防火防尘系统设计方案.doc

煤矿防火防尘安全技术改造方案说 明 书矿山安全技术咨询有限公司二一二年七月26防火防尘安全技术改造方案说 明 书设计：审核：总工：矿山安全技术咨询有限公司二一二年七月目录编制说明4第一章 煤矿概况5第一节 井田概况5第二节 开采技术条件9第二章 防火防尘系统设计10第一节 防火防尘方法选择10第二节 防火防尘系统的确定11第三章 水量、水压、水质18第一节 水量18第二节 水压19第三节 水质20第四章 水源20第五章 给水系统设计21第一节 系统选择21第二节 水池、蓄水仓21第三节 管网21第六章 用水点装置安设及选型21第一节 灭火装置安设及选型21第二节 给水拴安设及选型22第三节 喷雾装置安设及选型22第四节 隔爆水袋、水槽安设及选型22第七章 防尘、防灭火系统管道设计25第一节 管径的选型25第二节 管道及管件安设25第三节 管道防腐26第八章 组织管理及安全措施26第九章 技术经济26第一节 劳动定员26第二节 经费概算26编制说明根据铜仁地区财政局、铜仁地区经济贸易局、铜仁地区煤炭管理局文件关于全区煤矿矿井防火防尘安全技术改造项目实施意见的通知（铜地煤发200717号）精神，受煤矿业主委托，我公司为该矿井编制矿井防火防尘安全技术改造方案说明书。一、编制设计的依据1煤矿安全规程（2006版）；2煤矿工业小型矿井设计规范（GB 50399-2006）；3煤矿工业矿井设计规范（GB 50215-2005）；4煤矿井下消防、洒水设计规范（GB 50383-2006）；5建筑设计防火规范（GB 50016-2006）；6煤矿井下粉尘综合防治技术规范（AQ 1020-2006）。二、设计指导思想1本方案是依据国家有关安全生产法律、法规、设计规范、安全装备标准等进行编制，其目的是为了保障煤矿安全生产和职工人身安全，防止煤矿火灾、粉尘事故发生，为矿井的安全生产管理营造良好的硬件、软件环境，使其具备良好的安全生产技术条件，2按煤矿安全规程的有关规定，结合煤矿的具体情况，尽量采用适应的技术和设备，确保矿山安全生产；3针对煤矿的现有条件，尽量健全和完善矿井防火防尘系统，采取各种防范措施；4尽量利用现有系统和设施，进行合理的补充完善，优化矿井的防火防尘系统，不仅使矿井能正常生产，并能增强抵御灾害的能力。5确保井下防火防尘系统的可靠性和可操作性。三、矿方提供资料1煤矿地质工程咨询与地质环境监测中心2007年4月编制的省谯家镇煤矿资源储量核实报告及相关图纸；2根据铜仁地区财政局、铜仁地区经济贸易局、铜仁地区煤炭管理局文件：铜地煤发200717号关于全区煤矿矿井防火防尘安全技术改造项目实施意见的通知；3省煤田地质局实验室2006年9月11日提交的煤矿煤层煤炭自燃倾向等级鉴定和煤尘爆炸性鉴定报告；4矿方提供的矿井采掘工程平面图、井上下对照图、通风系统图、消防洒水系统图、瓦斯等级鉴定报告等相关技术资料及设计人员现场调查收集的相关资料。第一章 煤矿概况第一节 井田概况一、交通位置、隶属关系和企业性质谯家镇煤矿属于私营合作企业。根据“黔煤办字（2006）195号”文件批准将原来谯家镇大路湾煤矿和谯家镇煤矿整合为现在的煤矿。二、井田面积该矿位于城南西方向约41Km处，辖属谯家镇，距540县道沿(河)印(江)公路约10Km，有铅(厂)谯(家)简易公路经过矿区，交通较为方便。地理坐标东经10826341082735，北纬281752281840，（见煤矿交通位置示意图2-1）。新的煤矿是由原来煤矿和大路湾煤矿整合而成，根据省国土资源厅颁发的采矿许可证(证号:5200000710860)划定的矿界，有效期为1年（自2007年4月2008年4月）。矿区范围拐点坐标见表1-1(北京坐标系)。矿区形状呈不规则多边形，长0.110.22km，宽0.110.33km，面积1.165km2。表1-1 矿区拐点坐标点号X坐标Y坐标点号X坐标Y坐标0313306436543805131327943654423623132192365451053313180836544876431319753654454053131595365442306313183036543720731321703654391083132260365437709313216036543725103132425365434501131325753654367512313264536543745图1-2 煤矿交通位置图三、区域地层矿区位于黔东煤田内，区域地层出露有二叠系中统栖霞组（P2q）、茅口组（P2m），上统吴家坪组（P3w）、长兴组（P3c）,三叠系下统夜郎组（T1y），第四系（Q），其中吴家坪底部为含煤地层。四、矿区地层矿区出露的地层主要有二叠系上统长兴组（P3c）,三叠系下统夜郎组（T1y）和茅草铺组（T1m），第四系（Q），煤层赋存于吴家坪组下段。现在分述如下：二叠系上统（P3）长兴组（P3c）：底部为深灰色中厚层含生物燧屑泥晶粉晶灰岩，局部夹薄层含沥青质、有机质页岩；中部为深灰色厚层层含沥青质、生物燧屑泥晶粉晶灰岩；顶部为灰深灰色中至厚层含硅质小球、生物燧屑泥晶粉晶灰岩，薄层泥晶生物灰岩。厚6080m。三叠系下统（T1）夜郎组（T1y）夜郎组沙堡湾段（T1y1）：为灰、深灰、灰绿、黄绿等色页岩夹薄层至薄板状灰岩及泥质灰岩，或为互层。层间偶夹钙质及砂质页岩和薄层粉砂岩等，底部侵蚀面上常有少量白、黄褐色粘土。厚933m。夜郎组玉龙山段（T1y2）：为灰、深灰带肉红色灰岩。下部为薄至中厚层灰岩夹薄板状灰岩及泥质灰岩，偶夹黄绿、黄褐等色页岩及砂质页岩；中、上部为厚层至块状灰岩夹鲕、豆状灰岩；上部偶夹白云岩、白云质灰岩或页岩。厚268346m。夜郎组九级滩段（T1y3）：为紫红色，少量呈灰、深灰、灰绿、黄绿等色页岩夹薄层至中厚层泥质灰岩，偶夹白云岩，砂质泥灰岩或钙质及粉砂质页岩。厚1725m。茅草铺组（T1m）：为浅灰灰色中至厚层泥粉晶灰岩、粉晶灰岩，夹重结晶砂屑灰岩，粉屑灰岩亮晶砂屑鲕粒灰岩。矿区只出露底部。厚度不详。第四系（Q）：为残积、坡积、冲积堆积物，为粘土、亚粘土及碎石，分布于负地形及地势平缓地带。厚010m。五、构造矿区大地构造位置地处扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向复杂构造变形区谯家向斜北西翼。向斜轴向NE30，两翼不对称，出露地层自向斜轴部向外，依次为：三叠系下统茅草铺组、夜郎组，二叠系上统长兴组、吴家坪组，二叠系中统茅口组、栖霞组；总的地层走向125160，倾向北西或南东。向斜北西翼倾角711，向斜南东翼倾角1114，煤层产状与地层产状基本一致。矿区节理、裂隙较发育，主要发育走向北西、北东向节理二组，该两组节理、裂隙对煤层有一定的破坏作用，矿区内构造不发育。本矿区构造复杂类型属于简单类型。六、煤层1可采煤层矿区内揭露的可采煤层一层，即15号煤层。区内煤层产于二叠系上统吴家坪组下段，产煤一层，呈层状产出，煤层产状走向北东，倾向125160，倾角710，与地层产状一致。煤层厚度1.121.25m，其间夹一层平均厚0.800.12m的深灰色含炭质粘土岩，净煤厚1.011.07m。煤层分布于整个矿区。顶板岩性：直接顶板为泥岩，间接顶板为泥质灰岩、灰岩。底板岩性：直接底板为含鲕粒铝土质粘土岩。2煤层稳定程度类型据矿区内巷道揭露情况及周边矿井调查了解资料，15号煤层较稳定，矿区内煤层的稳定程度属较稳定类型。第二节 开采技术条件一、瓦斯根据省铜仁市武陵科技咨询有限公司2006年9月18日提交的省煤矿2006年度矿井瓦斯等级鉴定报告，鉴定结果为：矿井绝对瓦斯涌出量为0.0414m3/min，相对瓦斯涌出量为0.6480m3/t，绝对二氧化碳涌出量为0.2185m3/min，相对二氧化碳涌出量为3.4200m3/t，该矿井为低瓦斯矿井。二、煤尘根据省煤田地质局2006年9月11日提交的检测报告，鉴定结论为：煤尘有爆炸性。三、煤的自燃倾向性根据省煤田地质局2006年9月11日提交的检测报告，鉴定结论为：煤层有II类自燃倾向性，属于自燃煤层。四、地温该矿无地温异常现象。第二章 防火防尘系统设计第一节 防火防尘方法选择一、选择防火防尘方法的原则选择矿井防火防尘方法应根据矿井煤层赋存条件、巷道布置、煤层自燃倾向性、煤尘爆炸性鉴定结果、及其利用要求等因素确定，并遵循以下原则：1选择的防火防尘方法应适合矿井的巷道布置、现有条件和开采技术条件。2应根据矿井实际情况及煤层（尘）鉴定结果分析，有针对性地选择防火防尘方法。第二节 防火防尘系统的确定一、防火系统确定为了有针对性地制订防灭火对策，将矿井火灾予以分类是必要的。根据火灾发生的地点不同可分为：1地面火灾。发生在矿井工业广场范围内地面上的火灾称为地面火灾。2井下火灾。发生在井下的火灾以及发生在井口附近而威胁到井下安全的火灾称为井下火灾。根据引火的热源不同可将矿井火灾分成以下两类：1）外因火灾或称外源火灾。是指由外来热源如瓦斯、煤尘爆炸、放炮作业、机械摩擦、电源短路、电气设备失爆、吸烟、烧焊以及其他明火等引起的火灾。2）内因火灾或称煤的自燃火灾。是指煤炭在一定的条件下，自身发生物理化学变化：吸氧、氧化、发热、热量聚集导致着火而形成的火灾。（一）地面火灾灭火根据地面火灾性质，采用不同灭火方法，但根据矿上实际情况，本方案采用消防器材灭火和用水灭火相结合。消防器材配备见表2-2-1。表2-2-1 地面消防材料库备用品量表序号备用名称单位数量备注138mm消火水龙带m200238mm普通消火水枪支33分流管个64集流管个25消火三通个66阀门个6738mm快速接头及帽盖垫圈套108管钳子把39救生绳根510撬棍把211平板锹把21210L泡沫灭火器个2013CO2灭火器个20148kg干粉灭火器个20151211灭火器（2L）个2016灭火岩粉kg20017水泥t118石灰t11938胶管m10020接管工具套221探照灯盏222安全带条423钢绳梯m3024担架副325麻袋条5026潜水泵台127砖m3528料石m3529方木m3330木板m3531铁钉（2”、3”、4”）kg10（二）井下火灾灭火煤层自燃灭火根据省煤田地质局2006年9月11日提交的检测报告，鉴定结论为：煤层有II类自燃倾向性，属于自燃煤层。根据鉴定结果和矿上的实际情况，煤层灭火采用流动汽雾阻化剂防灭火技术。阻化剂灭火是目前国内外正在积极推广应用的一种防止自燃火灾的新方法。它具有工艺系统简单、投资少，且阻化剂来源广、阻化率高、价格低廉等优点。另外，此法还对缺水、少土地区煤矿的井下防灭火具有重大的现实意义。因此，问世以来取得了较好的社会效益和经济效益。流动汽雾阻化剂防灭火技术，能充分地利用漏风通道裂隙微小漏风，使汽雾较均匀地进入采空区，覆盖和湿润浮煤，阻止或减缓氧化。成本低（吨煤成本0.2元/t），操作简便。对于缓倾斜、急倾斜煤均适用。1灭火原理流动汽雾阻化剂防灭火工艺一般分为两类：一是在采煤工作面向采空区遗煤喷洒阻化液防止煤炭自燃；二是向可能或已经开始氧化发热的煤壁打钻孔压注阻化液，以抑制煤的自燃。流动汽雾阻化剂防灭火技术对于前一种是通过雾化器加速、加压使水溶液变为微小雾滴，雾滴以漏风风流为载体飘移到采空区，覆盖在残煤表面，对煤体产生物理和化学的综合作用，减少煤体表面与空气的接触面，抑制煤表面活化物氧化反应速度，达到防残煤自燃的目的。对于后一种是向煤壁采用煤电钻打孔径42mm，深23m的孔，由3D-5/40型往复泵压注阻化液以煤壁见药液即可，一次达不到效果时，可重复23次，直到煤温正常为止。2系统组成流动汽雾阻化剂防灭火系统由储液箱、高压泵、过滤器、电器开关、高压胶管、雾化器等组成。见图5-2-1。系统所用设备型号参数见表2-2-1。表2-2-1 系统所用设备型号参数名 称型 号技 术 参 数高压泵SO-2/150压力150kg/cm2，流量0.5m3/h喷雾器QWF-II压力0.5-0.6Mpa储液箱1吨矿车改装高压管323阻化剂阻化剂的作用就是利用阻化剂分子与煤体表面活性分子的相互吸引,破坏煤体表面自由力场,促使氧原子(O)恢复到分子状态(O2)，使煤表面活化物质氧化反应速度放慢或者抑制，起到阻化作用。针对本矿选用MgCl2（卤片）作为阻化剂。阻化剂的药液浓度是使用阻化剂防火的一个重要参数，它决定防火效果，又影响吨煤成本。本矿采用20%浓度的MgCl2溶液，其阻化率较高，防火效果较好。4喷洒量计算合理的药液喷洒量取决于遗煤的吸药量和丢失煤量，最易发生自燃的部位是工作面采空区的上下出口，巷道煤柱破碎堆积带等需要充分喷洒的地方，用药量要大，在计算时应加一个加量系数。工作面一次喷洒量可按下式计算：V=K1K2LShA /（Rr）式中：K1易自燃部位药液量加量系数，一般取1.2；K2采空区遗煤容重，t/m3（取遗煤样实测）；A吨煤吸液量，t/t；r阻化剂容重，t/m3；L工作面长度，m；h采空区底板遗煤走向长度，m；S采空区底板遗煤厚度，m；R雾化率，%（取R=0.8）。实施时，每班2只喷枪对采空区喷雾，喷雾工作时间为4小时/班。5系统特点(1)流动汽雾阻化剂防灭火技术。利用卤片作为阻化剂，成本低，材料易得。(2)流动汽雾是以漏风风流为载体，那里有漏风就可安装喷枪，具有系统简单，机动灵活，防灭火范围大等特点。(3)与其它防灭火方法相比，流动汽雾阻化剂具有防灭火效果好，工人劳动强度小等特点。预防煤层自燃的措施在采区开采设计中，必须预先选定构筑防火门的位置。当采煤工作面投产和通风系统形成后，必须按设计选定的防火门位置构筑好防火门墙，并储备足够数量的封闭防火门的材料。采煤工作面回采结束后，必须在45天内进行永久性封闭。二、防尘系统1采掘工作面防尘采掘工作面采用炮采。故工作面中的钻眼、爆破落煤、装载、落顶等工序产尘强度大，是主要产尘源，是除尘的重点。炮采工作面应采用湿式打眼，使用专用水炮泥，爆炸时水滴和粉尘的惯性碰撞和凝并使粉尘迅速沉降。水炮泥爆破除降尘效果外，对降低爆焰、温度、防止引燃事故、降低炮烟及有毒有害气体含量效果也十分显著，见水炮泥布置示意图222。图222水炮泥布置示意图1黄泥2水炮泥3炸药包炮眼深度和炮眼的封泥长度应符合煤矿安全规程（2006）第三百二十九条要求：（1）炮眼深度小于0.6m时，不得装药、爆破；在特殊条件下，如挖底、刷帮、挑顶确需浅眼爆破时，必须制定安全措施，炮眼深度可以小于0.6m，但必须封满炮泥。（2）炮眼深度为0.61m时，封泥长度不得小于炮眼深度的1/2。（3）炮眼深度超过1m时，封泥长度不得小于0.5m。（4）炮眼深度超过2.5m时，封泥长度不得小于1m。（5）光面爆破时，周边光爆炮眼应用炮泥封实，且封泥长度不得小于0.3m。（6）工作面有2个或2个以上自由面时，在煤层中最小抵抗线不得小于0.5m，在岩层中最小抵抗线不得小于0.3m。浅眼装药爆破大岩块时，最小抵抗线和封泥长度都不得小于0.3m。喷雾洒水：在采掘工作面装载点、卸载点等井下作业地点，均设置喷雾器喷雾洒水。该方法简单方便、经济、有效，降尘率为3060。采掘工作面爆破前、后冲洗煤壁，爆破时应喷雾洒水，攉煤时洒水。炮采工作面应采取湿式打眼，供水压力为0.2Mpa1.0Mpa，耗水量为5L/min6L/min，使排出的煤粉呈糊状，使用水炮泥；爆破前、后应冲洗煤壁，爆破时应喷雾降尘，出煤时洒水。掘进工作面爆破后的喷雾洒水，要求能于放炮后立即启动水管阀门进行喷雾洒水，这样就能提高除尘效果。为降低风流中的矿尘浓度，可以设置水幕净化风流。即在巷道周壁间隔地安装35个喷雾器，使整个巷道断面上都布满雾体。2通风防尘采用合理的风速：井下风速必须严格控制，增大风量或改变通风系统时，必须相应的调节风速，防止煤尘飞扬。放顶时，加强通风，保证工作面风速在0.25m/s以上的排尘风速，但不得超过4m/s，最优排尘风速为1.52m/s。3隔绝煤尘爆炸主要采用被动式隔爆水棚，隔爆水棚分为主要隔爆棚和辅助隔爆棚两种，主要隔爆棚以集中式为主，辅助隔爆棚以分散式为主，见煤矿井下综合管网系统图（1：2000）。第三章 水量、水压、水质第一节 水量一、消防用水水量井下同一时间的火灾次数应按一次考虑。一次火灾消防用水量按下式计算：QX=0.06qiti=0.064506=162 m3式中QX井下一次火灾消防用水量（m3）0.06从L/min换算到m3/h的常数qi某消防用水项的流量指标（L/min），取7.5L/s（根据设计规范）ti某用水项的火灾延续时间（h），取6h（根据设计规范）根据煤矿井下消防、洒水设计规范的要求，消防储备水量应按一次火灾消防用水总量计算，则储备水量为162m3。二、井下洒水水量井下日洒水日用水量，按下式计算：Qd=K0.06qiti=1.35（11.0+3.0+1.4）=21m3/d式中Qd井下洒水日用水量（m3/d）K富裕系数，取1.251.35，本设计取1.35。0.06从L/min换算到m3/h的常数qi某用水项的流量指标（L/min）ti某用水项的时间（h）表3-1-1 井下用水设施用水量、水压、日工作小时数用水名称数量用水量（L/S）水压（Mpa）日工作小时（h）日用水量（m3/d）风流净化水幕40.051.4163.0放炮用强喷雾装置（喷嘴）100.31.0111.0冲洗巷道用给水栓DN2510.40.511.4井下洒水的调节储存量，按最大小时洒水总量的2h计算，计算为0.36m3/d。三、总日用水量总日用数量为消防用水水量与井下洒水水量之和，177.76m3。第二节 水压根据煤矿井下消防、洒水设计规范（GB50383-2006）的要求及矿上实际情况，设计风流净化水幕水压大于1.0Mpa，消防栓栓口压力为0.351.0Mpa。井下消防、洒水管道的静水压力不宜超过4.0Mpa。煤矿的风井位置标高较高，风井用水最高用水点与消防防尘水池的高差为m,需要设置一个XRB-50/125型高压泵（流量50L/min，额定工作压力12.5MPa，额定电压380V、功率2.2kW。）进行加压。井下消防、洒水管道系统中某一点的水压值应按下式计算：P=10(Z-h)g+P0式中：P管道系统中某计算点的计算水压值（MPa）; 水的容重（1000kg/m） Z位置水头差，为计算点至该点管道上游水压已知点（如减压阀、水池计算水面或加压泵出口）之间的几何高差（m）； h从上游已知点至计算点之间的管道水头损失（m）； g重力加速度，9.81m/s； P0已知点的水压（MPa）,可为系统加压水泵的出口压力或减压阀后的水压。第三节 水质根据煤矿井下消防、洒水设计规范（GB50383-2006）消防洒水水质应符合表3-3-1的规定。表3-3-1 消防洒水用水水质标准项目标准悬浮物含量30mg/L悬浮物粒径0.3mmPH值69大肠菌群3个/L第四章 水源生产用水为井下顶板出水经过净化水池，储存在井下一标高为+888m的井下消防洒水水池，流量约50m/h，水源稳定可靠，水池容量为250m，向井下+888m水平以下巷道供水。矿井地面设置有一生活用水水池，水池容量为25m，水源来自附近泉水，泉水流量约80m/h，采取管道静压供水，井下+888m水平以上的巷道消防洒水取自该水池。各个水池安设一个XRB-50/125型高压泵，流量50L/min，额定工作压力12.5MPa，额定电压380V、功率2.2kW。第五章 给水系统设计第一节 系统选择井下消防和防尘为同一供水系统，由地面25m3水池向井下+888m水平以上巷道敷设894.5无缝钢管一条，以动压供水方式向井下供水，采用DN65焊接钢管对场地各生产用水点静压供水。由井下250m3水池向井下+888m水平以下巷道敷设894.5无缝钢管一条，以动压供水方式供水。第二节 水池、蓄水仓在地面+900m建立m3消防、洒水共用水池一个，向地面、井下用水地点供水。在井下建立150m3蓄水仓，保证地面消防、洒水池供水。第三节 管网井下设有完善的消防洒水管网，由距离主斜井井口50m左右的地面50m3消防洒水池向井下动压供水，防尘洒水管路系统主要敷设在：采掘工作面卸载点装载点运输重载系统采煤工作面的进回风顺槽。井下按煤矿安全规程（2006版）的要求设置消防设施和喷雾降尘装置。防尘洒水管路的布置，见煤矿井下综合管网系统图（1：2000）。第六章 用水点装置安设及选型第一节 灭火装置安设及选型在主斜井、回风斜井、下山等其他巷道的洒水干管每隔100m设DN25给水栓。每隔100m管道设置消防火栓。第二节 给水拴安设及选型在主斜井、回风斜井、下山等其他巷道的洒水干管每隔100m设DN25给水栓。具体位置见布置图。第三节 喷雾装置安设及选型一、风流净化水幕第四节 隔爆水袋、水槽安设及选型一、隔爆水棚按保护的范围隔爆水棚分为：主要隔爆棚（水槽棚）和辅助隔爆棚（水袋棚）两类。水槽由改性聚氯乙烯制成呈倒梯形形状，外型为半透明的槽体。质硬、易碎。井下一旦发生爆炸，爆风将水槽击碎崩翻，水雾沿巷道方向形成一道屏障，起到阻隔、熄灭火焰，防止爆炸传播。因水的比热比岩粉大5倍，消焰效果好。半透明槽体能直接观察槽内水位，便于维护管理。水袋棚是一种经济可行的辅助性隔爆设施，对水袋作为盛水容器的材料，必须能经受水的长期浸泡，材质不腐烂和机械强度不下降，且具有阻燃和抗静电性能。其原理和水槽棚相同，水袋外形呈园弧形，通过四个金属吊环用挂勾吊挂，吊勾角度600左右。二、水槽棚1水槽规格型号：GS404A尺寸：上平面 570390mm 下平面 510350mm 净 高 210 mm 容 积 42L2水槽在巷道内的布置形式采用置放式，水槽放在托架上。如图3-4-1所示：图3-4-1 水槽棚设置示意图水槽棚间距为1000mm，水槽棚设置总长度为30m，应布置在直线巷道内。3水槽棚设置地点：矿井两翼与井筒相连通的主要运输大巷和回风大巷；相邻采区之间的集中运输巷和回风巷；相邻煤层之间的运输石门和回风石门；水槽内水中混入5%的粉尘后，应立即换水,水槽内水量应保证40L。该矿井目前没有适宜安设水槽棚的地点。三、水袋棚1水棚的结构与选型水棚是由架设于巷道