浆搅拌池及搅拌机（图）储土场煤层赋存条件煤层赋存条件煤的碳化程度、煤岩成分、自燃倾向性、发火煤的碳化程度、煤岩成分、自燃倾向性、发火期期浆材的质量、数量、开采条件等浆材的质量、数量、开采条件等矿井开拓方式和采区布置图矿井开拓方式和采区布置图灌浆站工作制度灌浆站工作制度1.1.灌浆系统的选择灌浆系统的选择灌浆系统分地面灌浆系统和煤矿井下移动式灌浆两类。灌浆系统分地面灌浆系统和煤矿井下移动式灌浆两类。地面灌浆系统地面灌浆系统服务范围广服务范围广灌浆能力大（灌浆能力大（20m320m3以上）以上）灌浆工作量少（不用向井下运浆材）灌浆工作量少（不用向井下运浆材）投资大、建设周期长，管路维护工作量大投资大、建设周期长，管路维护工作量大地面灌浆系统地面灌浆系统投资少，使用便捷，日常维护容易；投资少，使用便捷，日常维护容易；灌浆能力有限；灌浆能力有限；服务范围小（仅一个面）；服务范围小（仅一个面）；运送浆材的工作繁重。运送浆材的工作繁重。2.2.灌浆材料的选择灌浆材料的选择灌浆材料一般有黄土、页岩、矿井矸石、粉煤灰、尾矿灌浆材料一般有黄土、页岩、矿井矸石、粉煤灰、尾矿等。选择材料时依据矿区条件合理选择，选择的防灭火等。选择材料时依据矿区条件合理选择，选择的防灭火浆材要做到既经济又有效。浆材要做到既经济又有效。东部、西部、西北地区？灌浆材料应该具有的特征：灌浆材料应该具有的特征：1 1）加入少量的水能够成浆；）加入少量的水能够成浆；2 2）泥浆的渗透性要好；）泥浆的渗透性要好；3 3）不含可燃物和助燃物；）不含可燃物和助燃物；4 4）泥浆要易于脱水）泥浆要易于脱水要易于脱水，但也不能过分的容易脱水要易于脱水，但也不能过分的容易脱水3.3.地面制浆的工艺流程地面制浆的工艺流程1-储土场；2-水枪；3-进浆闸门；4-沉淀池；5-搅拌机；6-放浆闸阀；7-箅子；8-风井3.3.灌浆方法的选择灌浆方法的选择打钻注浆打钻注浆 由底板巷道打钻灌浆由底板巷道打钻灌浆1-底板巷道；底板巷道；2-回风巷；回风巷；3-钻孔；钻孔；4-进风道进风道 由钻窝打钻灌浆由钻窝打钻灌浆1-底板巷道；底板巷道；2-钻窝；钻窝；3-钻孔；钻孔；4-回风巷；回风巷；5-进风巷进风巷3.3.灌浆方法的选择灌浆方法的选择交替预埋管注浆交替预埋管注浆埋管灌浆埋管灌浆1-注浆管，注浆管，2-三通，三通，3-预埋注浆管，预埋注浆管，4.4.灌浆参数的确定灌浆参数的确定埋管、拖管注浆联合洒浆埋管、拖管注浆联合洒浆埋管灌浆埋管灌浆1-注浆管，注浆管，2-三通，三通，3-预埋注浆管，预埋注浆管，4-洒浆胶管洒浆胶管3.3.灌浆方法的选择灌浆方法的选择依据设计资料，确定采用的水土比为依据设计资料，确定采用的水土比为和灌浆系数和灌浆系数K K。灌灌浆量的确定，主要是根据灌量的确定，主要是根据灌浆区的容区的容积、采煤方法及地、采煤方法及地质条件等条件等因素来确定。因素来确定。1 灌浆用土量计算（三种计算方法）灌浆用土量计算（三种计算方法）随采随灌的用土量随采随灌的用土量()()可按下式可按下式计算：算：1 1式中：式中：1 1 灌灌浆用土量，用土量，m3m3；M M 煤煤层开采厚度，开采厚度，m m；L L 灌灌浆区的走向区的走向长度，度，m m；H H 灌灌浆区的区的倾斜斜长度，度，m m；C C 煤炭回收率，；煤炭回收率，；K K 灌灌浆系数，即泥系数，即泥浆的固体材料体的固体材料体积与需要灌与需要灌浆的采的采空区空空区空间容容积之比。在之比。在K K值中反映了中反映了顶板冒落岩石的松散系数，泥板冒落岩石的松散系数，泥浆收收缩系数和跑系数和跑浆系数等系数等综合影响。合影响。对于于对于于预防性灌防性灌浆取取0.01-0.150.01-0.15；对于封于封闭区内的区内的灭火灌火灌浆，可取，可取0.1-0.30.1-0.3。(1)(1)按采空区灌按采空区灌浆量量计算算(2)(2)按日灌按日灌浆量量计算算按灌浆区日灌浆所需用土量计算公式为：21式中：2日灌浆所需用土量，m3；G矿井日产量，t,3484 t；1煤炭容重，1.343；L工作面日进度，m。(3)(3)矿灌灌浆日需土量日需土量矿井井实际每日所需采土量每日所需采土量为：22式中：式中：灌日用土量，灌日用土量，m3m3 a a 取土系数，考取土系数，考虑土壤含有一定土壤含有一定的的杂质和开采、运和开采、运输过程中的程中的损失，失，a a取取1.11.1；2 灌浆用水量的计算灌浆用水量的计算灌浆用水量灌浆用水量()()可按下式计算：可按下式计算：（3-2-13-2-1）式中：式中：灌浆用水量，灌浆用水量，m3m3；冲洗管路用水量的备用系数，冲洗管路用水量的备用系数，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，一般取2-52-5，取，取2 2。3 灌浆量计算灌浆量计算日灌浆量可按下式计算：（2）u式中：日灌浆量，m3；u泥浆制成率，如表1-6-1所示。则:小时灌浆量 m3式中：小时灌浆量，m3；n 每日灌浆班数,2班；t 每班纯灌浆小时数，5班。1 灌浆管道系统布置灌浆管道系统布置如上所述：灌浆管路有“L”和“Z”型两种布置形式。其中型：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”型与“L”型相反2 输送倍线输送倍线泥浆的输送倍线为：地面灌浆站至井下灌浆地点的管线长度与垂高之比，。一般在2-10之间。预防性灌浆一般采用静压灌浆。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：式中：N输送倍线；L管线长度，m；H垂高，m。泥浆的输送倍线是衡量灌浆能力大小的参数,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，泥浆出口压力大，在采空区分布不均，易发生跑浆事故。2 输送管径计算输送管径计算主要灌主要灌浆干管直径干管直径计算算应遵循的原遵循的原则根据泥根据泥浆流速确定，流速确定，对泥泥浆流速的要求是：能流速的要求是：能够保保证泥泥浆中中固体固体颗粒在粒在输送送过程中能程中能够顺利流利流动而不要沉淀在管中，以致而不要沉淀在管中，以致发生堵管事故。生堵管事故。临界流速：保界流速：保证泥泥浆中固体中固体颗粒在粒在输送送过程中能程中能够顺利流利流动而不沉淀或生堵管的最小平均流速。他与土壤的而不沉淀或生堵管的最小平均流速。他与土壤的质量、含砂量、量、含砂量、比重、土水比等因素有关，可通比重、土水比等因素有关，可通过查表得出。表得出。根据根据临界流速界流速计算管径后再反算管径后再反过来来验算算实际流速，使之略大流速，使之略大于于临界流速以保界流速以保证泥泥浆的的输送和送和获得最得最经济的管径。的管径。2 输送管径计算输送管径计算管径计算可按下式计算：式中：小时灌浆量m3；V0临界流，预选临界流速V0=1.121 2 输送管径计算输送管径计算4 管壁计算管壁计算式中：式中：管壁厚度，；管壁厚度，；dd管内径，；管内径，；许用用应力，无力，无缝钢管管80028002；铸铁管管20022002；普通；普通钢管管60026002；PP管内管内压力力2 2，0.110.11；j j 泥泥浆容重容重3 3，取，取1.21.2；HH井深井深,253.7m,253.7m；aa考考虑管壁不均匀的附加厚度，管壁不均匀的附加厚度，钢管管1-21-2；铸铁管管7-97-9；bb考考虑垂直管磨垂直管磨损的附加厚度，根据管道的服的附加厚度，根据管道的服务年限取年限取1-41-4。垂直管道管壁厚度按下式计算4 管壁计算管壁计算水平管道管壁厚度按下式计算式中：n管道质量与壁厚不均匀的变动系数，取0.9；其他符号的意义同上。4 管材的确定管材的确定根根选择管材的主要依据是管道所需承受的管材的主要依据是管道所需承受的压力，力，而而压力与井深成正比。通常情况下，井深不超力与井深成正比。通常情况下，井深不超过200m200m，多采用，多采用焊接接钢管，井深超管，井深超过200m200m，多采用，多采用无无缝钢管。管。一般采用低一般采用低层建筑、建筑高度在建筑、建筑高度在24m24m以下的民用水以下的民用水枪。水。水枪喷嘴嘴直径有：直径有：1313、1616、1919、2222、3232、4444。实际工作需要，工作需要，设计水水枪采采用用3232。+水带直径水带直径 ：5050的水带适应喷嘴直径的水带适应喷嘴直径1616的水枪；的水枪；6565、7575的的水带适应喷嘴直径水带适应喷嘴直径1919的水枪；的水枪；9090的水带适应喷嘴直径的水带适应喷嘴直径2222的的水枪。水枪。+出水带标准长度：出水带标准长度：20m.20m.+水枪的台数:+N=+式中：+取土时的用水量，+单台水枪的流量，+=+=q,+式中：+q水枪取土1m3时的耗水量+.松散土壤，松散砂土、风化泥岩：+q值取5-6（m3水3土）,压力30-40m+.坚固黄土、砂土：+q取6-7（m3水3土），压力50-60m+.极坚固黄土、砂土：+q取7-9（m3水3土），压力60-70m+因此，水枪台数为：11.46/76.47=0.89台+考虑实际情况及水枪的备用，水枪确定为2台。+单位耗水量单位耗水量+（1 1）粘土；松散土壤，松散砂土风化泥炭等）粘土；松散土壤，松散砂土风化泥炭等+水枪压力：水枪压力：30-40 m 30-40 m；（；（3-423-42）+单位耗水量：单位耗水量：5-6 m335-6 m33；+（2 2）亚粘土；坚固黄土，砂土等）亚粘土；坚固黄土，砂土等+水枪压力：水枪压力：40-60 m 40-60 m；+单位耗水量：单位耗水量：6-7 m336-7 m33；+（3 3）轻亚粘土；极坚固黄土，砂土等）轻亚粘土；极坚固黄土，砂土等+水枪压力：水枪压力：60-70 m 60-70 m；+单位耗水量：单位耗水量：7-9 m337-9 m33；+（1）泥浆泵的流量+泥浆泵的流量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+用公式计算：+0+式中：h0与泥浆提升几何高度相当的水柱高度m；+h0泥浆提升几和高度m；+局部阻力损失，一般为沿程阻力损失的10%；+泥浆泵吸水高度，一般取4-5m；实取4m.+泥浆泵站内管路及零件阻力损失，一般取2-3m；实取2m+剩余水头，取2-5m；实取4m+泥浆管道沿程阻力损失，+=L +L泥浆管道长度m；+泥浆管道每米长度上运送泥浆时的水头损失，用公式计算：+=K+K泥浆阻力系数，与土水比有关，取1.155。清水状态下水头损失，v2/（2）达西系数,见表p 泥浆搅拌池与搅拌机设计设计搅拌池的安放方式，搅拌形式；不要求设计搅拌机械的相关参数；p 储土厂设计设计储土场的储量，确定储土场的位置等。