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枣庄市张山子煤业有限公司二号井 井下安全避险“六大系统”设计 说 明 书 枣庄市工业设计院 二一 三年五月 枣庄市张山子煤业有限公司二号井 井下安全避险“六大系统”设计 说 明 书 工程规模： 15 万吨/年 院 长： 刘悦公 总工程师： 王学文 项目负责人：贺海涛 枣庄市工业设计院 二一 三年五月 目 录 前 言1 第一部分 矿井概况.7 第一节 矿井基本情况7 第二节 煤炭资源和开采地质条件10 第三节 开拓开采现状17 第二部分 井下紧急避险系统20 第一节矿井基本情况 .20 第二节 紧急避险系统设计25 第三节 避灾路线及应急预案36 第四节 维护与管理41 第三部分 “五大系统”完善方案.45 第一章 矿井监测监控系统45 第一节 设计依据45 第二节 矿井监测监控系统现状46 第三节 安全监测、监控和传输设备47 第四节 监测设备及各类传感器布置55 第五节 矿井安全监测监控系统运行可靠性分析64 第六节 矿井监测监控系统设计完善方案68 第二章 井下人员定位系统72 第一节 设计依据72 第二节 井下人员定位系统现状73 第三节 井下人员定位系统设计完善方案79 第三章 井下通信联络系统84 第一节 通信联络系统设计要求84 第二节 井下通信联络系统现状86 第三节 井下通信联络系统设计完善方案88 第四章 井下压风自救系统91 第一节 设计依据91 第二节 压风自救系统现状91 第三节 压风自救系统完善方案94 第五章 供水施救系统.96 第一节 设计依据96 第二节 供水施救系统现状96 第三节 供水施救系统的完善方案98 第四部分 项目投资概算100 附附 件：件： 1设计委托书 附附 图：图： 1避难硐室六大系统图 2矿井综合监测监控系统布置图 3矿井人员定位系统布置图 4压风自救系统布置图 5供水施救系统布置图 6井下固定电话布置图 7井下无线通讯系统布置图 8避难硐室位置关系图 9.临时避难硐室平、断面图 参参 加加 设设 计计 人人 员员 专 业姓 名技术职称 采 矿 王学文 贺海涛 郭健伟 刘纪义 鹿 梅 高级工程师 工 程 师 工 程 师 工 程 师 工 程 师 机 电 顾明云 徐以兴 张礼君 高级工程师 高级工程师 助理工程师 电 气 刘桂平 王正正 高级工程师 助理工程师 经 济张京川高级经济师 前 言 枣庄市张山子煤业有限公司二号井位于枣庄市台儿庄区张山子镇北部，紧 邻张山子煤矿东部边界。枣庄市张山子煤业有限公司二号井设计生产能力为 15 万吨/年。 矿井采用一对立井开拓，井底水平-76m。中央并列式通风，主井进风，风 井回风，现主采 4 煤层。矿井为瓦斯矿井，无煤与瓦斯突出，煤尘无爆炸危险 性，煤层为三类不易自燃煤层。 按照国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知(国发201023 号)中关于“煤矿和非煤矿山要制定和实施生产技术装备标准，安装监安装监 测监控系统、井下人员定位系统、紧急避测监控系统、井下人员定位系统、紧急避 险系统、压风自救系统、供水施救系统和险系统、压风自救系统、供水施救系统和 通信联络系统等技术装备，并于通信联络系统等技术装备，并于 3 3 年之内年之内 完成并达到设施完备、系统可靠、管理到完成并达到设施完备、系统可靠、管理到 位、运转有序位、运转有序”的要求，的要求，张山子煤业有限公司二号井领导 高度重视，针对目前系统进行全面的自查，并将井下安全避险“六大系统”建 设完善工作列为 2013 年煤矿安全生产重点工程，力争按照国务院关于进一步 加强企业安全生产工作的通知(国发201023 号)；国家安监总局、国家煤 矿安监局煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定(安监总煤装201115 号)；国家安监总局、国家煤矿安监局关于煤矿井下紧急避险系统建设管理有 关事项的通知(安监总煤装201215 号)； 国家安全监管总局、国家煤矿 安监局关于加快推进煤矿井下紧急避险系统建设的通知 （安监总煤装2013 10 号）的要求，在 2013 年 6 月底前完成“六大系统”建设完善工作任务。 受张山子煤业有限公司二号井委托，我院编制了枣庄市张山子煤业有限 公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 。本设计根据张山子煤业二号井 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 2 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 2013 年的采掘接替安排，对井下紧急避险系统的内部条件和技术方案进行分析， 包括安全避险技术方案是否可行、技术方案是否合理先进、避险效果是否明显、 项目建设和运行的外部配套条件是否有保障等主要内容，选择科学合理的实施 方案，布署了矿井井下紧急避险系统建设完善所需的工程及设备。 一、设计的指导思想 1主动救援和被动救援相结合； 2原有救援设施和新型防护设施相结合； 3自救器和避难硐室相结合； 4原有安全管理方法和新型安全防护措施相结合。 二、编制设计的主要依据 1 中华人民共和国矿山安全法 、 煤炭法 、 矿产资源法 、 安全生产 法等及其它相关法律、法规。 2 煤矿安全规程(2011 版)； 3 煤炭工业矿井设计规范 ； 4 煤矿巷道断面和交岔点设计规范 ； 5 国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知(国发201023 号)； 6 国家安全监管总局、国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险 “六大系统”的通知(安监总煤装2010146 号)； 7 国家安全监管总局、国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统 建设管理暂行规定的通知(安监总煤装201115 号)； 8国家安全监管总局 国家煤矿安监局关于印发煤矿井下安全避险“六 大系统”建设完善基本规范(试行)的通知 (安监总煤装201133 号)； 9国家安全监管总局，国家煤矿安监局关于煤矿井下紧急避险系统建设 管理有关事项的通知 （安监总煤装201215 号） ； 10国家安全监管总局，国家煤矿安监局关于加快推进煤矿井下紧急避 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 3 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 险系统建设的通知 （安监总煤装201310 号） ； 11 煤矿安全监控系统通用技术要求(aq6201-2006)； 12 煤矿井下作业人员管理系统使用规范(aq1048-2007)； 13 煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件(aq6210-2007)； 14 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范(aq1029-2007)； 15 山东煤矿安全监察局关于贯彻落实国发201023 号文件进一步加 强煤矿安全监察工作的意见(鲁煤安监发201011 号)； 16山东省煤炭工业局关于印发山东省煤矿井下安全避险“六大系统” 验收标准及评分办法（试行）的通知（鲁煤安管2012142 号） ； 17山东煤矿安全监察局关于印发煤矿井下安全避险“六大系统”监察 办法(试行)的通知； 18张山子煤业有限公司二号井生产地质报告； 19张山子煤业有限公司二号井提供的有关文字及图纸资料； 20张山子煤业有限公司二号井关于编制枣庄市张山子煤业有限公司二 号井井下安全避险“六大系统”设计方案的委托函； 21现场踏勘、调研收集到的有关资料； 三、 “六大系统”主要技术特征 1监测监控系统 该矿于 2008 年 8 月安装完成的kj66na型煤矿安全监控系统现已正 常投入使用。系统中心站采用树形结构,共配置 5 台 kj66n-f 型分站,各类传感 器 60 余台，现经枣庄市煤炭检测中心测试运行正常，符合国家安全标准。 kj66na 型安全监控系统投入运行以来，该矿不断系统投入运行以来，该矿不断 强化基础管理工作，细化了强化基础管理工作，细化了张山子煤业有限公司二号 井安全监控系统管理规定 、 安全监控中心安全生产责任制 ，制订了安全监 控系统瓦斯超限应急处理预案 ，依据煤矿安全规程和煤矿安全监控系统 及检测仪器使用管理规范严格管理，定期做报警断电试验，每天维护人员对 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 4 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 设备巡查一遍并填写“巡查记录” 。 目前，安全监控系统运转正常，主控软件 查询功能和报表输出等功能优越，与省局正常联网，局域网内的每一个授权用 户都可以查询张山子煤业有限二号井的安全监测数据。 为检测监控系统的各项数据真实可靠性，根据有关文件和山东煤矿安全监 察鲁南监察分局的要求，该矿经枣庄市煤炭检测中心对 kj66na 系统运行情况、 系统的通讯状况及各类传感器进行了检测，测试结果符合有关文件要求，并颁 发安全检验合格证 。 2人员定位系统 该矿现已安装了一套kj256 型井下人员定位系统， 配置双主控服务器，设在矿井调度室指挥中心，该系统由地面中该系统由地面中 心站、数据传输通道、井下数据监测分站、心站、数据传输通道、井下数据监测分站、 无线编码发射器等组成无线编码发射器等组成。kj256 型人员定位系统，于 2008 年 8 月安装完成并投入使用。中心站采用树形结构,共配置 6 台 kj256-k 型分站 和 8 个接收器。覆盖井下全部作业场所，井下主要在井底车场、覆盖井下全部作业场所，井下主要在井底车场、 变电所、部分主机电硐室、人员出入较为密集的主要巷道变电所、部分主机电硐室、人员出入较为密集的主要巷道 及工作面顺槽口。在避难硐室新增及工作面顺槽口。在避难硐室新增 1 1 台分站，并在避难硐台分站，并在避难硐 室出、入口处设置人员定位识别器。所有入井人员必须携室出、入口处设置人员定位识别器。所有入井人员必须携 带识别卡，带识别卡，识别卡专人专用(一人一卡制)，井下各位置点识别卡分别与其 附近的分站连接，识别卡信息经分站识别接入后传输至生产调度指挥中心，指 挥中心可实时监测井下各地点人员分布情况。 3紧急避险系统 全矿井在-76m 水平大巷建设一个可容纳 40 人的临时避难硐室,在避难硐室 内配备zy45zy45 型压缩氧自救器型压缩氧自救器。可以保证所有采掘工作面距离 避难硐室不超过 1000m；根据事故类型，优化了避火、避瓦斯爆炸和避水的逃 生路线；科学制定了救灾应急预案。 4压风自救系统 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 5 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 地面压风机房安装两台压风机，型号为 ogfd-19.6/8，额定排气量为 19.6m3/min，额定排气压力为 0.8mpa，额定电压 380v，额定功率 110kw。空压 机启动控制设备随机配套，具有超温、超压、断油保，具有超温、超压、断油保 护，护，地面压风机均为双回路供电。 压风自救装置型号为压风自救装置型号为 zyj(a)zyj(a)共共 8 8 套套，分别安装在 14 下扒钩 2 套、41103 运输巷 3 套、41103 回风巷 3 套，目前压风自救装置使用正常。 供风管路规格有供风管路规格有 108108、5757 两种规格，在主井井筒内敷设一趟两种规格，在主井井筒内敷设一趟 108108 无无 缝钢管连接至井下各采区大巷，最后用缝钢管连接至井下各采区大巷，最后用 5757 无缝钢管输送至采掘迎头地点无缝钢管输送至采掘迎头地点 5供水施救系统 张山子煤业有限公司二号井供水施救系统与防尘供水供水施救系统与防尘供水 管路为同一管路，管路为同一管路，防尘供水采用地面静压水池压入井下，水池 容量为 200m3；供水水源取自工业场地水源井供水水源取自工业场地水源井，供水水泵型号 dal809，数量 2 台，流量 20m3/h,扬程 50m。供水系统水量、水质满足供水自 救的要求。矿井供水施救装置型号为矿井供水施救装置型号为 zgszgs，共，共 5 5 套，套，分别安装在 14 下扒钩 1 套、41103 运输巷 2 套、41103 回风巷 2 套，目前供水施救装置使 用正常。 供水管路规格有 108、57、25 三种规格，在主井井筒及车场绕道内 敷设一趟 108 无缝钢管连接至井下各个水平，然后通过 57 无缝钢管连接至 井下各采区大巷，最后用 25 无缝钢管输送至采掘迎头地点。 6通信联络系统 通信联络系统包括行政管理通信、生产调度通信、无线通信联络系统包括行政管理通信、生产调度通信、无线 通信、矿用智能应急救援语音广播系统等。通信、矿用智能应急救援语音广播系统等。 该矿于 2008 年 8 月安装了一套 tc232b 型程控数字调度交换机，安装于 工业场地办公楼。行政管理通信通过当地通信部门“虚拟”接入市话网。 井下通讯系统由 kt23 型无线通讯系统和井下固话系统组成，配备了 6 个无 线通讯基站，2008 年 8 月安装并投入使用，本次设计又新增 1 台无线通讯基站。 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 6 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 井下中央变电所、井底交接班硐室、避难硐室、采掘工作面爆破时撤离人 员集中地点等重要场所设有直通调度室的直通电话，能在灾变期间及时通知人 员撤离和实现与避险人员通话。 设计利用矿井现有的调度电话通讯系统，在避难硐室的生存室安设直通矿 井调度室的直通电话。通讯线网使用公共通信电缆，为确保通信电缆的为确保通信电缆的 安全可靠，井下干线电缆敷设路径应全部仔细核查安全可靠，井下干线电缆敷设路径应全部仔细核查，若有，若有 可能发生碰、砸电缆的地方应考虑加穿钢管保护。可能发生碰、砸电缆的地方应考虑加穿钢管保护。直通电话至 分线盒的通信电缆采用矿用阻燃通信电缆，且直通电话需定期测试维护，以确 保其在非常情况下可靠使用。 四、存在问题及建议 1本设计是针对安全避险“六大系统”进行的建设方案，安全避险“五大 系统”(监测监控系统、井下人员定位系统、压风自救系统、供水施救系统和通 信联络系统)由矿方建设完成，但需改进完善，与临时避难硐室设计进行对接， 以便满足本次设计的需要。 2 “六大系统”建设应随采掘情况的变化加以完善。 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 7 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 第一部分 矿井概况 第一节第一节 矿井基本情况矿井基本情况 一、位置、交通 张山子煤业有限公司二号井位于韩台煤田西部，行政区划隶属于山东省枣 庄市台儿庄区张山子镇，紧邻张山子煤矿东部边界，其地理坐标为： 东经：11725151172700 北纬：343315343445 扩大区西距京沪铁路利国车站 6 km，利国站至徐州市约 40 km，韩庄运河 从井田北部通过，可常年通行各类货船，伊家河流经该区，并与运河沟通，机 船可通行。公路交通亦较方便，京福高速公路在区内通过，煤矿至台儿庄、利 国、贾汪均有公路相通。公路、铁路、水运交通较方便（见张山子煤矿交通位 置示意图） 。 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 8 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 图 1-1 枣庄市张山子煤业有限公司二号井交通位置图 二、地形地貌 井田内地势平坦，地形南高北低，地面标高 32.9536.05m，平均标高 34m 左右，南有中低山丘，最高+288m，运河两岸地势低平，标高 32m 左右，全区被 第四系冲积黄土所覆盖。 三、地面水系 区内地表水系：井田西部最大的地表水体是微山湖，湖面辽阔，常年积水， 它直接补给该区北部韩庄运河和南部伊家河。韩庄运河宽 200 m，伊家河为人 工挖掘，宽 30m。韩庄运河常年有水，由西向东流经该区，伊家河为韩庄运河 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 9 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 的一条支流。该井田历年洪水最高水位+35m。 四、气象特征 该井田气象属北温带季风区，属季风型过度性气候。据枣庄市气象台和气 象部门提供，结合以往的气象资料叙述如下： 近 20 年最高气温 39.6（1988 年 7 月 7 日） ，最低气温-19.2（1990 年 2 月 1 日） ，平均气温 13.9。1 月、2 月份气温最低，7 月份气温最高。 历年雨季一般始于 6 月下旬，9 月中旬结束，以 7、8 月份雨量最多。近 20 年年最大降水量 905.2mm，年最小降水量 415.3 mm（1988 年） ，平均年降水量 660.5mm，日最大降水量 220.2mm。 该区地处季风带，四季风向变化较大，全年以东风为多，其次是东南风、 南风和东风。春、夏、秋、三季以东南风为主，冬季多西北风。风向更迭期在 3 月和 9 月。平均风速 2.9m/s；最大风速 15m/s。 近 20 年平均积雪 2.5cm，最大积雪 6cm（1990 年 1 月 31 日） ，最小积雪 1cm（1988 年 12 月） 。 近 20 年最大冻土深度 14cm（1988 年 12 月 17 日） ，最小冻土深度 5cm（1992 年） 。最早冻结日期 10 月 28 日（1966 年） ，最晚冻解日期 3 月 25 日 （1970 年） 。 五、地震情况 该区属地震烈度 7 度区，根据 gb18306-2001中国地震动参数区划图 ， 该区所属地震动峰值加速度分区为 0.100.15g。 六、矿井基本概况： 枣庄市张山子煤业有限公司二号井位于枣庄市台儿庄区张山子镇北部，紧 邻张山子煤矿东部边界。枣庄市张山子煤业有限公司二号井设计生产能力为 15 万吨/年。 矿井采用一对立井开拓，井底水平-76m。中央并列式通风，主井进风，风 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 10 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 井回风，现主采 4 煤层。矿井为瓦斯矿井，无煤与瓦斯突出，煤尘无爆炸危险 性，煤层为三类不易自燃煤层。 该矿采煤方法采用走向长壁采煤法，采煤工艺为炮采。 第二节第二节 煤炭资源和开采地质条件煤炭资源和开采地质条件 一、地层 该井田为华北型沉积的隐蔽式煤田，根据钻孔揭露，第四系之下有山西组、 太原组、本溪组和奥陶统马家沟组。该井田含煤地层为太原组及山西组。井田 内地层由老到新分述如下： 1奥陶系马家沟组（o1-2m） 奥陶系马家沟组，厚约 600 m，为煤系之基底，岩性为浅海相的深灰色厚 层致密质纯灰岩及豹皮灰岩，夹白云质灰岩组成。裂隙发育，含大量方解石脉， 发育有小溶洞。 2本溪组（c2b） 厚约 45 m。主要由灰深灰色、杂色泥岩，薄厚层石灰岩、g 层铝土岩 及奥陶系石灰岩风化侵蚀面上残余铁质泥岩（山西式铁矿）组成。含石灰岩四 层（十二十五） ，其中以第十四层灰岩较厚而稳定（约 8.00 m 左右） ，为灰至 灰白色，含白云质及白色燧石结核。多依其赋存情况而含水，与 g 层铝土、山 西式铁矿为本组之标志层。本组地层与奥陶系呈假整合接触。 3太原组（c2p1t） 本组厚约 180 m，本组地层在井田的北部保存完整，总的剥蚀情况是南部 严重，向北逐渐减弱，直至保存完整。主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒 砂岩、中粒砂岩、薄层石灰岩和煤层组成。属海陆交互相沉积。其厚度由西向 东逐渐变薄。含石灰岩十三层，多位于泥岩之下，为煤层顶板。其中石灰岩三、 五及石灰岩十下层位、厚度稳定，分布普遍，为良好的标志层。其它各层灰岩， 可做为岩、煤层对比的辅助标志层。三灰、十下灰中常含硅质结核。本组含煤 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 11 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 10 层，均为薄煤层，其中局部可采煤层为煤 15上、煤 17 二层煤。属泥炭沼泽 相沉积。 本组与中石炭统本溪组整合接触，以本溪组顶部十二层灰岩顶面与太原组 分界面。 4山西组（p1） 最大残留厚度为 86.98 m 左右。井田内南部全部被剥蚀，向北剥蚀渐弱， 直至保存完整。其岩性主要由深灰色至灰黑色泥岩、灰白色中、细粒砂岩、砂 泥岩互层及煤 3、煤 4 二层煤层组成。山西组与下伏石炭统太原组整合接触， 以太原组顶部一层含海百合茎、长身贝化石的黑色泥岩之顶面为其界面。 5第四系（q） 第四系在该井田内厚 4.5021.50 m，平均厚 13.59 m。井田内以南部较薄， 向北逐渐变厚。由土黄色耕植土、棕黄色至黄褐色砂质粘土、姜结石及底部砂 砾或薄层灰色粘土组成。其中姜结石层局部厚 7.00 m 左右。有粘土充填其中， 为弱含水层。耕植土中多见淡水贝壳，属湖泊相沉积。 二、井田地质构造 （一）褶曲与断层 张山子煤业有限公司二号井地处韩台煤田西部，东部及南部为各煤层露头 线。根据钻孔揭露资料，该区为一向西北倾斜的单斜构造，地层走向北东，倾 向北西。地层倾角南及东南部露头部位局部倾角较陡，平均倾角约 30左右， 最大达 50以上。主要发育两组断裂构造，分别为北东向和近东西向。井田内 局部见岩浆活动。太原组煤层在该井田内未见有岩浆侵入。根据地质报告，该 矿井地层为一单斜构造，产状较陡，断裂构造发育程度简单，构造复杂程度属 简单类型。 断层是该井田主要构造形式，主要有北东向、近东西向两组断层。该区内 共发现断层 3 条，均为正断层，分别为北东向的 f1断层，近东西向的 f2、f8断 层，其落差均大于 100 m，贯穿全井田，对矿井构造形态起到主要的控制作用。 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 12 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 现将各断层分述如下： 1f1断层： 走向北东，倾向北西，倾角 75，落差 260280 m，贯穿全井田，向北延 出井田。由 13、16、17、18 四条勘探线穿过，74-40、16-1 与 2003-8、2003-9 两对钻孔控制，属控制断层。 2f2断层： 为井田南部主要断层，自西向东，走向由北东东向转为近东西向，倾向南， 倾角 75，落差 40100 m，落差自西向东逐渐增大，自 3 线以东所有勘探线 均穿过，由 74-40 号孔穿过，5 线 74-11、2003-1，6 线 74-28、74-27，7 线 74-38、74-19，8 线补 22、74-34，9 线 74-25、79-10，11 线 74-31、79-12 等 6 对钻孔控制，属查明断层。 3f8断层： 位于井田东南部，为边界断层，自西向东，走向由北东东转北东，倾向北 西，倾角 75，落差 200 m，贯穿全井田，井田内延展长度 2900m，向北延出。 由 16-1 号孔穿过，17-1、17-2 及 18-1、2003-1 两对钻孔控制，属控制断层。 断层特征见表 1.2.1 断层控制程度一览表 表 1.2.1 断层 名称 走 向 倾 向 倾角 （） 落差 （m） 长度 （m） 控制情况 控制 程度 f1nenw75 260 280 1700 74-31、16-1， 2003-8、2003-9 两对孔控制 控制 f2 nee ew se75 40 100 4900 5 线 74-11、74-8 对孔 6 线 74-28、74-27 对孔 7 线 74-38、74-19 对孔 8 线补 22、74-31 对孔 9 线 74-25、79-10 对孔 11 线 74-31、79-12 对孔 等 6 对钻孔控制 查明 f8 nee ne nw752002900 16 线 16-1 穿过； 17 线 17-1、17-2 穿过； 18 线 18-1、2003-1 对孔 控制 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 13 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 （二）岩浆岩 根据钻孔和张山子煤矿井下所揭露的资料，该井田西区岩浆活动剧烈。各 煤层受岩浆岩侵入影响严重，都存在岩浆岩侵蚀煤层的现象。 该矿井 f1断层以东新区，穿过山西组地层的 2003-10 号孔，揭露 2 煤层位 岩浆岩厚度较大，而 3 煤、4 煤均无岩浆侵入现象，且均为气煤，未变质。尤 其 3 煤层在老区普遍有巨厚层岩浆岩，而该区突然消失。 三、煤层 该井田内含煤地层为石炭、二叠系，煤系地层 2003-10 号孔揭露厚度为 273.83 m。含可采或局部可采煤层 4 层，分别为煤 3、煤 4、煤 15上、煤 17， 平均纯煤总厚 7.62 m，含煤系数为 2.8。现分述如下： 1煤 3： 位于山西组的中部。井田内仅局部赋存，主要分布范围在 f2 断层以北，f1 断层以东，f2 断层以南完全被剥蚀。区内残存伪厚 04.24 m，平均厚度 4.24m。其顶板为灰色粉砂岩，底板是粉砂岩。赋存范围内稳定，厚度较大。为 该井田的可采煤层之一。 2煤 4： 位于山西组底部，上距煤 3 为 21.99m，下距太原组石灰岩（三）30.85 m（由西浅部向东深部逐渐变薄） 。伪厚 02.29 m，平均厚度 2.29m。为井田内 较稳定煤层。其顶板一般为灰色细粒砂岩，底板一般为粉砂岩，伪底为灰色泥 岩，含植物根化石。该煤层厚度大，为井田的主要可采煤层之一。 3煤 15上： 位于太原组中部，上距煤 13 在 15.6025.32 m 之间，下距 16 煤层 26.3050.00 m，平均 35.25 m。伪厚 01.05 m，平均为 0.65 m。井田内 17- 1 及 2003-10 号钻孔揭露该煤层。为较稳定煤层。其顶板为石灰岩，局部有泥 岩伪顶，底板为灰色泥岩，含植物根化石。为该井田内局部可采煤层。 4煤 17： 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 14 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 位于太原组下部，上距煤 16 在 4.3024.00 m 之间，下距太原组底部约 20.00m，伪厚 01.05 m，平均为 0.67 m。为该井田内较稳定煤层。其顶板一 般为石灰岩，局部有泥岩伪顶，底板一般为灰色细粒砂岩。 四、煤质 1煤层物理性质及煤岩特征 根据钻孔煤芯及矿井现场资料，该区主要可采煤层，山西组煤层（煤 3、 煤 4）：黑色，弱玻璃光泽，亮煤为主，次为暗煤，夹镜煤条带，为半亮半 暗型煤。太原组煤层：黑色，玻璃光泽，较硬，贝壳状断口，具规则的细条带 状结构，裂隙充填有黄铁矿或方解石膜，煤岩类型一般为半亮煤。 2煤的工业用途 根据邻矿资料，煤 3、煤 4 为气煤，煤 15上、煤 17 为气肥煤，可作民用和 工业用煤。 五、水文地质 1概况 该区位于韩台煤田的西部。韩台煤田位于徐州背斜的东南翼，岩层走向近 东西。井田地势平坦，地面标高+3336 m，北部略低于南部。地表水系发育， 煤田西部最大的地表水体是微山湖，伊家河自西向东穿过井田中部，运河自西 向东流经井田北缘。 井田内主要地层有第四系、二叠系和石炭系，煤系基底为奥陶系。井田内 主要含水层有：第四系姜石层，局部与下伏基岩直接接触，可补给基岩水；二 叠系山西组 3 层煤顶部岩浆岩裂隙含水层、石炭系上统石灰岩和奥陶系石灰岩。 该井田南部第四系冲积层下伏大面积基岩含水层露头，特别是奥陶系石灰岩岩 溶裂隙发育，可直接接受大气降水补给，又可接受第四系补给，水量十分丰富。 据张山子煤矿历年矿井涌水量观测资料，矿井涌水量明显受大气降水影响。 2含水层 第四系姜结石含水层 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 15 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 据张山子井田资料，灰白色黄褐色钙结核，上部粒径 15 mm，中下部 粒径增大到 530 mm，个别粒径达 40 mm。其间充填黄色粘土。姜石层由南向 北逐渐增厚，最厚达 19.9m（74-5 孔） 。其上为灰黄色粘土，厚 03.50 m，底 部普遍分布一层厚约 1 m 的隔水粘土层。该区仅两孔，厚度 1015.88m。一九 七四年十月曾在伊家河南 125 m 处的 28 号水井进行简易抽水试验，涌水量为 0.528 m3/h。张山子煤矿一号井沿煤层掘至露头，揭露姜结石含水层，于一九 七四年雨季观测，其涌水量约 10 m3/h。 下二叠系山西组 3 层煤顶部岩浆岩裂隙含水层 据 2003-3 号孔资料，3 层煤顶部岩浆岩为闪长玢岩，厚约 40m，依张山子 煤矿井下观测资料，此层位涌水量 15m3/h 左右。据邻近大兴井田 96-10 号孔抽 水试验资料，岩浆岩水量很小，单位涌水量仅 0.032 l/sm。 太原组三层灰岩 据张山子煤矿资料，三层灰岩含水层厚约 3.60m，有两个分层。上分层厚 约 1.60m，下分层厚约 1.50m，中间夹泥岩约 1.00m。该层分布广泛，层位稳定， 裂隙比较发育。2003 号孔三灰伪厚 5.65m，浅部钻孔（74-10、74-17、74-24） 揭露该层溶洞发育，有漏水现象。矿井老区最下层可采煤层（4 层煤）距三层 灰岩约 28.00m，张山子煤矿到目前为止井下巷道尚未揭露。 3矿井充水因素分析 矿井主要充水因素有基岩含水层中孔隙、裂隙水，岩溶承压水，断层带水， 封闭不良钻孔水及大气降水、地表水，它们通过不同通道涌入井下，造成矿井 充水。 基岩含水层中孔隙、裂隙水、岩溶承压水的充水 开采煤 2、煤 3 时主要充水来源是其顶板二叠系石盒子组砂岩水及闪长玢 岩含水层的水。砂岩水为孔隙裂隙水，涌水量不大，富水性不均一，常见裂隙 带和构造带富水。砂岩水的来源有限，以静储量为主，动储量较小。 开采下组煤层时主要充水来源为第十层石灰岩含水层，岩溶裂隙较发育， 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 16 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 其富水性随埋藏深度增加而减弱，在浅部和构造带附近裂隙发育，富水性强， 水的主要补给来源是通过断层含水层的补给，特别是 f1、f2断层下盘的奥陶系 石灰岩，含水丰富，雨季时接受地表水和大气降水补给，通过 f1、f2断层补给 第十层石灰岩含水层，造成井下涌水。 断层导水 井田边界 f1、f2断层的导水性很强，其下盘奥灰和该井田内所有含水层对 口接触，这是该井田主要补给水源。在靠近断层附近要留有足够的防水煤柱， 以防突水。井田内小断层较多，它们可沟通上、下含水层，因此要注意小断层 突水。 大气降水及地表水的影响 矿井涌水量的增减趋势与大气降水量的变化趋势一致，说明大气降水是矿 井充水的主要因素之一。 4井田水文地质条件类型 根据区内构造特征、煤层与含水层的关系，对比生产矿井的水文地质特征， 该井田水文地质条件类型属岩溶裂隙类简单中等类型。 5矿井涌水量预计 根据矿井储量报告，预计正常涌水量为 71.55m3/h，最大涌水量为 178.88m3/h。 六、其它开采技术条件 1可采煤层顶底板 煤 3：由于受岩浆岩侵蚀影响，大部分被吞蚀。据 2003-10 孔资料，其 顶板是厚度为 40m 左右的岩浆岩。根据西区资料，煤 3 顶板岩石较坚硬，容易 控制。底板为灰黑色泥岩及砂质泥岩，局部为细粒砂岩，普遍有一层灰色粘土 岩伪底，遇水易膨胀。 煤 4：根据 2003-10 号孔资料，其顶板为细砂岩；据西区资料，煤 4 顶 板局部出现砂泥岩，有大面积的岩浆岩侵入；底板为粉砂岩。 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 17 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 煤 15上：据 17-1 号孔资料，煤 15上顶板岩性为石灰岩（九） ，岩性稳定、 坚硬；底板为泥岩。 煤 17：顶板一般为石灰岩，局部有泥岩伪顶，底板一般为灰色细粒砂岩。 2瓦斯、煤尘和煤的自燃倾向 瓦斯 根据 2012 年度矿井瓦斯等级鉴定结果，张山子煤业有限公司二号井瓦斯绝 对涌出量 0.12 m3/min，相对涌出量为 0.72 m3/t，co2绝对涌出量为 0.27 m3/min，相对涌出量为 1.62 m3/t，张山子煤业有限公司二号井为瓦斯矿井。 煤尘：4 煤层无爆炸危险性，煤尘爆炸性指数为 11.64%。 煤的自燃：4 煤为三类不易自燃煤层。 3地温：该井田未开展地温测试工作，据区域资料：区域性地热梯度为 2.73/100 m，恒温度深度为 37.80 m，温度 15.57。因此可估计出不同埋深 条件下的地温值见表 1.2.4。 深 度 与 地 温 关 系 表 表 1.2.4 深 度（m）100200300400500600700 地 温（）17.320.022.725.428.230.933.6 根据规范：“平均地温小于 3/100 m 的地区为地温正常区” ，该井田属地 温正常区。 4地压：据邻近煤矿观测数据，直接顶的初次垮落步距为 10 m 左右，老 顶的初次跨落步距 15.8026.00 m，平均为 20.23m，老顶周期来压步距 9.9518.05m，平均为 11.77m。 第三节第三节 开拓开采现状开拓开采现状 一、矿井开拓开采现状 枣庄市张山子煤业有限公司二号井位于枣庄市台儿庄区张山子镇北部，紧 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 18 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 邻张山子煤矿东部边界。枣庄市张山子煤业有限公司二号井设计生产能力为 15 万吨/年。 矿井采用一对立井开拓，井底水平-76m。中央并列式通风，主井进风，风 井回风，现主采 4 煤层。矿井为瓦斯矿井，无煤与瓦斯突出，煤尘无爆炸危险 性，煤层为三类不易自燃煤层。 该矿采煤方法采用走向长壁采煤法，采煤工艺为炮采。 二、其它主要生产系统概况二、其它主要生产系统概况 （一）提升系统 主井为混合井兼作进风井，提人、煤、物料用。井口标高+36.5，井底标 高-76。主井提升机型号为 2jk2/30a，最大提升速度 2.4m/s，提升容器采 用 1 吨标准罐笼，采用 61924.5s 型钢丝绳型，配用 jr1268 型电机型 2 台（1 用 1 备，380v、ie =211a、额定功率 110kw） 。提升系统各项安全保护 设施齐全有效。 （二）运输系统 井底车场与大巷采用 22kg/m 的钢轨，轨距 600mm，现有 2 台 zk36/250 型电瓶车；地面排矸系统采用 18kg/m 的钢轨，轨距 600mm。排放矸石绞车型号 为 jk0.8m，配用 jb315m26 型电机型（额定电压 380v、额定电流 30a、额 定功率 22kw） 。 （三）通风系统 矿井通风方式为中央并列式，2 台 bk54-6-16 型主扇风机（额定风量 6481962 m3/min，380v、额定功率 45kw） ，目前矿井总进风量 1020m3/min，矿井有效风量 927 m3/min，总回风量 1133 m3/min，有效风量率 92%。矿井负压 380pa，矿井等积孔 1.85。矿井目前只有 1 个 41103 回采工作面， 该工作面需风量为 406.2m3/min，2 个独立通风峒室，需风量 163m3/min。其它 巷道需风量 180m3/min。 主要通风机性能测试时间 2012 年 8 月，测试单位：山东煤矿机电装备安全 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 19 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 检测中心，经测试完全能满足矿井的供风要求。矿井的反风率可达 70%以上。 矿井阻力测定时间 2012 年 8 月，测定矿井阻力为 410pa。矿井通风系统完善可 靠， （四）排水系统 根据生产矿井地质报告提供的资料， 该矿正常涌水量为 70m3/h， 最 大涌水量为 110m3/h。 矿井采用一级排水方式， 设中央水泵房一处，安装 3 台 md-280-434 型排水泵（流量：280m3/h、扬程：170m，配用 yb450s1-4 型 电机，10kv、额定电流 12a、额定功率 220kw） 。2 趟 2739 排水管路沿主井 井筒敷设， 内外环水仓有效容积 1400 m3，能够满足（煤矿安全规程）对于排 出矿井最大涌水量和正常涌水量的要求。 （五）压风系统 地面压风机型号 ogfd-19.6/8、台数：2 台、额定排气量为 19.8m3/min，额 定排气压力为 0.8mpa，配用电机型号 yb280m6、台数 1 台、额定电压 380、 额定电流 167.2a、额定功率 110kw、生产厂家：广东；供风管路规格：四寸钢 管、数量：600m、敷设地点:411 采区。压风自救装置型号为 zyj(a)共 8 套，分 别安装在 14 下扒钩 2 套、41103 运输巷 3 套、41103 回风巷 3 套，目前压风自 救装置使用正常。 （六）供水施救系统 地面生产、生活给水泵（水泵型号 da1809、台数：二台、流量 20 m3/h，扬程 50m。生产厂家：淄博、配用电机型号：yb130m2、台数二台、额 定电压：380v、额定电流 90a、额定功率 45kw、生产厂家：无锡） 。井下防尘水 采用地面静压水池,水池容量 200 立方米。供水施救装置型号为 zgs，共 5 套， 分别安装在 14 下扒钩 1 套、41103 运输巷 2 套、41103 回风巷 2 套，目前供水 施救装置使用正常。 (七)供电系统 该矿新建 10kv 变电所一座，10kv 双回路电源架空引入，一路引自侯孟变 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 20 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 电所，一路引自张山子变电所。全矿设计装机总容量为 1100kva，工作容量 1030kva，其中井下装机容量为 630kva ,工作容量 570kva。地面变电所安装 2 台 scb10-500/10/0.4kv 变压器，14 台 kyn28 型高压开关柜高压开关柜。下井 电缆采用 myjv428.7/10 370 交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装塑料护套铜芯电 力电缆，沿主井井筒敷设，长度为 220m。井下中央电所安装 2 台 ksgb- 500/10/0.69 矿用隔爆型干式变压器，14 台 kgs1-13d 型高压开关柜高压开关柜。 第二部分 井下紧急避险系统 第一节第一节 矿井基本情况矿井基本情况 一、矿井基本情况分析 枣庄市张山子煤业有限公司二号井位于枣庄市台儿庄区张山子镇北部，紧 邻张山子煤矿东部边界。枣庄市张山子煤业有限公司二号井设计生产能力为 15 万吨/年。 矿井采用一对立井开拓，井底水平-76m。中央并列式通风，主井进风，风 井回风，现主采 4 煤层。矿井为瓦斯矿井，无煤与瓦斯突出，煤尘无爆炸危险 性，煤层为三类不易自燃煤层。 目前，张山子煤业有限公司二号井各主要生产系统健全完善且运行正常。 对于井下安全避险“六大系统”的建设，张山子煤业有限公司二号井现已完成 了矿井监测监控系统、人员定位系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联 络系统的建设。张山子煤业有限公司二号井井下安全避险系统尚未建设。按照 国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知(国发201023 号)；国 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 21 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 家安监总局、国家煤矿安监局煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定(安 监总煤装201115 号)； 国家安监总局、国家煤矿安监局关于煤矿井下紧 急避险系统建设管理有关事项的通知(安监总煤装201215 号)； 国家安 全监管总局、国家煤矿安监局关于加快推进煤矿井下紧急避险系统建设的通 知 （安监总煤装201310 号）等有关规定的要求，张山子煤业有限公司二号 井应抓紧对井下紧急避险系统进行建设。 二、矿井安全风险分析 （一）瓦斯危害 张山子煤业有限公司二号井为瓦斯矿井，但在煤矿生产过程中，局部瓦斯 积聚往往发生意想不到的事故，瓦斯危害包括瓦斯窒息、瓦斯爆炸和煤与瓦斯 突出事故，是煤矿的重大灾害之一。可能发生瓦斯事故的场所主要有：采煤工 作面、掘进工作面、回风巷道、采煤工作面上隅角、采空区、盲巷、石门等。 1瓦斯爆炸产生高压气体形成冲击波。瓦斯爆炸后，高温气体以很大的压 力自爆炸地点向外扩张，爆炸地点温度迅速下降，水蒸气凝结，空气稀薄，在 外围的高压气体以反方向冲击过来，形成与爆炸反向的压力，这两种冲击力的 破坏性最大，爆炸后往往会出现顶板塌落、煤壁崩塌、通风设施破坏、矿车颠 覆、道轨弯曲、设备毁坏等，同时使爆炸地点的人员大量伤亡。由于冲击波的 冲击作用，会使别处积存的瓦斯冲出并能扬起煤尘，构成瓦斯或煤尘的连续爆 炸。 2产生有毒有害气体。瓦斯爆炸时，由于大量的氧气参加了燃烧，爆炸时 也产生大量一氧化碳等有毒气体，使井下空气的氧含量减少，造成人员缺氧窒 息或其他有害气体中毒，往往造成大量人员中毒伤亡。 3酿成火灾。由于爆炸时会产生 18502650的高温，形成火焰，往 往引起井下巷道支架或煤的燃烧形成火灾，还会引起煤尘爆炸。 4瓦斯浓度达到 5%16%，氧气浓度在 12%以上，当遇到火源(瓦斯最低点 火温度 650750)或火花(瓦斯最低点火能 0.28mj)，就会发生爆炸。 枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计 第 22 页 共 111 页 枣庄市工业设计院 瓦斯爆炸会产生高温火焰(温度可达 2000)、爆炸冲击波(最高达 1.2mpa)， 并造成矿井空气成分改变。高温火焰造成人员皮肤、呼吸器官和消化器官粘膜 烧伤，并造成电气设备毁坏，形成二次火源，引起火灾。爆炸冲击波可造成人 员创伤、死亡，造成设备毁坏、支架破坏、顶板冒落、通风系统破坏。瓦斯爆 炸使氧气浓度降低，造成人员窒息；分解出的有毒有害气体使人中毒死亡，并 产生新的爆炸性气体，存在二次爆炸的可能。 5瓦斯窒息。由于瓦斯的大量存在，使空气中的氧气浓度大大降低，当氧 气浓度低于一定浓度时，人就感觉呼吸困难、窒息，直至死亡。 防治措施： 根据瓦斯涌出的特点，矿井在生产期间要有针对性的防治，并采用下列措 施： 1.严格掌握风量分配，加强通风管理，保证井下各用风地点有足够的新鲜 风流。生产中严格制定管理制度，设专职瓦斯检查员，对工作地点经常进行各 种有害气体和风量测定，采空区、风门、风筒要有防止漏风的措施。 2.建立瓦斯的个体巡回检测和连续检测的双重监测系统，可靠地预防和控 制瓦斯事故的发生。 3.做好采空区的密闭工作，对不用的