注浆防灭火.ppt

第三节 注浆防灭火注浆防灭火即将不燃性注浆原料（粘土、粉煤灰、矸石以及砂等固体材料）细粒化后与水按一定配比制成悬浮液，利用静压或动压，经由钻孔或输浆管路水力输送至矿井防灭火区，以阻止煤炭氧化或扑灭已自燃的煤体 注浆的主要作用：隔氧与降温隔氧与降温，即通过浆体材料包裹煤体，隔绝氧气与煤体的接触，防止煤的氧化；同时对于已自燃的煤炭降温和灭火 第三节 注浆防灭火第二百三十三条 采用灌浆防灭火时，应遵守下列规定： （一）采区设计必须明确规定巷道布置方式、隔离煤柱尺寸、灌浆 系统、疏水系统、预筑防火墙的位置以及采掘顺序 （二）安排生产计划时，必须同时安排防火灌浆计划，落实灌浆地 点、时间、进度、灌浆浓度和灌浆量 （三）对采区开采线、停采线、上下煤柱线内的采空区，应加强防 火灌浆 （四）应有灌浆前疏水和灌浆后防止溃浆、透水的措施第二百三十四条 在灌浆区下部进行采掘前，必须查明灌浆区内的浆水积存情况发现积存浆水，必须在采掘之前放出；在未放出前，严禁在灌浆区下部进行采掘工作煤矿安全规程Ø 注浆材料的选取 l 井下防灭火注浆材料一般要具备5个基本性能： ü 不含可燃或助燃物质； ü 易成浆，利于管道水力输送； ü 具有必要的粘结性、稳定性和脱水性； ü 制成的浆液具有较大的渗透力和小的收缩率； ü 注浆材料堆成的实体具有足够的密封性能。

第三节 注浆防灭火选取的罐浆材料除满足上述的基本性能要求外，还要求其来源 丰富，运输相加工成本低廉，尽量不占或少占耕地和良田第三节 注浆防灭火煤矿中使用的传统注浆材料是含砂量不超过25%~30%黄土，根据矿区条件，也可选用粉煤灰，煤矸石 ，砂等代用材料 如四川芜蓉杉木树、中梁山和天府等煤矿应用粉碎的页岩进行灌浆，南屯矿于1982年9月开始利用歼石制浆；江西萍乡高坑矿自1979年用洗煤厂尾矿(含碳量12％左右)加黄土(使得含碳量相对降低) 作为罐浆材料；开滦赵各庄矿(1979年)、山东新汉张庄(1980年)和河南乎顶山十一矿利用电厂飞灰做防灭火罐浆和充填材料都收到了较好的效果第三节 注浆防灭火常用注浆材料的优缺点 优缺点 材 料优 点缺 点现场应用实例粘 土粘土颗粒粒度小，粘性良好，易成浆， 便于输送；流动性、渗透性好，能填堵 岩石和煤中的细小裂隙；密封性能好， 不透气体蓄水性高，常从注浆区带出大量细 粒粘土而使水沟、主要巷道和水仓 淤塞；费用高，耗费大量农田且难 以满足持续注浆的需要在国内的许多矿 区得到广泛地使 用粉煤灰粉煤灰颗粒表面具有一定的光滑度，易 成浆，便于管道输送；流动性、稳定性 好；密封性能较好；材料来源广泛，成 本投入低，经济效益高；减少环境污染 ，具有良好社会效益。

粉煤灰亲水性差，粒度大于粘土， 粘性差；浆液脱水速度快，易沉降 ，容易发生堵管现象；堵漏效果差 兖州、平顶山、 开滦、淮南、义 马等矿区煤矸石经粉碎研磨的矸石可满足不同粒度要求 ，易悬浮；材料资源稳定，可满足持续 注浆需求；减少矸石堆放量及所需耕地 ，利于保护耕地；减轻环境污染其粘结性和塑性较黄土差；制浆成 本高；工艺系统复杂兖州局南屯煤矿 、四川芙蓉矿局 、华亭等矿区砂可实现大流量注浆；脱水性良好；消耗 最小的电能和水便能很容易冲走；材料 成本较低，资源稳定，节约大量土地资 源颗粒粒径较粉煤灰、黄泥大，包裹 、覆盖、密封堵漏性能差；砂子的 比重较大，易沉淀堵管和堵塞钻孔 ；渗透力差，易在注浆出口处堆积 ；浆液对管道磨损严重抚顺、辽源、鹤 岗、阜新等矿区l 选择注浆材料 一般规则：首先以就地取材和能保证持续注浆为主，如果有条件尽量采用不加工的材料，如黄土、粉煤灰等如有两三种可供选择的原材料则应对其物理性能、技术经济合理性加以对比，特别是采、运、加工的工艺及其各种费用进行对比 第三节 注浆防灭火Ø 浆液制备与输送l 浆液制备工艺：对于不同的注浆材料，浆液的制 备工艺也不同， p 黄泥浆液制备 黄土浆液的制备一般在地面进行，通常有水力和机械两种取土方式。

水力取土制浆系统利用水枪直接冲刷粘土层（或堆）形成泥浆，浆液沿泥浆沟 流入沉淀池（或集泥池），经搅拌机制成浆后，通过放浆闸阀送至注浆集中钻 孔或井下注浆干管 机械制备泥浆是把粘土由采土场运至注浆站的贮土场，然后进入振动给土器， 再由此运送到搅拌池同时给水，经机械搅拌形成泥浆，再经松动筛除渣送入 注浆管比较：水力取土方式工序简单，但需多个制浆池，要求制浆站面 积较大；采用机械取土制浆则可在有限场地内实现快速、连续制浆 第三节 注浆防灭火Ø 浆液制备与输送第三节 注浆防灭火第三节 注浆防灭火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-风井水力取土制浆系统第三节 注浆防灭火机械搅拌制浆第三节 注浆防灭火地面灌浆站地面灌浆站移动式防灭火注浆装置 地面临时制浆系统第三节 注浆防灭火p 页岩或矸石浆的制备 页岩或矸石浆制备工艺是：在采料场对大块岩进行破碎，然后用电扒斗耙 经胶带输送机运送到破碎机破碎，再经球磨机磨制成浆通过球磨机磨成的 泥浆沿泥浆沟流入集浆池，经搅拌后即可由下浆孔输往井下干管进浆池若 集浆池盛满，用泥浆泵或砂浆泵将泥浆送往泥浆池以备用。

采料场破碎机储料仓球磨机集浆池泥浆泵泥浆搅拌池灌浆管页岩或矸石制浆工艺流程图第三节 注浆防灭火p 粉煤灰浆制备工艺 一般粉煤灰地面制浆工艺是：应用专用运输线和运输工具（多采用封闭式 装置以避免污染环境），将电厂粉煤灰运送至注浆站储灰池（或者贮备罐） 内制浆时，打开贮备罐下口的阀门，利用电动锁定器定量放粉煤灰，同 时打开水枪泵，将粉煤灰经导灰沟引入到搅拌池内，经搅拌机搅拌均匀后 通过筛板或箅子流入注浆立孔最后达需浆地点 粉煤灰制浆工艺1-电厂灰水处理站；2-沉灰池； 3-过滤池；4-清水池；5-回水沟； 6-水枪；7-放浆闸阀；8-箅子； 9-风井；10-循环水泵站第三节 注浆防灭火Ø 浆液制备与输送 l 浆液输送 浆液输送方式有两种形式： ü 静压输浆静压输浆是利用制浆地点标高不同而产生的自然压差，借助输 浆管路（或钻孔）将浆液输送到注浆区； ü 动压输浆当借助自然压头输浆压力不够或倍线不能满足时，利用泥浆泵 向注浆区注浆输浆倍线表示输浆管路阻力与压力之间关系，用N表示 静压输送时：N = L/H 加压输送时：N = L/（H+h） 式中 L—浆液自地面管路的入口至灌浆区管路的出口管线总长度，m；H—浆液入出口之间的高差，m；h—泥浆泵的压力高程，m。

一般情况下，浆液的输送倍线值一般在3～8之间，最好在5~6范围内变化 倍线过大，则相对于管线阻力的压力不足，浆液输送受阻，容易发生堵管现 象；倍线过小，浆液出口压力过大，对浆液在注浆区内的分布不利第三节 注浆防灭火Ø 注浆工艺 l 注浆方式 注浆方式有两种：ü 集中注浆：集中注浆即在地面工业场地或主要风井煤柱内设集中注浆站，为全矿或一翼服务的注浆系统ü 分散注浆：在地面沿煤层走向打钻孔网或分区打钻注浆，设多个注浆站，分区注浆的系统这种系统又分为钻孔注浆、分区注浆和井下移动式注浆 第三节 注浆防灭火注浆浆系统统分类类及适用条件名 称优 缺 点适 用 条 件集中注浆优点： 1.工作集中、便于管理 2.人员少、效率高 3.便于掌握浆液的浓度和质量 4.占地较少 缺点： 1.初期投资大、建设时间长 2.采运工作比较复杂1.煤层埋藏较深 2.矿井注浆量大，且采 区生产集中 3.取运浆料距离较远分 散 注 浆钻孔或分区 注浆优点： 1.设备简单、投资少、建设速度快 2.制浆工艺简单、操作容易 3.可减少井下所需干管 缺点： 1.注浆分散、管理分散、人员多 2.占用土地多、需打分区钻孔1.煤层埋藏浅 2.注浆采区分散 3.原料丰富，运输距离 近井下移动 注浆优点： 1.机动灵活 2.注浆距离短、管材消耗少、堵管机会少 缺点： 1.生产能力低 2.管理分散、效率低1.注浆量少 2.输浆困难或无法用钻孔 注浆时采用第三节 注浆防灭火l 注浆方法 ü 采后注浆是采空区封闭后，利用钻孔向工作面后部采空区内 注浆。

可由邻近巷道向采空区上、中、下三段分别打钻注浆， 也可以在每一中间顺槽砌密闭墙插管注浆采后注浆方式必须 在发火期允许的开采条件下才能使用 ü 随采随注则是随着采煤工作面推进的同时向有发火危险的采 空区注浆，是注浆采用的主要方法，其目的和作用：一是防止采 空区遗煤自燃，二是胶结冒落的矸石，形成再生顶板而为下分层 开采创造条件随采随注分为钻孔注浆、埋管注浆和洒浆三种方式注浆按与回采的关系大体可分为采前预注、随采随注和采后封 闭注浆三种类型 ü 采前预注是在工作面尚未回采前对其上部的采空区进行注浆 这种注浆方法适用于开采老窑多的易自燃、特厚煤层 第三节 注浆防灭火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• 打钻注浆是在煤层底板运输巷或回风巷以及专门开凿的注浆巷道内，也可以 在邻近煤层的巷道内，向采空区打钻注浆，钻孔直径一般为75 mm为减少孔 深或便于安装钻机，而又不影响巷道内的运输，在巷道内一般每隔20～30 m距 离开一小巷（称钻窝或钻场），在钻场内向采空区打扇形钻孔注浆随采随注分为钻孔注浆、埋管注浆和洒浆三种方式l 注浆方法 ü 随采随注• 埋管注浆是在放顶前沿回风道在采空区预先铺好注浆管，一般预埋10～15 m，预埋管一端通往采空区，一端接胶管，胶管长一般为20～30 m，放顶后 立即开始注浆。

为防止冒落岩石砸坏注浆管，埋管时应采取防护措施（如架设 临时木垛）随工作面的推进，按放顶步距用回柱绞车逐渐牵引注浆管， 牵引一定距离注一次浆埋管灌浆 1-注浆管，2-三通，3-预埋注浆管，4-洒浆胶管l 注浆方法 ü 随采随注 • 工作面洒浆或插管注浆从回风巷注浆管上接出一段浆管，沿倾斜方向向采 空区均匀地洒一层泥浆.洒浆量要充分，泥浆能均匀地将采空区新冒落的矸 石包围洒浆通常作为埋管注浆的一种补充措施，使整个采空区特别是下 半段也能注到足够的泥浆对综采工作面常采用插管注浆的方式，即注浆主 管路沿工作面倾斜铺设在支架的前连杆上，每隔20 m左右预留一个三通接头， 并分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注浆，插入 深度应不小于0.5 m工作面每推进两个循环，注浆一次工作面插管 l 注浆方法 l 主要注浆参数注浆参数主要包括注浆浓度、注浆量、浆液扩散半径和采后开 始注浆时间等 ü 注浆浓度（浆液的水土比）：浆液的水土比是反映浆液浓度的指标， 是指浆液中水与土的体积之比不同的注浆材料其浆液浓度会有所不同水土 比的大小影响着注浆的效果和浆液的输送浆液的水土比小，则浆液的浓度大， 其粘性、稳定性和致密性好，包裹隔离效果好，但流动性差，输送困难，注浆 钻孔与输浆管路容易发生堵塞。

水土比过大，则耗水量大，矿井涌水量增加； 在工作面后方采空区注浆时，容易流出放顶线而恶化工作环境 第三节 注浆防灭火根据浆液的输送条件、注浆方法，按季节不同而确定水土比： 当输送距离近、管路弯头多、煤层倾角大时，在夏季注浆可使水土比小一些 一般水土比的变化范围为2:1~5:1在回采工作面洒浆防火时，水土比1：2～1：3 特别地，由于砂子比重和平均颗粒粒径均较大，根据经验、水砂比一般控制在9:1~15:1 之间较为适宜水砂比过小时，会造成堵管事故，过大时会使注砂效率降低l 主要注浆参数ü 注浆量 根据注浆的作用和目的，合理的注浆量应能够使沉积的浆材充填碎煤裂隙和包裹注浆区暴露的遗煤注浆量主要取决于注浆形式，注浆区的容积、采煤方法等 采前预注、采后封闭停采线注浆都是以充满注浆空间为准第三节 注浆防灭火• 按。