8202回采工作面通防设计

1302回采工作面通防设计Created on 2005/4/30 16:37:008202回采工作面通防设计 发耳煤业有限公司发耳一矿2005年4月26日1302回采工作面通防设计发耳一矿1302回采工作面位于一采区上部，地面相对位于尖山营附近，地面建筑主要为冲子头（李家寨）村民住房。工作面井下位于一采区东北侧；其开口处西南侧为一采区皮带下山，东侧为1301采煤工作面采空区，与1301工作面运输顺槽（已采）平距1750米，上邻1101综采工作面（未采）。工作面相对地面位置无建筑物，回采对村民住房影响不大。1302综采工作面走向长（运输顺槽618米，回风顺槽480米），倾斜长180米，面积约93043.3m2。本综采面采用走向长壁顶板跨落倾斜采煤法，该面东北侧回采3煤。3#煤底板为砂质泥岩，层厚0.41.2m，平均厚度0.8m；灰色，层状结构，夹条带状和透镜状钙质结核，含植物化石，普氏硬度系数f=46。3#煤层属于二叠纪上统龙潭组的煤层，厚1.582.16m，平均厚度1.87m，黑色，半暗型至暗淡型，粉状为主，含12层夹矸，夹矸为灰黑色炭质泥岩。3煤顶板为砂质泥岩至粉砂岩，层厚6.010.0m，平均厚度8.0m；灰色，层状结构，顶部为0.51.8 m灰色根土岩，含少量薄层菱铁矿；中部为浅灰色粉砂岩；下部为0.3 m左右泥质粉砂岩，含大羽羊齿等植物化石，局部裂隙发育，普氏硬度系数f=46。 煤的工业指标为贫煤，面内属于单斜构造，稳定性煤层。底板为质地较松软的泥岩。一采区内3#煤赋存较稳定，煤层走向为东西向，倾向北，煤层倾角1419、平均15。该工作面地质构造简单，从目前掌握的资料分析：落差较大的F137断层距施工地点较远，但详查未查明的落差较小的断层，在掘进1302回风顺槽时遇到一逆小断层，段距0.5米。在掘进1302运输顺槽时有待于施工中进一步收集和调查，进一步查明和控制。 通过计算，3#煤瓦斯绝对涌出量为5.724m3/min(参照原一采区瓦斯综合治理方案)。3#煤层为高瓦斯煤层、有煤尘爆炸危险性。生产过程中要采取防治瓦斯和防止煤尘爆炸专项措施，同时要进行瓦斯等级鉴定。根据贵州省水城矿区发耳片区煤矿勘探地质报告，3#煤属不自燃煤层，但不排除有自燃发火倾向。生产过程中要做好防止煤层自燃专项工作。现结合已采1301普采面的情况，编制该通防设计。一、通风系统1. 通风方式1302综采工作面采用运输顺槽进风，回风顺槽回风的全负压“U”型通风方式。2. 工作面风量计算根据煤矿安全规程执行办法中的风量计算细则1) 按瓦斯涌出量计算：Q=100q采K采 m3/min式中：q采回采工作面瓦斯绝对涌出量。取q采5.724m3/min K采回采工作面通风系数，取K采1.4 则Q= 1005.7241.3744 （m3/min）2) 按工作面最多工作人数计算： Q=4N m3/min 式中：N 采煤工作面同时工作的最多人数，取N40 则：Q=440 160 （ m3/min）3) 按采煤工作面温度计算 Q60VSK式中：Q工作面所需风量 m3/min V 工作面合理风速。510月份气温较高，取1.8m/s；其它月份取1.4m/s。 S有效通风断面，取S 9 m2K采煤工作面面长调整系数，取K=1.2则工作面配风量：A. 510月的风量Q夏、秋601.891.21167 （m3/min）B. 其它月份的风量 Q其它601.591.2 972 （m3/min）根据以上风量计算结果，取最大值，即1302回采工作面的配风量为1167m3/min。3. 通风路线1) 新鲜风流：地面主平硐主石门 皮带下山1302运输顺槽 1302工作面。2) 乏风流：1302工作面1302回风顺槽 1301工作面水仓 行人下山 回风石门 回风平硐 风井地面4. 避灾路线1) 发生水灾时，施工人员按如下路线进行撤离：事故地点回风下山与1302运输顺槽联络巷回风下山回风下山上部车场主石门回风下山上段1301行人下山回风石门回风平硐地面。2) 发生瓦斯爆炸、煤尘爆炸、火灾等事故时，施工人员应按如下线路进行撤离：事故地点皮带下山主石门主平硐地面。二、瓦斯管理发耳一矿1301高档普采工作面已于2004年11月份开始回采，现已推进150米，但目前为止没有对矿井进行瓦斯等级鉴定。根据1301工作面回采期间各种数据：工作面配风量647m3/min，回风流瓦斯浓度0.1左右，上隅角瓦斯浓度0.4，工作面绝对瓦斯涌出量0.65 m3/min，相对瓦斯涌出量2.95 m3/min，本井田最大瓦斯含量为19.61 ml/gr,瓦斯自然组分CH4含量72.2799.95%,平均94.16%,属沼气带。瓦斯风化带距地表平均47m；瓦斯梯度为：煤层埋深每增加24m，瓦斯含量增加1 ml/gr；瓦斯递增率为：煤层埋深每增加100m，瓦斯含量增加4.2 ml/gr；地温梯度为2.38/100m；井田内各煤层均具有煤尘爆炸危险性；煤层发火倾向性：3煤属不自燃煤层。本采区小窑曾发生多次瓦斯爆炸事故，造成人员伤亡。矿井为高瓦斯矿井。 鉴于本工作面为3#煤开采，周边小窑开采范围目前尚不清楚，并在东侧为1301采煤工作面采空区。所以，在采空区漏风等因素的影响下，可能造成工作面上隅角瓦斯超限，在回采期间应加强采空区瓦斯管理。同时，在回采过程中，必须加强瓦斯监测监控，根据1301工作面及其在掘进与回采时的瓦斯涌出规律，及时采取有效的预防措施，防止瓦斯事故的发生，特制定以下措施。1. 加强瓦斯检查和管理1) 工作面设专职瓦检员检查瓦斯。瓦斯检查设点为： 1302运输顺槽风流，1302工作面上、中、下风流，1302工作面回风流，工作面上隅角。上述地点每班检查三次，每次检查结果必须通知现场所有人员，将检查结果记录在瓦检员手册上，然后将检查结果记录在瓦斯检查牌板上，随即向通风调度汇报，检查结果变化较大情况下应随时汇报。当出现瓦斯浓度大于规程规定的浓度时，必须立即向矿调度室汇报，并要求现场安检员、现场施工负责人在瓦检员手册上签字。必须做到告诉现场人员数据、瓦检员手册数据、瓦斯检查牌板数据和汇报通风调度数据的“四统一”。2) 采煤工区班长佩戴便携式瓦斯检测报警仪或沼气氧气两用仪，悬挂在工作面的上隅角切顶线以外不大于0.5米处，采煤司机佩戴便携式瓦斯检测报警仪。3) 加强对工作面上隅角的瓦斯检测，发现超限立即处理。4) 一旦工作面上隅角有害气体浓度接近规程规定时，采用设置挡风帘稀释工作面上隅角瓦斯，或采用调整工作面的风量、风压等方法降低上隅角瓦斯浓度。当瓦斯超过规程规定值时，采用抽排风机抽排瓦斯（另行编制专项措施）。2. 加强顶板初次来压期间的瓦斯监测。 为了防止顶板初次来压时大面积垮落，造成采空区内有害气体大量涌出，工程技术科对顶板矿压显现情况进行监测，参照1301工作面顶板矿压显现规律，及时预测预报放顶时间和放顶步距，并编制好预防措施。3. 保持通风系统的稳定加强通风系统管理，对与1302回采工作面有关的主要风门：回风下山上部车场风门、 中部车场风门、1302回风顺槽风门等安装可靠的闭锁装置。严禁风门同时打开。工作面进、回风顺槽每旬测风一次，遇特殊情况随时测定，保证风量满足要求，避免因风量过小超成瓦斯积聚。采区通风系统变化时及时采取调风措施，确保系统风量稳定。4. 建立工作面瓦斯观测档案，分析瓦斯涌出规律，以便采取预防措施，保证安全生产。5. 加强工作面进、回风侧电气设备的维护、检修，杜绝失爆现象。三、防治自然发火根据贵州省水城矿区发耳片区煤矿勘探地质报告，3#煤属不自燃煤层，但不排除有自燃发火倾向。生产过程中要做好防止煤层自燃专项工作。结合已采1301普采面的情况，对可能产生的发火隐患采取以下预防及处理措施。1. 向所有进入工作面的人员贯彻学习煤层自然发火的征兆，发火征兆为：1) 巷道中空气和煤（岩）壁温度不断上升，水流温度增高，产生CO和碳氢类气体产物。2) 巷道中出现雾气或巷道壁“挂汗”（出现水珠）。3) 井下出现有汽油、煤油、松节油味或煤焦油味。4) 使人感到头痛、闷热、精神疲乏等。2. 防灭火措施1) 均压防火在工作面风量满足安全生产需要的情况下，尽量降低风量，减少工作面上、下端头的压差，减少采空区漏风。工作面停采后及时对停采线进行永久封闭，对采空区实施区域性均压，减小停采线两端的压差。2) 巷道准备期间的防火措施1302回采工作面的运、回风顺槽掘进过程中要加强顶板管理，控制巷道冒顶。加强对回采期间伪顶管理和对顺槽顶帮温度及CO等气体的监测，做到发现问题及时处理。3) 加强采煤工作管理加强采煤工作管理，提高回采面的回采进度，实现正规循环作业，提高回采率，减少丢煤量，不留或少留煤柱和浮煤，浮煤一定要清理干净。采煤工作面回采结束后，必须在45天内进行永久性封闭。4) 预测预报为了及时发现自然发火征兆，便于尽早处理，采取对上隅角、回风流中的CO气体进行检测，每周取样进行色谱化验分析一次，分析内容包括：CO、CO2和碳氢类气体产物等。此外，利用安全监测系统在工作面回风流处设点对CO气体进行监测。5) 采煤工作面必须备有不小于其斜长的软管，并要求采面进、回风巷的防尘水管必须随时保证距工作面出口不大于20米，并保证随时有水，一旦采煤工作面出现异常情况能及时充分利用防尘水管救灾。6) 根据井下实际情况，结合煤层条件，注浆系统将不布置。但是一旦发现有自燃发火倾向时，必须考虑并建立防灭火注浆系统。3. 发生火灾事故时的处理1) 出现大于30的高温或一氧化碳时A. 驻矿救护队应每班跟班检查气体浓度和温度的变化情况，检查时间和地点由公司值班领导决定。同时，通防科领导及相关人员应立即赶到现场察看情况，在保证工作面及回风流瓦斯浓度不超限的情况下，采取降风措施，尽量降低工作面进、回风压差。B. 采煤前，对高温区域进行注水，待温度降到26以下时方可进行回采。C. 现场瓦斯员应配合救护队员或其他有关人员检查并处理高温及一氧化碳，直至不出现高温或一氧化碳为止，救护队员方能撤除。2) 发生明火时A. 必须立即向公司调度室和通防科值班人员汇报，然后按事故汇报程序汇报相关领导和单位。B. 井下任何人发现火灾时，应立即采取一切可行的方法直接灭火，并迅速报告调度室，由调度室通知驻矿救护队下井灭火。同时，在现场的干部应按照矿井灾害预防和处理计划的规定，将所有可能受火灾威胁的人员撤离危险区。C. 灭火方法直接灭火法：（A） 电气设备着火时，应首先切断电源。在未切断电源前，只允许用不导电的灭火器材进行灭火。如：砂子、岩粉、干粉或泡沫灭火器。（B） 用水灭火时，必须有充足的水源和足够的水量，水不能直接射向火源，只能由外围逐渐向火源靠近。 隔绝灭火法：（A） 当火灾范围较大，预计在较长时间内不能扑灭火灾时，可采用隔绝灭火的方法，在未砌筑防火墙之前要用砂包堆一道保护墙，防火墙最好用耐压的材料砌筑，如木段和粘土，防火墙的质量应符合标准。（B） 封闭火区工作必须由矿山救护队担任，同时要有专人观察，检查沼气和其它有害气体浓度的变化，同时封口，封完后人员要立即撤到安全地点。综合灭火法：当用直接灭火的方法不能解决时，应考虑采取综合灭火措施，即立即封闭灾区（封闭方法同上所述）。D. 灭火前，必须先检查发火点附近20米范围内的瓦斯情况，当风流瓦斯浓度在1%以下和局部瓦斯浓度在2%以下后，方能采取直接灭火措施，否则，应立即采取封闭火区的方法。灭火时人员一定要在火源的上风侧进行，同时要保持回风路线畅通。E. 处理火区是否要进行反风，由总工程师根据发火地点的情况而定。四、安全监测在1302工作面需要安设的监测传感器有：瓦斯传感器3台，风速、温度、一氧化碳传感器各1台，风门开关传感器1套，皮带开停传感器1台。所有传感器均应设置在顶板完整，支护完好地点。具体情况如下：1. 工作面回风顺槽瓦斯传感器T1设置在距工作面上出口10米的位置；T2设置在距离工作面回风流与第一个风流交汇点1015米的位置；在运输顺槽安设瓦斯传感器T3和皮带开停传感器，T3设置在进风流中距工作面下出口10米的位置。另在工作面回风顺槽安设温度、一氧化碳、风速传感器。风速传感器设置要求必须在巷道前后20米内无风流分支，无拐弯，断面无变化，能准确计算测风断面的地点。2. 瓦斯传感器的报警点：T1=1.0%、T2=1.0%、T3=0.5%；断电点：T1=1.5%、T2=1.0%、T3=0.5%；复电点：T11.0%、T21.0%、T30.5%。断电范围均为工作面进风流、工作面及其回风流中全部非本质安全型电器设备。3. 一旦T1、T2、T3无论任何一台瓦斯传感器超过设置的断电点时，都能及时断掉1302工作面进风流、工作面及其回风巷中全部非本质安全型电器设备。4. 瓦斯自动监测报警断电装置要加强维护，定期用标准气样对传感器进行调校（每7天进行一次），并测试其断电功能，保证正常工作。五、综合防尘 综采工作面生产集中，产尘点多，产尘量大，为防止煤尘爆炸，保证职工的身体健康和矿井安全生产，特制定本防尘系统设计。1. 工作面用水量及管网供水系统1) 工作面用水量工作面由运输顺槽和回风顺槽同时供水，供水量计算如下：A. 运输顺槽用水量QhQ1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q61.5+9.3+1.8+2.0+1.2+0.615.4 （m3/h）式中：Qh工作面运输顺槽用水量，m3/h Q1运输顺槽煤层注水用水量，取1.5m3/h Q2采煤机内外喷雾用水量，m3/h Q2Gq3100.039.3 m3/h q吨煤喷雾用水量，取0.03 m3/t Q3液压支架喷雾用水量，取1.8 m3/h Q4冲洗煤壁用水量，取2.0 m3/h Q5净化水幕用水量， Q52nQp260.11.2 （m3/h） N 每处水幕喷嘴数Qp喷嘴设计喷雾流量，取0.1m3/h Q6 运输顺槽转载点用水量，m3/h Q6nq40.150.6 m3/h q 喷嘴设计喷雾流量，取0.15m3/tn喷嘴总数B. 回风顺槽用水量 Qy=Q1+Q2+Q3+Q4+Q51.5+1.8+1.0+1.2+1.06.5 （m3/h） 式中：Qy工作面运输顺槽用水量，m3/h Q1回风顺槽煤层注水用水量，取1.5m3/h Q2液压支架喷雾用水量，取1.8 m3/h Q3冲洗煤壁用水量，取1.0 m3/h Q4净化水幕用水量，取1.2 m3/hQ5乳化液泵用水量，取1.0 m3/h2) 供水管网管径选择A. 运输顺槽水管管径的选择Qg3.14Dg2r/4即 Dg（4Qg/3.14r）1/2【415.4（3.141.56060）1/20.061（m）=61mm选用895mm的无缝钢管式中：Dg供水管内径，mmr 计算流速m/sB. 回风顺槽水管管径选择 Dy（4Qy/3.14r）1/2【46.5（3.141.56060）】1/2 0.037（m）=37mm 选用505mm的无缝钢管式中：Dg供水管内径，mmr 计算流速m/s3) 供水管网路布置A. 回风顺槽供水路线 地面水池（1085）主平硐（1085）主石门（1085）1302回风顺槽（505）1302回采工作面B. 运输顺槽供水路线 地面水池（1085）主平硐（1085）主石门（1085）皮带下山（895）1302运输顺槽（895）1302回采工作面4) 供水管路的安装A. 回风顺槽供水管安装在回风顺槽上侧，吊挂高度为1.5米，每隔50米安装一个三通及Dg20的球阀，并在回风顺槽入口处安装一个Dg80的过滤器，具有反冲功能。同时，利用原1301工作面管路布置一台增压泵， 增加水压力。B. 运输顺槽供水管路安装在皮带同测（利用掘进期间已布置的管路），吊挂高度1.5米，每隔50米安装一个三通和Dg20的球阀。供水管路在煤流转载点必须安装支管三通及球阀，并在运输顺槽入口处安装一个Dg40的过滤器，具有反冲功能。2. 综合防尘技术 煤尘注水是回采工作面最重要的防尘措施之一，在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，使煤层湿度增加、强度降低、塑性增大，从而减少煤层开采过程中的产尘量。煤尘注水的减尘作用主要有以下三个方面：一是煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除这一尘源。二是水进入煤体内部，并使之均匀。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生。三是水进入煤体后使其塑性增强碎性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，碎性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。1) 煤体注水方式根据3煤层的物理性质，采用回风顺槽、运输顺槽双向长钻孔高压注水方式。2) 煤体注水系统两顺槽注水直接由供水干管供水，注水系统由压力表、流量表及25高压胶管组成。3) 钻机施工工艺A. 钻机的布置煤体注水孔选用ZK150型钻机施工，布置在回风顺槽、运输顺槽施工注水孔。B. 钻机施工工作面形成系统后，在回顺、运顺布置一台钻机，施工注水孔，对工作面进行注水，注水孔为 65mm。C. 注水孔封孔选用水泥砂浆机械封孔，封孔长度为10米，封孔段扩成 89 mm。封孔钢管选用D20mm的钢管，长11米，砂浆配比：水泥/砂/水1/1/0.6，封孔一定要封固封严。4) 煤体注水参数A. 注水孔长度运输顺槽注水孔长度为90米，回风顺槽注水孔长度80米。B. 注水孔直径钻机施工选用50mm钻杆，65mm钻头，封孔段选用75mm钻头。C. 钻孔倾角两顺槽注水孔与工作面平行布置，钻孔始终保持在煤层中，两顺槽注水孔位置距底板为1.2米。D. 注水压力煤体注水为动压注水，直接在两顺槽供水管向注水孔内注水，根据两顺槽水的压力比较小，利用原1301工作面泵站，加大两顺槽的水压，确定注水压力为6.0Mpa。E. 注水量在一般情况下，吨煤注水量选择为0.03m3/t，因此，注水量按以下公式计算：Q运KxLBMWq1.190201.871.450.03161m3Q回KxLBMWq1.180201.871.450.03143 m3式中：Kx钻孔前方煤体湿润系数，1.11.5，透水性弱的煤体取下限值，透水性强的煤体取上限值。L钻孔长度，mB钻孔间距，mM开采厚度，m W煤的密度，t/m3q吨煤注水量，中厚煤层取q0.020.03m3/t。F. 注水时间钻孔施工完成后立即封孔，进行注水，达到设计注水量要求时即停止注水。5) 注水效果的考察A. 注水降尘率注水降尘按以下计算，每15天考察一次。C（G2-G1）-（G2-G1）/（G2-G1）100%式中：C降尘率 G2、G1分别为开采未湿润煤层时，尘源上、下风侧风流中的煤尘浓度，mg/m3G2/、G1/ 分别为开采未湿润煤层时，尘源上、下风侧风流中的煤尘浓度，mg/m3B. 观察湿润煤体的效果观察注水孔两侧煤帮或煤壁“出汗”位置，来判断湿润程度。C. 分析法考察湿润煤体效果分析法选用刻槽法，取样进行化验，用水分析测定仪进行全水分分析，来判断注水孔的湿润范围，每月进行一次。但必须有设备和化验人员。3. 割煤时防尘措施1) 采煤机的截齿的维护采煤机的截齿必须锋利，对磨损的截齿，必须及时更换。2) 采煤机的内外喷雾降尘采煤机安装高压荷电喷雾装置，使用管理好采煤