高庄煤矿粉煤灰注浆站设计.docx
- 文档编号:26110657
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:30.31KB
高庄煤矿粉煤灰注浆站设计.docx
《高庄煤矿粉煤灰注浆站设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高庄煤矿粉煤灰注浆站设计.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高庄煤矿粉煤灰注浆站设计
高庄煤矿粉煤灰注浆站设计
1、概述
粉煤灰是电厂锅炉电收尘器收集的废物,根据粉煤灰的化学成分、粒度组成及物理性能,粉煤灰主要用于代替黄土注浆、生产灰渣砌块、水泥及回填复耕等用途,代替黄土作为井下防灭火注浆材料己成功用于我国多个矿区。
事实证明,用电厂粉煤灰替代黄土作为井下防灭火材料在技术上是可行和先进的。
其主要有以下优点:
1)利用优质黄土资源供矿井井下防灭火注浆违背国家实行的基本农田保护政策,终将会被限制和禁止。
因此,必须另寻出路。
利用粉煤灰供矿井井下防灭火注浆不但变废为宝、综合利用,且粉煤灰的化学成分与一般黄土、页岩基本相同,符合注浆材料的要求;又可减少粉煤灰对环境的污染,符合国家环保法规和可持续发展产业政策,经济社会效益显著。
2)从现有粉煤灰的挥发分、固定碳含量、含硫量、烧失量、吸氧量等实验结果来看,粉煤灰可燃物少、氧化性能很低,符合注浆材料的要求。
3)粉煤灰的粒度较细,不含粗颗粒(大于2mm)利于输浆,其灰浆的稳定性较好,可以利用管道水力输送。
4)高庄煤矿原没有矿井注浆系统,为了便于矿井防灭火管理和设备运行维护,即考虑建设粉煤灰注浆站,既便于生产管理又利于工业广场的合理布置。
5)目前付村煤矿粉煤灰还没得到充分利用,主要用汽车外排填踏陷区。
粉煤灰作为井下注浆材料后,年可减少粉煤灰排放量约4万吨,不但减少了粉煤灰对环境的污染,并且也节约了排放费用。
为此,建立高庄煤矿粉煤灰注浆站,用粉煤灰代替黄土注浆能够满足井下防灭火要求,并且可节约注浆材料,经济社会效益显著。
2、粉煤灰注浆站厂址
注浆站厂址选择遵循以下原则:
1)距离注浆孔近,方便生产管理。
2)符合矿井工业广厂总平面规划布置要求。
3)便于管理和防止粉煤灰二次污染。
根据以上原则,制浆站厂址选在风机扩散器北侧。
注浆孔布置在井下大巷上方、地面注浆站附近。
粉煤灰注浆站平面位置图见图1。
3、注浆系统及其制浆工艺流程
3.1注浆系统
高庄煤矿粉煤灰注浆系统考虑两个方案:
1)用车运湿灰至注浆站,进行注浆。
2)应用压气输送系统,利用管道干灰输送至注浆站,进行注浆。
两方案各有优缺点,但考虑到付村煤矿干灰量每年只有4万吨,建立压气输送系统所需管路长(2600m)、敷设困难、投资大、灰量小,而采用第一方案较为灵活,投资少、工艺简单、便于管理,故采用第一方案,其系统流程为:
图2注浆系统流程图
3.2注浆浓度
注浆浓度(即灰水比)应根据灰浆的输送距离、注浆方式、注浆材料、煤层倾角及季节等因素通过试验确定。
根据其它矿区矿井粉煤灰注浆的实际经验,灰水比控制在1:
2~3左右,输浆倍线控制在5.5-11.7之间。
3.3.注浆站生产能力及主要技术参数的确定
对分层开采的综采工作面要求黄土用量一般为100m3/万吨左右,但对综放工作面开采时注浆量目前还没有明确规定,柴里煤矿一般要求注浆在采空区覆盖2mm厚的黄土层和灰层;分层开采由于再生顶板的需要,要求注浆量大,综放开采比分层开采的注浆量相对要少一些。
但为了保证矿井安全和注浆系统的能力,并且考虑到粉煤灰的粘性低于黄土,注浆系数应比黄土大20%左右,粉煤灰用量仍按120m3/万吨进行计算。
根据以上指标,高庄煤矿日产0.9万吨原煤时的粉煤灰用量约108m3/日。
根据以上确定的注浆站生产能力及注浆浓度指标,注浆站日注浆量计算结果如下:
(1)日粉煤灰用量:
Qh=G.Kr=0.9×120×0.577=62.3(t/d);
其中:
G---原煤日产量,万t/d
K---万吨原煤粉煤灰用量,m3/万t。
r---粉煤灰堆积比重,t/m3;
(2)日注浆用水量:
Qs=Qh×2=62.3×2=124.6(t/d)
其中:
Qh---日用粉煤灰重量;
2---水灰比(重量比);
(3)日注浆量:
Qj=Qh+Qs=62.3+124.6=186.9(t/d);
(4)日冲洗管路用水量:
Q冲=Qj×25%=186.9×0.25=46.7(t/d);
(5)井下注浆管路:
井下注浆管路主要为Φ108×6钢管(内径Φ96mm),取浆液流速1.8m/s,管路流量为:
(0.096/2)2×3.14×1.8×3600=46.8(m3/h)
(6)注浆时间
按日注浆量156t/d计算时日总注浆时间为:
(108+124.6+46.7)÷46.8=5.97(小时),满足班3小时注浆时间的要求。
3.4、生产工艺流程
因粉煤灰为容重较小的粉状物料,为了满足防灭火要求及输送要求,需制成固液比为1:
2左右的浆状混合物。
生产工艺流程如图2。
工艺过程阐述如下:
在付村煤矿电厂湿灰出料口,用车运湿灰至高庄煤矿注浆池,用水枪冲击作用后成浆,流入搅拌浆池,搅拌浆池上方装有移动式搅拌机,充分搅拌后流入混合池。
经添加系统加入适量水泥或其它辅料后,注入井下。
机械设备联系图见图3。
4、主要设备、设施及建构筑物
根据注浆技术要求、注浆站工作制度及生产能力,工艺设备和设施选择时需满足以下主要技术参数:
1.粉煤灰成品浆的灰水重量浓度比为1:
2左右;
2.班注浆量在100m3左右,最大150m3;
3.每池浆要求40分钟左右注完,小时注浆能力约50m3/h左右。
4.日用灰量约62.3吨,两班注浆,即每班约32.2吨。
根据以上技术参数,主要工艺设施及设备选择如下述。
4.1储灰池
储存车运的粉煤灰,为防止二次污染,储灰池布置在搅拌池北测,高出搅拌池1.2m,尺寸为:
宽10m×长5m×深3m。
4.2补充水池
补充水池设在注浆站厂房外东邻,主要用于储存注浆用补充水。
补充水来自矿井污水处理站处理后的生产用水,补充水量约为80m3/h。
补充水池的有效容量大于80m3,尺寸为:
宽4m×长10m×深2.5m。
补充水池同时用作注浆管路冲洗水池。
4.3搅拌池
搅拌池设3个,每个有效容积为40m3。
浆池尺寸为:
长20m×宽1.4m×深1.6m。
搅拌池于北向南按2%的坡度设计。
搅拌池间隔尺寸1.5m。
4.4浆池搅拌机
为均匀制浆,浆池设移动式搅拌机。
每台搅拌机功率为7.5KW,行走速度为2.13m/min。
每个浆池装备1台,共设置3台。
4.5混合池
混合池设置一个,与搅拌池相连,是成浆浆液的暂停处,对浆液具有过滤作用,呈梯形,下宽7.2m、上宽1.5m、净深1.5m,有效容积16.2m3。
也可在此池添加凝胶、水泥等其它辅料。
4.6水枪泵
水枪泵供水枪使用,要求泵压力6Mpa以下。
4.7离心式清水泵
DA1-100×2N=15kw;流量54m3/h;扬程35m。
5、注浆孔的设计
5.1.钻孔结构要求
第四系表土段采用φ168mm无芯钻头钻进,穿过第四系继续钻进至风氧化带底部,下φ146mm套管至孔底。
基岩段采用φ133mm钻头钻进,在距巷道顶5m时停止钻进,需确认钻孔内涌水不会对矿井安全构成威胁时,再钻至设计位置。
最后下φ127×10mm套管至孔底。
5.2.孔口孔底结构要求
φ127×10mm套管在孔口孔底分别与地面注浆站管路和井底注浆管路相连接,因此孔口孔底需留出0.5~1m管路接口。
孔口采用钢筋砼结构进行加固。
5.3.孔口止水要求
φ146mm套管与孔壁之间、φ146mm套管与φ127×10mm套管之间均用525#水泥浆封闭止水。
6、粉煤灰注浆操作规程
6.1制浆工作
1)打开水枪泵,使粉煤灰经水枪压力水的冲击作用成浆,直接流入搅拌池。
2)启动移动式搅拌机,充分搅拌粉煤灰浆,避免沉淀。
3)检测成浆浓度,根据需要增减粉煤灰或水的流入量,合格后进行注浆工作。
6.2注浆工作
1)注普通浆时,开启搅拌池和混合池出浆阀门,直接注入井下。
2)注胶体灰浆时,打开搅拌池出浆阀门,同时启动水泥(固化剂)添加系统,然后打开混合池出浆阀门,使粉煤灰浆携带水泥注入井下,在井下需浆地点得到胶体灰浆。
3)以3座搅拌池交替制浆,提供充足成浆,实现连续注浆。
6.3结束工作
1)首先关闭水枪泵,停止供灰。
2)粉煤灰浆全部注入井下后,用矿井水清涮搅拌池和混合池,注入井下冲洗井下管路,冲洗水总量不低于10m3。
3)冲洗完毕,关闭补充水池阀门及混合池出浆阀门。
表4-1高庄煤矿粉煤灰注浆站主要建构物
序号
名称
规格型号
单位
数量
费用
(万元)
备注
1
注浆车间厂房
框架结构或砖混结构
长×宽×高=32m×20m×4m
座
1
2
储灰池
混凝土结构
长×宽×高=5m×10m×3m
座
1
3.3
地上式
3
制浆池
混凝土结构
长×宽×高=20m×1.4m×1.6m
座
3
15.0
4
补充水池
混凝土结构
长×宽×高=4m×10m×2.5m
座
1
3.0
地上式
5
混合池
混凝土结构(梯形)
长×宽×高=4m×10m×2.5m
1.3
6
注浆孔
表土断开孔φ219mm
基岩断开孔φ146mm
m
7
注浆孔
表土断开孔φ219mm
基岩断开孔φ146mm
m
8
9
10
11
12
表4-2高庄煤矿粉煤灰注浆站主要机电设备
序号
名称
规格型号
单位
数量
费用
(万元)
备注
1
移动式搅拌机
轨距1.4m;N=7.5kw
移动速度2.13m/min
台
3
22.5
2
离心式清水泵
DA1-100×2N=15kw
流量54m3/h;扬程35m
台
1
4.4
3
水枪
台
3
0.85
自制
4
水枪泵
台
2
1.5
5
管材
DN300、DN200
t
10
6
非标件及钢结构
t
3
7
低压配电柜
GGD2
台
3
8
电力电缆
VV-1kv;3×50+1×25
m
150
9
电力电缆
VV-1kv;3×10+1×6
m
150
10
钢管
G50
m
150
11
就地控制箱
台
3
4.5
非标准件
12
防尘设施
台
1
4.5
非标准件
13
电动闸阀
DN300
台
4
14
手动闸阀
DN300
台
6
15
手拉葫芦
2t
台
1
16
手拉葫芦
10t
台
1
17
18
19
20
21
22
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 煤矿 粉煤 灰注浆站 设计