矿井防灭火课程设计方案.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,矿井防灭火课程设计纲领,矿井防灭火课程设计方案,第1页,设计一 矿井防灭火灌浆系统设计,设计目标与意义,设计遵照依据,设计步骤与计算依据,矿井防灭火课程设计方案,第2页,一、设计意义,矿井火灾是煤矿主要灾害之一，火灾一旦发生，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毒化矿井，酿成人员伤亡重大恶性事故。尽管当前矿井防灭火技术有了很大发展，不过依然难以杜绝矿井火灾发生，所以，必须作好矿井防火灭火工作，以确保生产安全进行。,本课程设计是,矿井火灾学,教学体系主要步骤。经过本课程设计，使学生了解地下火灾发生原因与发展过程，掌握地下火灾预测、预报及防治方法和办法等基本知识，培养学生实践能力，有利于快速适应毕业后技术设计与管理工作。,矿井防灭火课程设计方案,第3页,一、设计意义,预防性灌浆作用：,泥浆中沉淀物将碎煤包裹起来，隔绝其与空气接触；,沉淀物充填于浮煤和冒落岩石缝隙之间，堵塞漏风通道，降低漏风；同时，灌浆能够加速形成再生顶板，从而有利于下部分层开采；,泥浆对已经自热煤炭有冷却散热作用。,别外，浆液还能够增加煤外在水分，减缓其氧化进程。,矿井防灭火课程设计方案,第4页,二、设计依据,依据,煤矿安全规程,相关要求,、,矿井防灭火规范,和,煤矿注浆防灭火技术规范,相关内容一致标准，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,矿井防灭火课程设计方案,第5页,三、设计中相关参数定义,矿井防灭火课程设计方案,第6页,二、设计步骤,1,防火灌浆设计依据及基础资料,1.1,煤层赋存条件,1.2,煤碳化程度、煤岩成份、自燃倾向性、发怒期,1.3,浆材质量、数量、开采条件等,1.4,矿井开拓方式和采区布置图,1.5,灌浆站工作制度,2,防火灌浆系统与参数确定,2.1,灌浆系统确定,2.2,灌浆材料选择,2.3,地面制浆工艺流程（图）,2.4,灌浆方法确定,埋管灌浆（图）,工作面洒浆（图）,矿井防灭火课程设计方案,第7页,二、设计步骤,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,矿井防灭火课程设计方案,第8页,四、设计依据基础资料,煤层赋存条件,煤碳化程度、煤岩成份、自燃倾向性、发怒期,浆材质量、数量、开采条件等,矿井开拓方式和采区布置图,灌浆站工作制度,矿井防灭火课程设计方案,第9页,五、防火灌浆系统与参数确定,1.,灌浆系统选择,灌浆系统分,地面灌浆系统,和,煤矿井下移动式,灌浆两类。,地面灌浆系统,服务范围广,灌浆能力大（,20m,3,/h,以上）,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,地面灌浆系统,投资少，使用便捷，日常维护轻易；,灌浆能力有限；,服务范围小（仅一个面）；,运输浆材工作繁重。,矿井防灭火课程设计方案,第10页,五、防火灌浆系统与参数确定,2.,灌浆材料选择,灌浆材料普通有,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，选择防灭火浆材要做到既经济又有效。,东部、西部、西北地域？,灌浆材料应该含有特征：,1,）加入少许水能够成浆；,2,）泥浆渗透性要好；,3,）不含可燃物和助燃物；,4,）泥浆要易于脱水,要易于脱水，但也不能过分轻易脱水,矿井防灭火课程设计方案,第11页,五、防火灌浆系统与参数确定,3.,地面制浆工艺流程,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,矿井防灭火课程设计方案,第12页,五、防火灌浆系统与参数确定,3.,灌浆方法选择,打钻注浆,由底板巷道打钻灌浆,1-,底板巷道；,2-,回风巷；,3-,钻孔；,4-,进风道,由钻窝打钻灌浆,1-,底板巷道；,2-,钻窝；,3-,钻孔；,4-,回风巷；,5-,进风巷,矿井防灭火课程设计方案,第13页,五、防火灌浆系统与参数确定,3.,灌浆方法选择,交替预埋管注浆,埋管灌浆,1-,注浆管，,2-,三通，,3-,预埋注浆管，,矿井防灭火课程设计方案,第14页,五、防火灌浆系统与参数确定,4.灌浆参数确定,埋管、拖管注浆联合洒浆,埋管灌浆,1-,注浆管，,2-,三通，,3-,预埋注浆管，,4-,洒浆胶管,矿井防灭火课程设计方案,第15页,五、防火灌浆系统与参数确定,3.,灌浆方法选择,依据设计资料，确定采取,水土比为,和,灌浆系数,K,。,矿井防灭火课程设计方案,第16页,六、灌浆量计算,灌浆量确实定，主要是依据灌浆区容积、采煤方法及地质条件等原因来确定。,1,灌浆用土量计算（三种计算方法）,随采随灌用土量,(Qt),可按下式计算：,Q,t1,=K.M.L.H.C,式中：,Qt1,灌浆用土量，,m,3,；,M,煤层开采厚度，,m,；,L,灌浆区走向长度，,m,；,H,灌浆区倾斜长度，,m,；,C,煤炭回收率，；,K,灌浆系数，即泥浆固体材料体积与需要灌浆采空区空间容积之比。在,K,值中反应了顶板冒落岩石涣散系数，泥浆收缩系数和跑浆系数等综合影响。对于对于预防性灌浆取,0.01-0.15,；对于封闭区内灭火灌浆，可取,0.1-0.3,。,(1),按采空区灌浆量计算,矿井防灭火课程设计方案,第17页,六、灌浆量计算,(2),按日灌浆量计算,按灌浆区日灌浆所需用土量计算公式为：,Q,t2,=K.G/,1,式中：,Q,t2,日灌浆所需用土量，,m,3,；,G,矿井日产量，,t,3484 t,；,1,煤炭容重，,1.34t/m,3,；,L,工作面日进度，,m,。,矿井防灭火课程设计方案,第18页,六、灌浆量计算,(3),矿灌浆日需土量,矿井实际每日所需采土量为：,Q,t,=aQ,t2,式中：,Q,t,灌日用土量，,m,3,a,取土系数，考虑土壤含有一定杂质和开采、运输过程中损失，,a,取,1.1,；,矿井防灭火课程设计方案,第19页,六、灌浆量计算,2,灌浆用水量计算,灌浆用水量,(Q,w,),可按下式计算：,Q,w,=K,w,Q,t,（,3-2-1式中：,Q,w,灌浆用水量，,m,3,；,K,w,冲洗管路用水量备用系数，普通取,1.1-1.25,，取,1.25,；,水土比，普通取,2-5,，取,2,。,矿井防灭火课程设计方案,第20页,六、灌浆量计算,3,灌浆量计算,日灌浆量,Q,j,可按下式计算：,Q,j,=,（,Q,t2,+Q,w,）,u,式中：,Q,j,日灌浆量，,m,3,；,u,泥浆制成率，,如表,1-6-1,所表示,。,则,:,小时灌浆量,Q,jh,=Q,j,/n.t m,3,/h,式中：,Q,jh,小时灌浆量，,m,3,；,n,每日灌浆班数,2,班；,t,每班纯灌浆小时数，,5h/,班。,矿井防灭火课程设计方案,第21页,六、灌浆管道设计,1,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,:L,型：优点：能量集中，充分利用自然压力，管路有较大注浆能力；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,矿井防灭火课程设计方案,第22页,六、灌浆管道设计,2,输送倍线,泥浆输送倍线为：地面灌浆站至井下灌浆地点管线长度与垂高之比，,N=L/H,。普通在,2-10,之间。预防性灌浆普通采取静压灌浆。灌浆系统阻力与静压动力之间关系用输送倍线表示。泥浆输送倍线是指从地面灌浆站至井下灌浆点管线长度与垂高之比，即：,N=L/H,式中：,N,输送倍线；,L,管线长度，,m,；,H,垂高，,m,。,泥浆输送倍线是衡量灌浆能力大小参数,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。,矿井防灭火课程设计方案,第23页,六、灌浆管道设计,2,输送管径计算,主要灌浆干管直径计算,应遵照标准,依据泥浆流速确定，对泥浆流速要求是：能够确保泥浆中固体颗粒在输送过程中能够顺利流动而不要沉淀在管中，以致发生堵管事故。,临界流速：确保泥浆中固体颗粒在输送过程中能够顺利流动而不沉淀或生堵管最小平均流速。他与土壤质量、含砂量、比重、土水比等原因相关，可经过查表得出。,依据临界流速计算管径后再反过来验算实际流速，使之略大于临界流速以确保泥浆输送和取得最经济管径。,矿井防灭火课程设计方案,第24页,六、灌浆管道设计,2,输送管径计算,管径计算可按下式计算：,式中：,Qjh,小时灌浆量,m3/h,；,V0,临界流,m/s,，预选临界流速,V,0,=1.121 m/s,矿井防灭火课程设计方案,第25页,六、灌浆管道设计,2,输送管径计算,矿井防灭火课程设计方案,第26页,六、灌浆管道设计,4,管壁计算,式中：,管壁厚度，,mm,；,d,管内径，,mm,；,R,Z,许用应力，无缝钢管,800kg/cm,2,；铸铁管,200kg/cm,2,；普通钢管,600kg/cm,2,；,P,管内压力,kg/cm,2,，,P=0.11,j,H,；,j,泥浆容重,t/m,3,，取,1.2,；,H,井深,253.7m,；,a,考虑管壁不均匀附加厚度，钢管,1-2mm,；铸铁管,7-9mm,；,b,考虑垂直管磨损附加厚度，依据管道服务年限取,1-4mm,。,垂直管道管壁厚度按下式计算,矿井防灭火课程设计方案,第27页,六、灌浆管道设计,4,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变动系数，取,0.9,；,其它符号意义同上。,矿井防灭火课程设计方案,第28页,六、灌浆管道设计,4 管材确定,根选择管材主要依据是管道所需承受压力，而压力与井深成正比。通常情况下，井深不超出,200m,，多采取焊接钢管，井深超出,200m,，多采取无缝钢管。,矿井防灭火课程设计方案,第29页,七、水枪选择,普通采取低层建筑、建筑高度在,24m,以下民用水枪。水枪喷嘴直径有：,13,、,16,、,19,、,22,、,32,、,44mm,。实际工作需要，设计水枪采取,32mm,。,矿井防灭火课程设计方案,第30页,七、水枪选择,水带直径：,50mm,水带适应喷嘴直径,16mm,水枪；,65,、,75mm,水带适应喷嘴直径,19mm,水枪；,90mm,水带适应喷嘴直径,22mm,水枪。,出水带标准长度：,20m.,矿井防灭火课程设计方案,第31页,七、水枪选择,水枪台数,:,N=,式中：,Q,w,取土时用水量，,Q,q,单台水枪流量，,Q,w,=Q,ti,Q,w,=Q,ti,q,式中：,q,水枪取土,1m,3,时耗水量,.,涣散土壤，涣散砂土、风化泥岩：,q,值取,5-6,（,m,3,水,/m,3,土）,压力,30-40m,矿井防灭火课程设计方案,第32页,七、水枪选择,.,坚固黄土、砂土：,q,取,6-7,（,m,3,水,/m,3,土），压力,50-60m,.,极坚固黄土、砂土：,q,取,7-9,（,m,3,水,/m,3,土），压力,60-70m,所以，水枪台数为：,N=11.46/76.47=0.89,台,考虑实际情况及水枪备用，水枪确定为,2,台。,矿井防灭火课程设计方案,第33页,七、水枪选择,单位耗水量,（,1,）粘土；涣散土壤，涣散砂土风化泥炭等,水枪压力：,30-40 m,；（,3-4kg/cm,2,）,单位耗水量：,5-6 m,3,/m,3,；,（,2,）亚粘土；坚固黄土，砂土等,水枪压力：,40-60 m,；,单位耗水量：,6-7 m,3,/m,3,；,（,3,）轻亚粘土；极坚固黄土，砂土等,水枪压力：,60-70 m,；,单位耗水量：,7-9 m,3,/m,3,；,矿井防灭火课程设计方案,第34页,八、泥浆泵选择,（,1,）泥浆泵流量,Q,j,泥浆泵流量,Q,j,为前面设计小时灌浆量，水力取土时为水枪小时用水量。,（,2,）泥浆泵扬程,Hj,用公式计算：,Hj=h,0,+h,f,+h,j,+h,s,+h,b,+h,c,式中：,h,0,与泥浆提升几何高度相当水柱高度,m,；,h,0,泥浆提升几和高度,m,；,hj,局部阻力损失，普通为沿程阻力损失,10%,；,hs,泥浆泵吸水高度，普通取,4-5m,；实取,4m.,hb,泥浆泵站内管路及零件阻力损失，普通取,2-3m,；实取,2m,hc,剩下水头，取,2-5m,；实取,4m,hf,泥浆管道沿程阻力损失，,矿井防灭火课程设计方案,第35页,八、泥浆泵选择,h,f=L,i,j,L,泥浆管道长度,m,；,i,j,泥浆管道每米长度上运输泥浆时水头损失，用公式计算：,i,j,=Ki,w,K,泥浆阻力系数，与土水比相关，取,1.155,。,矿井防灭火课程设计方案,第36页,i,w,清水状态下水头损失，,i,w,=,v,2/,（,2gd,）,达西系数,见表,八、泥浆泵选择,矿井防灭火课程设计方案,第37页,九、灌浆站设计,泥浆搅拌池与搅拌机设计,设计搅拌池安放方式，搅拌形式；不要求设计搅拌机械相关参数；,储土厂设计,设计储土场储量，确定储土场位置等。,矿井防灭火课程设计方案,第38页,