矿山安全课程设计煤矿灌浆防灭火.doc
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1、矿山安全课程设计 -煤矿灌浆防灭火姓名: 班级:学号: 指导教师: 完成日期:批阅日期:目录前言第一章-井田概况第一节 矿区水源第二节 开采煤层及瓦斯、煤尘、自然发火情况第三节 矿井开拓简介第二章-灌浆材料与灌浆输送系统第一节 灌浆灭火技术简介第二节 灌浆材料要求及选取第三节 灌浆站第四节 泥浆输送系统及管道选型第三章-灌浆方法与灌浆参数第一节 灌浆方法第二节 灌浆站工作制度第三节 灌浆参数计算第四章-安全技术措施和灌浆管理第五章-结论与感想参考文献结束语前 言矿井安全设计是煤炭开采重要环节,而矿井安全系统根据生产要求的不同有很大差异。安全设计方式不对会影响煤炭开采,甚至会造成伤亡事故的发生。
2、在21世纪,安全占据极大地位置,要适应蓬勃发展的社会经济,就必须优化安全系统,体现安全开采和可持续发展策略,而合理的安全技术设计则能有效减少煤炭损失,将赋存在地下的煤炭安全,高效率的回采出,满足祖国经济建设对能源的需求。设计中要求严格遵守和认真贯彻国家制定的有关矿井安全设计的方针政策,设计力争做到分析论证清楚,论据确凿,并积极采用切实可行的先进技术,力争使自己的设计达到较高水平,但由于本人水平有限,难免有疏漏和错误之处,敬请老师指正。一、 指导思想课程设计是安全专业学生的一项实践性的教学环节,通过矿山安全技术设计将所学的理论知识,尤其是将矿山安全的几个重要方面如防瓦斯,防尘,防火,救急等理论知
3、识搞懂,能够将这些方面的知识点融合贯通于实践的综合性学习过程,为学生进行本科毕业设计以及毕业后从事矿井安全设计、矿井建设和矿井生产工作打下一定的基础。二、 目的本课程设计是在矿井安全技术的课程的理论教学和生产实习的基础上,通过矿井安全设计把所学的理论知识融会贯通于实际。通过矿井安全的设计达到以下目的1、系统地运用所学的理论知识2、掌握矿井安全方面的步骤和方法3、提高和培养学生分析问题和解决问题的能力4、提高和培养学生文字编写和计算、绘图的能力三、 设计任务编写矿井安全技术设计说明书一份;四、 课程设计的基本要求:1.加深对矿井安全所学理论的认识和理解,提高对就业岗位的感性认识; 2.使学生在课
4、程设计过程中,独立完成教学要求,提高设计工作能力;3.使学生能熟练安全设计内容及步骤,提高和培养学生文字编写、绘图、计算和分析问题、解决问题的能力。题目:煤矿灌浆防灭火第一章 矿井概况第一节 矿区水源矿井工业场地附近支沟两岸为冲、洪积沙砾石层及沙土层,属第四系全新统冲、洪积潜水含水层,含水较丰富,常有泉水流出。具有就近取水的条件,故矿井水源取自工业场地附近支沟所打的井水。第二节 开采煤层及瓦斯、煤尘、自然发火情况 (1)煤层单一煤层开采,5号煤层为本矿唯一的可采煤层,煤层赋存条件较好,全井田分布,埋藏稳定,厚度2. 63.0m,平均2.80m,倾角13,属中厚煤层,视密度1.36t/m3。夹矸
5、由东北浅部向西南深部方向层数增多,总厚度增大,煤层结构由简单型渐变为中等至复杂型。顶底板岩层为细砂岩,较难垮落。(2)瓦斯、煤尘、自然发火情况矿井为低瓦斯矿井,矿总回风量为54.08 m3/s,测得总回风流中瓦斯浓度为0.16%,煤掘掘进工作面采用JBT52型局部通风机供风,最长通风距离500m,测得掘进工作面瓦斯浓度为0.2%,采煤工作面瓦斯浓度在0.2%到0.3%之间,煤层自然倾向性为容易自燃,煤尘爆炸指数为20%,水文地质条件简单,无突水危险,该矿地面有丰富的黄土资源可以利用。第三节 矿井开拓简介1矿井储量、开采规模及服务年限工业资源/储量为7.82Mt,矿井可采储量为7.03Mt。全矿
6、有一个采煤工作面,采用一次全高生产方法,另有两个掘进工作面。采煤工作面日产煤炭800吨,该矿设计年产量30万t/a。服务年限20年2矿井开拓矿井开拓方式本矿采用主副斜井,回风斜井开拓方式。主副井井筒见5号煤层后沿煤层向东延伸与回风斜井底沟通,形成5号煤层运输大巷与总回风巷,沿大巷一侧布置盘区形成走向长壁采煤工作面。矿井设一个开采水平,水平标高+1174m,开采5号煤层;全矿井划分4个盘区,矿井自燃倾向性高,根据煤矿安全规程,开采容易自燃和自燃的煤层(薄煤层除外)时,采煤工作面必须采用后退式开采所以矿井的开采顺序为后退式。矿井开拓方式见煤矿开拓系统图如下。大图一井筒主斜井倾角26,斜长346m,
7、半圆拱,净宽4m,净面积10.24m2,安装一部0.8m宽的大倾角带式输送机运输煤炭;副斜井倾角26,斜长291m,半圆拱,净宽2.3m,净面积5.05m2,安装一台单滚筒提升绞车牵引1t标准矿车串车提升;回风斜井倾角22,斜长346m,半圆拱,净宽2.3m,净面积5.47m2,为矿井专用回风井。井筒特征表(部分数据是根据大图测量得到)井筒名称井口中心底板标高/m井筒方位角/井筒斜长/m井筒倾角/断面积/m2备 注净掘进主斜井+1163.44027651173462610.2413.27提煤、进风安全出口副斜井+1159.6503090332291266.77.26辅运、进风安全出口回风斜井+
8、1166.9703281847346226.68.15回风安全出口大巷及运输根据煤矿安规程,对开采容易自燃和自燃的单一厚煤层或煤层群的矿井,集中运输大巷和总回风巷应布置在岩层内或不易自燃的煤层内;如果布置在容易自燃和自燃的煤层内,必须砌碹或锚喷,碹后的空隙和冒落处必须用不燃性材料充填密实,或用无腐蚀性、无毒性的材料进行处理。本矿井选择将大巷布置在岩层中。井下并列布置两条大巷,其中一条为运输大巷,铺设双轨,采用蓄电池电机车牵引矿车运输,另一条为回风大巷,专门用作回风。3采煤方法本矿采煤方法为走向长壁普通机械化采煤法,采空区采用全部陷落法管理顶板。(1)盘区巷道布置每一盘区布置一条运输石门和盘区回
9、风上山,盘区石门与运输大巷相连,铺设轨道用于盘区的主副运输,回风上山专做盘区回风。(2)回采巷道布置每一采煤工作面布置一条运输顺槽和一条回风顺槽,运输顺槽铺设的带式输送机运输煤炭,回风顺槽铺设轨道,运送材料和设备。采煤工作面参数如下,工作面长度为130m,作业制度为三八制,两班采煤一班检修,工作面采高为2.5-2.8m,截深0.6m,柱距0.7m,排距0.6m,最小控顶距2.4m,三、五排管理顶板,最大控顶距3.0m,循环数3个/日,采煤工作面回采率95%,循环进尺1.2个,正规循环率85%表2 采煤工作面参数表序号工作面参数单位数量备注1工作面长度m1722作业制度“三、八”作业,两班采煤,
10、一班检修3采高m2. 63.0净4截深m0.65柱距m0.76排距m0.67最小控顶距m2.4三、五排管理顶板8最大控顶距m3.09循环数个/日3采煤工作面回采率83%10循环进尺个1.211正规循环率%85(3)采煤工作面主要设备采煤工作面主要设备:MG150/350-WDH型电磁调速电牵引采煤机割煤,SGB-630/220型刮板输送机运煤,DZ2230/100G型外注式单体液压支柱配HDJA800铰接顶梁支护顶板。运输顺槽安装有转载机,破碎机各一台。(4)巷道掘进全矿井共布置两个煤巷掘进工作面,掘进工艺为爆破掘进工艺。掘进工作面瓦斯涌出量低,测得掘进工作面瓦斯浓度在0.2%0.3%之间.巷
11、道支护采用锚杆喷射混凝土支护。掘进工作面主要设备:煤电钻3台,锚杆机1台,混凝土喷浆机2台,搅拌机1台。其他硐室、设备配置见图纸。附细水弯煤矿开拓系统图结论:根据矿井条件,此矿瓦斯涌出量低,煤尘爆炸指数低,文地质条件简单,无突水危险,针对该矿煤层容易自燃的自燃倾向性特征,所以选择做煤矿火灾防治设计,因为水源方便,且地表有丰富的黄土资源可以利用,所以选择设计矿井灌浆防灭火方案。采取向回采工作面采空区注浆方法预防回采工作面和采空区发火。第二章 灌浆材料与灌浆输送系统第一节 灌浆灭火技术简介1. 灌浆灭火技术注浆防灭火技术就是将水和不燃性的固体材料按适当的配比,制成一定浓度的浆液,利用输浆管道送至可
12、能或已经发生自燃的地点,以防止发生自燃或扑灭火灾。浆液充填于碎煤或岩石缝隙之间,沉淀的固体物质可以充填裂隙并包裹浮煤,起到隔氧堵漏的作用;同时,泥浆对已经自热的煤炭有冷却散热的作用。2. 灌浆灭火方法我国煤矿现在使用的预防性灌浆方法有:采前预灌、随采随灌、采后封闭灌浆三种。(1)采前预灌:所谓采前预灌即是在工作面尚未回采前对其上部的采空区进行灌浆。这种灌浆方法适用于开采老窑多的易自燃、特厚煤层。(2)随采随灌:就是随采煤工作面推进同时向采空区灌浆。在灌浆过程中,灌浆与回采保持有适当的距离,以免灌浆影响回采工作,随采随灌用于自然发火期短的煤层。(3)采后封闭灌浆:可以利用钻孔向工作面后部采空区内
13、注浆;采空区封闭后,在密闭墙上插管灌浆,防止停采线遗煤自燃。目前采用的灌浆方法主要有:钻孔灌浆、埋管灌浆、工作面洒浆、综采工作面插管灌浆(1) 钻孔灌浆:在煤层 集中运输巷或回风巷道或专门开掘的灌浆巷道内,每隔一定距离(1015m)向采空区打钻灌浆(2) 埋管灌浆:灌浆管道埋在工作面回风道内。工作面放顶前,在回风巷道的灌浆管道上接一段预埋管道,大约在1015m,预埋管道和支管之间用高压胶管连接。工作面放顶之后始终保持预埋管道压在采空区内58m,预埋管道用回柱绞车拉着外移。这种方法的优点是简便,工作量小,但浆液在采空区内的流动难以控制,浆液在采空区内分布不均匀,当工作面倾斜长度大时,灌浆效果差。
14、(3) 工作面洒浆:为了保证灌浆质量,自然发火危险性较大的工作面应埋管灌浆的同时还向采空区喷洒灌浆。其方法是,工作面放顶之前,从回风巷注浆管上接出一根预埋灌浆管,沿倾斜方向分段向冒落区里撒喷泥浆(4) 综采工作面插管灌浆。方法是,注浆主路沿工作面倾斜铺设在支架前连杆上,每隔20m左右预留一个三连通接头,并安装分支软管和插管,将插管插入支架掩护梁后面的跨落岩石内灌浆,插入深度应不小于0.5m,工作面每推进两个循环,注浆一次。本矿由于煤层倾角小,向工作面采空区灌浆时,泥浆难流动,灌入的泥浆易流如工作面工作空间,影响回采工作,对于此类工作面在进风巷和回风巷均铺设灌浆管,在两道处埋管灌入小量泥浆,以封
15、堵两道处的漏风通道。工作面结束,撤离设备后,在停采线处灌入足量的泥浆.封堵停采线处的缝隙。所以本矿灌浆方法采用随采随灌,即工作面“两道一线”灌浆第二节 灌浆材料要求及选取浆液的性能:对浆液的基本要求是,浓度适当,渗透能力强,在浆液中,固体浆材与谁的体积比例称之为浆液的浓度,用黄土做浆材时也称之为水土比。浓度是影响灌浆质量、防火效果和经济指标的关键参数。渗透性取决于浆材粒度和浆液黏度,粒度和粘度小则渗透能力就强。从渗透性这个指标来看,浆材的固体颗粒愈小愈好。浆材的选取:(1)材料不含可燃物或可以阻燃。(2)大于2mm,加少量水就能制成浆液,且细小颗粒应占大部分,对于粘土,d小于或等于0.1mm的
16、颗粒应占60%到70%,页岩d小于或等于0.077mm者应该占70%到75% (3)易脱水,具有一定的稳定性。 (4)收缩率小。 (5)便于开采,运输和制备,来源广,成本低。(6)不含催化物质。(7)相对密度一般在2.52.6。(8)固体混合物浓度一般在25%30%选取的灌浆材料除满足以上的基本性能要求以外,还要求其来源丰富,运输和加工成本低,尽量不占用或少占用耕地和良田,我国煤矿灌浆材料多为黄土为主,且此矿地表有丰富的黄土可供利用。所以,综上所述,此矿的灌浆材料选择为黄土。第三节 灌浆站1灌浆站的形式灌浆站的形式有三种,即固定式、分区式、移动式3种,每种形式有它的适应条件和优缺点,设计中应根
17、据灌浆区的分布、土源、水源的分布情况、灌浆管路的铺设综合考虑进行比较后确定最优方案。本矿中由于该采区为进井口采区,且煤层具有发火性,因此决定在风井进口附近80M处设置地面固定灌浆站。2系统及主要设备根据制浆的形式叙述制浆的工艺系统,画出制浆工艺流程图、选出制浆主要设备,设计出泥浆池的尺寸(1)泥浆的制备工艺泥浆制备可分为水力直接制浆和机械制浆两种方法1)水枪冲刷表土制浆:水力取土制浆是用高压水枪直接冲刷表土(或预先人工疏松),在泥浆沟中混合成泥浆,经筛板过滤,除去杂质和石块,流入灌浆钻孔(或泥浆管中)送入井下灌浆管路。水力取土制浆的灌浆站,具有设备简单、投资少、管理方便、就地取材、效率高、劳动
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