矿井火灾防治课程设计.doc

1、目 录1.防火灌浆设计依据及基础资料11.1矿井概况 11.2煤层赋存条件11.3地质构造31.4煤的碳化程度、煤岩成分、自燃倾向性、发火期31.5浆材的质量、数量、开采条件41.6矿井开拓方式和采区布置图41.7灌浆站工作制度42.防火灌浆系统与参数确定72.1灌浆系统确定72.2灌浆材料的选择72.3地面制浆工艺流程（图）72.4 灌浆方式的确定72.5灌浆参数确定82.5.1水土比82.5.2灌浆系数K92.5.3取土系数a93.灌浆量计算103.1灌浆用土量计算103.2灌浆用水量103.3灌浆量计算103.4 泥浆容重114.浆管道系统设计124.1灌浆管道布置124.2 输送倍线的

2、计算124.3 管径计算134.4 管壁计算144.5 管材确定155.水枪的选择166.泥浆泵选择177.浆站主要设施197.1 泥浆搅拌池及搅拌机197.2 储土场20设计小结21参考文献22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

3、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 灌浆系统及参数矿井防灭火课程设计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10851，北纬3513。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2.5

4、km。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03m，埋藏极为不稳定，主要可采煤层为 4-2号

5、煤，平均厚度1012m，最厚达34m。煤层倾角浅部为1820，深部为510。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34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810m，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26m。炭质泥岩：05m，为煤层直接底板。4-2号煤：中部有12层夹矸，局部地区加厚至25m，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

6、核，水平层理，厚23m。中粗砂岩：厚度为030m，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073m，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：图1-1 下石节煤矿煤系地层综合柱状图41.3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N60W，向NW倾没，轴部出露T3和J1

7、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1520，局部可达25以上。新民村向斜：分布在井田二水平深部的100489408946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42下煤层。8940号延安组厚度172.0

8、6m，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894589498955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4050m。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89508954孔一线，轴向NE65，向

9、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0.33m断层，极个别断层落差在510m。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0.52m的小断层（如陈家山煤矿一、二采区）。预计

10、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。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

11、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

12、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 m32、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。图1-2 下石节煤矿采掘通风系统图图1-3 通风系统平面图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。 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