倡源配采设计内容(5)

2019-04-09 16:30

该矿所采9、10(11)号煤层均具有煤尘爆炸性,按照《煤矿安全规程》要求,设计在采煤工作面、掘进工作面、运输巷、材料巷、回风巷、顺槽等定点尘源点均设有静压洒水管道,每隔50m安设三通及胶管,喷出的雾状水捕捉浮游煤尘,使其湿润,增加重量而迅速沉降,降低了飞扬性。采煤工作面配备煤层注水设备,对煤层进行超前预注水。

矿方及时清除巷道中的浮煤,清扫冲洗沉积煤尘,同时为防止煤尘爆炸由局部扩大为全矿性的灾难,该矿在井下运输、材料、回风大巷,采掘工作面运输、回风巷等巷道均按照相关规定设臵了相应的隔爆水棚。根据开拓、采区巷道布臵,在主要巷道设臵主要隔爆水棚,掘进工作面巷道设臵辅助水棚。

(三)、煤层注水防尘

为降低回采工作面煤尘,设计对开采煤层进行采前预注水。根据《煤矿安全规程》第154条的有关规定采取煤层注水防尘:

由于10、11号煤层重叠布臵,10号煤层注水后影响11号煤劳动条件恶化,故不对10号煤层注水。

钻孔直径主要有钻机、钻杆直径所决定,孔径一般为45mm左右,用钻机打孔时,孔径为58—60mm,少数大于70mm。

在孔径选择时,要考虑煤的硬度、破碎情况、封孔技术及注水量等因素,通常,如果煤的硬度大、注水量大、封孔技术好、孔径可取较大一些,反之易取较小的直径,根据我国目前统配煤矿注水实情、钻孔直径均在45—75mm之间。

Ⅰ、9号煤注水参数 (1)钻孔注水量按下式计算: Q=B〃L〃M〃γ〃(W1—W2)〃K 式中:Q——一个钻孔注水量,m3;

B——孔间距10m; L——工作面长度,150m; M——煤层厚度,1.81m;

γ——煤的容重,1.4t/m3;

W1——注水后要求达到的水分,取4%; W2——煤层原有水分,0.35%;

K——考虑围岩吸收水分、水的漏失和注水不均匀系数,取1.5。 Q=10×150×1.81×1.4×(4%~0.35%)×1.5=208(m3) (2)矿井日注水量

矿井日注水量按下式计算: Q日=K1〃G〃(W1—W2)

式中:Q日――矿井日注水量,m3;

K1――注水系数,取1.5;

G――矿井计划注水回采工作面日产量,897t。

则Q日=1.5×897×(4%~0.35%)=50(m3) (3)注水流量(或注水速度)与注水时间

注水时间为钻孔开始注水至煤体全面湿润为止,注水煤体全面湿润的标志为湿润范围内煤壁出现均匀的“出汗”渗水。注水时间为3天。

采用单侧孔注水方式,动压注水系统。供水水源引自井下消防洒水管网。 煤层注水钻机:ZLJ-200/270型,1台,煤层注水泵:7BZ-4.5/16,1台。 Ⅱ、11号煤注水参数 (1)钻孔注水量按下式计算: Q=B〃L〃M〃γ〃(W1—W2)〃K 式中:Q——一个钻孔注水量,m3;

B——孔间距10m; L——工作面长度,100m; M——煤层厚度,2.4m; γ——煤的容重,1.4t/m3;

W1——注水后要求达到的水分,取4%;

W2——煤层原有水分,0.35%;

K——考虑围岩吸收水分、水的漏失和注水不均匀系数,取1.5。 Q=10×100×2.4×1.4×(4%~0.35%)×1.5=184(m3) (2)矿井日注水量

矿井日注水量按下式计算: Q日=K1〃G〃(W1—W2)

式中:Q日――矿井日注水量,m3;

K1――注水系数,取1.5;

G――矿井计划注水回采工作面日产量,1121t。

则Q日=1.5×1121×(4%~0.35%)=62(m3) (3)注水流量(或注水速度)与注水时间

注水时间为钻孔开始注水至煤体全面湿润为止,注水煤体全面湿润的标志为湿润范围内煤壁出现均匀的“出汗”渗水。注水时间为3天。

采用单侧孔注水方式,动压注水系统。供水水源引自井下消防洒水管网。 煤层注水钻机:ZLJ-200/270型,1台,煤层注水泵:7BZ-4.5/16,1台。 二、预防井下火灾的措施

矿井制定有井上、下防火措施和防灭火制度,敷设有消防管路,配备有消防设施。地面工业广场布臵有生活消防水池,水池容积为1200m3。矿井在主要巷道、采掘工作面铺设有消防洒水管路。在采煤工作面开采后,对采空区采取喷洒阻化剂防灭火措施,并配备KSS-200型束管监测系统。

1、阻化剂防火原理

阻化剂大都是吸水性很强的溶液,当它们附着在易被氧化的煤体表面时,吸收了空气中的水分,在煤体表面形成了含水液膜,从而阻止了煤与氧的接触,起到了隔氧阻化作用;同时水在蒸发时吸收热量,使煤体降温,从而抑制煤的自热和自燃,延长自然发火期的作用。

2、阻化剂灭火

①原料来源广泛,价格便宜,制备、使用方便,不会大幅增加采煤成本; ②对人、设备及正常生产无影响; ③具有较好的渗透性和附着性; ④阻化率高,阻化寿命长。

目前,我国常使用的阻化剂有水玻璃(Na2O〃nSiO2)、氢氧化钙Ca(OH)2、工业CaCl2及卤块(工业MgCl2)等。其中水玻璃模数n严格要求在1~2之间,且其成本较高,吨煤成本高;氢氧化钙溶解度较小,和水混合而成是混浊液,且碱性强,具有很强的腐蚀性,对注液设备的防腐蚀性要求高,又因为其溶液是颗粒悬浮状混浊液,颗粒大小对使用泵和封孔器的正常运行产生影响;而工业CaCl2来源广、供应稳定、成本低,故选用工业CaCl2作为阻化剂。

⑤阻化剂浓度确定

阻化剂浓度的合理性是降低成本、提高阻化效果的重要方面。根据国内矿井使用效果来看,20%的溶液阻化率较高,阻化效果较好;10%的阻化液也能防火,但阻化率有所下降,因此,阻化剂浓度控制在15%~20%之间,一般不小于10%,可暂定把浓度控制在20%,以后根据实际的阻化效果进行适当调整,并采用重量法进行浓度测定。

(2)喷洒压注工艺系统

目前我国煤矿常用机动性、半永久和永久性三种喷洒压注系统。 ①机动性喷洒压注系统

这种系统是将喷洒压注设备和阻化剂溶液池安装在矿用平板车上,采用电动或气动方式喷洒压注阻化剂。

②半永久性喷洒压注系统

这种系统是在盘区巷或硐室内设臵贮液池和注液泵通过管道输送到喷洒地点进行喷洒。

③永久性喷洒压注系统

在地面设臵永久性贮液池通过管道输送到喷洒地点进行喷洒。考虑到半永久和

永久性喷洒压注系统需建贮液池且需要铺设较长的喷洒管路,且阻化剂防灭火属于辅助性防灭火,设计喷洒采用电动喷洒压注装臵,将喷洒压注设备和阻化剂溶液罐安装在矿用平板车上,由直径50.8mm胶管从拉杆泵接到防灭火处理地点,并与喷嘴和封孔器连接,由电动机启动,拉杆泵进行压注和喷洒。该系统具有工艺简单,施工快,投资小,机动性大等特点。

(3)参数计算

根据2013年5月2日山西公信安全技术有限公司的鉴定报告,9号煤层为不易自燃煤层,自燃倾向性等级为Ⅲ级。故不喷洒阻化剂。

Ⅰ、10号煤

根据本矿实际情况,阻化剂确定采用工业氯化钙(CaCl2〃5H2O),浓度为20%,阻化率为70%—90%,平均密度为1.11t/m3。 ①工作面底板浮煤喷洒量:

G1=K1K2LBh1A1=1.2×0.9×110×1.6×0.2×0.058=2.2t 式中:K1——一次喷洒加量系数,一般取1.2; K2——松散煤的密度,取0.9; L——工作面长度,110m; B——一次喷洒宽度,取1.6m; h1——底板浮煤厚度,取0.2m; A1——浮煤的吸液量,取0.058t/t。 ②工作面一次喷洒总量: G=G1=2.2

V=G/γ=2.2/1.11=1.98m3

式中:V——工作面一次喷洒的阻化剂溶液总体积,m3; G——工作面一次喷洒的阻化剂溶液总重量,t; γ——阻化剂溶液的密度,1.11t/m3。 ③工作面一次喷洒所需阻化剂用量:


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