東灘煤礦灌漿防滅火系統設計2.兗州煤業股份有限公司濟寧三號煤礦，山東濟寧272169）根據煤炭礦井設計防火規范，開采容易自燃煤層的礦井或采用放頂煤開采自燃煤層的礦井，必須建立以灌漿為主的兩種及以上綜合防滅火系統，并必須建立火災監測系統。本文以東灘煤礦為例，分析灌漿系統和常用的灌漿方法。通過計算，確定工作面灌漿量、灌漿管道管徑以及各采區的輸漿倍線。標簽：自燃；井下防滅火；灌漿東灘煤礦位于山東省鄒城市境內。井田南北長約12.5km，東西寬約4.8km，面積約59.96km2。礦井于1989年12月建成投產，設計生產能力為4.0Mt/a，目前核定生產能力7.5Mt/a。根據中國礦業大學2014年11月編制的《東灘煤礦煤自燃傾向性鑒定報告》，礦井主采3（3上）、3下煤層為Ⅱ類自燃煤層。《煤礦安全規程》（2016）第260條要求：開采容易自燃和自燃煤層的礦井，必須編制礦井防滅火專項設計，采取綜合預防煤層自然發火的措施。1灌漿系統目前，礦井采用地面分區灌漿系統，地面設有3個制漿站，分別為工業場地灌漿站、北風井灌漿站和西風井灌漿站。根據本礦井的地理位置及地面條件，3個制漿站均采用坑口電廠粉煤灰作為灌漿材料。工業場地灌漿站所用粉煤灰由坑口電廠直接風力輸送到灰倉；北風井、西風井灌漿站所用粉煤灰由坑口電廠運至制漿站。灌漿站采用輸灰系統將粉煤灰注入制漿池內，并使用攪拌機攪拌下漿。工業場地灌漿站：設有2個制漿池和2臺YNJ1700-14型移動攪拌機，每個制漿池容積50m?，該制漿站灌漿能力50m?/h；北風井灌漿站設有4個制漿池和4臺YNJ1700-14型移動攪拌機，每個制漿池容積20m?，制漿站灌漿能力30m?/h；西風井灌漿站設有4個制漿池和4臺YNJ1700-14型移動攪拌機，每個制漿池容積20m?，制漿站灌漿能力30m?/h。2灌漿方法采用地面灌漿站集中制漿，靜壓灌漿的方式。井下灌漿方法主要有隨采隨灌和采后灌漿方法。隨采隨灌是灌漿與采煤工作面保持一定距離，隨工作面的推進而灌注粉煤灰漿。采后灌漿就是在工作面采完封閉后灌漿。根據本礦井實際情況，主要采用埋管隨采隨灌和采后灌漿相結合的灌漿方法。灌漿防滅火的主要地點是采煤工作面采空區開切眼、停采線、兩順槽、斷層構造帶等。為了提高灌漿防火效果，可在粉煤灰漿中加適量的阻化劑等，以達到良好的防火目的。3灌漿系統主要技術參數3.1工作面灌漿量計算式中，Qw：工作面灌漿量，m3/h；G：工作面日產煤量，22727t/d（7.5Mt/a）；W：工作面注漿寬度，取100m；h：粉煤灰泥漿覆蓋厚度，取0.15m；δ：灰水比的倒數，灰水比應為1：2～1：5，取3；M：漿液制成率，取0.9；ρc：煤的容重，1.32t/m3；H：工作面回采高度，綜放工作面取割煤高度加放頂煤高度乘以頂煤回收率，取4.3m；L：工作面長度，取250m；N：注漿添加劑防滅火效率因子，取1；t：日注漿時間，取10h/d。經計算：Qw=22727×100×0.15×（3+1）×0.9/（1.32×4.3×250×10）=86.5m3/h。3.2礦井制漿站能力校核目前，工業場地灌漿站灌漿能力50m?/h，服務于一、三、四、六、十四等目前礦井所有生產采區；北風井灌漿站灌漿能力30m?/h，服務于一、三、十四采區；西風井灌漿站灌漿能力30m?/h，服務于四、六采區。設計礦井達到7.5Mt/a生產能力時，共布置兩個采煤工作面同時生產。根據上述灌漿量計算結果可知，礦井3個制漿站制漿能力能夠滿足目前礦井生產時灌漿需要。3.3輸漿倍線N=L/H式中，N：輸漿倍線；L：進漿管口至灌漿地點距離，m；H：進漿管口至灌漿地點垂高，m。經計算，主采采區生產時輸漿倍線如下：三采區：工業場地灌漿站灌漿困難時期：L=11520m，H=630m，N=18。六采區：工業場地灌漿站灌漿困難時期：L=6170m，H=700m，N=8。西風井灌漿站灌漿困難時期：L=8310m，H=750m，N=11。十四采區：工業場地灌漿站灌漿困難時期：L=8340m，H=570m，N=15；北風井灌漿站灌漿困難時期：L=6820m，H=570m，N=12。經分析，六采區灌漿困難時期及十四采區北風井灌漿站灌漿困難時期輸漿倍線較小，灌漿較為容易；三、十四采區工業場地灌漿站灌漿困難時期輸漿倍線較大，灌漿較為困難，現場可通過適當增大水灰比或局部加壓解決輸漿問題。3.4輸漿管道管徑內徑選擇輸漿管道管徑內徑選擇不應大于臨界直接，臨界直徑可按下式計算：式中，D1：管道臨界直徑（內徑），m；Q：管道通過流量，取86.5m3/h；α：固體顆粒的抑紊減阻系數，取0.9；λ：水的摩阻系數，取0.0222；ɡ：重力加速度，m/s2；ρS：灌漿材料真密度，取2.4t/m3；ρ：水的密度，1t/m3；ρm：漿液密度，取1.7t/m3；Δ：注漿管道當量粗糙度，鋼管取0.000046m；ω：顆粒平均自由沉降速度，可取0.001～0.01（m/s），取0.05m/s；帶入求得：D1=0.146m。輸漿管道采用無縫鋼管，干管規格：D159×10，支管規格：D108×4。3.5地面灌漿站工作制度目前地面注漿站的年工作日與礦井相同。日工作制采用2班注漿，每班注漿時間最大為5小時。參考文獻：[1]張榮立，何國瑋.采礦工程