安全課程設(shè)計(jì)---火災(zāi)防治

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　礦井火災(zāi)是煤礦生產(chǎn)中的重大自然災(zāi)害之一。事故一旦發(fā)生，會(huì)造成煤炭資源、設(shè)備的重大損失和人員的重大傷亡，處理不及時(shí)或處理不當(dāng)會(huì)誘發(fā)更為嚴(yán)重的事故，如瓦斯、煤塵的燃燒與爆炸，使災(zāi)害進(jìn)一步擴(kuò)大。</p><p>　　礦井火災(zāi)不僅能使礦井遭受巨大的物質(zhì)損失，同時(shí)它也是導(dǎo)致井下職工傷亡的重大淵源。礦井火災(zāi)發(fā)生的都十

2、分突然，常常出人意料，而且發(fā)展迅猛、激烈，會(huì)使井下風(fēng)流的熱力狀態(tài)發(fā)生急劇變化，導(dǎo)致井下正常通風(fēng)出現(xiàn)紊亂；而燃燒后所生成的有毒有害氣體不依既定的線路流動(dòng)，會(huì)使災(zāi)區(qū)或?yàn)?zāi)區(qū)波及的區(qū)域中的人員中毒傷亡；也可能引起可燃?xì)怏w爆炸致人死亡，釀成重大事故，使礦井蒙受難以彌補(bǔ)的損失和危害。</p><p>　　我國煤礦自燃發(fā)火非常嚴(yán)重, 有56 %的煤礦存在自燃發(fā)火問題, 而我國統(tǒng)配和重點(diǎn)煤礦中具有自燃發(fā)火危險(xiǎn)的礦井約占47 %,

3、礦井自燃發(fā)火又占總發(fā)火次數(shù)的94%, 其中采空區(qū)自燃則占內(nèi)因火災(zāi)的60 %。這種火災(zāi)常造成工作面封閉、凍結(jié)大量的煤炭資源和昂貴的生產(chǎn)設(shè)備, 造成工作面、采區(qū)風(fēng)流紊亂, 影響礦井正常的生產(chǎn)接續(xù), 并造成人員傷亡。</p><p>　　“預(yù)防為主”是我們在開采過程中同各種自然災(zāi)害事故作斗爭的指導(dǎo)方針，也是防治自燃火災(zāi)必須遵循的原則。為了加強(qiáng)煤礦防滅火安全技術(shù), 我國從50 年代起就在煤礦推廣了黃泥灌漿防火技術(shù), 60

4、 年代至70 年代又研究出了阻化劑防火、均壓通風(fēng)、高倍數(shù)泡沫滅火等技術(shù), 80 年代至90 年代則研究了礦井自燃發(fā)火預(yù)測系統(tǒng)、惰性氣防滅火、快速高效堵漏風(fēng)、帶式輸送機(jī)火災(zāi)防治等技術(shù), 并逐步形成適應(yīng)普通采煤法和高產(chǎn)高效采煤法的綜合防滅火技術(shù)。</p><p>　　由于我國火災(zāi)基礎(chǔ)理論研究起步晚, 防滅火關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)有待完善和配套, 有一批亟待解決的技術(shù)問題。因此, 礦井火災(zāi)防治工作仍然是礦井安全生產(chǎn)所面臨的一項(xiàng)

5、艱巨任務(wù)。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1煤炭自燃的條件及煤礦火災(zāi)形式3</p><p>　　1.1礦井火災(zāi)發(fā)生的基本要素</p><p>　　1. 2煤礦的火災(zāi)形式</p><p>　　2 7251工作面的各種概況4</p><p>

6、;　　2.1 7251工作面地理位置</p><p>　　2.2 7251工作面煤的概況</p><p>　　2.3 7251工作面自然發(fā)火因素分析</p><p>　　3 防滅火方法的選擇5</p><p>　　3.1煤礦通用的滅火方法</p><p>　　3.2阻化劑防滅火技術(shù)</p><p&

7、gt;<b>　　3.3惰性氣體技術(shù)</b></p><p>　　3.4 惰性氣體泡沫技術(shù)</p><p><b>　　3.5 均壓防滅火</b></p><p><b>　　3.6灌漿防滅火</b></p><p>　　3.7防滅火技術(shù)的最終選擇</p><

8、;p>　　4 灌漿防滅火的工藝設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.1制漿材料的選擇</p><p>　　4.2 泥漿的制備</p><p>　　4.2.1 泥漿的制備工藝</p><p>　　4.2.2 泥漿的水土比</p><p>　　4.3 灌漿防滅火設(shè)計(jì)</p><p>　　

9、4.3.1 埋管灌漿</p><p>　　4.3.2 灌漿量的確定</p><p><b>　　4.4 灌漿管理</b></p><p>　　4.4.2加強(qiáng)對(duì)灌漿水土比的控制</p><p>　　4.4.3灌漿區(qū)的脫水</p><p>　　4.4.4工作面采空區(qū)泥漿分布的觀測</p&g

10、t;<p>　　4.4.5建立健全原始記錄臺(tái)帳</p><p>　　4.5 灌漿費(fèi)用概算</p><p>　　4.6 灌漿效果檢驗(yàn)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p>　　1煤炭自燃的條件及煤礦火災(zāi)形式</p><p>　　1.1礦井火災(zāi)發(fā)生的基本

11、要素</p><p>　　和所有的物質(zhì)燃燒一樣, 導(dǎo)致礦井火災(zāi)發(fā)生的三個(gè)基本要素為: 熱源、可燃物和空氣。</p><p><b>　?。?）點(diǎn)火源</b></p><p>　　具有一定溫度和足夠熱量的熱源才能引起火災(zāi)。煤的自燃、瓦斯或煤塵爆炸、放炮作業(yè)、機(jī)械摩擦、電流短路、吸煙、電(氣)焊以及其他明火等都可能成為引火的熱源。</p>

12、;<p><b>　?。?）可燃物</b></p><p>　　煤本身就是一種普遍存在的大量的可燃物。另外, 坑木、各類機(jī)電設(shè)備、各種油料、炸藥等都具有可燃性。</p><p><b>　　（3）空氣</b></p><p>　　燃燒就是劇烈的氧化現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)證明, 在氧濃度為3% 的空氣環(huán)境里, 燃燒不能維持

13、; 空氣中的氧濃度在12% 以下, 瓦斯就失去爆炸性; 空氣中氧濃度在14% 以下, 蠟燭就要熄滅?；馂?zāi)的三個(gè)要素必須同時(shí)存在, 且達(dá)到一定的數(shù)量, 才能引起礦井火災(zāi), 缺少任何一個(gè)要素, 礦井火災(zāi)就不可能發(fā)生。</p><p>　　1. 2煤礦的火災(zāi)形式</p><p>　　礦井火災(zāi)可分為外因火災(zāi)和內(nèi)因火災(zāi)。外因火災(zāi)是由于外部熱源引起的火災(zāi)。煤礦常見的外部熱源有電能熱源、摩擦熱、各種明火

14、(如液壓聯(lián)軸器噴油著火、吸煙、焊接火花)等, 多發(fā)生在井筒、井底車場、石門及其他有機(jī)電設(shè)備的巷道內(nèi)。內(nèi)因火災(zāi)是由于煤炭等易燃物質(zhì)在空氣中氧化發(fā)熱并積聚熱量而引起的火災(zāi)。它不存在外部引燃的問題, 因此, 又稱自燃火災(zāi)。自燃火災(zāi)多發(fā)生在采空區(qū), 特別是丟煤多而未封閉或封閉不嚴(yán)的采空區(qū)、巷道兩側(cè)煤柱內(nèi)及煤巷掘進(jìn)冒高處等。</p><p>　　2 7251工作面的各種概況</p><p>　　2

15、.1 7251工作面地理位置</p><p>　　該礦共三個(gè)煤層，地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖層穩(wěn)定，地表標(biāo)高約為+90m，表土層及風(fēng)化帶厚度﹙垂高﹚約為50m，表土層中含有厚度不一的流沙層，井田中部流沙層較薄，靠井田境界處較厚。井田上以+10m，下以-420m的煤層底板等高線為界。井田兩側(cè)系人為劃定境界。地層總體走向?yàn)闁|西走向，南北傾向，走向長9000m，傾斜長2000m。傾角14°~16°，平均傾角

16、為15°。地質(zhì)構(gòu)造主要表現(xiàn)為單斜構(gòu)造。井田內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，無火成巖侵入。7251工作面是7號(hào)層煤的工作面。</p><p>　　井田內(nèi)煤系主要由石炭系上統(tǒng)和二疊系下統(tǒng)地層組成，基底為經(jīng)過長期剝蝕夷平的中奧陶系統(tǒng)，上覆地層為二疊系統(tǒng)陸相碎屑巖，含煤建造由一套海相、過度相、陸相地層組成。煤系地層總厚度約430m，共含煤層9層，其中可采煤層共1層，即煤7。7號(hào)煤層厚度在3.80 m ～4.20m之間，平均厚

17、度4.04m。煤層的容重為1.38t/m3。結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸，頂板一般為砂質(zhì)泥巖和砂巖，底板為泥巖，屬全井田穩(wěn)定可采的厚煤層，煤巖類型以半亮型和半暗淡型為主，條帶狀、透鏡狀及層狀構(gòu)造，硬度中等。</p><p>　　2.2 7251工作面煤的概況</p><p>　　煤層自燃傾向性：容易自燃；</p><p>　　走向長度：644m；</p>&l

18、t;p>　　傾向長度:161.5m；</p><p>　　地面標(biāo)高：+35m；</p><p>　　7251采煤工作面標(biāo)高：527.8～535.3m。</p><p>　　煤層傾角:（10°～15°）/13°；</p><p>　　采煤方法：綜采放頂煤；</p><p>　　割煤高度

19、：2.3m；</p><p>　　設(shè)計(jì)采高：4.04m；</p><p><b>　　回采率：85％；</b></p><p>　　2.3 7251工作面自然發(fā)火因素分析</p><p>　　通過分析認(rèn)為，7251面主要存在以下2個(gè)自然發(fā)火因素：</p><p>　　作為綜采工作面，7251面煤

20、炭回收率相對(duì)較低，采空區(qū)遺留浮煤多，一旦條件適宜，將會(huì)發(fā)生堆積煤自燃。由于綜采面在采煤后，采空區(qū)冒落高度稍大，堆積煤較厚，發(fā)生自然發(fā)火后一般滅火物質(zhì)難以撲滅，滅火難度增大。采空區(qū)自然發(fā)火對(duì)工作面的安全生產(chǎn)影響最大。</p><p>　　3 防滅火方法的選擇</p><p>　　3.1煤礦通用的滅火方法</p><p>　　介質(zhì)法是防治自燃發(fā)火的直接技術(shù), 其基本出發(fā)

21、點(diǎn): 一是消除或破壞煤自燃發(fā)火基本條件中的供氧條件, 降低煤自燃氧化的供氧量; 二是吸熱降溫作用, 延緩和徹底阻止煤自燃發(fā)火的進(jìn)程。這類技術(shù)種類較多, 主要有灌漿防滅火、惰化防滅火、阻化劑防滅火、凝膠防滅火以及泡沫防滅火等技術(shù)。</p><p>　　3.2阻化劑防滅火技術(shù)</p><p>　　煤炭自然發(fā)火是由于煤與空氣中的氧氣相互作用的結(jié)果, 在漏風(fēng)不可避免的情況下, 在煤的表面噴灑上一層

22、隔氧膜, 阻止或延緩煤的氧化進(jìn)程。阻化劑主要是鹵化物與水溶液能浸入到煤體的裂隙中, 并蓋在煤的外部表面, 把煤的外部表面封閉, 隔絕氧氣。同時(shí), 鹵化物是一種吸水能力很強(qiáng)的物質(zhì), 它吸收大量水份復(fù)蓋在煤的表面, 也減少了氧與煤接觸的機(jī)會(huì), 延長煤的自然發(fā)火期。阻化劑技術(shù)在美國、波蘭、前蘇聯(lián)等國家得到了較好的應(yīng)用。近些年來, 阻化劑技術(shù)在我國也得到推廣應(yīng)用。該技術(shù)惰化煤體表面活性結(jié)構(gòu), 阻止煤炭的氧化; 吸熱降溫, 并使煤體長期處于潮濕狀

23、態(tài)。但阻化劑技術(shù)也存在著一定的缺陷, 不容易均勻分散在煤體上,且噴灑工藝難實(shí)施; 腐蝕井下設(shè)備, 影響井下工人的身體健康。</p><p><b>　　3.3惰性氣體技術(shù)</b></p><p>　　惰性氣體技術(shù)從20 世紀(jì)70 年代開始在德、法英等發(fā)達(dá)國家煤礦中大量使用, 從80 年代起, 我國開始了氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)的研究與推廣。惰氣源目前發(fā)展起來的主要是氮?dú)? 制備

24、的方式有: 深冷空分、碳分子篩變壓吸附和中空纖維分離等三種。注惰效果主要取決于能否保證惰氣質(zhì)量, 合理必需的注入量及其連續(xù)性, 以及能否輔以強(qiáng)有力的檢測技術(shù), 否則很難取得理想的效果。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn): ( 1 ) 減少區(qū)域氧氣濃度； ( 2 ) 可使火區(qū)內(nèi)瓦斯等可燃性氣體失去爆炸性； ( 3 ) 對(duì)井下設(shè)備無腐蝕不影響工人身體健康。但也存在著一定的缺點(diǎn): ( 1 ) 易隨漏風(fēng)擴(kuò)散, 不易滯留在注入的區(qū)域內(nèi)； ( 2 ) 注氮機(jī)需要經(jīng)常維護(hù)

25、； ( 3 ) 降溫滅火效果差。</p><p>　　3.4 惰性氣體泡沫技術(shù)</p><p>　　N2性質(zhì)穩(wěn)定，在常壓、常溫條件下難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。采KDGl200Nm3／98型碳分子篩制氮機(jī)向采空區(qū)注氮，其產(chǎn)氮量為l 200 m3／h，N2濃度大于98％，N2釋放出口壓力為0.2 MPa，能在短期內(nèi)將火焰熄滅。由于高濃度的N2注入，使采空區(qū)內(nèi)的O2濃度不高于5％-10％時(shí)，可抑

26、制煤炭的氧化自燃，O2濃度降到3％時(shí)，可完全抑制煤炭等可燃物陰燃、復(fù)燃。向采空區(qū)注入N2，并使其滲入到采空區(qū)垮落帶和斷裂帶，形成N2惰化帶，可抑制采空區(qū)浮煤自燃，達(dá)到集窒息、降溫為一體的防滅火目的。</p><p>　　1)石門注氮防滅火。利用封閉石門向采空區(qū)注氮，將該工作面上階段以及后方回采工作面采空區(qū)及時(shí)封閉，盡量杜絕采空區(qū)漏風(fēng)，減少了向采空區(qū)供氧，漏風(fēng)風(fēng)流流動(dòng)的速度及數(shù)量對(duì)自然發(fā)火往往起主導(dǎo)作用。當(dāng)工作面采

27、過60 m后，距采空區(qū)60 m處有封閉石門，利用此石門向采空區(qū)注氮，并保證工作面后方最小30 m的隔離帶，讓N2充填采空區(qū)后方30 m范圍，以后始終保持后方30 m采空區(qū)注氮，</p><p>　　保證N2能存貯在采空區(qū)內(nèi)不進(jìn)入工作面風(fēng)流中，如此循環(huán)，直至采煤工作面結(jié)束。</p><p>　　2)鉆孔注氮防滅火。在瓦斯抽放巷內(nèi)每隔40 m設(shè)1個(gè)注氮鉆場，每個(gè)鉆場內(nèi)施工3個(gè)108 mm鉆孔，

28、鉆孔終孔位置在綜放工作面采空區(qū)距機(jī)巷約20 m。當(dāng)工作面推過鉆孔 25 m時(shí)即可通過鉆孔注 N2，鉆孔進(jìn)入采空區(qū)以里60 m時(shí)停注，換成另一個(gè)鉆孔注N2。為了防止N2從煤柱裂隙漏掉，鉆孔套管的長度應(yīng)大于10 m，用封孔劑封孔。</p><p><b>　　3.5 均壓防滅火</b></p><p>　　為了防止采空區(qū)N2在礦井負(fù)壓作用下向外泄漏，采取在采空區(qū)回風(fēng)側(cè)實(shí)行

29、局部均壓方法，工作面通風(fēng)方式必須既能使工作面的瓦斯含量符合《煤礦安全規(guī)程》，又能盡量減少采空區(qū)的漏風(fēng)，按此原則，工作面采用“一進(jìn)二回”的負(fù)壓通風(fēng)方式，從機(jī)巷進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)巷和頂板風(fēng)巷回風(fēng)。工作面的風(fēng)量不宜過大，機(jī)巷進(jìn)風(fēng)風(fēng)量控制在600—800 m3／min，為了減少回風(fēng)巷和上隅角瓦斯含量，在離回風(fēng)巷較近的進(jìn)風(fēng)流中設(shè)置2臺(tái)18.5 kW的對(duì)旋局部通風(fēng)機(jī)(當(dāng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)因故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，另一臺(tái)風(fēng)機(jī)能自動(dòng)啟動(dòng))，保證均壓風(fēng)機(jī)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，用風(fēng)筒連接到

30、離上隅角2—5 m的地點(diǎn)，使風(fēng)巷增加200 m3／min左右的風(fēng)量。通過均壓風(fēng)門向工作面回風(fēng)側(cè)增壓，調(diào)整工作面人回風(fēng)壓差，觀察采空區(qū)向工作面回風(fēng)巷漏風(fēng)量并在回風(fēng)巷采空區(qū)防火密閉處設(shè)置1套“U”型壓差計(jì)，用來觀測采空區(qū)內(nèi)外壓差，將壓差確定在0～49 Pa內(nèi)，否則，及時(shí)調(diào)整均壓風(fēng)門的風(fēng)量窗，通過風(fēng)量調(diào)節(jié)使防火密閉內(nèi)外壓差在規(guī)定范圍內(nèi)，確保防滅火的實(shí)施。</p><p><b>　　3.6灌漿防滅火</

31、b></p><p>　　灌漿技術(shù)是一項(xiàng)傳統(tǒng)的、簡單易行的、比較可靠的防滅火技術(shù)。在一些缺少灌漿材料的礦區(qū), 通常采用注水來代替灌漿, 增加煤體的水分, 也取得了較好的效果。目前現(xiàn)用防滅火充填材料主要有:黃泥漿充填材料、水砂漿充填材料、煤矸石泥漿充填材料、粉煤灰充填材料、石膏填材料、水玻璃凝膠充填材料、廢水泥渣充填材料等。</p><p>　　3.7防滅火技術(shù)的最終選擇</p&

32、gt;<p>　　7251工作面處采空區(qū)用灌漿防滅火。</p><p>　　該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是: a、包裹煤體, 隔絕煤與氧氣的接觸 ；b、吸熱降溫；c、 工藝簡單d、 成本較低。</p><p>　　但同時(shí)也存在缺點(diǎn): a、 只流向地勢低的部位, 不能向高處堆積, 對(duì)中、高及頂板煤體起不到防治作用；b、漿體能均勻覆蓋浮煤, 容易形成“拉溝”現(xiàn)象, 覆蓋面積??；c、易跑漿和潰漿,

33、 造成大量脫水, 惡化井下工作環(huán)境, 影響煤質(zhì)。</p><p>　　簡言之，泥漿可以起到預(yù)防自燃和消滅自燃火災(zāi)的作用。</p><p>　　4 灌漿防滅火的工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1制漿材料的選擇</p><p>　　制漿用的材料應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　　作為泥漿中的固體材料，應(yīng)滿足以下要求：

34、加入少量水即可制成泥漿；滲透性強(qiáng)，易脫水；收縮量盡可能的??；不含可燃物和催化劑，便于制備和運(yùn)輸?shù)取?lt;/p><p>　　煤礦中使用的傳統(tǒng)灌漿材料是含砂量不超過25%～30%的黃土，該礦區(qū)條件，也可采取適當(dāng)?shù)拇貌牧?。如煤礦，根據(jù)礦區(qū)情況，可用作制漿材料的有黃土和黑粘土。主要采用黃土或黃土和黑粘土的混合土作制漿材料，同時(shí)在制漿過程中增加一定量的阻化劑，制作阻化泥漿，效果較好。</p><p>

35、;　　4.2 泥漿的制備</p><p>　　4.2.1 泥漿的制備工藝</p><p>　　泥漿制備可分為水力直接制漿和機(jī)械制漿兩種方法，前者是用高壓水槍直接沖刷地表或預(yù)先堆積的黃土成漿，經(jīng)輸漿溝送達(dá)輸漿管路。這種方式工序簡單，但漿液質(zhì)量難以保證，因此一般采用機(jī)械制漿方法。機(jī)械制漿的泥漿攪拌池應(yīng)分成兩格，一池浸泡，一池?cái)嚢?，輪換使用。漿池的容積，一般按2小時(shí)灌漿量計(jì)算，其底部有向出口

36、方向2～5％的坡度，在泥漿引灌漿管前應(yīng)設(shè)兩層過濾篩子（孔徑分別為15mm和10mm），在注漿時(shí)應(yīng)及時(shí)清除篩前的碴料。</p><p>　　4.2.2 泥漿的水土比</p><p>　　泥漿的水土比是反映泥漿濃度的指標(biāo)，是指泥漿中水與土的體積之比。水土比的大小影響著注漿的效果和泥漿的輸送。泥漿的水土比小，則泥漿的濃度大，隔絕和包裹效果好，但流動(dòng)性差，輸送困難，在輸漿倍數(shù)和管徑一定的條件下，

37、泥漿輸送的沿程阻力大，泥漿在管道中的流速降低，泥漿中的固體顆粒容易沉降，造成堵管事故。水土比大，則輸送相同體積的土所用的水量大，包裹和隔絕效果不好。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，如傾角在~的水土比為5?1～6?1，傾角~時(shí)為3?1～5?1為宜。由于本礦的條件，選著水土比為5:1。</p><p>　　4.3 灌漿防滅火設(shè)計(jì) </p><p>　　我國煤礦現(xiàn)在使用的預(yù)防性灌漿方法有三種。</p&

38、gt;<p>　　1采前預(yù)灌：即是在工作面尚未回采前對(duì)其上部的采空區(qū)進(jìn)行灌漿。這種灌漿方法適用于開采老窯多的易自燃、特厚煤層。</p><p>　　2 隨采隨灌：就是隨采煤工作面推進(jìn)同時(shí)向采空區(qū)灌漿。在灌漿過程中，灌漿與回采保持有適當(dāng)?shù)木嚯x，以免灌漿影響回采工作，隨采隨灌用于自然發(fā)火期短的煤層。</p><p>　　3采后封閉灌漿：:利用鉆孔向工作面后部采空區(qū)內(nèi)注漿；采空區(qū)封

39、閉后，在密閉墻上插管灌漿，防止停采線遺煤自燃。</p><p>　　我國目前采用的灌漿方式主要有鉆孔注漿，埋管灌漿，工作面灑漿，綜采工作面插管灌漿。</p><p>　　經(jīng)過實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和比較該礦用的是埋管灌漿。</p><p><b>　　采空區(qū)埋管圖如下：</b></p><p>　　4.3.1 埋管灌漿</p&

40、gt;<p>　　把灌漿管鋪設(shè)在工作面的回風(fēng)道內(nèi)。工作面采煤前，在回風(fēng)巷的灌漿支管上接一段預(yù)埋鋼管（10～15m），預(yù)埋管和支管之間用高壓膠管連接。工作面 采煤后始終保持預(yù)埋管壓在采空區(qū)內(nèi)5～8m，預(yù)埋管用回柱絞車?yán)庖啤?lt;/p><p>　　這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡便，工作量小，但漿液在采空區(qū)內(nèi)流動(dòng)情況難控制，漿液在采空區(qū)內(nèi)分布情況不均勻。</p><p>　　灌漿管道直徑應(yīng)根

41、據(jù)管內(nèi)泥漿流速加以選擇，管內(nèi)泥漿的實(shí)際流速應(yīng)大于臨界流速。所謂泥漿的臨界流速，就是為了保證泥漿中的固體顆粒在管道輸送時(shí)不致沉淀或堵管的最小平均流速。其值與固體材料顆粒的形狀、粒徑、密度、泥漿濃度和顆粒在靜水中的自由沉降速度等因素有關(guān)。當(dāng)采用密度為2.7t/m³的黏土作為泥漿中固體材料時(shí) ，泥漿在管道中的臨界流速為1.1～2.2m/s，水土比為3:1～10:1的情況下，管道內(nèi)徑按下式計(jì)算</p><p>

42、　　d=(4Qh/3600πV)½ =1/30×(Qh/πV)½</p><p>　　式中 d——灌漿管道內(nèi)經(jīng)，m；</p><p>　　Qh——每小時(shí)灌漿量，m³/h；</p><p>　　V——管內(nèi)泥漿的實(shí)際流速，m/s。</p><p>　　現(xiàn)場灌漿干管直徑一般為100～150mm，支管直徑為

43、75～100mm，工作面膠管直徑為40～50mm，管壁厚度為4～6mm。</p><p>　　根據(jù)本礦井的實(shí)際情況，決定采用埋管灌漿的灌注方法，采用這種方法，相對(duì)鉆孔灌注用費(fèi)較省</p><p><b>　　工作面支管</b></p><p>　　工作面的埋管為管路支管，從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，不適于采用管口直徑過大的管道。供選擇的有直徑50mm和

44、直徑75mm兩種管子。通過對(duì)該礦工作面進(jìn)風(fēng)巷的實(shí)圖測量數(shù)據(jù)，根據(jù)公式</p><p>　　L=（A+ B）/2 </p><p>　　A——工作面進(jìn)風(fēng)巷所處標(biāo)高與回風(fēng)巷所處標(biāo)高的差值，m.</p><p>　　B——工作面進(jìn)風(fēng)巷在水平方向上的投影長，m.</p><p>　　量得 A=（427－422）m=5m<

45、;/p><p><b>　　B=627.5m</b></p><p>　　所以L=[5+(627.5×2)] /2=630m</p><p>　　從阻力方面考慮選用50mm管子阻力值太大，因此可選擇直徑為75mm的管子，鋪設(shè)長度為630m。</p><p><b>　?。?）采區(qū)分管</b>&

46、lt;/p><p>　　回風(fēng)井底離工作面距離較遠(yuǎn)，在對(duì)邊緣采區(qū)工作面注漿時(shí)管道阻力較大，故選用100mm的管子為采區(qū)分管注漿系統(tǒng)。其長度</p><p>　　L=L0+L1+L2+L3+L4+L5</p><p><b>　　L0聯(lián)絡(luò)巷</b></p><p><b>　　L1東一回風(fēng)上山</b><

47、;/p><p><b>　　L2皮帶大巷</b></p><p><b>　　L3軌道大巷</b></p><p><b>　　L4西五上平巷</b></p><p><b>　　L5西邊界回風(fēng)巷</b></p><p>　　L=126

48、+574+675+860+635+350=3220m</p><p><b>　?。?）礦井主管</b></p><p>　　所給主回風(fēng)井標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)： 回風(fēng)斜井的井口至井底的距離為350m 。則選擇直徑為100mm,長度為200m的管子作為礦井主管系統(tǒng)。</p><p>　　4.3.2 灌漿量的確定</p><p>　　

49、根據(jù)注漿的作用和目的，合理的注漿量應(yīng)能夠使沉積的泥漿充填碎煤裂隙和包裹注漿區(qū)暴露的遺煤。注漿量受注漿形式、開采方法及地質(zhì)條件等因素的影響，比如同樣的條件下，工作面注漿要比采后注漿用泥漿量少。目前采空區(qū)的注漿量是根據(jù)注漿開采空間、采煤方法及地質(zhì)情況來計(jì)算的。</p><p><b>　　1）用土量Qs為</b></p><p>　　Qs=K*M*L*H*C</p&

50、gt;<p>　　式中 M——煤層開采厚度，m；</p><p>　　L——灌漿區(qū)的走向長度，m；</p><p>　　H——灌漿區(qū)的傾斜長度，m；</p><p>　　C——煤炭采出率，%；</p><p>　　K——注漿系數(shù)即泥漿的固體材料體積與注漿區(qū)容積之比，一般取用水量0.03～0.15。</p>&l

51、t;p>　　在本礦井中 K=0.1, M=4.04, L=644, C=85%, H=100</p><p>　　故 Qs =0.1×4.04×644×85%×100=22115m3</p><p><b>　　2）用水量Qw為 </b></p><p><b>　　Qw=KwQs

52、δ</b></p><p>　　式中 Kw——考慮沖洗管路用水量備用系數(shù)，一般為1.10～1.25；本設(shè)計(jì)取1.10</p><p><b>　　δ——水土比。</b></p><p>　　故 Qw=1.10×22115×5=121632 m3</p><p>　　3）按日灌漿所需土量

53、計(jì)算</p><p>　　Q土2=K*M*l*H*C</p><p>　　式中 Q土2——日灌漿所需土量，m³/d；</p><p>　　l——工作面日推進(jìn)度，m（本礦井日推進(jìn)度為2.68m）；</p><p>　　K、M、H、C——符號(hào)意義同上式。</p><p>　　故本礦井中，Q土2 =0.1

54、5;4.04×2.68×100×85%=92.03m³/d</p><p>　　4)日灌漿所需實(shí)際開采土量</p><p><b>　　Q土3= Q土2α</b></p><p>　　式中 Q土3——日灌漿所需實(shí)際開采土量，m³/d；</p><p>　　α——取土系

55、數(shù)，一般取值1.1；</p><p>　　故本礦井中，Q土3=92.03×1.1=101.2 m³/d</p><p>　　5）每日制備泥漿用水量</p><p><b>　　Q水1= Q土2δ</b></p><p>　　式中 Q水1——制備泥漿用水量，m³/d；</p>

56、<p><b>　　δ——水土比 </b></p><p>　　故本礦井中，Q水1=101.2×5=506m³/d</p><p>　　6）每日灌漿用水量可用下式計(jì)算：</p><p>　　Q水2=K水Q土2δ</p><p>　　式中 Q水2——灌漿用水量，m³/d；&

57、lt;/p><p>　　K水——沖洗管路用水系數(shù)，一般為1.10～1.25：</p><p>　　故本礦井中，Q水2=1.24×506=627.44 m³/d</p><p><b>　　7）每日灌漿量</b></p><p>　　Q漿1=（ Q水1 + Q土2）M</p><p>

58、;　　式中 Q漿1——日灌漿量，m³/d；</p><p>　　M——泥漿的制成率，當(dāng)水土比為3：1時(shí)，取值為0.880.</p><p>　　故本礦井中，Q漿1=（101.2+627.44）×0.880=641.2 m³/d</p><p><b>　　4.4 灌漿管理</b></p><

59、;p>　　4.4.1合理確定灌漿量</p><p>　　灌漿質(zhì)量的主要標(biāo)志是泥漿的灌注數(shù)量，應(yīng)根據(jù)灌漿參數(shù)計(jì)算區(qū)域灌漿量及土量。各個(gè)鉆孔的灌漿量要求分配均勻合理，由于某些原因沒能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的灌漿數(shù)量時(shí)，需補(bǔ)充鉆孔再灌。各個(gè)鉆孔要實(shí)行交叉式灌注，以利泥漿的滲透。</p><p>　　4.4.2加強(qiáng)對(duì)灌漿水土比的控制</p><p>　　預(yù)提高灌漿效果，就必須保

60、持合適的泥漿濃度。在灌漿期間要隨時(shí)測量泥漿濃度。</p><p>　　4.4.3灌漿區(qū)的脫水</p><p>　　灌漿區(qū)停止灌漿后，一般經(jīng)3～5天黃土即可沉實(shí)。經(jīng)一段時(shí)間大部分灌漿水通過各種渠道流出灌漿區(qū)，部分水則滲入并賦存于灌漿周圍的煤巖層和灌漿區(qū)內(nèi)的松散煤巖及黃土中。脫水方法分自燃脫水和人工脫水兩種形式。自燃脫水是通過圍巖裂隙自然滲出灌漿區(qū)；人工脫水一般多用鉆孔放水或利用灌漿孔等使灌漿

61、水脫出。在灌漿區(qū)有水沉積時(shí)，必須采用人工脫水，否則易造成泥漿潰決事故。</p><p>　　4.4.4工作面采空區(qū)泥漿分布的觀測</p><p>　　泥漿分布的均勻程度是檢查灌漿質(zhì)量的基本標(biāo)志。觀測方法是：隨著采煤工作面的推進(jìn)，定期定點(diǎn)量取工作面頂部泥漿沿走向和傾斜的分布數(shù)據(jù)，并繪制成上分層泥漿分布圖，為分析上分層灌漿效果提供資料，也為開采下分層的灌漿提供一定的數(shù)據(jù)。</p>

62、<p>　　4.4.5建立健全原始記錄臺(tái)帳</p><p>　　各項(xiàng)記錄臺(tái)帳是灌漿管理工作中不可缺少的原始材料，是分析灌漿工作的基礎(chǔ)。其中包括：鉆孔工程記錄臺(tái)帳；灌漿工程記錄臺(tái)帳；防火墻工程記錄臺(tái)帳；氣體分析記錄臺(tái)帳；泥漿分布記錄臺(tái)帳等。</p><p>　　4.5 灌漿費(fèi)用概算</p><p>　　黃土單價(jià)：1元/m3，水單價(jià)：0.5/ m3，埋管費(fèi)

63、用：25元/m。</p><p>　　故日灌漿費(fèi)用：S日=627.44×0.5+101.2×1=413.42元；</p><p>　　年灌漿費(fèi)用：S年=413.42×300=12.4026萬元</p><p>　　埋管費(fèi)用：S管=（630+3220+200）×25=10.125萬元</p><p>　　

64、故灌漿總費(fèi)用S總= S年+ S管=12.403+10.125=22.528萬元</p><p>　　4.6 灌漿效果檢驗(yàn) </p><p>　　下陽礦經(jīng)過黃泥灌漿以后，自然發(fā)火現(xiàn)象明顯減少，黃泥灌漿效果顯著，且黃土便宜，灌漿工藝簡單，系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟(jì)而且實(shí)惠，能達(dá)到集團(tuán)公司的要求。黃泥灌漿能包裹煤體, 隔絕煤與氧氣的接觸， 吸熱降溫， 工藝簡單，成本較低；大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。故明下陽礦采用

65、黃泥灌漿技術(shù)能達(dá)到要求。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過對(duì)礦山安全的課程設(shè)計(jì)，我深刻了解了火災(zāi)對(duì)于一個(gè)礦井會(huì)造成多大的危害，對(duì)于放滅火對(duì)于一個(gè)礦井來說是多么的重要。礦井防滅火工作，是響應(yīng)國家政策的同時(shí)對(duì)財(cái)產(chǎn)的一種保護(hù)，更是對(duì)生命的一種尊重。</p><p>　　所以礦井放滅火工作要防患于未然，不能輕視它的存在

66、，更不能忽視它發(fā)生時(shí)的危害。</p><p>　　另外，衷心感謝我的老師和同學(xué)們，在設(shè)計(jì)過程中，與他們的探討交流使我受益頗多；同時(shí)，他們也給了我很多無私的幫助和支持，我深表謝意。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]采礦工程設(shè)計(jì)手冊（下冊）. </p><p>　　[2]關(guān)