煤业有限公司矿井防灭火专项设计说明书.doc

煤业有限公司煤业有限公司 矿矿井井防防灭灭火火专专项项设设计计 说说 明明 书书 目 录 1 1 前前 言言 .1 1.1 设计依据.2 1.2 设计指导思想.3 1.3 设计主要内容.4 1.4 存在主要问题及建议.5 2 2 矿井概况及安全条件矿井概况及安全条件 .6 2.1 井田概况.6 2.2 兼并重组整合前各矿井生产现状.8 2.3 周边矿井.10 2.4 矿井地质.11 2.5 安全条件.23 2.6 矿井开拓开采.25 3 3 XXXX 煤业矿井火灾风险评价及总体设计方案煤业矿井火灾风险评价及总体设计方案 .29 3.1 XX煤业矿井火灾风险评价.29 3.2 矿井防灭火技术简介.30 3.3 XX煤业矿井火灾防治技术对策.32 3.4 XX煤业矿井防灭火设计总体方案.34 4 4 矿井自然发火预测预报技术矿井自然发火预测预报技术 .36 4.1 煤自燃标志气体优选实验.36 4.2 XX煤业煤自燃标志气体及预测预报指标体系.46 4.3 煤样特征温度测试及分析.47 4.4 矿井火灾监测系统方案.50 5 5 灌浆防灭火系统灌浆防灭火系统 .59 5.1 灌浆防灭火技术特点.59 5.2 灌浆材料选择.59 5.3 主要灌浆参数计算.60 5.5 灌浆设备及方法.64 5.6 灌浆时间.68 5.7 灌浆方法.69 5.8 输浆管路.70 5.9 灌浆操作规程.72 5.10 灌浆管理.74 6 6 阻化剂防灭火系统阻化剂防灭火系统 .80 6.1 阻化剂防灭火特点.80 6.2 阻化剂防灭火系统的基本要求.80 6.3 阻化剂的选择.80 6.4 阻化剂浓度的确定.81 6.5 阻化剂防火系统选择.82 6.6 阻化剂防灭火工艺.82 6.7 工作面喷洒量计算.84 6.8 阻化设备基本要求.84 6.9 阻化剂效果考察与管理.85 6.10 阻化剂防灭火操作规程.86 6.11 注意事项.87 7 7 凝胶防灭火系统凝胶防灭火系统 .90 7.1 凝胶防灭火系统基本要求.90 7.2 凝胶防灭火技术特点.90 7.3 凝胶灭火材料选择.91 7.4 凝胶防灭火技术参数.91 7.5 凝胶灭火工艺.92 7.6 凝胶防灭火装备.94 8 8 煤层自燃防治其它技术措施煤层自燃防治其它技术措施 .98 8.1 开拓开采方面技术措施.98 8.2 通风方面技术措施.100 8.3 巷道掘进时防灭火技术措施.101 8.4 工作面安装期间防灭火技术措施.102 8.5 工作面回采期间防灭火技术措施.102 8.6 工作面回撤期间防灭火技术措施.103 8.7 工作面回撤完封闭技术措施.103 8.8 回采工作面采空区自燃“三带”测定.108 9 9 外因火灾防治外因火灾防治 .111 9.1 电气事故引发的火灾防治措施及装备.111 9.2 带式输送机着火的防治措施.115 9.3 其它火灾的防治措施.116 9.4 消防洒水系统.117 9.5 防火门.121 9.6 矿井外因火灾的灭火方法.124 9.7 消防材料库.126 1010 火灾事故应急救援火灾事故应急救援 .132 10.1 事故类型和危害程度分析.132 10.3 组织机构及职责.134 10.4 预警行动.138 10.5 信息报告程序.139 10.6 事故现场处置措施.139 10.7 发生火灾时通风系统调整及避灾路线.142 10.8 不同火灾地点行动措施.144 10.9 火区的封闭、管理与启封.148 1111 矿井防灭火组织与管理矿井防灭火组织与管理 .154 11.1 组织保障措施.154 11.2 专业管理措施.157 1212 经费概预算经费概预算 .161 1 1 前前 言言 矿井火灾是矿井的主要灾害之一，随着我国煤炭产量的不断增加， 新建矿井的增多和开采强度、开采深度的增大，矿井防灭火问题显得尤 为突出。据不完全统计，我国存在自然发火危险的矿井已占到 60%以上。 每一场火灾的发生，轻则破坏煤矿开采的部署，干扰矿井的正常生产； 重则烧毁煤炭资源和井下材料、设备；更有甚者可能引燃瓦斯煤尘爆炸， 酿成人员伤亡的重大恶性事故，导致矿井的提前报废。重大恶性火灾事 故造成政治、经济以及资源上的损失往往是难以估量的，对矿工情感上 的伤害也非短期可以消除的。此外，由于矿井火灾造成土壤、水资源、 植被、大气层的严重污染，威胁到人类生存的环境。 在矿井火灾发生总数中，外因火灾所占比重较小，但其发生突然、 发展迅猛，如果不能及时发现和控制，往往造成重大事故；内因火灾 （自燃火灾）是由处在特定环境下的煤吸附氧气产生热量，并在一定条 件下热量得以积聚而形成的，90%以上的矿井火灾属于内因火灾范畴，其 发生和发展往往伴有一个孕育的过程，根据其征兆能够在早期发现，常 常发生在人们难以进入的采空区内，一旦形成火灾，面积较大、温度较 高，且火源位置难以确定，灭火比较困难。 我国是少数几个以煤作为主要能源的国家之一，也是世界产煤大国。 煤炭在我国一次能源消费中占 76%，随着我国经济的快速发展，对煤炭 的需求还会进一步增加，我国以煤为主要能源的生产和消费特征在今后 相当长的时间内都不会改变。因此，近年来国家和企业对煤矿安全生产 日益重视，加大了煤矿安全投入的强度，特别是对新建或改扩建矿井防 灭火设施的设计、审查、验收等制定了较为完善的标准。同时，加强了 对矿井防灭火新技术、新装备、新材料的研究和应用，极大地改善和提 高了我国煤矿防灭火技术装备水平。 xx 煤业有限公司矿井位于 xx 县 xx 镇三岔村东一带，距 xx 县城直距 8km。矿井井田面积为 5.6532km2，批准开采 2 号-5 号煤层，生产能力为 1.2Mt/a。 据 2010 年 7 月山西省煤炭工业局综合测试中心对 2、3、5 号煤层所 作的“煤自燃倾向性鉴定报告” ，2 号煤层原煤吸氧量为 0.56cm3/g，自燃 倾向等级为类，为自燃煤层；3 号煤层原煤吸氧量为 0.60cm3/g，自燃 倾向等级为类，为自燃煤层。5 号煤层原煤吸氧量为 0.56cm3/g，自燃 倾向等级为类，为自燃煤层。煤层最短发火期 4 个月，目前井下未发 现火区，地面未发现煤层自燃现象。 根据煤矿安全规程第二百三十二条和国家安全监管总局国家 煤矿安监局关于加强煤矿防灭火工作的通知 （安监总煤行2008161 号） 的规定，开采容易自燃和自燃煤层时，必须编制相应的防灭火设计，采 取综合防灭火措施，防止自燃发火。因此，xx 煤业有限公司根据矿井煤 层赋存状况、采煤方法、巷道布置、巷道支护、通风系统等实际情况开 展矿井防灭火技术及装备的研究，选用先进、实用的防灭火方法，编制 xx 煤业有限公司矿井防灭火专项设计 ，科学合理地制定有效的防灭火 措施，指导矿井防灭火工作，保证矿井的安全生产。 1.1 设计依据设计依据 （1）山西威德睦方煤矿设计咨询有限公司编制的xx 煤业有限公司 矿井兼并重组整合项目初步设计 、 xx 煤业有限公司矿井兼并重组整合 项目安全专篇 ； （2） 煤矿安全规程 ，2012 年版； （3） 矿井防灭火规范（试行） ，煤安字（1988）第 237 号； （4） 煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范 ，AQ1055- 2008； （5） 国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿防灭火工作 的通知 ，安监总煤行2008161 号； （6） 煤炭工业矿井设计规范 ，GB50215-2005； （7） 矿井通风安全装备标准 ，MT/T5016-1996； （8） 煤矿自然发火标志气体色谱分析及指标气体优选方法 ， AQ/T1019-2006； （9） 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件 ，MT/T757-1997； （10） 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 ，AQ1029- 2007； （11） 煤矿安全监控系统通用技术要求 ，AQ6201-2006； （12） 煤矿用注氮防灭火技术规范 ，MT/T701-1997； （13） 煤矿用注浆防灭火技术规范 ，MT/T702-1997； （14） 矿山救护规程 ，AQ1008-2007； （15） 矿井密闭防灭火技术规范 ，MT/T698-1997； （16） 煤矿防火用阻化剂通用技术条件 ，MT/T700-1997； （17） 煤矿采空区阻化汽雾防火技术规范 ，MT/T 699-1997； （18）国家和地方政府有关煤炭工业生产的法律、法规、技术政策 等。 1.2 设计指导思想设计指导思想 此次矿井防灭火专项设计坚持“安全第一、预防为主、防治结合、 技术可行、经济合理”的原则，严格遵循国家相关规程、规范、规定， 根据 xx 煤业煤层赋存状况、开拓开采工艺和当地实际情况，认真分析矿 井生产各环节过程中可能引起火灾的各种因素，结合目前国内外矿井防 灭火技术现状及发展方向，借鉴国内外先进的设计思想和类似矿井防灭 火的成功经验，从提高矿井的防灭火技术、装备水平及抗灾能力出发， 积极采用新技术、新工艺、新设备采取综合防灭火设计方案，建立健全 该矿的防灭火系统，完善矿井火灾防治技术措施及装备，从而保证矿井 的安全生产，防止矿井火灾事故的发生。 1.3 设计主要内容设计主要内容 xx 煤业有限公司批采煤层为 2 号-5 号，矿井移交生产和达到设计能 力时投产采区为 2 号煤层一采区，共一个采区，一个综采工作面，两个 煤巷综掘工作面保证矿井 1.20Mt/a 的生产能力。因此本次“矿井防灭火 专项设计”主要针对 2 号煤层开采进行设计和编制。在分析煤层地质情 况、开拓开采系统和方式、矿井通风状况基础上，主要设计以下主要内 容： （1）在 xx 煤业矿井火灾风险评价的基础上，确定矿井火灾防治的 重点，遵循相关规程、规范和规定，结合矿井的实际开采情况，确定矿 井总体防灭火方案。 （2）对 xx 煤业开采的 2 号煤层进行现场取样、实验室测试，考察 煤样在升温氧化过程中气体生成演化规律，结合煤自燃标志气体优选原 则，确定煤层自燃标志气体，并建立健全相应的监测系统和预测预报制 度，发现自燃隐患及时采取相应的措施。 （3）根据矿井的实际开采情况和相关的规程、规范和规定，确定 xx 煤业在正常推进过程中自燃火灾防治采取以灌浆、喷洒阻化剂、压注凝 胶综合防灭火措施，并对防灭火系统进行详细设计。 （4）针对电气设备、带式输送机及其它原因引发的外因火灾，提出 相应的防治措施、灭火方法及装备。 （5）编制矿井火灾事故应急救援预案和防灭火组织管理制度。 1.4 存在主要问题及建议存在主要问题及建议 （1）本设计是依据现有的矿井采区设计、巷道开拓情况及通风系统 进行的，没有从巷道布置和通风系统方面进行有利于矿井防灭火的设计。 （2）由于没有完全掌握该矿煤自燃的特点和规律，建议在开采过程 中，进一步对各开采煤层防灭火资料进行收集、整理，掌握各开采煤层 自然发火的特点和规律，建立一支技术过硬的防灭火队伍，为以后开采 提供参考。 （3）设计中的部分参数是在经验的基础上就大选取，以保证满足矿 井需要，建议矿方在今后的防灭火实践中进一步总结规律，修正参数， 进一步适应 xx 煤业矿井防灭火技术需要。 2 2 矿井概况及安全条件矿井概况及安全条件 2.12.1 井田概况井田概况 2.1.1 位置及交通位置及交通 xx 煤业有限公司矿井位于 xx 县城北东方向 10km 的三岔村，行政区 划属 xx 县 xx 镇管辖。 井田地理位置为东经 11220341122248 北纬 390318390512 中心地理位置为东经：1122100，北纬：380415。 井田位于 xx 县东北，由简易公路与大运二级公路相连，至大运二级 公路直距 4km,运距 5 km，向北可至 xx 镇、朔州、大同；向南至 xx 县城、 原平、忻州、太原；北同蒲铁路经过 xx、xx 站，距北同蒲铁路 xx 煤炭 集运站直距 4km，运距 5 km，交通运输条件较为方便 2.1.2 地形地貌地形地貌 本井田地处云中山北端，地貌上属剥蚀断块低中山区，区内地形东 高西低，区内沟谷切割严重，区内最高点位于井田的东北部，海拨 1693.0m，最低点位于井田的西部，海拔1398m，相对高差295m，区内无 常年流水性河流，沟谷中仅在冰雪消融时及雨季有短期地表径流。井田 位于云中山脉北端与恒山山脉西南端的交汇处，为典型的黄土、基岩切 割型中山丘陵地形地貎，井田内沟谷山梁发育，按其形态类型分为侵 蚀地形及堆积型地形，前者占绝对优势。 2.1.3 河流水系河流水系 本井田属于海河流域，永定河水系桑干河支系，恢河支流，恢河为 区域内第二大河流，发源于云中山脉北麓分水岭，经xx县城，xx镇向北 汇入桑干河，该河位于本井田西部，属季节性河流，以它为主要河道的 水系呈羽毛状，本井田的冲沟平时干涸无水，只在雨季汇聚洪水，并从 不同方向排出后均向西汇入恢河，该河雨季流量增大，遇大雨则洪流暴 发，携带大量泥沙向下游直泻，雨后流量锐减，79月份流量占全年总 流量的50%70%。枯水的冬、春季节流量甚小，主要靠泉水、生活用水、 工业废水等汇成细流。 2.1.4 气象气象 本区属大陆性中温带季风气候，为干旱地区。气温变化昼夜悬殊， 四季分明。降雨量较小，多呈干旱状态，冬春两季多西北风少雪雨，而 夏季雨量集中，有时出现洪涝、冰雹灾害。年平均气温6.2，1月份最 低，平均为-9.9，极值为-24.2；7月份最高，平均为20，极值为 34.8，平均温差29.9。一般降至0时间在10月中旬，回升至0的 时间在翌年4月中旬。年平均降水量为468.1mm，最大降水量在7月份，为 744.8mm，最小在1月份，为4.5mm。水量主要集中于7、8、9月份，占全 年的59%。蒸发量年平均为1902.3mm，蒸发量大于降水量，气候特别干燥。 初霜期在10月上旬，终霜期在翌年3月底，平均无霜期194天。初雪期平 均为11月下旬，终雪期为翌年3月底，一次最大积雪厚度为1.30m。最早 冻结在11月中旬，最晚解冻为翌年4月，井田内最大冻土深度为1.50m。 风向多为西北风及西风，风速历年平均3.1m/s，最大月（35月）平均 4.3m/s，最小月（8月）平均2.2m/s。 2.1.5 地震地震 根据中国地震动参数区划图 （GB183062001）附录A“中国地震 动峰值加速度区划图” ，本区地震动峰值加速度为0.15g，对应的地震基 本烈度值为度。历史记载本区内曾发生过多次地震，较大的为1683年 11月22日原平7级地震，1961年10月27日xx东寨4.5级地震。 2.22.2 兼并重组整合前各矿井生产现状兼并重组整合前各矿井生产现状 xx 煤业有限公司由山西 xx 泰华煤业有限公司、原山西 xxxx 煤业有 限公司及部分空白区兼并重组整合而成，兼并重组后批准开采石炭系太 原组 2-5#煤层，井田面积为 5.6532km2，井田面积新增 2.3865km2，生产 规模为 120 万吨/年，净增能力为 15 万吨/年。 (1)原生产矿井生产情况 原山西 xxxx 煤业有限公司，始建于 1981 年，1986 年投产，2006 年 11 月山西省国土资源厅换发新的采矿许可证，证号为：1400000622592， 批准开采 2、5 号煤层，批采标高 15901050m,有效期至 2009 年 11 月。 2004 年前开采 5 号煤层，2008 年 1 月山西省煤炭工业局换发新煤炭生产 许可证，证号 201422271324，批采 2 号煤层。采用主斜井、副斜井及回 风斜井联合开采 2 号煤层(井筒特征见表 6-1),生产能力为 21 万 t/a, 采 煤方式为走向长壁式，采煤方法为悬移支架放顶煤开采，全部垮落法管 理顶板。大巷采用皮带运输，中央并列式通风，掘进工作面采用压力式 局扇供风，矿井正常涌水量为 8m3/h，最大涌水量 12m3/h。 原原山西山西 xxxxxxxx 煤业有限公司煤业有限公司井筒特征值一览表井筒特征值一览表 井筒坐标（54） 井筒 XY 井口 标高 方位 坡度 主斜井4326634.53219618268.5071545.4987718 副斜井4326527.27019618654.2061586.10410520 回风斜井4326454.00019618760.0001602.00032528 原山西 xx 泰华煤业有限公司是 2006 年资源整合 xx 县长城联营煤矿 单独保留矿井，为 xx 镇集体企业，始建于 1996 年 2 月，2001 年投入生 产，设计生产能力 21 万 t/a，实际生产能力为 21 万 t/a，原批准开采石 炭系太原组 2、5 号煤层，2 号煤层进行了局部开采。但经取样化验分析， 2 号煤层灰分高，2006 年 11 月山西省国土资源厅颁发新的采矿许可证， 证号 1400000622922，只批准开采石炭系太原组 5 号煤层。该矿采用斜井 开拓(井筒特征见下表)，采煤方式为仓房后退式炮采，采区采用木支护， 通风采用中央并列抽出式通风，排水方式为 1.5 寸离心式潜水泵，主井 大巷采用防爆灯照明，工作面用矿灯照明，井下涌水量为 10m3/h15 m3/h。 原山西原山西 xx 泰华煤业有限公司井筒特征值一览表泰华煤业有限公司井筒特征值一览表 井 筒 坐 标（54） 井筒 XY 井口标高 (m) 提 升方位 （） 井筒坡度 （） 主斜井 4328230.00019618930.0001527.32029729 回风斜井 4328025.30819619345.3701585.44032618 副斜井 4327580.42919618595.5161512.12928623 (2)现基建矿井情况 矿井正在基建，采用斜井开拓，新掘主斜井（方位 248） ，倾角 16，已掘进斜长 812m，净宽 4.8m，净断面 15.72m2，装备 1m 宽带式输 送机，设检修道，担负矿井的主提升任务，设有台阶，兼作矿井的进风 井和安全出口。 新掘副斜井（方位 248） ，倾角 14，已掘进斜长 733m，净宽 4.5m，净断面 17.2m2，装备单轨吊车，担负矿井的材料、矸石、人员等 辅助提升任务，设有台阶，作为矿井的进风井兼安全出口。 新掘回风立井直径 5.5m，净断面 23.74m2，已掘进垂深 311.4m，装 备梯子间，担负矿井的回风任务兼安全出口。 井井筒特征值一览表筒特征值一览表 表表 6-3 井筒坐标（80） 井筒 XY 井口 标高 方位 （） 坡度 （） 主斜井4326701.69719617007.6351417248-16 副斜井4326727.36219616976.1181417248-14 回风立井4326866.99919617679.0001481.142 本矿供电系统采用双回路供电，分别是 xx 县马家湾变电站和七里洼 煤矿专线。 设计选用 3 台 MD155308 型离心水泵，额定流量 155m3/h，总扬 程 240m。 2.32.3 周边矿井周边矿井 xx 煤业有限公司井田西北部为同煤集团新建北辛窑煤矿，北部为原 山西 xx 泰华煤业有限公司北部部分井田，南部为山西 xx 榆树坡煤业有 限公司，东部为空白区。 同煤北辛窑煤矿为同煤集团新规划井田，未开拓，与本井田无越界 开采，对本井田开采无影响。 山西 xx 榆树坡煤业有限公司位于井田南部，由原山西 xx 榆树坡煤 业有限公司和 xx 县 xx 三岔煤矿兼并重组而成，原山西 xx 榆树坡煤业有 限公司正常涌水量 1.5m3/h，最大涌水量 5m3/h，为低瓦斯矿井，煤尘有 爆炸性，自燃倾向等级为级， 为自燃煤层，与本井田无越界开采，其采 （古）空区在其井田的南部，采煤标高低于本井田煤层标高，积水对本 井田没有影响。原 xx 县 xx 三岔煤矿矿井涌水量为 515m3/h.。采用一对 斜井开采 2 号煤层，为低瓦斯矿井，2 号煤层为级自燃，煤尘有爆炸性， 该矿于 2007 年已关闭，在多年的开采过程中未发生水患事故。相邻煤矿 之间留有边界保安煤柱，采煤标高低于本井田煤层标高，积水对本井田 没有影响。 原山西 xx 泰华煤业有限公司是 2006 年资源整合 xx 县长城联营煤矿 单独保留矿井，原批准开采石炭系太原组 2、5 号煤层， 2006 年后只批 准开采石炭系太原组 5 号煤层，井下涌水量为 10m3/h15 m3/h，2、5 号 煤层均形成采空区，采空区内有积水存在（位置及范围见矿井充水性图） ， 兼并重组后井田外 2 号煤层采空区积水