神木县孙家岔镇狼窝渠煤矿综合防灭火专项设计

档号： 神木县孙家岔镇狼窝渠煤矿综合防灭火专项设计编制单位：狼窝渠煤矿安监科编制时间：二一七年一月目 录前言.7一、设计目的.8二、设计依据.8三、设计的主要任务.9第一章 矿井概况及安全条件.9第一节 井田概况.9一、地理概况.9二、自然地理.12三、经济状况14第二节 地质特征16一、区域地质概16二、底层.16三、含煤地层.17四、煤质.21五、水文地质.22第三节 矿井概况.24一、矿井开拓方式24二、采区划分.24三、开采顺序.25四、矿井通风25五、矿井监测系统.25六、井下人员考勤定位系统26七、矿井火区概况.27第二章 自然发火预测.27第一节 煤的自燃机理及煤的自燃影响因素.27一、煤的自燃机理27二、煤的自燃影响因素29第二节 开采煤层自燃预测30一、煤的自燃条件.30二、煤的自燃预兆.31三、煤炭自燃的综合防治措施32第三章 矿井防灭火措施.33第一节 开拓开采措施.33一、选择合理的巷道布置与开采程序.33二、选择合理的采煤方法34三、提高回采率，加快回采进度.34第二节 通风系统措施.35一、选择合理的通风系统、通风方法.35二、正确选择通风构筑物的设置地点35第三节 自燃发火观测站设置.36第四章 矿井防灭火系统.37第一节 注浆系统.37一、注浆材料.37二、主要注浆参数.38三、注浆量计算.38四、制浆方法.39五、输浆管路选型及路线.39六、注浆方法.40七、注浆区的排水措施.41八、注浆防灭火的效果考察.41第二节 注氮防灭火系统.42一、注氮需要量的计算.43二、注氮防灭火惰化指标.45三、注氮管选型.45四、注氮管路系统布置.46五、矿井注氮工艺及方法.47六、注氮方式.46七、安全管理.47第三节 束管监控系统.48一、概况.49二、实时束管监测系统.50三、人工采样分析系统.51四、束管布置.52五、质量标准.52第四节 阻化剂防灭火.52一、阻化剂防灭火系统.53二、阻化剂喷洒方案.53第五节 自燃煤层的灭火措施.53一、对出现煤层自燃火灾的巷道采取对灾区封闭隔绝灭火措施。.53二、密闭防灭火技术措施。.54第六节 其他监测系统.59一、人的感官可以察觉的自燃征兆.59二、仪表检测.59第五章 井下外因火灾防治.60第一节 电气事故引发火灾防治措施及装备.61一、井下机电设备硐室防火措施.61二、井下电气设备的防火措施.61三、井下电缆.62四、井下电气设备的各种保护.63五、井下电气设备的检查、维护、修理和调整.66第二节 其它火灾的防治措施及装备.66一、预防矿井火灾的一般规定66二、井下放炮必须遵守井下爆破的有关内容的规定.68三、发现矿井火灾的行动原则.69四、用水灭火应注意的问题.70五、带式输送机着火的防治措施及装备.70六、其它电气设备防火措施71第六章 消防洒水系统.72第一节 井下消防给水系统.72一、地面消防水池.72二、井下输水管道.72第二节 井下洒水系统.72一、喷雾降尘73二、井下风流净化水幕.73三、冲洗巷道.73四、锚喷工作面用水.73五、井下消防洒水水质标准.74第七章 灾害救护.74第一节 自救和互救措施.74第二节 矿井火灾避灾路线.7677前 言神木县孙家岔镇狼窝渠煤矿始建于1996年，属股份合作制企业。位于陕北侏罗纪煤田神木北部矿区张家沟井田的北部，柠条塔井田的东部。整合区西与崔家沟合伙煤矿整合区及神木县果树塔煤焦有限公司煤矿相邻，南与吴村、石窑湾煤矿及东梁煤矿整合区相邻，东与瓷窑塔煤矿整合区及王才伙盘矿业有限公司整合区相邻，北面为孙家岔井田。整合区由8个拐点圈定，东西宽约1.95km，南北长约3.17km面积为6.1803km2。按煤层的赋存特征及井田开拓的合理性，将煤层划分为四个水平，开采深度由1178米至960米标高。狼窝渠煤矿在陕西省神木县西北约37km，府（谷）新（街）公路的北侧，行政区划隶属于陕西省神木县孙家岔镇管辖。包（头）神（木）朔（州）铁路及204省道从煤矿东部通过，矿井距包（头）神（木）朔（州）铁路孙家岔集装站约20km，公路建设方面，已形成“两纵两横”交通较为方便。煤矿地层总体形态走向呈NNE,倾向NWW,倾角20左右，为单斜结构。地质储量为104.969Mt，保有资源总量为103.35Mt。批准开采煤层为6层（1-2 、2-2、3-1、4-2、4-3、5-2）现开采煤层为2-2煤，该煤层平均厚度为7.07m，地质结构较为简单。该矿为低瓦斯矿井，无冲击低压及煤与瓦斯突出危险。矿井设计生产能力120万吨/年，核定能力为240万吨/年。设计服务年限为38.3年，核定服务年限19.2年。开拓方式为：斜井开拓，布置主、副井两个为进风井，一个回风斜井，主斜井采用型号为DTL120/2X315KW胶带输送机，运输能力达1200吨/小时，担负着原煤运输，该胶带运送机倾角为16。副斜井采用防爆无轨胶轮车运输。回风斜井采用FBCDZ-10-NO29(B)型风机，担负全矿井通风。矿井采煤采用美国久益公司的7LS7型采煤机，掘进机选三一重工EBZ-160型掘进机，全部实现机械化开采。该矿六大系统健全，运行正常。先进的采掘设备结合现代化的安全管理，为矿井安全生产提供了坚实的保障。在多年来受到社会各界的好评，于2012年通过了省级质量标准化一级矿井的验收。煤矿于2009年开始单井整合，总投资6.93亿元。现在编制人员252人，其中高级技术工程职称10人，专业人员26人，下设办公室、调度室、生产技术科、安监科、财务科、供应科、销售科、掘进队、综采队、通安队、机运队。煤矿成立以来，以国家的产业政策为先导，积极响应政府提高煤炭产业的总体部署，低碳绿色开采，响应党的号召，坚持探索与创新。煤矿一直坚持“以人为本、安全第一”的方针政策。在政府的引导下现在以初步进入正常轨道。煤矿上下团结一致、努力拼搏，着力把狼窝渠煤矿打造成文明、和谐、诚信的现代化大中型民营企业。根据陕西煤矿安全装备监测中心2012年4月份对神木县孙家岔镇狼窝渠煤矿2-2煤层鉴定结果，2-2煤层自燃倾向性等级为类，容易自燃，煤尘具有爆炸性。为了贯彻“安全第一，预防为主、综合治理”的指导思想，响应神木县煤炭局转发榆林市能源局转发榆林市煤矿重大灾害实施意见的通知（神煤局发2016【283】号）文件精神。提高神木县孙家岔镇狼窝渠煤矿的防灭火能力，特编制神木县孙家岔镇狼窝渠煤矿防灭火专项设计如下。一、设计目的1、为认真贯彻“安全第一，预防为主、综合治理”的安全生产方针，提高我矿的本质安全程度和安全管理水平，控制我矿建设后续项目和煤矿生产中的危险、有害因素，降低煤矿生产安全风险，预防事故发生，保护煤矿从业人员的健康、生命安全及财产安全。2、为了能合理有效的控制自燃煤层发生自燃事故，降低事故的发生概率，提高职工的生命财产安全和煤矿安全的可持续发展。二、设计依据1、煤矿安全规程规定，开采有自燃倾向性煤层的矿井，在矿井和新水平的设计中必须采取综合（包括开拓开采，巷道布置，开采方法，回采工艺，通风方式和通风系统等）以及（包括黄泥灌浆为主喷洒阻化剂、注氮为辅技术等）预防煤层自燃发火措施，又规定：开采有自燃倾向性的煤层，必须对采空区、突出和冒落孔洞等空隙采用预防性灌浆或全部填充、喷洒阻化剂、注入阻化泥浆、惰性气体以及均压通风等措施，防止自燃发火。2、设计规范规定：一级自燃矿井以建立注浆或注砂为主，以阻化剂或均压技术为辅的防灭火系统和预测预报系统并配备惰性气体装备。3、据根据陕西煤矿安全装备监测中心2012年4月份对神木县孙家岔镇狼窝渠煤矿2-2煤层鉴定结果，2-2煤层自燃倾向性等级为类，容易自燃。矿井防灭火规范及煤矿注浆防灭火技术规范等为依据进行设计。4、榆林市人民政府办公室关于印发榆林市煤矿重大灾害防治实施意见的通知。三、设计的主要任务1、对神木县孙家岔镇狼窝渠煤矿的地质条件以及矿井设计概况进行了综述。2、对生产过程中可能出现的自燃事故进行分析，并编制和选择了相应的防治措施和装备。做到“安全第一，预防为主、综合治理”。3、根据矿井生产特点，对矿井自燃，一氧化碳和温度进行监测，以便矿领导及有关人员及时了解情况，采取有效措施。第一章 矿井概况及安全条件第一节 井田概况一、地理概况1、矿井位置及交通神木县孙家岔镇狼窝渠煤矿生产能力为240万t/a。狼窝渠煤矿整合区（Z25）由神木县孙家岔镇狼窝渠煤矿单井整合。狼窝渠煤矿位于陕北侏罗纪煤田神木北部矿区柠条塔井田东南部与张家沟井田西北部结合区。东与神木县孙家岔镇瓷窑塔煤矿相邻，西与神木县孙家岔镇崔家沟合伙煤矿和神木县果树塔煤焦有限责任公司煤矿相连。该区交通运输条件良好，包(头)神(木)朔(州)铁路及S204省道从煤矿东部通过，矿井距包(头)神(木)朔(州)铁路孙家岔集装站约20km，距神木县城约37km，交通较为方便。近年来，煤矿所在的榆林地区先后建成了包（头）神（木）、神（木）黄（黄华港）和西（安）包（头）铁路、神（木）延（安）段等三条铁路。向东通过神（木）黄（黄华港）铁路可到达沿海港口，向南通过西（安）包（头）、西（安）康（安康）铁路和即将贯通的西（安）南（通）铁路可直达西南和长江中下游地区。公路建设方面，已形成“两纵两横”的高等级公路骨架。航空、通信等基础设施发展较快。距离该煤矿最近的鄂尔多斯机场已开通鄂尔多斯至西安、鄂尔多斯至北京等大城市航班。榆林新机场可飞全国各大中城市。交通可谓四通八达，公路、铁路和航空运输快捷方便。矿井交通位置见图二、自然地理（一）地形地貌，地表图1-1-1 交通位置图2、自然地理（一）地形地貌狼窝渠煤矿（整合区） 总体地形为西北高东南低，区内最高海拔1298m，最低海拔1127m，最大高差约171m。该区地貌单元可分为风沙区、河谷区和黄土梁峁区三种地貌类型，其中以黄土梁峁区为主。1、风沙区煤矿范围内广泛分布，由固定、半固定沙丘及沙丘链、长条形沙垄，平缓的沙地等交错组成。沙丘、沙垄一般长数十米至百米，宽数十米，高一般1030m，在较大沙丘之间有风蚀所成的丘间洼地，沙丘受西北风吹蚀不断向南移动，地表干旱，缺乏水分。2、河谷区仅在沟谷零星分布，河床、河漫滩和阶地次级地貌单元发育，由冲积及风积沙土组成。阶地面平缓，呈条带形，以第四系冲积物为主，农作物及植物生长茂盛。3、黄土梁峁区主要分布于煤矿的中部，区内梁峁相间分布，梁顶宽缓平坦。其特点是黄土覆盖于老地层之上，厚度较大，一般一般50100m，由于受外营力作用，形成一系列特殊的黄土地貌，地形复杂，沟壑纵横，坎陡沟深，地表侵蚀强烈，有疏密不等的短小冲沟，现代地貌作用以流水侵蚀为主，植被稀少，水土流失时有发生。（二）气 象本区地处我国西部内陆，为典型的中温带半干旱大陆性气候。气候特点为：冬季寒冷，春季多风，夏季炎热，秋季凉爽，四季冷热多变，昼夜温差悬殊，干旱少雨，蒸发量大，降雨多集中在七、八、九三个月。全年无霜期短，十月初上冻，次年四月解冻。据榆林市神木县气象站近年气象资料主要气象参数如下： 极端最高气温 38.9；极端最低气温 -29.7；近年平均气温 8.8；多年平均降雨量 436.6mm；近年最大降雨量 553.1mm；日最大降雨 135.2mm(1977.8.1)；枯水年降雨量 108.6mm（1965）；多年平均蒸发量 1774.1mm；多年平均绝对湿度 7.6mbar；平均风速 2.2m/s；极端最大风速 25m/s（1970.7.18）；最大冻土深度 146cm（1968）。（三）水 系狼窝渠煤矿整合区位于张家沟井田的北部，柠条塔井田的东部。地表水系主要发育有一北北西向的主沟张家沟，从整合区中部通过，沟谷平均宽度40m。整合区位于考考乌素沟以北，乌兰不拉河的西侧。最低点位于张家沟沟谷，标高约1127m，即整合区内河流最低侵蚀基准面。（四）地 震本区地壳活动相对微弱。据历史记载仅公元1448年在榆林发生过4.7级地震，烈度为6度；1621年5月在府谷孤山一带发生过6.7级地震，烈度为6度，此后再未发生过4级以上地震。1477年银川6.5级地震、1739年银川平罗8级地震和1920年海源8.5级大地震曾波及到本区，仅受到轻微破坏。邻省区曾发生过其它一些较大地震，本区仅为有震感，如1996年5月30日，距本区350km 的内蒙古包头市发生6.4级地震，本区仅有震感。近百年来从未发生大的地震，虽有几次小震，烈度仅在2.5度，属地震微弱区（表1-1-1）。表1-1-1 榆林地区地震状况一览表序 号发震时间参 考 震 中震 级震中烈度位 置纬 度经 度11448.09.30榆 林33.3N109.7E5.521472.09.23榆 林33.3N109.7E4.531497.02.27榆 林33.3N109.7E4.541458.02.03榆 林33.3N109.7E4.551569.01.17榆 林33.3N109.7E4.561578.04.07榆 林33.3N109.7E4.571594.05.16榆 林33.3N109.7E4.581738.03.31榆 林33.3N109.7E3.5根据国家地震局中国地震反应普特征周期区划图（GB18306-2001）B1图和中国地震动峰值加速区划图（GB18306-2001）A1图，榆林地区地震动反应普特征周期Tm为0.35s，地震动峰值加速度PGA0.05g，相当于中国地震局1990年发布的中国地震烈度区划图（50年超越概率10）的地震烈度度。据国家建筑抗震设计规范GB50011-2001规定，本区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值0.05g。三、经济状况神府矿区地广人稀，气候干旱少雨，土地贫瘠，家作物有谷子、糜子、大豆等，经济作物有葵花籽，海红果及少量花生等。畜牧业以羊、牛为主。神木县资源丰富。矿产资源主要有煤、石英砂、天然气等。县境内煤炭储量最为丰富，储煤面积4500km2，占全县总面积的59%，探明储量为50000Mt，占神府东胜煤田总储量的近四分之一。地质构造简单，煤层埋藏浅，易开采，煤质优良，是动力、气化、液化、化工、建材、民用的理想用煤。石英砂探明工业储量4.36Mt，二氧化硅含量在97%以上。此外，铁矿石、石灰石、石油、膨润土等储量也很可观。神木县工业经济发展迅速，基本形成了以煤炭为龙头，电力、化工、建材为骨干的地方工业体系。2003年，全县国内生产总值完成46亿元，其上规模以上工业总产值完成33.7亿元，农业总产值4.3亿元，财政总收入达6.6亿元。全县原煤产量达55.00Mt，其中地方原煤产量15.30Mt，为全国第一产煤大县。4、电源条件供电电源取分别引至流水濠110KV变电站35KV不同母线。可为狼窝渠煤矿提供可靠的供电电源。5、水源条件根据本区水文地质条件，结合未来矿井生活、生产的需要，本着就近解决、经济节约、满足需要的原则，拟建矿井水源可从以下几个方面考虑：1、3-1号煤底面至基岩顶面风化裂隙潜水含水层段以中、细粒砂岩为主，夹粉砂岩及泥岩，一般厚55m。层位较高，位于当地侵蚀基准面以上的风化带内，风化裂隙较发育，露头地段线裂隙率为0.20.7%，裂隙宽度0.53.5mm，局部被方解石充填，裂隙方向各处不一，以NNE、NWW向两组居多。本层含水性弱。水位埋深9.3977.19m，单位涌水量0.00089l/sm，渗透系数0.00411m/日，矿化度0.248g/L，水化学类型为HCO3NaCaMg型。狼窝渠煤矿开采3-1煤层时，其产量大致为年生产0.06Mt，3-1号煤层一般涌水量200m3/d，最大涌水量为250m3/d，最小涌水量为100m3/d。因此认为可以用3-1号煤层潜水处理后做为生产、生活、消防、绿化等用水。2、第四系上更新统萨拉乌苏组富水性强的孔隙潜水含水层段主要分布于井田南部，厚度025.30m，一般厚度为210m，上部为灰褐灰黑色粉细砂夹亚砂土及砂质亚粘土，中下部为黄褐色中粗砂具有水平层理，夹亚粘土及淤泥条带或透镜体，结构疏松透水性好，在地形低洼处有利于地下水的储存，如井田西部边界外缘的N355号孔含水层段的厚度为17.49m，其上覆有12.58m的风成沙，水位埋深5.03m，小时降深5.81m，涌水量为8.53 L/s，单位涌水量1.47L/s m，水质为HCO3-Ca型，矿化度0.187g/L。3、地表水张家沟，沟谷平均宽度约40m，其支沟尔林兔沟在张家沟的上游，平均宽度20m，张家沟西北方向支沟有新伙盘沟，雨季沟中流水，平时只有潺潺细流，张家沟流入考考乌素沟。若沟内水量充足也可以考虑在尔林兔沟或在张家沟建井取水。六、外部协作和主要用材供应条件神木县是当地经济、文化生活的中心，各种物质供应丰富，供未来矿山外部协作，及材料供应条件良好。 第二节 地 质 特 征1、区域地质概况整合区跨张家沟和柠条塔两个井田，位于张家沟井田西部，柠条塔井田的东部，根据两个井田的精查地质报告，区内地层由老到新有：中生界上三迭统永坪组、下侏罗统富县组、中侏罗统延安组、直罗组、新近系保德组、第四系中更新统离石组、上更新统萨拉乌素组与马兰组、全新统风积沙与冲洪积层。2、地 层整合区内地层由老到新有：中生界上三迭统永坪组；中侏罗统延安组；新生界第四系。现由老到新简述如下：(一) 上三迭统永坪组（T3y）为煤系沉积基底，地表未见出露，厚度不详。(二) 下侏罗统富县组（J1f）为含煤地层的下伏地层，地表无出露。厚1.824.68m，一般厚9.00m。与下伏永坪组呈假整合。（三）中侏罗统延安组（J2y）中侏罗统延安组为含煤地层，厚度109.09225.52m，与下伏富县组整合接触。（四）中侏罗统直罗组（J2Z）为含煤地层的上覆地层，出露于张家沟源头一带。本组主要分布于井田的北部。与下伏延安组假整合接触。（五）新近系保德组（N2b）棕红色紫红色亚黏土、砂质黏土，夹多层钙质结核。展布于梁峁台塬地带。厚度068.18m。与下伏地层不整合接触。（六）第四系（Q）1、中更新统离石组（Q2L）浅红色灰黄色亚黏土及砂质黏土，松散，裂隙发育。分布于梁峁边坡地带。厚度011.01m。2、上更新统萨拉乌苏组（Q3S）褐灰色、灰色亚黏土、粉砂及细砂。零星分布于台塬及梁峁地带。厚度03.90m。3、上更新统马兰组（Q3m）浅灰黄色粉砂质黏土、亚黏土，发育柱状节理，局部含钙质结核。零星分布于梁峁及台塬边坡地带，厚度011.0m。4、全新统（Q4）主要为风积沙和冲洪积层风积沙（Q4eol）：灰黄色粉沙、细沙，呈流动、半固定状态。分布于台塬及低洼地带。冲（Q4al）洪积（Q4pl）层：下部常由砾石层、粗、细粒沙层组成；上部多为粉沙或耕作壤。分布于河谷及主要沟谷中，厚度011.5m。第四系地层与下伏地层不整合接触。3、含煤地层延安组含煤岩系为一套内陆浅水湖泊三角洲沉积，以可采煤层为特征的垂向层序结构十分清晰，因而能把整合区煤系自下而上划分为五个中级旋回岩段；分别含5个煤组，自上而下编号为15煤组，煤层位于岩段上部。现简要分述如下：(一) 延安组第一段（J2y1）整合区内无出露，厚度10.5641.28m，平均24.66m，北厚南薄，该段中下部以厚层状灰白色中厚层状细粒砂岩为主，砂岩的上部及下部常有深灰色粉砂岩、石英杂砂岩。中部为细粒砂岩、粒度上粗下细，泥质胶结，中夹泥岩条带，微波状、水平层理。上部主要为5号煤组及粉砂岩、泥岩、细粒砂岩，具水平纹理。其中5-2煤为全区可采的厚煤层。(二)延安组第二段（J2y2）底部岩性为深灰色粉砂岩及泥岩，厚度60.5784.19，平均厚70.12；其上为浅灰色中细粒岩屑砂岩，泥钙质胶结，中夹多层薄层粉砂岩或泥灰岩，富含瓣鳃类化石；偶夹具迭锥构造的泥灰岩透镜体，薄层浅灰绿灰色粘土岩或蒙脱质粘土岩。上部为浅灰色粉砂岩。本段砂岩分选中等，磨圆较差。本段含4号煤组，可划分为三个亚旋回，4-2、4-3、4-4煤分别位于亚旋回顶部。(三)延安组第三段（J2y3）本段厚40.01-51.7m，平均45.73m，厚度稳定，层序是个完整单一旋回结构。岩性以浅灰浅绿灰色粉砂岩、砂质泥岩为主，层段的中部为中厚层状浅灰色中、细粒砂岩，3-1煤层位于顶部。这套细碎屑岩条带状、缓波状、似水平层理及小型交错层理发育，并有大量虫孔构造，含较多球状菱铁矿及根土岩，夹煤线，在3-1煤层下3.06.0m处（未编号），有一薄煤层，层位稳定，全区可见，可做为3-1煤层对比的辅助标志。(四)延安组第四段（J2y4）后期遭受剥蚀，保存不全，厚度34.6243.82m，平均39.64m，以厚层状浅灰色中细粒长石岩屑砂岩为主，其下部多为浅灰色粉砂岩、砂质泥岩，细粒砂岩，呈不等厚互层，上部以灰色粉砂岩、泥岩为主，夹灰色细粒砂岩薄层。(五)延安组第五段（J2y5）遭受剥蚀严重，致使而保存不全或无保留，厚度043.53m，平均27.79m。以砂岩较厚、岩性色调浅、粗碎屑多为特征。岩段下部的白色、灰白色粗中粒长石砂岩或长石石英砂岩，多呈巨厚层状，厚达20.0m，含大量炭化或菱铁化树杆化石及镜煤团块或透镜体。砂岩风化后呈豆渣状而有异于其它岩段砂岩。四、构 造整合区基本构造形态为一宽缓的向斜构造，其向斜轴部位于整合区东部，大致为142号钻孔和88号钻孔边线位置，整合区主要为向斜的东南翼，所以整合区地层主要表现向北东倾斜，产状较平缓，倾角2左右。区内未见大的断裂构造，无岩浆岩侵入，构造复杂程度划分为简单类型。3、煤层及煤质（一）煤 层中侏罗统延安组是整合区的含煤地层，厚度65.12218.03m，平均188.3m。延安组共含有12层,自上而下编号为1-2、2-2上、2-2、3-1、3-2、4-2上、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3煤层。其中，1-2煤层位于延安组第五段，2-2上、2-2煤层位于延安组第四段,3-1、3-2煤层位于延安组第三段,4-2上煤、4-2煤、4-3煤、4-4煤位于延安组第二段，5-1、5-2、5-3煤位于延安组第一段。含煤地层总厚188.3m，煤层总厚15.7m，含煤地层含煤系数8.3%。（1） 1-2煤层1-2号煤层赋存于现采矿权西部的柠条塔井田范围，厚度2.042.34m，平均2.13m，不含夹矸，属稳定型煤层。煤层底板标高为+1178+1151m。煤层埋深约12127m。与下部2-2号煤层平均层间距31.7m。(2) 2-2煤层2-2号可采厚度6.427.53m，平均厚度7.07m，不含或局部含一层夹矸，夹矸厚度一般小于0.10m，夹矸岩性以泥岩为主,属稳定型煤层。煤层埋深约36163m。煤层底板标高为+1145+1110m。与下部3-1号煤层平均层间距27.4m。(3) 3-1煤层3-1号可采厚度2.402.88m，平均厚度2.72m，不含或局部含一层夹矸，夹矸厚度一般小于0.15m，夹矸岩性以砂质泥岩为主,属稳定型煤层。煤层在本矿内埋深约26190m。煤层底板标高为+1116+1080m。(4) 4-2煤层4-2煤整合区全区分布，但整合区东部局部不可采外，基本全区可采。厚度在0.82.42m之间，平均1.38m。夹矸岩性以砂质泥岩为主，其余不含夹矸,属稳定型基本全区可采的薄煤层。煤层底板标高为+1065+1030m。与下部4-3号煤层平均层间距12.48m。 (5) 4-3煤层4-3煤整合区范围全区可采。厚度1.051.65m，平均厚度1.45m。4-3煤层不含夹矸,属稳定型全区可采的薄煤层。煤层底板标高为+1054+1015m。与下部5-2号煤层平均层间距52.46m。 (6) 5-2煤层5-2煤整合区范围全区可采。厚度2.14.75m，平均厚度2.86m。夹矸岩性以泥岩为主，其余不含夹矸,属稳定型基本全区可采的中厚煤层。煤层底板标高为+1000+960m。 可采煤层特征一览表煤层号煤层厚度(m)最小最大平均煤层结构煤层间距(m)可采程度1-22.042.34 2.13(12)不含夹矸。31.7局部可采2-26.427.537.07(34)含或局部含一层夹矸。全区可采27.43-12.402.882.72 (32)一般不含矸。全区可采54.174-20.82.42 1.38（39）局部一层含夹矸，其余不含夹矸。全区可采12.484-31.051.651.45(38)一般不含夹矸。全区可采52.465-22.104.752.86(40)局部一层含夹矸，其余不含夹矸。全区可采4、煤质1、物理性质各煤层的物理性质变化不大。均为黑色，条痕褐黑色，沥青状光泽，1-2、2-2、3-1号煤层宏观煤岩类型组合以半亮型为主，次为半暗及暗淡型；4-2、4-3号煤层以半暗型为主，次为半亮型；5-2号煤则以半暗及暗淡型煤为主 ，半亮型煤少量。2、化学性质：(1) 水分(Mad)各煤层原煤水分的综合平均值变化在6.588.20%之间。经过1.4比重液洗选后，各煤层的精煤水分含量均有降低，平均值为5.878.17%。在剖面上，由上而下略有降低趋势。 (2) 灰分(Ad)各煤层原煤灰分一般在5.5918.43%，以特低灰煤为主，个别地段出现低灰煤。经过1.4比重液洗选后，精煤灰分产率均小于10.00%。经分析，区内各煤层灰分变化有如下特点： 各可采煤层的厚度较稳定者，其灰分产率变化不大。 煤层灰分，在平面上的变化均无规律可寻。特低和中灰点多呈孤立状分布，仅有少数点可圈成小块，均无大片出现。剖面上总的变化规律是，薄煤层比厚煤层灰分含量较高，厚煤层中夹矸层数多的煤层，比不含矸的灰分含量相对要高。 各煤层经1.4比重液洗选后，灰分产率下降了5080%，其它平均回收率6577%，说明洗选效果良好。(3) 挥发份(Vdaf)各煤层精煤挥发分产率平均值变化在34.0038.19%。在剖面上，以2-2号煤层精煤挥发分产率最高。向下显示出降低趋势。其中2-2煤层挥发分产率最高，其它煤层均小于37%。(4) 原煤全硫（St，d）1-2煤层原煤干燥基全硫为2.12%，标准差为0.09，属低硫煤层。其余煤层原煤干燥基全硫为0.280.34%，属特低硫煤层。 (5) 原煤磷分(Pd)：各煤层磷（Pd）含量在0.000.023%之间，属特低磷分至低磷煤。 (6) 砷(As)：各煤层砷（As，）含量极微，在16PPm之间，属级含砷煤。 (7) 氯（CId）：各煤层氯的含量在0.0010.089%之间，属特低氯煤。5、水文地质（一）地表水狼窝渠煤矿整合区位于张家沟井田的北部，柠条塔井田的东部。地表水系主要发育有一北北西向的主沟张家沟，从整合区中部通过，沟谷平均宽度40m。整合区位于考考乌素沟以北，乌兰不拉河的西侧。最低点位于张家沟沟谷，标高约1127m，即整合区内河流最低侵蚀基准面。（二）第四系中、上更新统黄土裂隙、孔隙潜水含水层（Q2-3）多分布于梁峁顶部，以离石组黄土占绝对优势，厚度011.01m，为浅黄色含粉砂质黏土、亚砂土，夹多层古土壤及钙质结核层，垂直节理发育，与下伏第三系红土层不整合接触。该层在黄土梁峁顶部不含水，在梁峁间地中，富水性极弱。据张家沟井田精查阶段施工的1号水井资料：水位埋深2.55m，水位标高1162.00m。（三）新近系中统保德组三趾马红土隔水层(N2) 主要分布于黄土梁峁上部，厚度068.18m，一般厚510m。为棕红色粘土及砂质亚粘土，夹有多层钙质结核，均一致密，可塑性强。在有该层存在的部位是上下含水层良好的不稳定隔水层。（四）侏罗系中统延安组砂岩裂隙含水组(J2y)延安组为含煤地层，主要由中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成，含水层为中细粒砂岩。因裂隙不发育，且又与泥岩隔水层交替迭置。所以从总体上来说，延安组各段含水极其微弱，但就各段相对而言，又有所差别。现根据含水层与主要可采煤层的关系及其富水性差异划分出以下4个含水层段。（1）3-1号煤底面至基岩顶面风化裂隙潜水含水层段以中、细粒砂岩为主，夹粉砂岩及泥岩，一般厚55m。层位较高，位于当地侵蚀基准面以上的风化带内，风化裂隙较发育，露头地段线裂隙率为0.20.7%，裂隙宽度0.53.5mm，局部被方解石充填，裂隙方向各处不一，以NNE、NWW向两组居多。本层含水性弱。水位埋深9.3977.19m，单位涌水量0.00089L/sm，渗透系数0.00411m/d，矿化度0.248g/L，水化学类型为HCO3NaCaMg型。（2）4-33-1煤层间裂隙承压含水层段 该层为砂岩、泥岩、粉砂岩互层，厚度60m左右（Z14水文孔厚62.25m）。砂岩裂隙不发育，富水性弱，据Z14钻孔抽水试验资料，水位埋深12.64m，水位标高1097.60m，钻孔涌水量0.08L/s，抽水降深57.81m，单位涌水量0.000163L/sm，渗透系数0.00263m/d，水化学类型SO4或HCO3Na型。（3）5-24-3煤层间裂隙承压含水层段全区分布，以粉砂岩为主，中夹细粒砂岩及5-3号煤层，厚34m左右，富水性弱。据整合区外钻孔Z26号钻孔抽水资料。水位埋深56.76116.91m，单位涌水量0.00560.00765L/sm，渗透系数0.01250.0192m/d，水化学类型为ClNa或ClNaCa型。以上是延安组的主要含水层段，而煤层底部的泥岩、粉砂岩为其相对的隔水层段。（五）地下水补给径流和排泄区内地下水主要接受大气降水补给。据神木气象站资料，历年降水量108.6819.1mm，三十四年的年平均量436.6mm，而蒸发量是降水量的4倍。但降水集中，79月份占全年的5070%。降水大部以地表径流排泄，不利于地下水补给。潜水受地形、地貌条件制约，流向整合区南部的考考乌素沟。6、其它开采技术条件（1）开采煤层煤顶底板岩性1-2、2-2、3-1号煤层直接顶板主要为泥岩和粉砂岩，老顶主要为中粗粒砂岩及细砂岩，属中等坚硬稳定型顶板。底板以泥岩为主，次为粉砂岩。4-3号煤层底板泥岩，高达3.18%，其次为4-2号煤层直接顶板泥岩，达2.05%，所以在各煤层泥岩顶、底板分布区，需加强维护及隔水措施，防止此类顶底板侵水膨胀，造成巷道变形。（2）瓦 斯根据瓦斯等级鉴定报告提供的的资料，本矿为低瓦斯矿井。（3）煤尘爆炸性根据煤尘试验结果确定各煤层均属低变质烟煤，煤尘爆炸指数远大于10%，煤尘具有爆炸性危险。在煤层开采及掘进过程中，应引起足够重视。（4）煤层自燃情况根据煤的3-1煤层自然倾向鉴定报告，3-1煤层倾向于不自然。但是，根据周边其它矿井2-2煤层，均属容易自燃煤层，本次设计矿井按有自燃倾向考虑。（5）地 温区内地温情况正常，属“无热害区”矿井。第三节 矿井概况一、矿井开拓方式神木县孙家岔镇狼窝渠煤矿现采用斜井开拓，在工业广场布置一条主斜井，在工业广场西畔布置副斜井、回风斜井。二、采区划分根据矿井范围和矿井的开拓方式，全矿井共划分为两个4个水平、（即1-2、2-2为一水平、3-1为二水平、4-2、4-3为三水平、5-2为4水平）现开采一水平，共划分为2个盘区，现开采2-2煤层二盘区12205综采工作面，掘进一盘区12106掘进回风顺槽。三、开采顺序根据矿井范围和矿井的开拓方式，全矿区为两个盘区开采，煤层间的开采原则上采完上煤层再开采下煤层，首先一水平其次二水平依次类推。四、矿井通风根据矿井开拓部署，矿井为斜井开拓，主斜井、副斜井为进风斜井进风，回风斜井回风，构成中央并列抽出式通风系统。矿井采用FBCDZ10.29B型对旋式轴流通风机两台，风机风量4320 m/min12480 m/min、风压1220Pa-3030Pa、额定功率：2280kw、转速：594r/min，频率50Hz。矿井总风量为8000m3/min。矿井主要通风线路为：主斜井（进风斜井）辅运大巷（中央变电所）采掘工作面采掘工作面回风顺槽回风大巷南回风大巷回风斜井地面。副斜井（进风斜井）辅运大巷（胶运大巷）采掘工作面采掘工作面回风顺槽回风大巷南回风大巷回风斜井地面。掘进工作面采用局部通风机压入式通风。五、矿井监测系统煤矿选用KJ70N型煤矿监测监控系统，对井下各地点的瓦斯、风速、风量、CO、温度、CO2、负压、设备开停、风门开闭等传感器进行集中监测。KJ70N安全监测系统由监测主机、分站和各种传感器等设备组成，主要用于对井下各采掘工作面、运输巷、回风巷的瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、风速、负压、温度等环境参数，以及矿井主要采掘、排水及通风等设备的运行状态进行监测。分站和传感器采用本质安全型设备。系统具有足够的运算能力和存贮容量，可对所监测的各类参数进行统计、存贮、分析、实时处理、显示、报警、报表及打印等功能。系统还具有对井下掘进工作面的风、电、瓦斯闭锁，断电保护等功能。其信息检测及分站等设备的布置完全按照矿井特点设置，使各部分设备都能被充分合理地运用，以满足矿井管理的要求。煤矿可根据矿井生产情况增减传感器及分站，以增强监控系统功能。六、井下人员考勤定位系统为保证井下工作人员的安全，并加强人员管理，矿井设计利用已有KJ236A型井下人员定位子系统一套，系统可实现对井下作业人员及运输车辆位置的监测查询，进行实时的全程及全覆盖跟踪和监控，使管理人员能够随时掌握井下人员及运输车辆分布状况，以便于进行更加合理的调度管理。同时，当事故发生时，救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。1、人员定位系统系统的构成主要设备包括地面监控主机、井下监测分站、无线编码接收器及配套矿用电源等。对井下作业人员监测查询，进行实时的全程及全覆盖跟踪和监控，使管理人员能够随时掌握井下人员布状况，以便于进行更加合理的调度管理。同时，当事故发生时，救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。2、人员定位系统设备配置及主要设备的功能矿井选用矿用人员监测读卡分站，并在巷道的分支处设置无线编码接收器，接收井下人员携带的无线编码发射器发出的信号，传给读卡分站及地面控制中心，实现对动静态目标（井下工作人员）定位、跟踪，进行实时的全程及全覆盖跟踪和监控，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。以实现矿山安全生产管理“以人为本”人性化管理目标。七、矿井火区概况神木县孙家岔镇狼窝渠开采以来，未发现有自燃发火的现象。2012年至现在开采工作面12201、12202、12203综采工作面现已全部开采完毕并进行永久性密闭，采区已黄泥灌浆为主喷洒阻化剂注氮为辅的综合防灭火措施，经检查未发现有自燃发火的迹象。第二章 自然发火预测第一节 煤的自燃机理及煤的自燃影响因素一、煤的自燃机理1、概述关于煤的自燃问题，其主要原因是由于吸收了空气中的氧气，使煤的组成物质氧化产生热量，再被水湿润，就放出更多的湿润热，也会加速煤的自燃。此外，煤的自燃还与煤本身的性质有关。如煤的品级；煤的显微组分、水分、矿物质、节理和裂隙；煤层埋藏深度和煤层厚度；开采方法和通风方式等。煤的自燃从本质上来说是煤的氧化过程。2、煤自燃的不同阶段（1）水吸附阶段。与其他阶段不同，这个阶段只是个物理过程，煤与氧不会发生反应，煤吸附水虽不是煤自燃的根本原因，但他对煤自热，特别是低品级的煤自热有重要影响。当水被煤吸附时会放出大量热，即润湿热。所以，多数情况下该阶段对煤的自燃都起着关键作用。（2）化学吸附阶段。煤自燃过程首先在这个阶段发生化学反应。该阶段的反应温度为环境温度至70。该过程中煤吸附氧气会产生过氧化物，因而叫做化学吸附阶段。化学吸附阶段煤重略有增加，并产生气体，其中的CO可作为标准气体，通过监测CO浓度可对煤的自燃进行早期预报，化学吸附阶段需要少量水参加反应。根据煤的品级和类型不同，化学吸附的放热量在5.046.72J/g之间变化。若煤温达到70时会分解，煤重随之大幅度下降，甚至比原始煤重还要轻。煤中水分的蒸发可带走一些热量，该过程产热量在16.875.6J/g间变化。若煤氧