文家坡煤矿

文家坡煤矿（共3篇）

文家坡煤矿 篇1

摘要：该锅炉房为文家坡煤矿新建锅炉房, 供热对象为工业场地各建筑物采暖、井筒保温用热及常年洗浴用热。

关键词：文家坡,锅炉房,设计

工程概述:本锅炉房供热对象为工业场地各建筑物采暖、井筒保温用热及常年洗浴用热。其中工业建筑部分:采暖通风热媒为0.2MPa表压饱和蒸汽, 热负荷:5960k W。井筒保温热媒为0.3MPa表压饱和蒸汽, 热负荷:8893k W;行政、辅助建筑部分采暖热媒为:95~70℃热水, 热负荷:5120k W;常年洗浴用热负荷:5854k W。工业场地总供热量为25, 827k W。

(1) 本锅炉房的设计容量为2台20t/h蒸汽锅炉, 1台10t/h蒸汽锅炉, 为陕西彬长矿业集团有限公司文家坡矿井及选煤厂工业场地供热工程而设计的。

(2) 本锅炉房供热对象为工业场地各建筑物采暖、井简保温用热及常年洗浴用热。

根据实际需求, 其中工业建筑部分:采暖通风热媒为0.2MPa表压饱和蒸汽, 热负荷:5960k W.井筒保温热媒为0, 3Mpa表压饱和蒸汽, 热负荷:8893k W;行政、辅助建筑部分采暖热媒为:95~70℃热水, 热负荷:5120k W;常年洗浴用热负荷:5854k W。工业场地总供热量为25, 827k W。

(3) 热交换系统一。

设置XFP-QC-31.92型汽一水浮动盘管换热器二台, 提供95~70℃热水, 供行政、辅助建筑采暖使用。加热热媒0.4MPa饱和蒸汽:变频热水循环泵KQWR125/315-15/4型三台、二用一备。为了确保热水采暖系统运定, 锅炉房设置膨胀定压装置GZSP1.6×2-11, 7-44-4型一套, 二罐二泵, 定压点定为0, 40MPa。

(4) 热交换系统二。

设置XFP-QS-6, 23型汽-水浮动半容积式换热器二台, 提供60℃热水, 供浴室热水制备用, 加热热媒0, 4MPa饱和蒸汽;自采水供水压力为0.45MPa浴室不用设置热水供水泵。设置2台KQWR65/110-2.2/2型浴室热水循环变频水泵一用一备。

(5) 热交换系统三。

设置×FP-QS-39.8型汽一水浮动半容积式换热器二台, 提供60℃热水, 供单身宿舍热水制备用, 加热热媒0, 4MPa饱和蒸汽;自来水供水压力为0.45MPa不用设置热水供水泵;配置2台KQWR100/235-4/4型变频热水循环水泵, 一用一备。

原始资料:

(1) 煤质资料。

挥发分Vdaf=42.84

燃料低位发热量Qnet.ar=18850KJ/Kg

(2) 气象资料。

文家坡矿井建于陕西省咸阳市彬县小章镇, 据彬县气象站近年资料, 本地极端最高气温40.0℃ (1966年6月19日) , 本极端最低气温-22.5℃ (1977年1月31日) , 近年平均气温11.1℃, 元月平均气温-7.5℃ (最低月份) , 七月平均气温29.8℃ (最高月份) , 霜期一般为10月中旬至来年4月中、下旬;冰冻期一般在12月上旬至来年2月下旬;冻土层最大厚度68cm。

热负荷计算及锅炉选择:

热负荷计算:

(1) 采暖季最大计算热负荷。

式中:

K0———考虑热网损失及锅炉房汽泵、吹灰、自用蒸汽等因素的系数, 取1.05。

K1———工业建筑采暖用汽的同时使用系数, 取1。

K2———井筒保温用汽的同时使用系数, 取1。

K3———行政、辅助建筑部分采暖用汽的同时使用系数, 取1。

K4———常年洗浴用汽使用系数, 取0.8。

带入数据得:D1max=1.05× (1×8.5+1×12.7+1×7.3+0.8×8.4) =

(2) 非采暖季最大计算热负荷。

代入数据得:D2max=1.05×0.8×8.4=7.056t/h

根据计算热负荷大小和煤质特性决定锅炉型号, 并考虑符合变化和锅炉房发展的需要。选用锅炉的总容量必须满足计算符合的要求, 即选用锅炉的额定容量之和不应小于锅炉房计算热负荷, 以保证用汽的需要。

根据最大计算热负荷及考虑到煤的发热量等具体条件, 本设计选用2台20t/h的SZL20-1.25-AⅡ型蒸汽锅炉, 采暖季运行;10t/h的SZL10-1.25-AⅡ型蒸汽锅炉1台, 非采暖季运行, 提供洗澡热水。

给水和热力系统设计:

给水量计算公式G=KDmax (1+Ppw)

式中:K———给水管网漏损系数, 取1.03。

Dmax———锅炉房蒸发量, t/h。

Ppw———锅炉排污率, %本设计根据水质计算取5%。

对于采暖季, 给水量为

对非采暖季, 给水量为

流量计算:

给水泵台数的选择, 应能适应锅炉房全年符合变化的要求。本锅炉房拟选用:

20t/h的锅炉给水泵选用DG25-30×6型三台并联安装 (二用一备) , 10t/h的锅炉给水泵选用DG12-25×8型二台并联安装 (一用一备)

其总流量应大于1.1×39.994=43.9934m3/h, 现选用

DG25-30×6型给水泵DG12-25×8型给水泵

流量25m3/h流量12.5m3/h

扬程180m扬程200m

电机型号Y225M-2电机型号Y160L-2

功率30k W功率18.5k W

转数2950r/min转数2950r/min

3给水箱体积的确定

给水箱的作用有两个, 一是软化水和凝结水与锅炉给水流量之间的缓冲, 二是给水的储备。有水质标准规定, 额定蒸发量大于6t/h的蒸汽锅炉的给水和热功率大于4.2MW的承压热水锅炉的循环水要进行除氧处理。因此本设计中锅炉房需要设给水除氧装置布置, 为保证给水的安全可靠和检修条件, 给水箱设中间隔板, 以便水箱检修时互相切换使用。两台除氧器型号分别为:

给水箱容量主要根据锅炉房的容量确定, 一般给水箱的总有效容量为所有运行锅炉在额定蒸发量时所需20~40min的给水量。对于小容量的锅炉房, 给水箱的有效容量可适当增大。因此给水箱体积, 按储存1.25h的锅炉房额定蒸发量设计, 外形尺寸为4m×3m×2m, 有效容积为V=22.3立方米, 2台。

文家坡煤矿 篇2

文家坡矿设计生产能力为4.00Mt/a, 立井开拓。回风立井设计净直径7.0m, 垂深752.2m, 全井筒采用普通法施工。根据井筒检查钻孔, 回风立井井筒所穿越的地层自老而新有侏罗系中统延安组 (J2y) 、直罗组 (J2z) 、安定组 (J2a) , 白垩系下统宜君组 (K1y) 、洛河组 (K1l) , 第四系及第三系 (Q+N) , 全井筒预测涌水量82.03m3/h, 实际井筒掘砌至-412.0m处, 即洛河组中段, 井筒涌水量已达到92.79m3/h。

2 注浆分析

化学浆液是一种溶液型介质, 与悬浮液不同, 化学浆液具有粘度低、渗透性能好, 可以在细小的裂隙和弱透水砂层中形成良好的扩散充填, 并且浆液凝胶和固化时间具有较大的调节幅度, 适于洛河组砂岩水害治理。只要提供必要的注浆压力条件, 化学浆液在孔隙介质中具有良好的渗透扩散能力, 并且能够形成相对均匀的扩散范围。因此可以认为采用化学注浆技术治理掘井阶段的洛河组含水层水害在技术上是可行的。

掘进段揭露水量较大, 对掘、砌施工造成明显影响条件下, 则适于采用预注浆方法, 通过在壁后围岩构筑封水帷幕取得截渗效果, 为掘进和井壁浇筑创造必要的减渗条件。采用迎头预注化学浆治水采用长段注浆, 为弥补洛河组砂岩较弱的渗透性缺陷, 一方面, 为使浆液尽可能地提高渗透扩散范围, 需要浆液胶凝时间尽量延长;另一方面, 为防止岩层渗流水对浆液的稀释作用, 对化学浆液聚合过程的可控性和注浆工艺都具有较高的要求。

3 注浆设计

3.1 注浆段高

根据井检2号钻孔揭露的洛河组赋存情况分析, 风井洛河组注浆厚度在150m左右。初步设计采用50m段高分3段进行预注浆。

如图3-2所示, 本次首注段注浆初步设计段高55m, 为井深383.3m~434.5m井段, 及其上所铺设的止浆垫 (初步设计4.0m厚, 下铺0.5m厚的过滤层) , 掘进段高45m, 为井深379.5m~424.5m (含止浆垫) , 底部预留10m止浆岩帽。

3.2 止浆垫设计

止浆垫结构及尺寸如图3-1所示。

3.3 布孔原则

考虑拟注段岩层为双重介质, 微裂隙发育, 浆液渗透扩散性差, 且没有可供参考的注浆经验可循。因此, 采取循环加孔注浆方法, 即先按一定的孔距布置一定数量的注浆孔, 待全部注浆满足停注封孔标准后, 再在已注孔间补孔检查浆液扩散效果。如插孔涌水, 说明先期注浆未达到预期的效果, 须在孔间补孔进行补充注浆, 直至达到预期的封水要求。

3.4 注浆孔布设

(1) 首先按孔间距1.0m根据下式确定周边外圈注浆孔数量:

N-注浆孔数, 个;D-井筒净直径, m;A-注浆孔与井壁距离, m;L-注浆孔间距, m;3.14: (7 2 0.3)

根据帷幕效果预期, 结合井下施工条件, 周边外圈注浆孔距离净径边缘300mm, 分段先注孔采取径向外偏5°, 切向歪斜3°布设, 以10m分段进行钻孔、注浆;间插补注孔采取径向外偏3°, 切向歪斜3°布设, 采取见水即注方式进行钻孔、注浆。

(2) 周边内圈注浆孔距离净径边缘1.0m布设8个注浆孔 (编号A1~A8号孔) , 其主要注浆目标是辅助提高壁后帷幕形成质量, 径向外偏角度为3°布设, 采取10m分段进行钻孔、注浆。

(3) 中间孔孔数9个采用垂直孔, 主要作用是充填井筒中间部位的空隙, 防止其下部水上涌。

补强孔 (编号B1~B16号孔) 距离净径边缘300mm沿井筒周边等间距、径向外偏角度间隔采用7°和9°, 切向歪斜3°布设, 孔深为25m, 另设3~4个辅助检查孔, (编号检1~检4号孔) 径向外偏角度间隔采用5°和7°布设, 对应孔深分别为30m和15m, 具有检查注浆段上部壁后浆液扩散范围并补充注浆。

根据以上布孔方案, 风井首注段共设计注浆孔77个, 其中55m深孔57个, 20~30m浅孔20个。

3.5 布孔参数及注浆顺序

注浆选择周边内圈8个注浆孔作为水泥浆液试注孔。首先选择4个对顶孔 (如A1、A5和A3、A7号孔) 作为首注孔对向布孔进行水泥注浆。如4孔均对水泥浆吃浆效果不好, 则余下孔全部改注化学浆;如有孔具对水泥浆液具有可注性, 则达到停注标准后再布置另外4个对顶孔 (如A4、A8和A2、A6号孔对向布孔注浆) 继续进行水泥注浆, 直至达到停注标准;如4个首注孔中只有个别钻孔对水泥浆液具有可注性, 则停注后在该孔两侧继续再加补2孔注水泥浆。

3.6 注浆孔结构

孔口管采用Ф108mm无缝钢管, 长度6m, 管口焊接高压法兰盘。注浆孔采用Ф73 mm或Ф56mm钻头无芯掘进。

3.7 注浆工艺

周边外圈孔分第一轮孔和第二轮二轮孔注浆, 其中先注孔均采取分段注浆方式进行第一轮注浆, 各分段以10m为宜。

第一轮分段注浆如钻孔揭露出水较大, 有一定压力, 且灌注化学浆泵压较高、吃浆量正常, 表明含水层属孔隙性补给, 一般没有较宽大的裂隙渗透通道。这种情况下, 要合理调配化学浆液胶凝时间 (最好控制絮凝时间在2~3分钟左右) , 防止浆液遇水稀释, 且适当提高注浆压力;如揭露含水层水量较大, 且压力较高, 而注浆过程泵压较低吃浆量较大, 这种情况可能存在较宽大的裂隙通道。这种情况下, 要及时停注化学浆, 改注水泥浆液, 待水泥注浆快速升压后, 在及时改注化学浆液直至达到停注标准, 同时可适当延长浆液胶凝时间 (可控制絮凝时间在4分钟左右) , 以提高浆液的渗透扩散范围。

4 注浆效果

风井于2010年4月16日掘进至井深390.5m位置揭露到洛河组富含水层段, 探水涌水量为为61.18m3/h, 采用工作面预化学浆方法进行封堵, 注浆段为50m, 2010年4月16日开始注浆, 2010年5月28日结束, 工期42天;注浆段掘进通过后实测揭露水量为25.92m3/h, 水量减小35.26m3/h。

参考文献

[1]崔云龙等.简明建井工程手册 (下册) [M].煤田工业出版社, 2003:1282～1284.

[2]苗合坤.兴华煤矿立井冻结法施工中出水事故分析[J].河北煤炭, 2004, 2:19～20.

[3]陈建奎.混凝土外加剂应用技术规范 (GB50119-2003) [M].北京:中国计划出版社, 2004.

文家坡煤矿 篇3

文家坡矿井由中煤西安设计工程有限责任公司设计, 采用立井开拓, 文家坡矿回风井设计井深752.2m, 井筒净直径7.0m, 采用普通法掘进施工。表土层井颈段±0.000 (相对于+1181.600 m) ～-295m为双层钢筋砼结构, 支护厚度550mm。基岩段-295m～-752.2m为素砼支护, 壁厚550mm, 砼强度等级为C40。目前回风立井井筒已施工至-429.7m, 揭露地层位于洛河组中粒沙岩层, 岩性为棕红色、成份以石英长石为主、次棱角状、次圆状、泥质胶结、较疏松、遇水易风化。由于井筒涌水量过大 (115.44m3/h) , 现已采取工作面预注浆方式进行封水, 5月22日实测井筒壁后涌水量为44.65m3/h, 为进一步减少井筒涌水量, 保证工程进度及质量, 我单位根据文家坡矿井风井井筒设计特征及地层水赋存情况, 对井壁进行壁后注浆。

2井筒工程地质

根据地质资料显示, 本岩组以中粒砂岩及粗砂岩为主要含水层段, 风化程度较剧烈, 富水性强, 岩石松软, 易破碎、节理、裂隙较发育, 地下水对岩层的软化作用明显, 该含水层是井筒防治水工作之重点, 通过现场观察主要出水点, 本次壁后注浆拟定为井筒累深-313m～-429.7m, 注浆长度约117m。

3注浆方案

3.1根据洛河组水文地质情况该段以细粒砂岩为主要含水层段, 涌水量大, 地质条件复杂, 裂隙发育, 本次注浆采用密集布孔, 注浆孔间排距1.5m×3.7m, 注浆孔深度2.3m, 以形成封水帷幕。

3.2根据现场实际情况选用水泥-水玻璃双液浆、化学浆液 (脲醛树脂、草酸) 进行封水注浆, 在井壁出水量大、裂隙发育的部位选用水泥-水玻璃双液浆, 在裂隙不发育、出水量小的部位采用化学浆液。

3.3壁后注浆时工作面停止施工, 并已采取工作面预注浆方式进行了封水, 主要是防止水上下乱窜。本次壁后注浆采取由下往上注浆, 然后再由上往下复注一次。

4注浆作业

4.1注浆前准备。4.1.1注浆站的建立及注浆管路:注浆站布置在井口附近, 站内安装一台型号为2ZBQ-11.5/3的风动注浆泵。4.1.2工作台安装。拆除三层吊盘上的两个喇叭口, 铺设70mm厚的大板, 大板之间用8#铁丝绑扎牢固, 作为注浆工作平台。4.1.3注浆前, 先压水试验, 球阀与高压混合器接好后, 开动注浆泵, 用清水冲孔, 并作串通试验和耐压试验。将吸浆管拧紧上牢, 分别放入在储浆桶内, 按照设计好的浆液配上, 利用供液阀门调整好流量, 可进行注浆工作。注浆过程中, 视压力情况或涌水情况, 随时调整浆液配比。每个孔注浆结束后, 必须用清水冲洗净注浆管路, 吸甲液吸浆管和乙液吸浆管要做好标记, 以防混用。

4.2注浆参数。4.2.1注浆压力。根据以往注浆经验和岩石裂隙的发育情况, 决定此次注浆终压取4MPa, 正常注浆压力2～3MPa, 为防止破坏井壁, 井壁接茬注浆压力为2MPa。注浆施工时, 可视具体情况酌情调整。注浆结束标准:注浆达到终压后, 吸浆量降低到30L/min, 稳定时间为10～30min。注浆终压计算公式为:P终=2P0。 (P0为静水压力) 。4.2.2注浆孔布置。该段含水层水压低、水量大, 岩石层理、节理发育, 透水性好, 井壁模板段高大、多为井筒壁后岩石裂隙渗水和井壁接茬出水, 因此要采用密集深孔注浆, 形成封水帷幕, 注浆孔深2.3m, 根据井壁特点, 注浆孔开孔位置在模段上下0.4m～0.5m布置, 上、下模注浆孔按梅花型分布, 布孔要均匀, 注浆孔间排距1.5m×3.7m, 以形成封水垫, 防止形成壁后串水。对于井壁集中出水部位, 注浆孔要布置在出水点附近0.5m～1.0m, 注浆孔应穿透混凝土井壁进入岩石不少于1.7m, 孔口管规格Φ40mm×600mm。4.2.3浆液材料选择及现场浆液配制。本次注浆选用水泥-水玻璃双液浆、化学浆液 (脲醛树脂、草酸) , 水泥-水玻璃双液浆可以封堵较大的孔隙, 充填发育裂隙, 减小由于裂隙发育带来的井壁淋水;化学浆液 (脲醛树脂、草酸) 可以将微裂隙中的毛细水排出形成幕墙。4.2.4浆液配制:水泥-水玻璃双液浆的配置:水泥浆水灰比为W:C=1.25～1, 浆液配比C:S (水泥:水玻璃) =1:0.5～0.6。水泥为PO42.5R冀东 (盾石) 牌袋装水泥, 水玻璃选用液体硅酸钠型、浓度为38～40 Be'、模数2.8～3.3M。化学浆液配置根据现场试验进行配比 (见表1) 。

4.3注浆施工工艺。4.3.1注浆孔结构:注浆孔结构为孔口管Φ40×600mm。终孔深以穿透井壁进入岩石1.7m为准。4.3.2孔口管选用Φ40无缝钢管制作, 长度为600mm, 前部加工成500mm长的马牙扣, 后部用1.5无缝钢管50mm长加工成30mm长丝扣, 孔口管与1.5高压球阀采用长100mm的短节变头连接, 高压阀与注浆管采用变径短节连接。孔口管的马牙扣部位缠上生麻, 抹上适量的黄油后, 利用大锤或风锤推进器、将孔口管推进孔内。孔口管埋设后要进行耐压试验, 试验时逐渐加压, 壁后注浆孔耐压试验最大压力为5MPa。4.3.3施工程序:风锤开孔 (孔径42mm) 至孔深2300mm时, 安装孔口管→安设高压阀门 (10MPa) →关闭阀门并连接好注浆设施→打开阀门→开启注浆泵进行压水→注入一定浆液后封孔→关闭阀门→换孔。待浆液养护一段时间后, 再从阀门内套孔复注, 直至达到设计要求。特别注意:壁后注浆孔注浆后的封孔必须绝对可靠, 所有透到壁后的孔, 不论出水与否, 均必须进行注浆压力封孔。4.3.4注浆施工顺序。本次壁后注浆采用先上行式后下行式进行注浆。

4.4注浆量估算

利用公式粗略计算如下:

式中:Q———注入量m3;r———浆液扩散半径r=1.0m;R———封水帷幕平均半径R=5.4;H-段高H=1m;η———岩层孔隙率%η=16%;β———注浆有效充填系数β=80%;m———结石率m=0.9;λ———注液损失系数λ=1.2。

经统计本次注浆量显示为:117×11.58=1354.86 m3

4.5注浆结束标准。单孔注浆结束标准:为防止周围钻孔大量跑浆, 要将其它注浆孔阀门打开一半, 待出现浆液时, 将其阀门拧紧封死, 注浆孔达到终压, 欲堵的出水点不再漏水, 10分钟后打开注浆孔口放浆阀不漏水, 可结束本孔注浆。

5效果分析

实施壁后注浆后, 该井筒内的涌水量降至10 m3/h以下, 集中出水点水量不大于0.1m3/h, 且达到了注浆结束标准, 有效的将地下含水层的涌水封堵于壁后。

结束语