神源矿业黄泥灌浆系统技术方案.doc

陕西神木神源煤炭矿业有限公司黄 泥 灌 浆 系 统设 计 方 案 陕西神木神源煤炭矿业有限公司2015年9月目 录前 言11 矿井概述21.1 自然地理21.2 水源、电源及建材32 地质特征42.1 地层42.2 地质构造52.3 岩浆岩及陷落柱52.4 煤层与煤质52.5 水文地质72.6 其它开采技术条件73 灌浆系统93.1 灌浆站设置93.2 主要技术参数94 技术方案114.1 灌浆方式114.2 灌浆方法124.3 制浆方式选择124.4 整体式灌浆防灭火系统选择134.5 系统原理155 设备选型165.1 设备选型设计参数165.2 灌浆管路165.3 注浆泵压力计算175.4 灌浆设备185.5 注浆供水系统196 灌浆站设备布置206.1 灌浆站设置206.2 管路设置216.3 管道安装的质量保证和安全技术措施226.4 设备的使用、操作232陕西神木神源煤炭矿业有限公司黄 泥 灌 浆 系 统 设 计 方 案前 言对于煤层有自燃发火危险的矿井，若因开采导致采空区内遗留一定量的丢煤（如浮煤、煤柱等），在条件适宜时极易发生煤炭自燃事故。如何采取有效措施及时地处理采空区煤炭自燃发火，抑制火区蔓延扩大，对于保障整个矿井的安全生产至关重要。陕西神木神源煤炭矿业有限公司（以下简称神源煤矿）井田内赋存可采及大部可采煤层有3-1、4-2、4-3、4-4、5-2煤层，矿井主采4-2煤层、4-3煤层和5-2煤层。除5-2煤层属厚煤层外，其它煤层均为薄及中厚煤层（目前仅保有部分薄煤层资源储量）。根据神源煤矿资源整合实施方案开采设计，矿井主采煤层为易自燃煤层。神源煤矿曾发生过房采区采空区内煤炭自燃事件，因此建立完善的黄泥灌浆防灭火系统，对保障矿井的防灭火安全工作管理十分重要。灌浆防灭火技术具有安全可靠、经济实用的特点，已在国内外得到了广泛应用。灌浆防灭火技术是将水与不燃性的固体材料（黄土或粉煤灰），按一定配比制成一定浓度的浆液，利用输浆管道输送至可能发生或已经发生自燃的地点，以防止发生自燃或扑灭火灾。浆液充填于碎煤或岩石缝隙之间，沉淀的固体物质可以充填裂隙和包裹浮煤起到隔氧堵漏的作用，同时泥浆对煤炭有冷却散热的功能。此技术的关键在于隔氧阻化，因此灌浆防灭火时泥浆中固体材料的含量（亦即泥浆浓度）对灌浆防灭火的效果影响很大。神源煤矿矿区内及附近地表赋存有大量的黄土资源，利用黄土作为灌浆防灭火材料具有成本低、泥浆不易在管道中沉淀堆积和有利于运输的特点。因此，神源煤矿拟建设黄泥灌浆防灭火系统，以保障矿井安全生产。1 矿井概述神源煤矿位于神木县城以北约35km处，行政区划属神木县麻家塔乡管辖。神源煤矿主采4-2煤层、4-3煤层和5-2煤层，生产规模60万t/a。矿井采用斜井开拓方式，设置主斜井、副斜井和回风斜井3个井筒，采用单水平多煤层联合开采，主水平设在5-2煤层，水平标高+1015m。主斜井装备DSJ80/40/245型带式输送机运输；副斜井采用JTP-1.21-24型矿用绞车串车提升；回风斜井在地面井口安装2台FBCDZ-8-NO.17B型矿用防爆对旋轴流式通风机（1台工作，1台备用），矿井通风系统采用中央并列抽出式，即主、副斜井进风，回风斜井回风。1.1 自然地理（1）地形地貌神源井田地处黄土高原北部，毛乌素沙漠南缘，主要以黄土沟壑地貌为主，西南部有少量沙地沙丘。在沟谷两侧多有含煤岩系基岩出露，地形总趋势南高北低。区内最高点在近西部边界的张家峁梁峁上，海拔+1227.0m；最低点在中部的考考乌素河南侧滩地中，海拔+1075.0m，相对最大高差为152m。（2）气象该区为典型的北温带干旱、半干旱大陆性季风气候，冬季严寒，春季多风，夏季酷热，秋季凉爽，昼夜温差悬殊，四季冷热多变。多年平均气温+8.4，极端最高气温+38.9，极端最低气温-28.4。多年平均降水量435.7mm，多年平均风速2.2m/s，年最多风向西北，年最大冻土深度146cm。（3）水系神源煤矿北邻考考乌素河，一般流量为800L/s，该河一条较大支沟南北向穿过矿井全区，其余皆为上述沟流的次级岔沟和小的冲沟，长数十米至数百米。小支沟水量很小，多为季节性水流，旱季多干枯无水。（4）地震根据中华人民共和国国家标准中国地震动参数区划图（GB18306-2001），榆林地区地震动反应谱特征周期Tm为0.35s，地震动峰值加速度PGA0.05g，地震烈度为度。1.2 水源、电源及建材（1）水源矿井生产、生活用水的水源为宋家洼沟河漫滩阶地处打的两口渗井，井下建有污水处理站，处理站的出水达到井下消防、洒水水质标准后，供井上、下消防用水。地面建有消防水池2座，单座容积300m3；建有日用饮用水池2座，单座容积300m3，水池间采用阀门控制转换。水源满足矿井生产、生活的要求。（2）电源神源煤矿为双回路供电，两回路电源均引自张家峁10kV开闭所不同母线段，采用LGJ-70mm2供电线路引至工业场地10kV变电所，线路长度0.708km。（3）建筑材料本区主要建筑材料多需从外地运入，砖、瓦、砂、石等大宗建材可就地生产。区内有多处小规模的机砖厂，可提供矿井建设所需的机砖与水泥制品，但当地砂、石多数质量不高，建设中应严把质量关。本区地表赋存有丰富的黄泥资源，其层厚、质纯，可满足矿井灌浆系统用土要求。2 地质特征2.1 地层据钻孔揭露和地质填图资料，本井田地层从老到新依次为：三叠系中上统延长组（T2-3y）、侏罗系中统延安组（J2y）、新近系上新统保德组（N2b）、第四系中更新统离石组（Q2l）、第四系全新统风积沙（Q4eol）。现从老至新分述如下：（1）三叠系中上统延长组（T2-3y）地表未出露。据钻孔揭露，延长组岩性为一套灰绿色巨厚层状的中、细砾长石石英砂岩，含有云母和绿泥石，分选性及磨圆度中等，发育大型板状交错层理、楔状交错层理，顶面起伏。（2）侏罗系中统延安组（J2y）延安组（J2y）为整合区的含煤地层，与下伏延长组（T2-3y）呈假整合接触。根据钻孔揭露，区内保存延安组第一段（J2y1）至延安组第四段（J2y4），其中第三段和第四段仅在矿井内局部见到，其它地段多被剥蚀。（3）新近系上新统保德组（N2b）仅分布于矿区中北部边界附近的较大沟谷两侧，一般厚度5.0030.00m。岩性为一套浅棕红色粘土、亚粘土，夹钙质结核层，与下伏地层呈不整合接触。（4）第四系中更新统离石组（Q2l）广布于矿区的梁峁上，一般厚515m。岩性为浅棕黄色亚砂土、亚粘土，夹数层分散状钙质结核，具有柱状节理，与下伏地层呈假整合或角度不整合接触。（5）第四系全新统风积沙（Q4eol）区内不发育，仅在区内西南部和西北角的黄土梁峁区有少许呈半固定沙丘片状分布，多覆盖于其它地层之上，一般厚度7m左右，以细沙为主，圆度好。2.2 地质构造井田位于鄂尔多斯地台向斜陕北斜坡单斜区之内，地层总体为倾向北西、倾角不大于3的单斜构造。区内没有发现断层、褶曲构造，邻近矿井生产也未发现有断裂现象，属构造简单类型。2.3 岩浆岩及陷落柱本井田范围内未见岩浆岩，未发现陷落柱及其它特殊类型的构造现象。2.4 煤层与煤质（1）煤层侏罗系中统延安组为井田的含煤地层，井田内可采及大部可采煤层有3-1、4-2、4-3、4-4、5-2煤层（表1）。表1 可采煤层特征表煤层编号煤层厚度（m）最小最大平均煤层结构煤层间距（m）最小最大平均顶板岩性底板岩性可采性3-12.863.223.02不含夹矸泥岩粉砂岩泥岩粉砂岩局部可采37.3041.89394-22.013.702.20含一层夹矸粉砂岩泥岩粉砂岩泥岩局部可采15.6721.40204-31.071.431.19不含夹矸粉砂岩细粒砂岩粉砂岩大部可采13.0515.59134-40.801.020.89不含夹矸粉砂岩细粒砂岩粉砂岩细粒砂岩大部可采31.3141.11395-22.475.293.87不含或局部含一层夹矸泥岩细粉砂岩粉砂岩基本全区可采3-1煤层分布在井田西南角，厚度2.863.22m，平均3.02m，不含夹矸，属可采煤层。煤层底板标高为+1120+1170m，埋深870m，距下部4-2煤层间距平均39m。4-2煤层分布在井田西南部和南部边界，煤厚2.013.70m，平均2.20m；含一层厚度0.160.20m夹矸，属稳定型、局部可采中厚煤层。煤层底板标高为+1070+1135m，埋深1300m，距下部4-3煤层间距15.6721.40m，平均20m。4-3煤层基本全区分布，仅在井田北部边界和中、西部沟谷两侧部分缺失；不含夹矸，煤层厚度1.071.43m，平均1.19m；属稳定型、大部可采的薄煤层。煤层底板标高+1070+1089m，埋深22176m，距下部4-4煤层间距13.0515.59m，平均13m。4-4煤层可采地段主要分布在井田中西部，其余地段因冲刷不可采。可采煤层厚度0.801.02m，平均0.89m，属大部可采的薄煤层。煤层底板标高+1035+1090m，埋深1670m，距下部5-2煤层间距33.3141.11m，平均39m。5-2煤层为井田内的主要可采煤层，仅东北角很小块段缺失，基本全区分布。煤层厚度2.475.29m，平均3.87m；不含或局部含一层夹矸，一般厚度小于0.25m，属全区可采的稳定型厚煤层。煤层底板标高+995+1055m，埋深2120m。（2）煤质各煤层水份的平均值为6.157.29%；原煤灰分除4-2煤层为1.53%外，其它平均值为4.989.08%；浮煤挥发份的平均值为33.3537.28%；原煤发热量的平均值为31.0231.52MJ/kg；原煤全硫平均值为0.250.31%；原煤磷的平均值为0.0050.069%；各煤层粘结指数均为零。（3）煤的工业用途各可采煤层属长焰煤41号或不粘结煤31号，均为特低灰低灰、特低硫、特低磷低磷、特高热值的优质动力用煤，同时亦可用作气化用煤、低温干馏用煤。2.5 水文地质井田内含水层主要有第四系全新统风积沙孔隙潜水含水层、第四系中更新统离石组孔隙潜水含水层和侏罗系中统延安组裂隙潜水含水层，隔水层为新近系上新统保德组红土隔水层。（1）第四系全新统风积沙孔隙潜水含水层，含水性很弱。（2）第四系中更新统离石组孔隙潜水含水层，含水性微弱。（3）侏罗系中统延安组裂隙潜水含水层，富水性弱。矿井水文地质类型为以裂隙含水层为主、富水性极弱的水文地质条件简单矿床，即为二类一型。预计矿井正常涌水量5m3/h，最大涌水量15m3/h。2.6 其它开采技术条件2.6.1煤层顶底板特征根据神源井田勘探资料分析，井田内各煤层顶底板以粉砂岩为主，泥岩次之，局部为细粒砂岩，岩体较完整，属不稳定较稳定型（-），局部为稳定型（）。3-1煤层顶板以泥岩为主，局部为中粒砂岩、粉砂岩，岩体完整，平均抗压强度为25.90MPa，属不稳定较稳定型（-）；底板以泥岩为主，局部为粉砂岩和细砂岩，岩石平均抗压强度为24.40MPa，属不稳定较稳定型（-）。4-2煤层顶板以粉砂岩为主，泥岩次之，局部为细粒砂岩，岩体较完整，平均抗压强度为24.60MPa，属不稳定较稳定型（-），局部为稳定型（）；底板以粉砂岩为主，泥岩次之，岩体中等完整，平均抗压强度为26.15MPa，属不稳定较稳定型（-）。4-3煤层顶板以粉砂岩为主，局部为细粒砂岩，岩体较完整，平均抗压强度为24MPa，属不稳定较稳定型（-），局部为稳定型（）；底板以粉砂岩为主，岩体中等完整，平均抗压强度为24MPa，属不稳定较稳定型（-）。5-2煤层顶板大部分为泥岩、细粉砂岩，其分布规律性不明显，平均抗压强度为23.10MPa，属不稳定较稳定型（-）；底板以粉砂岩为主，平均抗压强度为26.37MPa，基本属不稳定较稳定型（-）。主要可采煤层的饱和抗压强度为5.8021.80MPa，平均9.97MPa；抗拉强度0.220.54MPa，平均0.33MPa。区内地层沉积连续，无大的构造作用破坏，岩体较完整，构造裂隙不发育，岩体稳定性较好。矿区工程地质勘探类型为类一型，即层状岩类简单型矿床。2.6.2 自然灾害（1）矿井瓦斯根据陕煤局发2008238号陕西省煤炭工业局关于2008年度矿井瓦斯等级鉴定结果的通知，该矿2007年瓦斯绝对涌出量为1.98 m3/min，相对瓦斯涌出量为2.28m3/t；2008年瓦斯绝对涌出量和相对瓦斯涌出量均为零。2008年CO2相对涌出量3.66m3/t。该矿属瓦斯矿井，瓦斯含量低。（2）煤尘区内各煤层均属低变质烟煤，煤尘具有爆炸危险性。（3）自燃根据还原样燃点与氧化燃点之差值T1-3及还原样燃点T1判断，煤层属易自燃煤层。（4）地温区内地温正常，属“无热害区”。3 灌浆系统3.1 灌浆站设置根据矿井地面地形条件、采土运输条件及方式、井下生产系统综合分析，矿井设计采用集中灌浆系统，即在矿井工业场地内建设集中灌浆站。灌浆站用土采用车辆自采土场运至工业场地灌浆站堆场，供制浆使用。灌浆站设计采用整体式灌浆设备制、灌浆。根据灌浆站与灌浆地点的相对高差和输浆距离，设计灌浆站产生的泥浆沿地面输浆管路道送至副斜井口，然后经斜井输浆管到5-2煤层大巷。4-2煤层开采灌浆，从5-2煤层大巷，到4-2煤层上山，到4-2煤层回风顺槽，最后送达4-2煤层采煤工作面采空区，最远处管路全长2200m；4-3煤层开采灌浆，从5-2煤层大巷，到4-2煤层上山，到4-3煤层运输巷，到4-3煤层回风顺槽，最后送达4-3煤层采煤工作面采空区，最远处管路全长2300m；5-2煤层开采灌浆，沿5-2煤层大巷，到5-2煤层回风顺槽，最后送达5-2煤层采煤工作面采空区，最远处管路全长2500m。3.2 主要技术参数3.2.1 灌浆站工作制度灌浆系统年工作日为300天，每天两班作业，每班净灌浆5小时，日灌浆10小时。3.2.2 灌浆材料根据经验，灌浆材料硬满足下列要求；（1）颗粒要小于2mm，而且细颗粒（粘土0.005mm者应占6070%）要占大部分。（2）主要物理性能指标密度为2.42.8；塑性指数为911（亚粘土）；胶体混合物（按MgO含量计）为2530%；含砂量为2530%（粒径为0.50.25mm以下）；容易脱水和具有一定的稳定性。（3） 不含有（或少含有）可燃物。 根据化验结果和区内其他矿井的实践经验，本矿区地表黄土满足灌浆的基本要求，故本矿井灌浆材料选用本地黄土。3.2.3 日用土量灌浆站的日用土量按下式计算：Q土=KmLHC式中：Q土日灌浆需土量，m3/dK灌浆系数，0.02M煤层采高，按最厚煤层5-2煤层计算，平均采高3.87mL工作面日推进度，2.4mH工作面长度，150mC工作面回收率，93%则 Q土=KMLHC=0.023.872.41500.93=25.9m3/d3.2.4日用水量灌浆站的日用水量按下式计算：Q水=Q土S式中：Q水制备泥浆用水量，m3/dS泥水比例（1：5）的倒数则 Q水=Q土S=25.95=129.5m3/d3.2.5 灌浆量（1）日灌浆量按下式计算Q浆=（A土+Q水）M式中：Q浆日灌浆量，m3/dM泥浆制成率，泥水比为1：5时取0.93则： Q浆=（Q土+Q水）M=（25.9+129.5）0.93=144.5m3/d（2）每小时的灌浆量按下式计算Q浆时=Q浆/（nt）式中：Q浆时每小时灌浆量，m3/hh每日的灌浆班次，2班/dt每班纯灌浆时间，5h/班则 Q浆时=Q浆/（nt）=144.5（25）=14.5m3/h小时灌浆量为14.5m3/h。4 技术方案4.1 灌浆方式目前，国内煤矿灌浆防灭火系统主要采用自流式和压力式等两种方式。（1）自流式灌浆自流式灌浆方式是利用井上下的高差作为动力，浆液由地面靠重力经管道送至井下灌浆地点，无需加压设备。（2）压力式灌浆压力式灌浆方式是采用灌浆泵等压力设备，浆液由灌浆泵加压后经管道输送至井下灌浆地点。根据国内煤矿使用灌浆防灭火系统的经验，当灌浆系统输浆倍线小于15时，采用自流式灌浆方式，否则需采用压力式灌浆方式。神源煤矿灌浆站拟设置在工业场地（标高1072m内），主开采煤层为4-2（水平标高1113.0m）、4-3（水平标高1067.0m）、5-2煤层（水平标高1015.0m）。 按最深部5-2煤层计算，输浆垂深H=57m，输浆管路总长度（最远时）L=2500m，则输浆倍线为：由于灌浆系统输浆倍线大于15，因此选用压力式灌浆方式。 按最浅部4-2煤层计算，输浆垂深H=-41m，灌浆点标高高于灌浆站标高，必须用压力式灌浆方式才能完成。因此选用压力灌浆方式。4.2 灌浆方法灌浆方法有随采随灌和采后灌浆。随采随灌又分为打钻灌浆、埋管灌浆和工作面洒浆。由于神源煤矿煤层倾角太小（30），浆液在采空区中流动性差,不能依靠浆液在采空区自流的方式灌浆，因此选用采煤工作面洒浆的方法（如图1所示）。图1 工作面洒浆示意图1-灌浆管；2-三通；3-预埋灌浆管；4-胶管4.3 制浆方式选择目前国内主要采用水力冲刷制浆和搅拌池机械搅拌制浆和整体式黄土灌浆系统。三种制浆方式比较见表2所示。经比较，选用MT-ZL30H自动化制浆灌浆防灭火系统。表2 制浆系统比较表制浆方式水力冲刷制浆搅拌池制浆MT-ZL30H自动化制浆系统工艺流程水力冲刷土场表土制成泥浆，然后经过泥浆沟在喇叭口处用过滤网过滤后流入注浆管，然后送入井下用浆点将黄土送入泥浆池，经浸泡23h待泥土松软后进行搅拌，泥浆搅拌均匀后，经泥浆池的过滤网流入注浆管，然后送入井下用浆点系统将水、黄土等材料按比例加入制浆机，经制浆机搅拌混合后，流入注浆管，然后送入井下用浆点功耗高压水枪功率约为 200千瓦系统功率约为40千瓦系统功率约为30千瓦浆液流量流量大流量有限流量大连续性可连续制浆不可连续制浆可连续制浆自动化程度自动化程度低，需人工操纵高压水枪自动化程度中，需用矿车向浆池内加土自动化程度高，只需装载机上料工作环境室外作业，环境恶劣，易受天气影响，尤其是我国北方的寒冷地区室内作业，不受天气影响，由于浆液飞溅，车间环境不易保持，较脏乱室内作业，不受天气影响，封闭制浆，车间环境干净整洁清渣方式机械清渣（定期铲车或推土机清渣）每班注浆完成后需人工清渣车间内装载机清渣投资基建量小，投资小基建量大，设备投资小基建量小，设备投资一般浆液浓度浆液浓度不可控，浆液浓度低浆液浓度可控，一般制成的浆液还要兑水，所以浆液浓度低浆液浓度可控，浆液浓度高是否含有沉降物质受过滤网限制，浆液中含沙石，易堵管受过滤网的限制，浆液中含有沙石，易堵管对过滤后的浆液分别处理，浆液中无沙石，不会堵管系统主要设备高压水枪，高压水泵矿车，水泵，行走式搅拌机构联合制浆机，水泵4.4 整体式灌浆防灭火系统选择（1）系统选择MT-ZL30H型自动化制灌浆防灭火系统是以煤矿注浆防灭火技术规范为依据，结合煤矿灌浆工艺的现状以及现代化矿井对灌浆防灭火的要求而研制的新型自动化系统设备。该系统是制造黄土（粉煤灰）浆的专用设备，主要用于煤矿井下的防灭火灌浆工程。该系统能耗低、自动化程度高，可使浆液土水比达到1：2，极大地提高了灌浆防灭火效果。该系统集磨碎、搅拌、过滤、泥石分离于一体，可连续快速的制备防灭火浆液。经调研与技术经济分析，确定选用MT-ZL30H型自动化制灌浆防灭火系统。（2）灌浆系统流程MT-ZL30H型自动化制灌浆防灭火系统由联合制浆机、水泵、渣浆泵、悬浮剂添加机、流量计和输浆管网系统等部分构成（见图2）。图2 MT-ZL30H型黄泥灌浆工艺流程图（3）MT-ZL30H型灌浆防灭火系统构成制滤一体机外型尺寸：（长宽高）: 2000mm1200mm1100mm重量：2200kg占用厂房面积：长宽=7000mm5000mm4.5 系统原理 （1）联合制浆联合制浆机由送料装置、制浆装置和滤浆装置组成。送料装置采用成熟稳定的螺旋送料原理，可将黄土定量添加给制浆装置，同时水也由送料装置加入；制浆装置采用溢流式磨矿机的原理，黄土和水按一定的比例加入制浆装置，制浆装置使用提升板将固体颗粒和浆液提升到高处再落下，固体颗粒和固体颗粒、固体颗粒和浆液、固体颗粒和筒壁，不断的挤压、摩擦，从而加速了颗粒的溶化，浆液由于重力的作用经由排浆口排出，及时地降低了筒体内浆液的浓度，更加有利于还未溶化颗粒的溶化过程。对于不能溶解的石头、砖块等残渣，暂时会留在制浆装置搅拌筒内，并在这里起到了磨料的作用，加速了黄土的溶解，待残渣积攒到一定程度，可通过制浆装置筒体的反向旋转将残渣排入尾部的滤浆装置，滤浆装置会将残渣送往集渣坑做到了集中出渣。由于设备的传动部件不与浆液接触，因此大大地提高了设备的使用寿命同时降低了设备使用和维护成本。（2）灌浆工艺 注浆打开供水阀门，根据计划注浆的流量和浓度调整水量。通水一段时间后，通电使联合制浆机的滚筒正向旋转并使用装载机把黄土从土场加入到联合制浆机的料箱内，送料装置会按已设定的给料量把黄土添加到制浆装置的滚筒内；水也经由送料装置加入制浆装置，制浆装置把水与黄土混合、搅拌制成均匀浓度浆液，浆液会从制浆机尾部流入滤浆装置，经过滤浆装置的过滤，合格浆液流入浆液缓冲池，浆液经渣浆泵的输送进入注浆管路。 排渣 在系统正常运行时，切断联合制浆机送料装置的电源，继续通水运行联合制浆机10分钟后，停水关闭联合制浆机电源，待制浆机滚筒完全静止。反向启动联合制浆机滚筒，制浆机即进入排渣状态，残渣会从滚筒尾部进入滤浆装置，残渣经过滤浆装置落入渣坑，等积攒到一定程度由装载机一并运走，一般每个班清渣两次,如黄土质量比较高含杂质少，可一班清渣一次。5 设备选型5.1 设备选型设计参数煤矿设计生产能力为60万t/a，矿井地面场地（灌浆站）标高1072m，4-2煤层水平标高1113.0m，垂深-41m，最大管路长度2200m；4-3煤层水平标高1067.0m，垂深5m，最大管路长度2300m；5-2煤层水平标高1015.0m，垂深57m，最大管路长度2500m，浆液浓度（水：土）为2：1。5.2 灌浆管路（1）临界管径灌浆系统输送的浆液是以黄泥为骨料的固液混合介质，如果输送管路的管径过小，则阻力较大，影响输送能力；但如果管径过大，则会出现固体沉降堵管现象，因此必须确定输送管路的临界（最大）管径。黄泥浆液输送管路临界管径的选择采用北京有色金属设计院的参考计算公式：式中：D 管路临界管径（内径）,m；Qj 浆液体积流量，Qj =0.004m3/s；rk 黄泥真比重，取2.5t/m3；g 重力加速度，g=9.81 m/s2；Vc 黄泥沉降速度，根据经验取Vc =4.710-4 m/s；mt 浆液体积浓度，取50%。将各参数代入公式得D=0.084m。因此，为了避免泥浆在管道中沉积，根据经验，灌浆干管直径一般为100150mm，为此选择输送管路临界管径为100mm，即选用的管径应不大于100mm。（2）按经济流速选择管径根据经验，灌浆管路的经济流速为1.52.9m/s，取管路经济流速为1.6m/s，则管径为：（m）=56mm（3）输浆管内径的确定根据上述计算结果，输浆管路选用1084mm的无缝钢管，即内径为100mm、外径为108mm，壁厚4mm的无缝钢管。 5.3 注浆泵压力计算（1）阻力损失计算沿程水头损失：（mH2O/m管长）式中：水的摩擦阻力系数，=0.025；V管道流速，V=Q/S=0.004/3.14（0.1/2）2=0.5m/s。浆液沿程阻力损失：（mH2O/m管长）式中：浆浆液的密度，取浆=1.3t/m3；水水的密度，水=1.0t/m3。取局部阻力系数为1.5，则管路阻力损失为：按4-2煤层计算：H4-2=1.5LR浆=1.522000.00413.2（mH2O）按5-2煤层计算：H5-2=1.5LR浆=1.525000.00415（mH2O）（2）灌浆泵压力计算考虑灌浆管路出口余压为0.5MPa（50mH2O），则需要的注浆泵压力为：按4-2煤层计算：P泵=H阻50浆H=13.250+1.341=116.5mH2O按5-2煤层计算：P泵=h50浆H=15501.357=-9.1mH2O式中：H阻管道阻力损失，mH2O；H灌浆垂深，m。由此，灌浆泵的压力（扬程）最小为116.5m。拟选用PZND-40/1.5型泥浆泵灌浆，该泵扬程130m。5.4 灌浆设备 （1）制滤一体机型号：MT-ZL30H数量：1台制浆量：30m3/h；功率：5.5kw；电压：380V。将土、浮分子与水混合，连续制备成浆液。（2）定量送料机型号：MT-DLS30，装配于制滤一体机上送料量：6 m3/h（可调）功率：3.4 kw电压：380V将黄土定量添加给制滤一体机（3）清水泵型号：ISW80-125数量：1台流量：30m3/h功率：22kw扬程：100m电压：380V给制浆机供水。（4）泥浆泵型号：PZND-40/1.5数量：1台流量：30m3/h功率：30kw扬程：130m电压：380V。加压输送浆液。（5）变频控制系统型号：MT-ZL30H数量：1套监控防灭火系统中设备的运行；电气控制和电气保护机构。5.5 注浆供水系统灌浆水源来自地面已建有的2座消防水池（容积2300m3），总蓄水量600m3。地面还建有的2座日用饮用水池（容积2300m3）备用，水池间采用阀门控制转换。供水泵选用ISW80-125清水泵，管路选用1084mm的无缝钢管。6 灌浆站设备布置6.1 灌浆站设置黄泥灌浆站设于副斜井口与机修车间之间的场地，该处空间满足系统设置要求。水源为井下排水经过处理后进入消防水池，其作为黄泥灌浆水源，其水量、水质满足要求。MT-ZL30H型灌浆防灭火系统结构布置见图3。MT-ZL30H型灌浆防灭火系统平面布置见图4。图3 MT-ZL30H型灌浆防灭火系统结构布置图图4 MT-ZL30H型灌浆防灭火系统平面布置图1-制滤一体机；2-清水泵；3-泥浆泵；4-悬浮剂添加机；5-闸阀；6-止回阀；7-球阀；8-闸阀；9-集中控制系统6.2 管路设置（1）管路布设地面灌浆站设在副斜井井口左侧，管道不设路线为：泥浆副斜井5-2煤层大巷； 4-2煤层开采灌浆：5-2煤层大巷4-2煤层上山4-2煤层回风顺槽4-2煤层采煤工作面采空区。最远处管路全长2200m。 4-3煤层开采灌浆：5-2煤层大巷4-2煤层上山4-3煤层运输巷4-3煤层回风顺槽4-3煤层采煤工作面采空区。最远处管路全长2300m。 5-2煤层开采灌浆：5-2煤层大巷