【正文】 、管理方便、效率高等優(yōu)點，因此，蘇村煤業(yè)選擇地面固定式灌漿系統(tǒng)，布置在回風(fēng)立井附近。 漿液的制漿方法目前常用的制漿工藝主要有兩種：水力取土機械制漿法和機械攪拌制漿。水力取土機械制漿是用高壓水槍直接沖刷地表或預(yù)先堆積的黃土山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 41 混合形成泥漿，經(jīng)輸漿溝送達灌漿管路，這種方式工序簡單，但漿液質(zhì)量難以保證，防火效果差；機械制漿是按照一定的比例將制漿材料和水送入攪拌池，經(jīng)攪拌機攪拌后經(jīng)輸漿泵輸入灌漿管路送至井下，可保證漿液的配比，灌漿防火效果較好，設(shè)計采用機械攪拌制漿工藝。 灌漿設(shè)備及工藝 輸漿方式輸送漿液的壓力有兩種，一是靜壓輸送，即利用漿液自重及漿液出口和管路出口之間高差形成的靜壓力進行輸送；當靜壓不能滿足要求時，采取加壓輸送。泥漿在流動過程中能量損失的關(guān)系一般用輸漿倍線表示，即泥漿在輸漿管路內(nèi)處于有壓流動的情況下，其輸漿管路的總長度與輸漿管路入口與出口處高差之比。靜壓輸送時：N=L/H；動壓輸送時：N= L/（H+h）式中：N——輸漿倍線； L——輸漿管路的總長度，m； H——泥漿在有壓輸漿管路內(nèi)流動時其入口與出口之高差，m；h——泥漿泵的壓力，m。輸漿倍線一般控制住 3～8，過大時應(yīng)加壓；過小時，容易發(fā)生裂管跑漿事故，可在適當?shù)奈恢冒惭b閘閥進行增阻?？衫脻{液的靜壓進行漿液的輸送。由于蘇村煤業(yè)采用地面固定式灌漿系統(tǒng)，灌漿站布置在鍋爐房附近，地面標高+，工作面底板標高在+1050m，井下輸漿管路長度約2022m，經(jīng)計算，N=20，靜壓輸漿不能滿足要求，需采取加壓輸送。 灌漿站山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 42 在鍋爐房附近建一個型多功能地面集中灌漿站，負責(zé)向井下灌漿，占地面積（含料場）約 21m9m=189m2。灌漿站由料場、2 個灌漿池，池深和直徑均為 2m，池體用磚砌筑，其上固定攪拌器。每個池安設(shè)離心式液下泥砂泵 1 臺抽取漿液。多功能灌漿系統(tǒng)如下圖所示。圖 471 灌漿站示意圖山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 43 圖 472 池體俯視圖和剖面圖山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 44 圖 473 攪拌器安裝示意圖主要設(shè)備灌漿站主要有精漿池、減速器、攪拌器、沉淀池、濾網(wǎng)、下液式泥漿泵等設(shè)備組成。序號 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 功率 數(shù)量 單位 備注1 清水泵 ZBA6 2 臺2 高壓水槍 開灤 755 型 / 2 把3 下液式泥漿泵 NL769 2 臺4 泥漿攪拌機 2 臺5 攪拌機機架 / / 2 臺6 攪拌機葉輪 / / 2 臺7 電控柜 CM1/380V 4KW 2 臺8 回柱絞車 JH5 5KW 2 臺9 翻斗車 5 臺10 挖掘機 1 臺11 無縫鋼管 DN100mm6m / 536 根 灌漿站制漿工藝山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 45 水源水泵儲料場小型裝載機上料地面灌漿管路井下輸漿管路攪拌池攪拌灌漿池工作面回風(fēng)巷沉淀池泥砂泵加壓黃土挖掘機運輸圖 474 灌漿工藝流程灌漿站功能1)可利用黃土、粉煤灰、凝膠等多種灌漿材料，易實現(xiàn)灌漿材料就地取材；2)能制備各種濃度漿液（水土比 6:1～1:1） ，以適應(yīng)不同情況的灌漿；3)可通過變換外加劑，即可通過該系統(tǒng)實現(xiàn)大流量地壓注凝膠、復(fù)合膠體和固化充填材料等多種新型防滅火材料，提高系統(tǒng)的利用率。4)漿液輸送量大，最大可達 100m3/h。 灌漿方法我國煤礦現(xiàn)在使用的預(yù)防性灌漿方法有：采前預(yù)灌、隨采隨灌和采后灌漿三種。采前預(yù)灌就是在煤未開采之前即對煤層進行灌漿，適用于山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 46 老空區(qū)過多、自然發(fā)火嚴重的礦井；隨采隨灌就是隨著采煤工作面推進的同時向采空區(qū)灌漿，主要有鉆孔灌漿、埋管灌漿和灑漿，能及時將頂板冒落后的采空區(qū)進行灌漿處理，防火效果較好；采后灌漿是等回采結(jié)束后，將整個采空區(qū)封閉起來后進行灌漿。根據(jù)本礦井的煤層賦存條件、煤層自然發(fā)火傾向及工作面推進速度，設(shè)計采用隨采隨灌的方法。根據(jù)本礦的開采條件，設(shè)計工作面月推進度為 120m~150m，因此當工作面正常生產(chǎn)時，推進度大于煤層自燃發(fā)火期，采空區(qū)不存在發(fā)火危險，這時可以不灌 漿 ； 當 工 作 面 回 其 它 原 因 推 進 較慢 或 采 空 區(qū) 有 發(fā) 火 征 兆 時 ， 以 及 工 作 面 收 作 停 采 前 ， 對 采 空 采 取 隨采隨灌的方法，以防止自燃發(fā)火。灌漿管敷設(shè)在工作面回風(fēng)順槽中。根據(jù)蘇村煤業(yè)自然發(fā)火的實際情況，設(shè)計采用埋管灌漿、灑漿結(jié)合采后灌漿方法。 埋管灌漿采用埋管灌漿法，即在放頂前沿回風(fēng)巷在采空區(qū)預(yù)先鋪好預(yù)埋灌漿管(10～20m 的鋼絲纏繞管)，預(yù)埋管一端通采空區(qū)，一端接高壓膠管（長 20～30m） ，膠管與灌漿支管相連，每天按放頂步距利用回柱絞車逐漸牽引灌漿管，從而使預(yù)埋管始終保持在采空區(qū) 15m 左右，牽引一定距離灌一次漿，以免灌漿影響回采工作，如下圖所示。為防止冒落巖石砸壞注漿管，埋管時應(yīng)采取防護措施（如架設(shè)臨時木垛）53214678山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 47 圖 481 埋管灌漿示意圖1預(yù)埋灌漿管（鋼絲纏繞管 φ89） ；2高壓膠管（φ89） ；3灌漿管（鑄鐵管 φ89） ；4回柱絞車；5鋼絲繩；6采空區(qū)；7回風(fēng)順槽；8進風(fēng)順槽 灑漿當遠離管口的地方灌漿效果不佳時，可采用灑漿方法，作為埋管灌漿的一種補充措施，即在回采工作面由輸漿管路上接出耐壓膠管，沿工作面方向向采空區(qū)均勻地灑上一層漿液。灑漿時，灑漿量要充足，能均壓將采空區(qū)遺煤包裹。 采后灌漿工作面回采結(jié)束永久封閉后，采用密閉墻上插管灌漿法，即在工作面兩端的密閉墻上分別預(yù)設(shè)的措施孔，實行“連續(xù)足量，充分灌注” ，大量向閉后灌注漿液，灌漿量按充填 20m 采空區(qū)計算，防治最易自燃的停采線自燃和密閉漏風(fēng)。此時，密閉墻的強度應(yīng)滿足注漿的要求，注漿時應(yīng)派專人監(jiān)護，一旦發(fā)現(xiàn)有潰漿征兆時，應(yīng)立即停止注漿。 灌漿時間由于蘇村煤業(yè)開采的煤層屬容易自燃煤層，且為薄中厚煤層，采空區(qū)“兩道兩線”自然發(fā)火嚴重，應(yīng)堅持“隨采隨灌”的措施，采用三班灌漿，純灌漿時間 12 小時，灌漿量 ；或當工作面無法正常推進、出現(xiàn)自然發(fā)火隱患時加采用四班灌漿，純灌漿時間 16 小時，直至工作面恢復(fù)正?；夭?、自然發(fā)火征兆消失并持續(xù)穩(wěn)定在 3 天以上后恢復(fù)正常灌漿。 輸漿管路 輸漿管路布置山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 48 對于蘇村煤業(yè)，回采工作面采空區(qū)是自燃發(fā)火最危險的區(qū)域，因此，灌漿主管路主要針對工作面采空區(qū)進行鋪設(shè)，其它地點的灌漿，則根據(jù)需要從主管路上分叉連接。灌漿管路鋪設(shè)為：地面黃泥注漿站→回風(fēng)立井井筒→南翼回風(fēng)巷→五煤集中回風(fēng)上山→五煤東翼回風(fēng)巷→5101 工作面回風(fēng)順槽（6101 工作面回風(fēng)順槽）敷設(shè)一路 DN100（每根 6m）黃泥注漿管路。管路鋪設(shè)時應(yīng)避免“兩頭高中間低”的布置方式，并盡量減少拐彎，井下輸漿管路應(yīng)緊靠底部鋪設(shè)，固定牢固，并涂以防銹漆。 輸漿管路管徑輸漿管路管徑應(yīng)根據(jù)泥漿流速來選擇，管內(nèi)泥漿的實際流速應(yīng)大于臨界流速，從而保證不會發(fā)生泥漿在管路中沉淀或堵塞。臨界流速與土壤的質(zhì)量、含砂量、比重、土水比等因素有關(guān)，可通過查表得出。根據(jù)臨界流速計算管徑后再反過來驗算實際流速，使之略大于臨界流速，以保證泥漿的輸送和獲得最經(jīng)濟的管徑。管徑計算：dc=1/30（Q W/(πV c)） 1/2式中：dc——按臨界流速初步確定的管道直徑，m；QW——小時灌漿量 m3/h；Vc——臨界流速 m/s。根據(jù)漿液的土水比為 1:4，泥漿在 DN100mm6m 管路中的臨界流速為，經(jīng)計算，d C=。山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 49 查表選擇直徑 d據(jù)表 4101，選擇 DN100mm6m 的無縫鋼管，管路之間采用法蘭連接。校驗實際流速 V=4QW/（3600πd 2）=4（3600 2）=＞Vc管道的實際流速大于臨界流速，故滿足要求。 泥漿臨界流速表 表 4101土壤名稱 比重 管外徑及壁厚 (mm) 土水比 泥漿容重（t/m 3） 臨界流速 （m/s）8961:31:51:711461:31:51:61:71:10 16871:31:51:61:71:108961:31:51:711461:31:51:61:71:10輕亞粘土 16871:31:51:61:71:10山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 50 灌漿管理為了使灌漿防滅火工作取得預(yù)期的效果，加強管理是不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 灌漿防滅火效果考察灌漿區(qū)溫度檢測派專人定期檢測灌漿滅火區(qū)、灌漿防火工作面及其采空區(qū)內(nèi)的氣溫、煤溫和出水溫度。當高于該區(qū)的日常溫度時應(yīng)分析原因，并采取相應(yīng)的措施。灌漿區(qū)氣體檢測利用安全監(jiān)控系統(tǒng)、束管監(jiān)測系統(tǒng)和人工檢測定期對灌漿防火區(qū)域進行氣體成分的監(jiān)測。氣體分析成份主要有：氧氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烯。采集氣體的地點為：回采工作面的采空區(qū)束管監(jiān)測點、回風(fēng)巷、上隅角；通向火區(qū)的密閉墻內(nèi)側(cè)或鉆孔內(nèi)；其他需要的地點。采集氣體的時間為：灌漿防火期間每天取一次樣；回采工作面或其它地點在發(fā)火期間(未封閉的情況下)每班取一次樣；滅火封閉區(qū)域內(nèi)每班取一次樣。 預(yù)防堵管為了防止注漿時漿液堵管，除嚴格控制大顆粒漿材進入輸漿管路中，注漿結(jié)束后必須用清水沖洗，沖洗時間不少于 30min，以免泥漿在管內(nèi)沉淀。同時，在灌漿管路的最低點設(shè)置放水閥門，每次沖洗后，應(yīng)將管內(nèi)的泥水放掉，以免沉積阻塞管路。 防止跑漿注漿期間要對管路接頭及密閉附近的煤巖進行細致的檢查，避免跑山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 51 漿。當采用隨采隨注的預(yù)防性注漿方法時，特別是對于俯采工作面，如果管理不當則常常會出現(xiàn)泥漿漫溢到工作面而惡化工作面環(huán)境的情況。為此，注漿地點應(yīng)距工作面有一定安全距離，一般為 15～20m。也可將工作面用木板作成擋漿隔板。 觀察水情注入采空區(qū)的水量和排出的水量均應(yīng)詳細記錄和計算。如排出的水量很少，則說明注漿區(qū)內(nèi)有泥漿水積聚，這對于開采下分層或下部煤層具有一定的危險性 。如從注漿區(qū)中排出水的含泥量增多，說明在采空區(qū)內(nèi)形成了漿溝，泥漿未均勻分布于采空區(qū)，而是直接從采空區(qū)流出，這勢必要降低注漿效果，處理方法有：采用間斷灌漿；在泥漿中加入砂子填塞通路；提高泥漿濃度；移動灌漿管口位置，改變漿液流動路線。 設(shè)置濾水密閉和排水道在注漿工作面的運輸巷內(nèi)應(yīng)用濾水密閉將濾漿區(qū)與工作區(qū)分開。濾水密閉要有一定的強度，泥漿水通過濾漿密閉流出且把泥砂留在注漿區(qū)內(nèi)。這樣既能保證水從水溝中順利排出，也不致發(fā)生泥漿在運輸?shù)纼?nèi)積聚而妨礙運輸和惡化勞動條件。 潰漿事故的預(yù)防防止?jié){事故在預(yù)防性灌漿中，是非常重要的環(huán)節(jié)。如果灌漿質(zhì)量不好，泥漿不能脫水，大量泥漿存積于采空區(qū)，很易造成潰漿事故。造成潰漿事故的原因：泥漿脫水性不好，不能及時沉淀，大量積聚于采空區(qū)運輸巷；山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 52 濾漿密閉構(gòu)筑不好，積水不能排出；有地表水或地下水源經(jīng)由塌陷區(qū)或其他裂隙進入灌漿區(qū)。由于上述種種原因?qū)е略诓煽諈^(qū)內(nèi)聚集了大量的泥漿，隨著頂板的下沉，壓力加大。在受采掘影響時，如果原有密閉或煤柱強度不夠或采掘的溝通，大量的泥漿就會突然涌出造成人員傷亡事故。為防止?jié){事故的發(fā)生，應(yīng)做到：要經(jīng)常觀察水情灌了多少漿，流出了多少水，要做好記錄。如果排出的水量太少，說明在采空區(qū)有大量積水，應(yīng)立即停止灌漿，采取放水措施?；蜃骱糜浱枺谙路謱泳蜻M或回采時進行打鉆探放水工作。設(shè)置濾