最新预防性灌浆设计(2)

图5-3 机械制备泥浆的灌浆站布置图 1—矿车；2—轨道；3—储土场及栈桥；4—水枪；5—输水管；6—自流输浆沟； 7—泥浆搅拌池；8—自流输浆管；9—风井；10—水泵房；11—绞车房；12—取土场 图5-4 机械制备泥浆搅拌池布置图 1—泥浆搅拌池；2—窄轨铁路；3—供水管；4—搅拌机轨道；5—闸板；6—道岔； 7—筛板；8—管子筛；9—电动机；10—胶带轮；11—平板车 静压输送时： N =加压输送时：

LH (5-7)

N =

LH?h (5-8)

式中 N——输浆倍线；

L——输浆管路的总长度，m；

H——泥浆在输送管路内流动时，其入口与出口处之高差，m；

h——泥浆泵的压力，m。

倍线的实质是表示泥浆在输送过程中能量损失的关系，与水土比、土质、井下灌浆管路布置等因素有关。在给定的系统中，将有相应的倍线与一定的水土比相适应，过大或过小都不利。倍线值过大，管路阻力大，容易堵管；倍线值过小，泥浆出口压力过大，泥浆分布不均匀，灌浆效果差。根据经验一般情况下倍线值为3～8为宜。

3．输浆管道

泥浆的输送有两种方法：地表灌浆站距井筒较近时，泥浆可沿井筒敷设的管路输送，大巷安设主干管路，采区（工作面）安设分支管路至各灌浆区；地表灌浆站距井筒较远或因井筒附近的土源已枯竭，泥浆不能沿井筒敷设的管路输送时，则可采用集中钻孔输送泥浆。所谓集中钻孔就是从地面打一钻孔（φ108 mm）贯穿到井下某一水平巷道，再与主干管路相连接至各分支。这两种方法可根据矿井条件采用。

输浆管道的直径可根据管内泥浆的流速来选择。把为保证泥浆在输送中浆液不沉积或堵管的最小平均流速称为临界流速，其值可从表4-4中选取。与临界流速对应的管径叫临界管径，二者有以下对应关系：

υ临＝

4Q浆3600?d2 （5-9）

式中 Q浆——小时灌浆量，m3/h；

υ临——管内泥浆的临界流速，m/s； d——管道直径（内经），mm。

小时灌浆量一定时，管内泥浆的临界流速与管道直径对应有很多组，可采用式4-9试算

来确定管道直径。

第四节 灌浆方法

灌浆方法可分为：采前预灌、随采随灌和采后灌浆三种。 一、采前灌浆

在井田内老窑较多，并且老窑自然发火严重的井田开采时，应采用采前预灌。这种方法是在岩石运输巷和回风巷掘出后，分层巷未掘通前，按设计的方向进行打钻孔，其作用有二：一是探明地质构造、煤厚及老空情况；二是进行采前预注。打钻要求钻孔经岩石穿透煤层到煤层顶板，终孔间距为30m～50m，当工作面的长度超过90m时，应在岩石运输巷和回风巷都布置钻孔，两巷中钻孔的位置要错开，钻孔呈放射状。然后钻孔和灌浆管连接即可灌浆。灌浆过程应连续，灌满一个再灌另一个，把整个工作面的老空区灌满，经足够的脱水时间后，方可进行开采。

表4-4 泥浆在管道中的临界流速 土壤名称 密度/t/m3 管外径及壁厚/mm 水土比 3:1 89×6 5:1 7:1 3:1 5:1 粘 土 2.7 114×6 6:1 7:1 10:1 3:1 5:1 168×7 6:1 7:1 10:1 3:1 89×6 5:1 7:1 3:1 5:1 轻亚粘土 2.7 114×6 6:1 7:1 10:1 3:1 5:1 168×7 6:1 7:1 10:1 泥浆浓度/t/m3 1.283 1.182 1.134 1.283 1.182 1.155 1.134 1.096 1.283 1.182 1.155 1.134 1.096 1.283 1.182 1.134 1.283 1.182 1.155 1.134 1.096 1.283 1.182 1.155 1.134 1.096 临界流速/m/s 1.121 1.329 1.490 1.230 1.453 1.550 1.636 1.934 1.412 1.674 1.779 1.377 2.219 1.429 1.694 1.900 1.570 1.860 1.978 2.086 2.467 1.801 2.130 2.270 2.394 2.830 二、 随采随灌

随采随灌的作用是防止工作面后方采空区遗留煤炭的自燃，另外，对于厚煤层分层开采形成再生顶板起到胶结作用。随采随灌可分为埋管灌浆、打钻灌浆和工作面洒浆等方法。

1．埋管灌浆

图5-5 埋管灌浆示意图 1—预埋钢管； 2—高压胶管； 3—灌浆管路； 4—回柱绞车； 5—钢丝绳， 6—采空区 随工作面推进，放顶前沿回风巷在采空区内预先埋好灌浆管（一般埋 5m～8m ) ，管的一端通向采空区，另一端用胶管与灌浆支管相连，放顶后即开始灌浆，随工作面推进，按

图5-6 利用灌浆巷道打钻灌浆 1—底板巷道； 2—回风道； 3—钻孔； 4—进风巷； 放顶步距用回柱绞车逐步牵引灌浆管，牵引一定距离灌一次浆，如图 5-5 所示。

图5-7 由底板巷道打钻灌浆 1—底板巷道；2—钻窝；3—钻孔； 4—回风巷； 5—进风巷 2．打钻灌浆

在开采煤层已有的巷道或专门开凿的底板灌浆道内，每隔10m～20m向采空区打钻灌浆，如图5-6所示。为了减少钻孔长度，保证钻孔质量和便于操作，也可沿灌浆巷道每隔20m～30m开凿一小巷道（钻窝），然后在钻窝内向采空区打钻灌浆，如图5-7所示。

打钻灌浆的钻孔应打到采空区的空顶内,并深入采空区5m左右,打完钻孔后立即下入套管。钻孔与工作面的距离一般不小于20m～30m，当工作面太长,泥浆不能灌到采空区下部时,可打两排孔。第一排钻孔的孔底落于采空区回风道冒落的免压圈之内,第二排落于采空区中部或偏下部,钻孔间距为20m～30m。

3．工作面洒浆

洒浆法就是从灌浆管接出一段胶管，在工作面放顶时，沿工作面自下而上向采空区冒落岩块上洒浆。如图5-8所示。为安全和工作方便，洒浆一般落后于放顶15m～20m。洒浆通常作为灌浆的一种补充措施，使整个采空区特别是下半段采空区也能灌到足够的泥浆。

图5-8 工作面洒浆示意图 1—灌浆管；2—三通；3—预埋灌浆管； 4—胶管 图5-9 综放面插管灌浆 4．综采工作面插管灌浆 综采工作面插管灌浆就是注浆主管路沿工作面倾斜铺设在支架的前连杆上，每隔20m左右预留一个三通接头，并安装分支软管和插管。将插管插入支架掩护梁后面的垮落岩石内灌浆，见图5-9。插入深度应不小于0.5m。工作面每推进两个循环，注浆一次。义马千秋矿应用回风巷压管灌浆与工作面插管灌浆相结合，收到了较好的效果。兖州兴隆庄矿在支架内安设灌浆管路，每隔5台支架，在其护板下方，专门开设灌浆小窗，与小窗对应的位置，管路上设有三通，由此接短胶管向采空区洒浆，操作方便。 三、采后灌浆 当煤层的自然发火期较长时，为避免采煤、灌浆工作互相干扰，可在工作面或采区的一翼全部采完后，进行封闭灌浆，即采后灌浆。 厚煤层分层开采时，可以在上分层工作面采完后，封闭停采线的上下出口，然后在上出口的密闭

内插管灌浆，充填最容易自然发火的停采线附近空间，如图5-10所示。

急倾斜厚煤层开采时，当采区全部采完后，在采空区下部灌注一条沿走向的泥浆带，泥浆带高度取采区高度的1/3～1/4。其目的是下部新采区免受上水平采空区的自热或自然发火的影响。灌浆钻孔布置在下水平集中回风巷内，由回风巷打钻透入采空区，钻孔间距30m

图5-10 工作面停采线灌浆示意图 1—岩石集中运输巷；2—联络巷； 3—集中回风巷； 4—工作面运输巷； 5—停采工作面；6—木支架；7—注浆管；8—密闭墙

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