一九三〇煤矿黄泥灌浆管路设计(修改).doc

一九三〇煤矿黄泥灌浆管路安装设计
一、前言
根据新疆煤矿矿用安全产品检验中心2011年6月9日对一九三〇煤矿6#、7#煤层爆炸性及自燃性的检验报告（报告编号：XJM报作煤015—2011—05）6#、7#煤层属类自燃煤层。
根据《煤矿安全规程》二百三十二条：开采容易自燃和自燃的煤层时，必须对采空区、突出和冒落空洞等孔隙采取预防性灌浆等防灭火措施的规定，我矿现对井下采空区、冒落孔洞进行预防性灌浆或全部充填。
灌浆就是将水、浆材按适当比例混合，配制成一定浓度的浆液，借助输浆管路输送到可能发生自燃的区域，用以防止煤炭自燃，是使用最为广泛、效果最好的一种技术。
二、一九三〇煤矿黄泥灌浆系统概况
1．预防性灌浆采用地面集中灌浆方式。
2．灌浆系统工艺流程：加压供水、拌制泥浆、灌浆及井下脱、排水五个过程。
3．灌浆方法为随采随灌。
4．灌浆站工作制度与煤矿工作制度一致。
5．灌浆介质：井田地处地处新疆天山山脉，位于乌鲁木齐市以南的艾维尔沟矿区中部。井田范围内土壤很不发育，这是由于山高坡陡，雨量少而集中，冲刷作用强烈，蒸发量大所致。土壤保水性差，利用价值不大，属于非地带性土壤。地表为3～10cm直径的砾石层覆盖，土层以砂砾为主，透水透气性极强，不适宜于农垦及灌浆防火之用。艾维尔沟矿区大部地区地表植被稀疏，位于矿区下游有部分农田耕种，但土壤覆盖层相对比较薄弱。
井田开采所需防火灌浆的黄土来源在当地不易解决。根据国家对环境保护的要求，由于土壤开采对地表植被的破坏和环境影响，限制对地表土壤的开采。再者开采矿区范围内地表土壤的土质及土量不详，可供开采并满足要求的灌浆黄土来源比较稀少。故本次实施的井下防火灌浆部分采用粉煤灰灌浆，粉煤灰来源于矿区自备电站，粉煤灰的再利用既解决了废弃物的排放难题，又对当地的环境保护起到了一定的作用。
在粉煤灰资源不足的情况下，由矿区以外地区汽车拉运灌浆所用黄土。取用原则为：尽量就近取土；取土不毁农田；对地表植被破坏幅度尽量减小；后期对取土场地进行生态恢复。
三、灌浆管路设计
本设计依据《新疆焦煤集团1930改扩建工程初步设计（修改）》
1．采用预防性灌浆措施，井下黄泥灌浆有关参数计算如下：
1.1日灌浆所需土量：
Q±1＝K（G/ r）=0.1×（4545.5/1.34）＝339.22m3/d
式中 G——矿井日产量，G＝4545.5t；
K——灌浆取土系数，K＝0.1；
r——煤的容重，r=1.34t/m3。
1.2日灌浆实际开采土量：
Q±2＝α·Q±1＝1.1×339.22＝373.14m3/d
式中 α——取土系数
1.3灌浆泥水的确定
根据国内类似矿井的经验数据，一般取为1：4。但是，根据该矿井实际情况调整灌浆泥水的比例。
1.4每日制浆用水量：
Q水1＝Q±2·δ＝373.14×4＝1492.56m3/d
式中 δ——灌浆泥水比的倒数，δ＝4。
1.5每日灌浆实际用水量：
Q水2＝Q水1×K水＝1492.56×1.2＝1791.07m3/d
式中 K水——用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数。
1.6每日灌浆量：
Q浆＝（Q水1＋Q±2）×M＝（1791.07＋373.14）×0.91＝1969.43m3/d
式中 M——泥浆制成率，M＝0.91。
1.7每小时灌浆量
Q＝Q浆/h/n=1969.43/8/1=246.1m3/d
h—每班灌浆时间
n—每日灌浆的作业班个数
2．灌浆管路的选择
2.1灌浆管道选择
主要灌浆干直径是根据管内泥浆的流速来选择。在设计中，泥浆给定后，先确定泥浆在管道中流动的临界流速，再求出泥浆的实际工作流速，使之大于临界流速即可。

式中：v——管道内泥浆的实际工作流速，m/s；
v=4×246.1/（3600×3.14×0.1542）=3.67m/s
v=4×246.1/（3600×3.14×0.1082）=7.46m/s
Q浆max——小时灌浆量，m3/h，
d——管道内径，m。分别取154mm、108mm
该实际工作流速大于临界流速最大值(根据经验值154mm泥浆钢管的临界流速为0.8—1.5 m/s，108mm泥浆钢管的临界流速为0.7～12m/s)，可满足工程需要。
2.2灌浆管路布置
2.2.1一九三〇改扩建工程注浆管路布置前期
布置方案：
防火灌浆主管路从地面注浆站主管路接设后经进风斜井引入改扩建井下，主井、风井、副井连通后，在井底车场分别连接到主井及副井，后期采区系统巷道形成后，通过支管路连接。
2.2.2一九三〇煤矿生产矿井注浆管路布置
布置方案一：
防火灌浆主管路从地面注浆站主管路接设后经一九三〇煤矿工业场地、一九三〇主平硐分别进入一、二、三采区、一采区后山10#：
经17121运输巷、7#运输下山到达+1750m水平，再通过分支管路连接至一采区各工作面；
经17121运输巷、7#运输下山（1890m水平）、7#-8#排水下山、+1880m水平措施石门、+1880m水平轨道石门，在通过分支管路连接至一采区10#各工作面；

经二采区运输大巷、二采区集中运输下山、+1870m水平运输石门、二采区6#运输下山到达+1800m水平运输石门，再通过分支管路连接至二采区各工作面；
经二采区运输大巷、二采区集中运输下山、三采区运输大巷、三采斜石门、+1944m水平运输运输石门、+1940m水平石门联络巷、6#伪斜下山、三采区36211回风巷、三采区36211行人下山到达+1870m水平联络巷，再通过分支管路连接至三采区各工作面。
布置方案二：
防火灌浆主管路从地面注浆站主管路接设后经一九三〇煤矿工业场地、一九三〇主平硐、17121运输巷、7#运输下山到达+1750m水平，再通过分支管路连接至一采区各工作面；
经17121运输巷、7#运输下山（+1890m水平）、7#-8#排水下山、+1880m水平措施石门、+1880m水平轨道石门，在通过分支管路连接至一采区10#各工作面；
经二采区地表、一九三〇七一平硐、二采区回风巷、4#轨道下山、二采区回风石门、5#轨道下山到达+1800m水平5#联络巷，再通过分支管路连接至二采区各工作面。
经二采区地表、三采区工业广场、三采区主提升斜井、+1944水平运输石门、+1940m水平石门联络巷、6#伪斜下山、三采区36211回风巷、三采区36211行人下山、到达+1870m水平联络巷，再通过分支管路连接至三采区各工作面。

优点
缺点
方案一
1.便于日后矿井生产过程中管路检查、维修。
2.在冬季不用对井下段管路进行防冻处理。
3.可利用原有巷道进行铺设。
4.便于管路安装，安装成本减小。
1.铺设线路相对较长，共需7000m主管路。
2.铺设路线相对拐弯较多，增加了管路内流体的流动阻力。
方案二
1.铺设路线相对较短，共需5400m主管路。
2．铺设管路相对较为顺直，减小了管路内流体的流动阻力。
1.不便于日后矿井生产过程中管路检修、维修。
2.需对管路进行保温处理。
3.需挖管沟，由于地质条件，部分路段挖沟难度大。
4.不利于管路安装，安装成本增加。
通过方案一、方案二优缺点对比，选取方案一
2.3灌浆管路安装要求：
2.3.1主干管路采用φ159×4.5的无缝钢管，通向采区的支管采用φ108×4.5的无缝钢管，管道外壁做相应的防腐措施，连接方式为卡箍连接便于在回采工作面装配。
2.3.2回采面采空区是矿灌浆重点区域，因此，灌浆主管路应针对回采面进行铺设，其它地点的灌浆，则根据需要从主管路上通过三通分叉连接。
2.3.3在地面段铺设的管路，需开挖管沟。
附：
一九三〇煤矿灌浆管路铺设图
新疆焦煤集团一九三〇煤矿矿用灌浆注胶防火系统设备技术要求
6