預(yù)防性灌漿設(shè)計(jì)

1、一、預(yù)防性灌漿設(shè)計(jì)依據(jù)及基礎(chǔ)資料一、預(yù)防性灌漿設(shè)計(jì)依據(jù)及基礎(chǔ)資料1 1、煤層賦存條件、煤層賦存條件 （1 1）了解煤層厚度、傾角、埋藏深度）了解煤層厚度、傾角、埋藏深度 （2 2）了解老窯情況，確定是否采用采前預(yù)灌；）了解老窯情況，確定是否采用采前預(yù)灌； （3 3）了解地質(zhì)情況，斷層、裂隙等，是否有采空區(qū)與地質(zhì)構(gòu)造帶溝）了解地質(zhì)情況，斷層、裂隙等，是否有采空區(qū)與地質(zhì)構(gòu)造帶溝通，是否與其他水體相連，防止?jié){事故。通，是否與其他水體相連，防止?jié){事故。2 2、煤炭自然發(fā)火情況、煤炭自然發(fā)火情況 煤的碳化程度、煤巖成分、含硫量、自然發(fā)火傾向性及自然發(fā)火期；煤的碳化程度、煤巖成分、含硫量、自然發(fā)火傾向

2、性及自然發(fā)火期；3 3、灌漿材料基本情況、灌漿材料基本情況 各種漿材的質(zhì)量、數(shù)量、開采條件及采土場(chǎng)與井口位置關(guān)系圖；各種漿材的質(zhì)量、數(shù)量、開采條件及采土場(chǎng)與井口位置關(guān)系圖； （1 1）根據(jù)漿材的質(zhì)量、）根據(jù)漿材的質(zhì)量、數(shù)量數(shù)量合理選擇灌漿材料；合理選擇灌漿材料； （2 2）根據(jù)開采條件及采土場(chǎng)與井口位置關(guān)系合理選擇灌漿方法；）根據(jù)開采條件及采土場(chǎng)與井口位置關(guān)系合理選擇灌漿方法； （3 3）選擇合理的）選擇合理的土水比土水比。依據(jù)：煤礦礦井開采設(shè)計(jì)手冊(cè) 和煤礦注漿防滅火技術(shù)規(guī)范4 4、礦井開拓開采方式和采區(qū)布置圖、礦井開拓開采方式和采區(qū)布置圖 （1 1）灌漿管路設(shè)計(jì)依據(jù)；）灌漿管路設(shè)計(jì)依據(jù)； （

3、2 2）計(jì)算輸送倍線；）計(jì)算輸送倍線； （3 3）計(jì)算是否需要泥漿泵加壓灌漿。）計(jì)算是否需要泥漿泵加壓灌漿。5 5、灌漿站的工作制度、灌漿站的工作制度 （1 1）計(jì)算日灌漿量、時(shí)灌漿量；）計(jì)算日灌漿量、時(shí)灌漿量； （2 2）選擇灌漿設(shè)備。）選擇灌漿設(shè)備。二、預(yù)防性灌漿設(shè)計(jì)步驟二、預(yù)防性灌漿設(shè)計(jì)步驟1 1、灌漿材料的選擇、灌漿材料的選擇 水土豐富，采用黃泥灌漿，否則采用其他泥漿代水土豐富，采用黃泥灌漿，否則采用其他泥漿代用材料，要從經(jīng)濟(jì)上考慮。用材料，要從經(jīng)濟(jì)上考慮。2 2、灌漿參數(shù)計(jì)算、灌漿參數(shù)計(jì)算1)1)根據(jù)已知的基礎(chǔ)資料合理地選擇灌漿參數(shù)：土水根據(jù)已知的基礎(chǔ)資料合理地選擇灌漿參數(shù)：土水比、

4、灌漿系數(shù)、取土系數(shù)等；比、灌漿系數(shù)、取土系數(shù)等；2)2)根據(jù)已選擇參數(shù)計(jì)算：根據(jù)已選擇參數(shù)計(jì)算：（1 1）灌漿用土量）灌漿用土量m m3 3 Q Qt t=K=K. .m m. .L L. .H H. .C C （2 2）日灌漿所需土量）日灌漿所需土量 m m3 3 Q Qt1t1=K=K.G/.G/1 1 或或 Q Qt1t1=K=K. .m m.l.l.H H. .C C 日灌漿所需實(shí)際開采土量日灌漿所需實(shí)際開采土量 Q Qtsts=a=aQ Qt1t1（3 3）制漿用水量）制漿用水量 灌漿用水量灌漿用水量m m3 3（3 3）灌漿量）灌漿量m m3 311stQQ21sssQQk111(

5、)jtsQQQM1/()hjQQn tj3、漿液的制備方法、漿液的制備方法 根據(jù)選擇灌漿材料的情況以及選定的灌漿方法，設(shè)計(jì)地面漿液制備系統(tǒng)、如水根據(jù)選擇灌漿材料的情況以及選定的灌漿方法，設(shè)計(jì)地面漿液制備系統(tǒng)、如水力制漿、機(jī)械攪拌制漿等力制漿、機(jī)械攪拌制漿等4 4、灌漿管道（管壁、壁厚）及泥漿泵選型計(jì)算、灌漿管道（管壁、壁厚）及泥漿泵選型計(jì)算1 1）灌漿管道計(jì)算）灌漿管道計(jì)算（1 1）主要灌漿干管直徑計(jì)算）主要灌漿干管直徑計(jì)算 根據(jù)泥漿流速確定，對(duì)泥漿流速的要求是：根據(jù)泥漿流速確定，對(duì)泥漿流速的要求是： 能夠保證泥漿中固體顆粒在輸送過(guò)程中能夠順利流動(dòng)而不要沉淀在管能夠保證泥漿中固體顆粒在輸送過(guò)程

6、中能夠順利流動(dòng)而不要沉淀在管 中，以致發(fā)生堵管事故。中，以致發(fā)生堵管事故。 臨界流速臨界流速：保證泥漿中固體顆粒在輸送過(guò)程中能夠順利流動(dòng)而不沉淀或：保證泥漿中固體顆粒在輸送過(guò)程中能夠順利流動(dòng)而不沉淀或 生堵管的最小平均流速。生堵管的最小平均流速。他與土壤的質(zhì)量、含砂量、比重、土水比等因他與土壤的質(zhì)量、含砂量、比重、土水比等因 素有關(guān)，可通過(guò)查表得出。素有關(guān)，可通過(guò)查表得出。 根據(jù)臨界流速計(jì)算管徑后再反過(guò)來(lái)驗(yàn)算實(shí)際流速，使之略大于臨界流速根據(jù)臨界流速計(jì)算管徑后再反過(guò)來(lái)驗(yàn)算實(shí)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(jì)的管徑。以保證泥漿的輸送和獲得最經(jīng)濟(jì)的管徑。管徑計(jì)算：管徑計(jì)算： 式

7、中：式中：Q Qj j小時(shí)灌漿量小時(shí)灌漿量m m3 3/h/h； v v0 0臨界流速臨界流速m/sm/s；查表選擇直徑查表選擇直徑d d校驗(yàn)實(shí)際流速校驗(yàn)實(shí)際流速 v=4Qv=4Qj j/3600d/3600d2 2 要求要求 v vv v0 0004360030jjQQd土壤名稱土壤名稱比重比重管外徑及管外徑及壁厚壁厚土水比土水比泥漿容重泥漿容重t/mt/m3 3臨界流速臨界流速m m3 3/s/s粘土粘土2.72.789896 61:31:31:51:51:71:71.2831.2831.2821.2821.1341.1341.1211.1211.3291.3291.4901.490114

8、1146 61:31:31:51:51:61:61:71:71:101:101.2831.2831.1821.1821.1551.1551.1341.1341.0961.0961.2301.2301.4531.4531.5501.5501.6361.6361.9341.9341681687 71:31:31:51:51:61:61:71:71:101:101.2831.2831.1821.1821.1551.1551.1341.1341.0961.0961.4121.4121.6741.6741.7791.7791.8771.8772.2192.219泥漿臨界流速表泥漿臨界流速表輕亞粘土輕亞粘

9、土2.72.789896 61:31:31:51:51:71:71.2831.2831.2821.2821.1341.1341.4291.4291.6941.6941.9001.9001141146 61:31:31:51:51:61:61:71:71:101:101.2831.2831.1821.1821.1551.1551.1341.1341.0961.0961.5701.5701.8601.8601.9781.9782.0862.0862.4672.4671681687 71:31:31:51:51:61:61:71:71:101:101.2831.2831.1821.1821.1551

10、.1551.1341.1341.0961.0961.8011.8012.1302.1302.2702.2702.3942.3942.8302.830泥漿臨界流速表泥漿臨界流速表（2 2）管材確定）管材確定 地面灌漿管一般采用鑄鐵管，井下根據(jù)灌漿壓力確定：當(dāng)灌漿壓力為地面灌漿管一般采用鑄鐵管，井下根據(jù)灌漿壓力確定：當(dāng)灌漿壓力為10-1610-16大氣壓選用水、煤氣輸送管；當(dāng)灌漿壓力大于大氣壓選用水、煤氣輸送管；當(dāng)灌漿壓力大于1616大氣壓，選用無(wú)縫鋼管。大氣壓，選用無(wú)縫鋼管。（3 3）管壁計(jì)算）管壁計(jì)算垂直管道：垂直管道：式中：式中：管壁厚度，管壁厚度，mmmm； dd管內(nèi)徑，管內(nèi)徑，mmmm；

11、 R RZ Z許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼管許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼管800kg/cm800kg/cm2 2；鑄鐵管；鑄鐵管600kg/cm600kg/cm2 2； PP管內(nèi)壓力管內(nèi)壓力kg/cmkg/cm2 2，P=0.11P=0.11j jH H； j j 泥漿容重泥漿容重t/mt/m3 3； HH井深井深,m,m； aa考慮管壁不均勻的附加厚度，鋼管考慮管壁不均勻的附加厚度，鋼管1-2mm1-2mm；鑄鐵管；鑄鐵管7-9mm7-9mm； bb考慮垂直管道磨損的附加厚度，根據(jù)管道的服務(wù)年限取考慮垂直管道磨損的附加厚度，根據(jù)管道的服務(wù)年限取1-4mm1-4mm。baPRPRdZZ )13 . 14 . 0(5

12、. 0 水平管道：水平管道：nn管道質(zhì)量與壁厚不均勻的變動(dòng)系數(shù)，取管道質(zhì)量與壁厚不均勻的變動(dòng)系數(shù)，取0.90.9；2 2）灌漿管路的布置）灌漿管路的布置灌漿管路有灌漿管路有“L”L”和和“Z”Z”布置形式。布置形式。L L形：優(yōu)點(diǎn)：能量集中，充分利用自然壓力，管路有較大的注漿能力；安裝形：優(yōu)點(diǎn)：能量集中，充分利用自然壓力，管路有較大的注漿能力；安裝 維護(hù)管理簡(jiǎn)單。維護(hù)管理簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：井深時(shí)壓力過(guò)大，易崩管。缺點(diǎn)：井深時(shí)壓力過(guò)大，易崩管。Z Z形：與形：與L L形相反。形相反。anRPdZ 140 3 3）泥漿泵設(shè)計(jì)）泥漿泵設(shè)計(jì)下列情況需要泥漿泵下列情況需要泥漿泵a.a.如果管路太長(zhǎng)，輸漿壓力

13、不夠；如果管路太長(zhǎng)，輸漿壓力不夠；b.b.地面灌漿站距井口太遠(yuǎn)，泥漿至井口壓力不夠；地面灌漿站距井口太遠(yuǎn)，泥漿至井口壓力不夠；c.c.采用水力取土，自然成漿方式時(shí)，水槍所需壓力由泥漿泵提供。采用水力取土，自然成漿方式時(shí)，水槍所需壓力由泥漿泵提供。（1 1）泥漿泵的流量）泥漿泵的流量Q Qj j泥漿泵的流量泥漿泵的流量Q Qj j為前面設(shè)計(jì)的小時(shí)灌漿量，水力取土為前面設(shè)計(jì)的小時(shí)灌漿量，水力取土?xí)r為水槍小時(shí)用水量。時(shí)為水槍小時(shí)用水量。（2 2）泥漿泵揚(yáng)程）泥漿泵揚(yáng)程H Hj j用公式計(jì)算：用公式計(jì)算： H Hj j=h=h0 0+h+hf f+h+hj j+h+hs s+h+hb b+h+hc c

14、式中：式中：h h0 0與泥漿提升幾何高度相當(dāng)?shù)乃叨扰c泥漿提升幾何高度相當(dāng)?shù)乃叨萴 m； h h0 0 = =j j.h.h0 0 h h0 0泥漿提升幾和高度泥漿提升幾和高度m m； h hj j局部阻力損失，一般為沿程阻力損失的局部阻力損失，一般為沿程阻力損失的10%10%； h hs s泥漿泵吸水高度，一般取泥漿泵吸水高度，一般取4-5m4-5m； h hb b泥漿泵站內(nèi)管路及零件阻力損失，一般取泥漿泵站內(nèi)管路及零件阻力損失，一般取2-3m2-3m； h hc c剩余水頭，取剩余水頭，取2-5m2-5m； h hf f泥漿管道沿程阻力損失，泥漿管道沿程阻力損失，h hc cH H

15、j jh h0 0h hf fh hj jh hs sh hb b h hf f=L.i=L.ij j LL泥漿管道長(zhǎng)度泥漿管道長(zhǎng)度m m；i ij j泥漿管道每米長(zhǎng)度上運(yùn)送泥漿時(shí)的水頭損失，用公式計(jì)算：泥漿管道每米長(zhǎng)度上運(yùn)送泥漿時(shí)的水頭損失，用公式計(jì)算： i ij j =K.i =K.iw wKK泥漿阻力系數(shù)，與土水比有關(guān)。泥漿阻力系數(shù)，與土水比有關(guān)。i iw w 清水狀態(tài)下的水頭損失，清水狀態(tài)下的水頭損失， i iw w=v v2 2/2gd/2gd達(dá)西系數(shù)達(dá)西系數(shù), ,見表見表管徑管徑d mmd mm20020015015012512510010075750.02030.02030.02

16、220.02220.02370.02370.02600.02600.02920.0292 這樣計(jì)算得到的泥漿泵總楊程，使輸送泥漿時(shí)的揚(yáng)程。如是輸送水，則簡(jiǎn)單一些，這樣計(jì)算得到的泥漿泵總楊程，使輸送泥漿時(shí)的揚(yáng)程。如是輸送水，則簡(jiǎn)單一些，只要將公式中參數(shù)改為水的參數(shù)即可。只要將公式中參數(shù)改為水的參數(shù)即可。 為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將泥漿泵運(yùn)送泥漿與清水時(shí)的關(guān)系用公式換算：為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將泥漿泵運(yùn)送泥漿與清水時(shí)的關(guān)系用公式換算： H Hj j=H=Hw w.A.A式中：式中：H Hw w泥漿泵運(yùn)水時(shí)的揚(yáng)程泥漿泵運(yùn)水時(shí)的揚(yáng)程,m,m； AA換算系數(shù)，換算系數(shù)，見表見表。泥漿阻力系數(shù)泥漿阻力系數(shù)k表表土水比土水比

17、1 1：3 31 1：5 51 1：6 61 1：7 71 1：1010粘土粘土1.1501.1501.1401.1401.1351.1351.1301.1301.1251.125亞粘土亞粘土1.1551.1551.1451.1451.1401.1401.1351.1351.1251.125輕亞粘土輕亞粘土1.1601.1601.1501.1501.1451.1451.1401.1401.1251.125換算系數(shù)換算系數(shù)A A泥漿比重泥漿比重t/mt/m3 3泥土比重泥土比重2.52.52.62.62.72.72.82.81.051.051.031.031.031.031.031.031.03

18、1.031.101.101.061.061.061.061.061.061.061.061.151.151.091.091.091.091.091.091.091.091.201.201.111.111.111.111.121.121.121.121.251.251.141.141.151.151.151.151.151.151.301.301.171.171.181.181.181.181.181.184 4）水槍的選擇）水槍的選擇水槍的流量特性計(jì)算水槍的流量特性計(jì)算1 1）水槍噴嘴出口射流速度）水槍噴嘴出口射流速度流速系數(shù)，取流速系數(shù)，取0.940.94；HH水槍工作壓頭，水槍工作壓頭，m m。2 2）水槍噴嘴流量）水槍噴嘴流量u u流量系數(shù)如射流未經(jīng)壓縮則流量系數(shù)如射流未經(jīng)壓縮則u u = =；SS水槍噴嘴出口斷面，水槍噴嘴出口斷面，S=dS=d2 2/4/4；dd水槍噴嘴直徑，水槍噴嘴直徑，mmmm；3 3）水槍噴嘴直徑）水槍噴嘴直徑mmmm4 4）水槍噴嘴壓頭）水槍噴嘴壓頭m m5 5）水槍臺(tái)數(shù)計(jì)算）水槍臺(tái)數(shù)計(jì)算Q Qt2t2小時(shí)取土量，小時(shí)取土量，m m3 3/h/h；Q Qw