南山煤矿防治煤层自燃专项设计

林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计说明书贵阳林东煤炭设计咨询有限公司二一三年十二月林东煤业发展有限责任公司南山煤矿防治煤层自燃专项设计说明书总经理总工程师审核项目负责设计贵阳林东煤炭设计咨询有限公司二一三年十二月目录前言1第一章矿井概况4第一节矿井概述4第二节矿井地质及煤层特征6第三节矿井开拓与开采14第五节矿井通风15第二章防治煤层自燃措施16第一节防治煤层自燃灌浆系统16第二节阻化剂防灭火系统25第三节其它防治煤层自燃措施27第三章投资估算36附件1、设计委托书。2、贵州省国土资源厅2012年9月27日颁发的贵州林东煤业发展有限责公司南山煤矿采矿许可证，证号C5200002012031120124213；3、贵州煤矿安全监察局2012年1月13日颁发的贵州林东煤业发展有限责公司南山煤矿安全生产许可证，证号黔MK安许证字0641；4、2004年5月煤炭科学研究院总院重庆分院提供的南山煤矿K5煤层煤尘爆炸性鉴定报告；5、2004年5月煤炭科学研究院总院重庆分院提供的南山煤矿K5煤层煤炭自燃倾向性等级鉴定报告；前言大田坝煤矿位于贵州省关岭自治县坡贡镇大田坝村，矿井北部有水（水城）黄（黄果树）公路通过，从工业广场地到水黄公路有8KM的简易公路。矿井东距关岭县城39KM，北东距滇黔铁路幺铺站45KM。对外交通方便。大田坝煤矿系正常生产矿井，矿井设计生产能力9万T/A。2008年6月取得9万T/A采矿权，2010年7月取得安全生产许可证，2008年5月取得9万T/A煤炭生产许可证。矿井目前已达到9万T/A设计生产能力。矿井采用平硐开拓，走向长壁后退式采煤法，矿区内可采、局部可采煤层为C1、C3、C7、C17、C18、C19煤层，煤层倾角为4565，平均58，属急倾斜煤层。根据矿井提供的采掘工程平面图，目前，仅对矿井主平硐以上的C1、C7煤层进行了开采，矿井在主平硐以上的C1煤层中布置并回采完1101N、1101S两个采煤工作面；在C3煤层布置有巷道系统（未回采）；在主平硐以上的C7煤层中布置了1107N采煤工作面（目前正在回采），在C7煤层中布置1107S采煤工作面运输及回风顺槽。根据六枝工矿（集团）恒达勘察设计有限公司实验室2005年5月28日提交关岭县大田坝煤矿1、7煤层知燃倾向性鉴定报告，本矿C7煤层属容易自燃煤层自燃倾向分类为类；C1煤层属自燃煤层自燃倾向分类为类。其他煤层无煤层自燃倾向性鉴定资料，应尽快补做，在未作鉴定之前应按类进行设计和管理。为确保矿井安全生产，贵州永风矿山科技服务有限公司受关岭自治县坡贡镇大田坝煤矿的委托，编制大田坝煤矿煤矿煤层防灭火专项设计。鉴于本矿将与相邻桐木煤矿（属同一业主）即将整合为一个矿，本专项设计主要针对一采区C1、C7煤层，矿井整合后，根据整合矿井及采区设计另作防灭火的专项设计。一、设计依据1、设计委托书；2、煤炭工业小型煤矿设计规范（GB503992006）；3、煤矿安全规程（2011）；4、煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范（AQ10552008）；5、煤矿井下消防、洒水设计规范（GB503832006）；6、矿井密闭防灭火技术规范（AQ10442007）；7、煤矿注浆防灭火技术规范MT/T7021997；8、煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ10292007）；9、煤层自燃发火标志性气体色谱分析及指标优选方法（AQ/T10192006）10、矿井通风安全装备标准；11、六枝工矿（集团）恒达勘察设计有限公司实验室2005年5月28日提交关岭县大田坝煤矿1、7煤层煤尘爆炸危险性鉴定报告；12、六枝工矿（集团）恒达勘察设计有限公司实验室2005年5月28日提交关岭县大田坝煤矿1、7煤层知燃倾向性鉴定报告；13、国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定（中华人民共和国国务院令第446号）；14、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）15、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）；16、林东矿务局2005年12月编制的贵州省关岭县大田坝煤矿安全专篇（修改）；17、贵州省煤矿安全监察局文件黔煤安监监察字200690号“关于对关岭自治县坡贡镇大田坝煤矿”安全设施设计（修改）的批复；18、贵州省地矿局112地质大队2002年5月提交的贵州省关岭县大田煤矿详查报告；19、贵州省国土资源厅文件黔国土资储审字2002第38号“审查贵州省关岭县大田煤矿矿区储量核实报告的意见书；20、贵州省能源局文件黔能源发2009456号“关于对安顺市煤矿2009年度瓦斯等级鉴定炭报告的批复”；21、贵州省能源局文件黔能源发2010832号“关于安顺市工业和信息化委员会关于安顺市小煤矿2010年度瓦斯等级鉴定报告的请示的批复”；22、大田坝煤矿提供的采掘工程平面图及其它资料。23、设计人员到现场搜集了解的情况。二、设计原则1、坚持“安全第一，预防为主、综合治理”的方针和“管理、装备、培训并重”的原则；2、按照煤矿安全规程、煤炭工业小型煤矿设计规范、煤矿注浆防灭火技术规范等相关技术规范要求，实施综合性防治煤层自燃措施、确保矿井安全生产；3、依靠科技进步，结合本矿井的实际情况，采用比较成熟的技术、设备、仪器、仪表提高矿井综合的防治煤层自燃能力。三、主要技术经济指标1、设计年生产能力9万T/A；2、矿井配备专（兼）职防灭火机构人员6人；3、灌浆防灭火总投资11237万元，其中灌浆系统9306万元，安装费931万元，其它10万元。四、存在问题建议1、矿井只作C1、C7煤层自燃倾向性鉴定报告，其他煤层无煤层自燃倾向性鉴定资料，应尽快补做。2、井田勘探程度不够，煤层的变化和构造形态还需进一步探清；3、在今后的生产中，必须加强矿井通风瓦斯管理，杜绝瓦斯超限和无风、微风作业现象，严防瓦斯、煤尘和火灾事故的发生。4、加强培训，提高管理人员和从业人员的防灭火意识和防防灭火操作技能。5、矿井在开拓新水平、新采区时，应将大巷、采区上下山等主要巷道布置在煤层的底板岩层中。6、本矿井应按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管理，已鉴定的C7煤层属容易自燃煤层自燃倾向分类为类；C1煤层属自燃煤层自燃倾向分类为类，矿井应尽加快第三条井筒建设，确保矿井安全出口符合要求。7、矿井未测定煤层自发火期，建议补作。第一章矿井概况第一节矿井概述一、矿井交通位置大田坝煤矿位于贵州省关岭县坡贡镇大田坝村，行政区划隶属关岭县坡贡镇管辖。地理坐标东经10532171053253，北纬250414260438，矿井北部有水（水城）黄（黄果树）公路通过，从工业广场地到水黄公路有8KM的简易公路。矿井东距关岭县城39KM，北东距滇黔铁路幺铺站45KM。对外交通方便。（见交通位置图）。二、地形地貌及自然地理条件1、地形、地貌矿区位于云贵高原中西部，由低中山及山间沟谷组成，山脉走向受构造及岩性控制，主要为北北西南南东向。地势整体西高东低，最高点在矿区北西侧山岗，标高1566M，最低点位于矿区东侧的长石头村大河，标高1110M，相对高差456M。区域地貌为低中山溶蚀、侵蚀沟谷地貌，区内分水岭同山脉走向基本一致，走向为北北西南南东向。2气象、地震调查区属亚热带温和湿润多雨气候区，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，雨量充沛，年平均气温162。极端最高气温341，极端最低气温96；多年平均降雨量为13664MM，降水主要集中在59月，占全年降水量的75以上；年日照数为12982小时，年无霜期265天，灾害性天气主要有春旱、冰雹、暴雨、霜冻等。据中国地震动参数区划图（GB183062001）的地震烈度资料，关岭县地震基本烈度为度。据调查，区内无新构造运动，无诱发地震的活动断层通过，区域地壳较为稳定。3河流区内无较大河流、山塘和湖泊存在，仅有季节性的小溪流穿过矿区。4、地震根据中国地震动参数区划图（GB183062001），矿区地震基本烈度为度，地震动峰值加速度为005G。三、水源条件矿井工业广场附近北部有常年不断小溪水，枯水季节其流量为65L/S，其流量能满足矿生产用水的需要，矿井生活用水取自矿井附近的泉水井，水质、水量满足要求，生产用水取自经处理达标后矿井水，不足部分采用矿井工业广场附近小溪水，矿井水源有保证。四、电源条件矿井采用双回路电源供电，一回路引自坡贡变电站，另一回路引自六枝板梅变电站。从两个变电站分别架设10KV架空线路至矿区变电所，一回作主供电电源，另一回带电备用，形成对矿井的双回路电源供电，以保证矿井供电安全。第二节矿井地质及煤层特征一、地质概况区内出露地层从老到新为二叠系中统茅口组（P2M）、上统龙潭组（P3L）、长兴大隆组（P3CD），三叠系下统飞仙关组（T1F）、永宁镇组第一段（T1YN1）、永宁镇组第二段（T1YN2），三叠系中统关岭组第一段（T2G1）、关岭组第二段（T2G2）、法郎组（T2F）及第四系（Q）。现分述如下1、二叠系中统茅口组（P2M）岩性主要为灰色中至厚层状灰岩，顶部含燧石，偶夹白云岩，底部为灰白色白云岩，厚度大于400M。2、二叠系上系龙潭组（P3L）岩性主要为浅灰色、杂色中厚层状砂质泥岩、粘土岩、粉砂岩夹泥灰岩、灰岩、硅质岩及煤层。含煤68余层，可采煤层6层，即C1、C3、C7、C17、C18、C19煤层，该地层厚约390416M。3、二叠系上统长兴和大隆组（P3CD）岩性主要为灰色、深灰色灰岩、泥灰岩及薄层硅质灰岩夹粘土岩、粉砂岩，厚约50M。4、三叠系下统飞仙关组（T1F）岩性主要为浅灰色、绿灰色薄至中厚层状粉砂岩、砂岩及粘土岩，上部为灰岩及泥岩相间组成，厚度大于500M。5、三叠系下统永宁镇组第一段（T1YN1）由灰、深灰色薄至中厚层泥晶灰岩，砂岩、砾屑、团粒灰岩，生物碎屑灰岩及鲕粒灰岩组成韵律性互层。厚24290M。6、三叠系下统永宁镇组第二段（T1YN2）由紫红、黄绿色砂质粘土岩、钙质粘土岩与泥灰岩、泥晶白云岩、角砾岩组成不等厚互层。厚24221M。7、三叠系中统关岭组第一段（T2G1）底部为黄绿色玻屑凝灰岩，下部灰、黄灰色中厚层细粒白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩，中上部为紫红、灰绿、深灰等杂色砂质粘土岩、钙质粘土岩夹泥质白云岩、泥灰岩等，厚108390M。8、三叠系中统关岭组第二段（T2G2）灰、深灰色薄至中厚层灰岩、蠕状砾屑灰岩及泥质灰岩，厚0530M。9、三叠系中统法郎组（T2F）灰、深灰色中厚层及薄层泥晶灰岩、瘤状泥晶灰岩、泥质灰岩、砂质灰岩及钙质粘土岩组成，厚211820M。10、第四系（Q）主要为残坡积物，黄褐色、黄色粘土、粉质粘土、砂土及碎石组成，结构松散，厚度不均，一般厚05M，主要分布于洼地及地势相对低洼的冲沟中。二、构造桐木煤矿位于三丈水背斜东南段南西翼，为一单斜构造，地层连续完整、产状稳定，倾向215230，倾角4565，平均58。在井田的西北部井田边界以外分布有F8、F9、F10，断层没有切割到煤层，对煤层开采没有影响。井田内未发现其他断层和较大褶曲，总体上井田内构造简单。三、煤层1含煤岩系特征上二迭统龙潭组（P2L）为井田内含煤地层，厚度390416M，岩性主要由砂质页岩、泥质砂岩、细砂岩、灰岩、石灰岩、和煤层组成，共含煤68层。2煤层特征该矿区内煤系地层共含煤30余层，含可采、局部可采煤层6层，即C1、C3、C7、C17、C18、C19煤层，其总厚平均为883M。区内可采煤层具有煤质较好、煤层稳定、倾角较陡等特点。各煤层特征参见表121。表121煤层特征表四、煤质本矿区内可采局部可采煤层C1、C3、C7、C17、C18、C19，均为烟煤，为中高硫、中灰、特高热值烟煤。其主要指标见表122。表122煤质特征表煤层编号水分MAD（）灰分AD挥发分VDAF（）硫分STD（）发热量QDTDAFMJ/KGC112120926461542897C31011891841343197C71341551751813460C171211631822022730C181031721461752924C1911321224122453121五、矿井瓦斯等级、煤尘爆炸性危险性、煤层自然倾向性矿井煤与瓦斯突出危顶板岩性底板岩性煤层编号厚度M层间距M煤层结构稳定性煤层倾倾角煤种顶板底板C1028157075简单稳定58烟煤硅质灰岩粉砂质粘土岩25C3028105057简单稳定58烟煤硅质灰岩粉砂质页岩、48C704599283含24层夹矸稳定58烟煤灰岩粉砂质页岩102单稳定58烟煤泥岩或页岩粉砂质泥岩25C1812365223简单稳定58烟煤灰岩、粉砂岩砂质页岩C1905729515422简单稳定58烟煤灰岩或泥质粉砂岩砂质页岩险性、冲击地压、地温情况。（一）、瓦斯根据安顺市煤炭工业协会提交的2009、2010年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定报告，2009年度矿井绝对瓦斯涌出量为281M/MIN，相对瓦斯涌出量为1839M/T，二氧化碳绝对涌出量为068M/MIN，二氧化碳相对瓦斯涌出量为445M/T，鉴定为高瓦斯矿井。2010年度矿井绝对瓦斯涌出量为344M/MIN，相对瓦斯涌出量为1905M/T，二氧化碳绝对涌出量为086M/MIN，二氧化碳相对瓦斯涌出量为476M/T，鉴定为高瓦斯矿井。矿井瓦斯涌出量会随着开采深度的增加而增加，因此矿井在生产时应做好瓦斯检查工作，加强安全管理，预防瓦斯事故。表123瓦斯等级鉴定结果瓦斯二氧化碳年度绝对（M/MIN）相对（M/T）绝对（M/MIN）相对（M/T）鉴定结果20092811839068445高瓦斯矿井20103441905086476高瓦斯矿井二）、煤的自燃倾向及煤尘爆炸性1、煤的自燃倾向性根据六枝工矿（集团）恒达勘察设计有限公司实验室2005年5月28日提交关岭县大田坝煤矿1、7煤层知燃倾向性鉴定报告，本矿C7煤层属容易自燃煤层自燃倾向分类为类；C1煤层属自燃煤层自燃倾向分类为类。其他煤层无煤层自燃倾向性鉴定资料，应尽快补做，在未作鉴定之前应按类进行设计和管理。C1、C7煤层自燃倾向性试验结果见表124。表124煤的自燃倾向性等级表2、煤尘爆炸性根据六枝工矿（集团）恒达勘察设计有限公司实验室2005年10月17日提交关岭县桐木煤矿C7煤层煤尘爆炸危险性鉴定报告；本矿C7煤层煤尘有爆炸危险性，其它煤煤层编号水分MAD灰分AD挥发分VDAF焦渣特征真相对密度TRDD全硫STD煤的吸氧量CM2/G干煤自燃倾向性C112120952646068二类C71341392295100一类备注一类容易自燃；二类自燃；三类不易自燃层无煤尘爆炸性鉴定资料，矿井尽快补作其余煤层的煤尘爆炸性鉴定，未做之前按煤层具有煤尘爆炸性进行设计和管理。矿井在建设和生产过程中必须采取防止煤尘爆炸的措施。表125煤尘爆炸性试验成果表爆炸性试验煤层编号水分MAD灰分AD挥发分VDAF焦渣特征火焰长度MM抑制煤尘爆炸最低岩粉量爆炸性结论C11212095264623040煤尘有爆炸性C71163041276523040煤尘有爆炸性三）、煤与瓦斯突出2010年3月矿井委托中国矿业大学矿山开采与安全重点实验室作了7煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定，结论为大田坝煤矿7煤层在鉴定范围内（标高1217M1400M）无突出危险性，2006年11月矿井委托煤炭科学总院抚顺分院、贵州省矿山安全科学研究院作了1号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定，结论为1号煤层在1232M以上水平鉴定为非突出煤层。但C1、C7煤层深部及其它煤层未作煤与瓦斯突出鉴定，根据贵州省安全监督管理局、贵州省煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局黔安监管办字【2007】345号关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见中煤与瓦斯突出区域划分，关岭自治县划分为具有煤与瓦斯突出区域，因此矿井在未作突出鉴定前应按突出煤层进行设计和管理。表126煤与瓦突出鉴定成果表测定煤层煤的破坏类型煤的坚固性系数（F）瓦斯放散初速度（P）煤层的瓦斯压力MPA突出鉴定结论C702224935030C7煤层在标高1217M1400M标高之内无煤与瓦斯突出危险性C10435200179在1232M以上水平鉴定为非突出煤层。四）、冲击地压矿方提供的资料中没有关于冲击地压的资料，本矿区内也无冲击地压的历史记录。五）、地温本矿属温正常矿井，在生产过程中未出现地温异常情况。六、水文地质特征1、主要含水层富水性矿区内主要分布的地层为二叠系上统茅口组（P3M）、二叠系上统龙潭组（P3L）、二叠系上统长兴大隆组（P3CD）、三叠系下统飞仙关组（T1F）、三叠系下统永宁镇组（T1YN）。其次为分布于沟溪、冲沟、缓坡低洼地带的第四系松散层二叠系上统茅口组（P3M）出露于矿区外围北东侧，岩性主要为灰色中至厚层状灰岩，顶部含燧石，偶夹白云岩，底部为灰白色白云岩，厚度大于400M。含岩溶水，主要由大气降水补给，分布极不均匀，主要集中在溶蚀裂隙、溶孔和岩溶管道中，导水性较好，迳流速度较快，水量大且较集中。泉水流量615升/秒，地下水径流模数2153升/秒平方公里。富水性中等。二叠系上统龙潭组（P3L）出露于矿区北东侧及外围，岩性以碎屑岩为主夹碳酸盐岩，岩性主要为泥页岩、粉砂岩夹灰岩，灰岩较薄。含岩溶裂隙水，主要赋存在风化裂隙、构造裂隙和小断裂带中。其中风化裂隙水一般埋藏较浅，水量较小；基岩裂隙水的分布相对比岩溶水均匀，流通性一般较差，迳流速度较缓，水量较小。泉水流量1628升/秒，地下水径流模数1834升/秒平方公里。富水性弱中等。二叠系上统长兴大隆组（P3CD）出露矿区中部，为碳酸盐岩夹碎屑岩，以岩溶含水层充水为主。岩溶地下水广分布极不均匀，主要集中在溶蚀裂隙、溶孔和岩溶管道中，主要由大气降水补给。一般其导水性较好，迳流速度较大，水量常较集中。泉水流量3668升/秒，地下水径流模数4358升/秒平方公里，富水性中等。三叠系下统飞仙关组（T1F）出露矿区南西侧及外围，岩性以碎屑岩为主，含基岩裂隙水，地下水主要由大气降水补给主要赋存在风化裂隙、构造裂隙和小断裂带中。基岩裂隙水流通性一般较差，迳流速度较缓，水量较小。泉水流量083升/秒，地下水径流模数0516升/秒平方公里。富水性弱。三叠系下统永宁镇组（T1YN）出露矿区外围南西侧，为碳酸盐岩地层，含岩溶水，主要由大气降水补给，分布极不均匀，主要集中在溶蚀裂隙、溶孔和岩溶管道中，导水性较好，迳流速度较快，水量大且较集中。泉水流量512升/秒，地下水径流模数2153升/秒平方公里。富水性中等。第四系（Q）矿区内仅零星分布。岩性为浅黄色粘土夹碎石、卵石土及沙土。地表厚薄不均，主要分布于洼地、冲沟及地势低洼处，厚010M。含松散岩类孔隙水。由于厚度小，分布零星、不连续，所含的孔隙水较少，受季节大气降水变化较大，富水性弱。2、矿区地下水补、径、排条件区内岩溶较发育，分布有岩溶洼地、落水洞、漏斗等不同的形态展布，地表水通过它们流入地下，形成地下暗流。地下水主要靠大气降水补给，部分大气降水通过第四系松散层孔隙和地表裸露基岩风化裂隙、构造裂隙、岩溶裂隙和岩溶洼地等渗入地下，补给地下水；部分则顺斜坡上的地表很快汇入冲沟后向下流出矿区外。调查区无河流、水库等较大的水体存在，地表水系以季节性冲沟为主，调查区中部为一道北西南东向分水岭横贯，北东、南西两侧地势较低，为地下水排泄区，其间地下水沿倾向及走向（含水岩层）径流并排泄，由于高差较大，加快了径流和排泄速度，因此，其径流排泄条件较好。3、地下水的埋藏深度及动态变化规律故区中部为一道北西南东向分水岭横贯，北东、南西两侧地势较低，矿区地处局部分水岭，矿区北东部地势较陡，南西部地势相对较缓，因此在矿区南西部地下水埋藏相对较深，北东部地势低洼处地下水埋藏相对较浅，其余地段地下水埋藏深度介于二者之间。调查访问得知，区内泉点、冲沟及井下出水巷道丰水期流量增大，枯水期流量变小。4、矿坑充水条件矿井充水包括充水水源、充水通道、充水方式三个因素。现将各种充水水源、充水通道及进水方式等条件综述如下（1）矿井充水水源矿井充水主要来源为煤层顶底板围岩中的地下水、老窑积水、采空区积水、大气降水和地表水。地下水矿区含煤岩系龙潭组主要由粘土岩夹燧石生物屑泥晶灰岩、硅质岩、粉砂岩、泥灰岩、煤、黄铁矿粘土岩等组成，该组地层浅部含风化裂隙水，深部含岩溶裂隙水。泉水流量一般为15升/秒，地下水径流模数2164升/秒平方公里，富水性弱中等，是矿床的直接充水含水层。老窑积水区内采煤历史悠久，在煤层露头带上有较多民采老窑分布。本次调查老窑有5个，因关停多年，大部分老窑采空区已积水，老窑采深50300M，采空区面积不详。当其井巷揭露到上部老窑时，老窑水将成为矿坑充水的直接充水水源，充水方式为矿坑突水，其来势猛，时间短，破坏性大，是矿坑充水的一大隐患。采空区积水矿井上部采空区积水对在其下方采煤有影响，也是矿坑充水的一大隐患。大气降水大气降水大部顺坡面及冲沟自然排泄，少部分沿近地表的风化裂隙、构造裂隙和岩溶裂隙、管道等渗入矿井，充水形式为滴水和细流淌水，其充水强度与降水的强度及持续时间有着密切联系，水量在雨季明显增大，而在枯季减少。地表水矿区内无大的地表河流，但有几条季节性冲沟。因此，冲沟地表水对矿山开采有一定的影响。矿区山顶发育多处岩溶洼地，洼地中常伴生落水洞，当强降雨并与井下贯通时，地表水便汇集灌入井下，从而形成矿井充水水源。充水方式为顶板进水。（2）矿坑充水通道断层矿区内地表未见明显断层通过，但不排除有局部隐伏断裂沟通地表水体或老窑积水，从而对井下开采造成影响。岩溶陷落柱区内煤系地层龙潭组上部地层为长兴大隆组及飞仙关组，岩溶较发育，调查时发现矿界内及外围共有6处岩溶洼地。开采煤层其顶底板大部分为砂页岩及粘土岩，为相对隔水岩层，但由于其力学强度较差，遇水易软化，因此，煤层开采过程须加强支护，确保安全。底板突破矿区开采煤层的顶底板大部分为基岩裂隙含水岩层，其富水性弱，小部分为岩溶裂隙水，其富水性中等。其开煤巷道即为矿床充水的人为充水通道。顶板破坏矿区内所采煤层顶板岩性多为粉砂岩、粘土岩、灰岩、燧石灰岩，当采空区过大时，将引起地面变形，其地表水、地下水等将通过地面移动带、导水裂隙带和顶板冒落带渗入矿坑，从而引起顶板突水。5、矿床水文地质类型本井田以大气降水和地表水为主要补给来源的裂隙充水矿床，水文地质条件简单。6、矿井涌水量根据贵州省地质矿产勘查开发局一一二地质大队2007年10月提交贵州省关岭县大田煤矿矿区水文地质调查报告矿井正常涌水量为455M3/H，最大涌水量为11375M3/H。七、矿井资源储量及服务年限矿井煤炭资源量量为496万吨，设计可采储量为3816万吨，矿井设计生产能力为9万吨/A，设计服务年限为303A。第三节矿井开拓与开采一、工程性质大田坝煤矿为生产矿井，设计生产能力9万吨/A。二、井田开拓方式、采区划分及采煤方法1、井田开拓方式大田坝煤矿目前设计主要开采煤层为C1、C3、C7、C17、C18、C19煤层。该矿于2003年批准建设，矿井采用平硐开拓，矿井开拓系统已经形成，工业广场布置在矿井北部，在工业广场内布置有主平硐、回风平硐，主平硐技术参数X2884657；Y35555480；Z12144，48，3；回风平硐技术参数X28845324，Y355553758，Z12713，48，3。主平硐作为运煤、行人、进风用，采用特殊型隔爆型蓄电池机车运输，回风平硐作矿井的专用回风用，井筒特征见表131。表131井筒特征表井筒名称井口坐标XY井口标高M方位角井筒倾角井筒长M井筒净断面M2支护形式主平硐2884657355554801214448345351锚喷回风平硐288453243555537581271348323643锚喷2、采区巷道布置根据矿井已形成的开拓巷道布置,采用分层布置,主平硐分别揭穿C7、C1煤层后，分别沿C1、C7布置伪倾斜上山与回风斜井贯通，在伪倾斜上山两翼布置采煤工作面，采煤工作面运输及回风顺槽布置至井田边界附近，布置切眼，形成生产系统后回采，采煤工作面采用后退式开采。3、采煤方法与装备根据该矿煤层赋存情况，煤层倾角58，沿煤层走向布置长壁式工作面，工作面采用伪倾斜柔性掩护支架支护，采用放炮落煤，采煤工作面煤炭采用自溜运输，全部陷落法管理顶板。正常生产时为一采二掘。掘进工艺为放炮掘进。第五节矿井通风一、矿井通风矿井通风方式为中央分列抽出式。矿井目前布置有一条进风井（主平硐）和一条回风井（回风平硐），回风平硐安装FBCDZNO14/245KW型防爆轴流式通风机两台。矿井目前正在开采一采区1107N采煤工作面，矿井的主通风线路为主平硐1107N采煤工作面运输顺槽1107N采煤工作面1107N采煤工作面1107N采煤工作面回风顺槽回风平硐引风道地面。第二章防治煤层自燃措施一、防治煤层自燃设计要求根据煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范（AQ10552008）“开采容易自燃或采用放顶煤开采自燃煤层的矿井，必须设计以灌浆为主的两种以上综合防灭火措施”。根据六枝工矿（集团）恒达勘察设计有限公司实验室2005年5月28日提交关岭县大田坝煤矿1、7煤层知燃倾向性鉴定报告，本矿C7煤层属容易自燃煤层自燃倾向分类为类；C1煤层属自燃煤层自燃倾向分类为类。其他煤层无煤层自燃倾向性鉴定资料，应尽快补做，在未作鉴定之前应按类进行设计和管理。根据大田坝煤矿煤层自燃倾向性鉴定结果及矿井开拓开采巷道布置情况，为防治煤层自燃，本设计设计采取以灌浆为主、阻化剂为辅措施。第一节防治煤层自燃灌浆系统一、预防性灌浆一）灌浆系统及其方法（一）灌浆系统的选择灌浆系统分为集中灌浆系统、分散灌浆系统，分散灌浆系统分为钻孔灌浆或分区灌浆、井下移动灌浆。鉴于本矿将与相邻桐木煤矿（属同一业主）即将整合为一个矿，本专项设计主要针对一采区C1、C7煤层，矿井整合后，根据整合矿井及采区设计另作防灭火的专项设计。根据矿井开拓开采巷道布置情况及地面设施布置情况，考虑到本矿将与相邻桐木煤矿（属同一业主）即将整合为一个矿，本设计采用井下移动灌浆。（二）灌浆方法本设计采用井下移动灌浆系统，井下灌浆方法采用采空区预埋管灌浆方法，在放顶前沿采煤工作回风顺槽预先铺设灌浆管（一般预埋3035M钢管），预埋管的一端通采空区，另一接胶管，胶管一般长2030M，放顶后立即灌浆，随工作面推进，按放顶步距用回柱绞车逐渐牵引灌浆，牵引一定距离灌一次浆。采空区灌浆详见图222。32411预埋钢管2高压胶管3钢管4采空区7运输顺槽788回风顺槽03M305M6钢丝绳5回柱绞车65图222采空区灌浆及煤层预防性注浆示意图二）灌浆参数计算及选择（一）灌浆站工作制度灌浆站工作制度应与矿井工作制度相同，全年工作日数为330天，采煤工作面采用“两采一准”的作业形式，灌浆时间选择在整修班进行，每天工作班数为2班，净灌浆时间为5小时。（二）灌浆所需土量灌浆站的日用黄泥量按下式计算QT2KMLHC式中QT2日灌浆需黄泥量，M3/D；K灌浆系数，003；M煤层高度M；L工作面日推进度20M；H灌浆区的倾斜长度M；C采煤回收率，95；QT2KMLHC00323250095656M3（三）日灌浆所需开土量日灌浆所需开土量用下式计算QT3QT2式中QT3日灌浆所需开土量M3/D取土系数，一般取11QT2日灌浆需黄泥量，M3/D；QT311656722M3/D四）灌浆泥水比的确定灌浆泥水比应根据泥浆的输送距离、煤层倾角、灌浆方式及灌浆材料和季节等因素通过实验确定。目前矿井无实验数据，根据采矿工程设计手册，本矿采用加压泵注浆，灌浆泥水比暂确定为15。（五）每日制泥浆用水量每日制浆用水量按下式计算QS1QT2式中QS1制备泥浆用水量，M3/D；泥水比的倒数，取5；则QS1QT26565328M3/D（六）每日灌浆用水量每日灌浆灌浆用水量按下式计算QS2KSQS1式中QS2制备泥浆用水量，M3/D；KS水量备用系数，取12则QS2KSQS1123283936M3/D（七）每日灌浆量1、灌浆站的日灌浆量按下式计算QJ1（QT2QS1）M式中QJ1日灌浆量，M3/D；M泥浆制成率，为093；QJ1（QT2QS1）M（656328）0933660M3/D2、每小时灌浆量按下式计算QJ2QJ1/（NT）式中QJ2每小时灌浆量，M3/H；N每日灌浆班数，为2班/D；T每班纯灌浆时间，为10H/班；则QJ2QJ1/（NT）366M3/H（八）泥浆密度泥浆密度按下式计算TSJQ式中J泥浆密度M3/T；S土壤密度M3/T；QS单位时间水的流量，M3/H；QT单位时间土的流量，M3/H。125M3/H6502831J三）灌浆材料的选择1、灌浆材料的要求（1）颗粒要小于2MM，而且细小颗粒（粘土0005MM者应占6070，页岩0077MM者应占7075）要占大部分。（2）主要物理性能指标密度为2428；塑性指数为911（亚粘土）；胶体混合物（MGO）含量计算）为2530；含砂量为2530（粒径为05025MM以下）；容易脱水和具有一定的稳定性。2、灌浆材料的选择根据现场调查，矿区工业广场附近黄粘土较多，灌浆材料选用黄粘土。四）泥浆的制备（一）取土方式地面取土采用人工取土和机械取土相结合的方式。泥土由地面加工成制浆所需成品后装矿车运至灌浆站。灌浆站成品泥土储存应满足23天用量。（二）灌浆站1、灌浆站工作制度全年工作时间为330天。2、灌浆站布置形式根据矿井开拓开采巷道布置情况及地面设施布置情况，考虑到本矿将与相邻桐木煤矿（属同一业主）即将整合为一个矿，本设计采用井下移动灌浆。根据业主提供的采掘工程平面图，在1007N采煤工作面灌浆站设置在轨道上山绞车房绕道内，将巷道扩宽并设置20M3泥浆搅拌池。2号池1号池14531泥浆搅拌池；2供水管；3闸板4筛箅；5管接头筛箅0255220M1M1M图222泥浆搅拌池布置示意图2、灌浆站供水灌浆站供水的供水，从井下防尘洒水管网接入。（三）灌浆站主要设备1、地面取土加工取土加工配备PE250型破碎机1台和MQS1224型球球磨机1台。PE250型破碎机主要技术参数进料口尺寸长400MM，宽250MM，最大进料颗粒210MM，生产能力75M3/H，功率15KW，外型尺寸长宽高（MM）110810901393；MQS1224型球球磨机主要技术参数生产能力0458M3/H，功率55KW，外型尺寸长宽高（M）6528254；2、灌浆站灌浆站配备JBJ300型搅拌机1台，其中一台工作，另一台备用，JBJ300搅拌机主要技术参数搅拌转速723R/MIN电机功率22KW，电源电压380/660或660/1140V，外形尺M。（四）制浆工艺流程制浆工艺流程详见机械、人工取土粘土制浆工艺流程图图221。采土场机械人工矿车储土场浸泡搅拌泥浆搅拌池筛子灌浆管机械、人工粘土制浆工艺流程图图221机械、人工取土粘土制浆工艺流程图五）灌浆管道（管径、壁厚）及泥浆泵选型计算（一）灌浆管道管径灌浆管道管径用下式计算3850MMVQD36021浆式中V经济流速（1522M/S），取17M/S。Q浆每小时灌浆量，M3/H经以上计算选用灌浆管内径为49MM无缝钢管。外径57MM，壁厚4MM的无缝钢管。（二）灌浆管道壁厚灌浆管道壁厚用下式计算05D（）050049（）0213PR40Z103840200CM式中管壁厚度（M）D管内径（M）RZ管材的许用应力，取RZ800KG/CM2P管内压力P10KG/CM2附加厚度，取02CM经以上计算选用灌浆管内径为49MM无缝钢管。外径57MM，壁厚4MM的无缝钢管。（三）泥浆泵选型1、泥浆所需扬程用下式计算HJHNHYHHXHPHS式中HJ输送泥浆所需总扬程，MHN与泥浆泵提升几何高度相当的水柱，HN981JH0；KPAJ泥浆密度，M3/TH0泥浆提升几何高度，MHY泥浆管路沿头损失，HYLIJ,KPAHYLIJ5000981249083KPAL泥浆管路长度，MIJ泥浆管道每米长度的水压头损失，一般采用IJKISIJKIS114086109812IS清水状态下的水压头损失，IS，KPADU2IS0861KPA0492712S清水的阻力系数，查表取S00292U泥浆的实际工作流速，M/SD管路内径，MK泥浆的阻力系数，查表取K114H泥浆管路总的局部阻力损失，一般按HY的10计算，KPAHX泥浆泵的吸程，一般按39424905KPA选取HP泥浆泵站内管道及零件的水头损失，一般按19622943KPAHS剩余水压头，一般按19624905KPAHJHNHYHHXHPHS049083490830144002400340064191KPA泥浆所需扬程H5234M2518964根据以上计算选用4PN型泥浆泵2台，其中一台工作，另一台备用，主要技术参数流量180M3/H，扬程60M，电机功率75KW，电源电压380/660或660/1140V。灌浆系统图井下消防、防尘洒水水池30M130930ADCB3560284603540107N运输巷5石门石门车场25避灾硐室乳化泵室开切眼10N回风巷103N回风巷201年采空区201年采空区1246791268312679127061276127412730412748912912791283951286971287312907612945127012701276127912806129812953129871208312738127350127465127491275912759127575921274691274912748127491275612749127561274901278491274127912768012795412769127127512794128071284212748127496127512756312760127681780主平硐X284657Y30Z1107S回风巷主平硐10N运输巷03S回风巷107S运输巷车场107S运输巷125912935东石门1297312780北回风上山128312831283284028502850285028502842846028402840284028302836028340283028302830283602830284028402840356035803560356356356035803540353503548035460354603548035035203540回风平硐X284531Y782Z193107S回风巷107S运输巷行人上山轨道上山运输顺槽107N回风顺槽107N采煤工作面绞车房轨道上山绞房绕道灌浆池灌浆管路预筑防火墙位置预筑防火墙位置预筑防火墙位置灌浆系统图六）主要设备表221矿井灌浆防灭火系统主要设备材料配备表项目设备规格型号及工程特征描述单位数量1、灌浆系统1泥浆泵3PN台22大孔径钻机DZ150台23泥浆搅拌机JBJ300台2（4）球球磨机MQS1224台1（5）破碎机PE250台2（6）无缝钢管574米800（7）制浆池筛箅2块2（8）管口筛箅2块2（9）制浆池米325合计三、灌浆防止溃浆、透水的措施1、矿井必须派专人作好采空区灌浆前后涌水量变化观测记录，正常情况下，采空区灌浆后，采空区涌水量会增大，若出现灌浆后采空区涌水量无变化，或涌水量变小，采空可能存在积水，为防止溃浆、透水，应用探水钻机对采空区积水进行探放，以确保矿井安全生产。2、矿井应按防治水规定留设防水、防火隔离煤柱，严禁在防水、防火隔离煤柱进行采掘活动。3、在下顺槽（运输巷）巷道一侧布置有断面为300300MM水沟，采空区内的矿井水沿着下顺槽水沟自流经主平硐排出地面。4、在灌浆区下部进行采掘前，必须查明灌浆区内的浆水积存情况。发现积存浆水，必须在采掘之前放出；在未放出前，严禁在灌浆区下部进行采掘工作。5、在灌浆前井下排水设施保证完好，所设水仓、沉淀池、水沟要及时进行清理。6、采掘工作面必须执行“预测预报、有疑必探，先探后掘、先治后采、”的原则，防治掘进工作面进入灌浆区内。7、安排生产计划时，必须同时安排防火灌浆计划，落实灌浆地点、时间、进度、灌浆浓度和灌浆量。第二节阻化剂防灭火系统1、阻化剂防灭火是目前国内广泛用的一种防止自燃火灾的方法，尤其是本矿所在地缺乏粘土，贵州省使用阻化剂防止自燃火灾取得了较好的效果，所以，本次设计采用阻化剂防灭火。阻化剂种类很多，根据我国其它矿区和本省大中型矿井采用阻化剂灭火经验，本矿阻化剂可选择由氯化铵、工业氯化钙或氯化镁等组成。2、工艺及设备汽雾阻化防火系统由储液箱（用矿车改装）、高压泵、过滤器、电器开关、高压胶管、雾化器等组成。储液箱（用矿车改装）、高压泵、电器开关等主要设备安放在两辆平板车上，与运输顺槽内乳化液泵站相连接，并随之移动，并在采煤工作面内等距离设有七个三通、高压球阀及七台雾化器。其系统见下图。储液箱2高压泵3高压胶管4雾化器5运输顺槽6回风顺槽汽雾阻化防火工艺系统采空区设计选用WJ24型阻化剂喷射泵，功率为24KW，电压为380/660V，泵流量为24M3/H，额定工作压力为2030MPA，雾化器采用煤科总院抚顺分院研制的单系统型，过滤器为GL1型，孔网为50目。利用矿车或自制箱体作为储液箱，向采空区喷洒阻化剂。表221系统主要设备配备表名称型号技术参数单位数量高压泵WJ242压力0225MPA，最大射程15，阻化溶液喷射量为1140L/MIN，电机功率22KW台1喷雾器QWF工作压力5MPA，流量04M/H，雾化率85台4储液箱由矿车改装个1高压管32M1003、阻化剂喷洒阻化剂喷洒地点主要为采空区遗煤、巷道高冒区及服务年限短的煤巷。4、参数计算根据生产矿井使用效果，阻化剂溶液浓度控制在1520之间为宜。具体参数应在煤层开采时通过试验确定。（1）向采空区喷阻化剂工作面合理的药液喷洒取决于采空区的丢煤量和丢煤的吸液量。最易发生煤炭自燃部位，如工作面的老塘、巷道煤柱破碎堆积带等处，需要充分喷洒的地方，在计算药液喷洒量时，要考虑一定的加量系数。工作面采空区阻化雾日喷洒量可按下式计算VK1K2DLHL/R1200200514550232/080050M3/D式中V日喷雾量，M3/D；K1喷雾加量系数，一般取12；K2每吨遗煤喷洒气雾量，阻化剂浓度为20，K2为002M3/TD工作面采空区丢煤率，取5；煤的实体密度，取145T/M3；L工作面长度，取170M；H工作面采高，取24M；L工作面日进度，取2M/D；R气雾转化率，8090，取80。以上计算是以一采区1107N采煤工作面的有关参数进行计算，其它应根据工作面实际生产情况，测定采空区的遗煤情况，试验测定吨煤吸液量，确定工作面一次喷洒量。喷洒方法从上隅角靠老塘侧，向采空区喷洒；沿切顶线向采空区喷洒；在机巷与老塘交接处向采空区喷雾（阻化剂）。（2）回风顺槽、运输顺槽采煤工作面回风及运输顺槽采用锚喷支护，喷浆要均匀，不得留有空洞，对有冒落空洞的地方，要及时充填，并喷洒阻化剂。（3）工作面开切眼、工作面停采线主要采取喷洒阻化剂，以达到防灭火的工作要求。5、阻化剂腐蚀措施井下主要采取的防腐措施主要有1、隔绝阻化剂与金属材料及设备的接触2、减小阻化剂与金属材料及设备的接触时间；3、井下设备及材料采取化学防腐处理等。（1）井下金属设备、材料在下井前需要进行防腐处理，如锌层的钝化、铝层的氧化等。而对金属设施采取涂层防腐措施是最直接、最经济的方法，防腐涂料的选择是涂层防护的关键。井下防腐涂层可采环氧型及环氧聚氨酯型防腐涂料，其耐油、耐温、耐油田污水性能较好，使用寿命较长。（2）在喷洒阻化剂前需要对采煤工作面的主要设备、材料等金属物件披上废旧帆布或风筒布，防止在喷洒阻化剂喷洒在金属设备及材料上。（3）喷洒阻化剂时喷洒人员应站在上风流中，阻化剂的喷洒应对着采空区，严禁对着金属设备喷洒。（4）在以采空区喷洒结束后，需即时将残留在金属设备及材料有阻化剂进行清理。第三节其它防治煤层自燃措施一、开拓开采措施1、生产矿井延深新水平时，必须对所有煤层的自燃倾向性进行鉴定。开采容易自燃和自燃煤层的矿井，必须采取综合预防煤层自然发火的措施。2、主要运输大巷、采区上、下山、总回风巷应布置在岩层内；采用砌碹或锚喷支护，布置在煤层中的回采巷道必须采用砌碹或锚喷，碹后的空隙和冒落处必须用不燃性材料充填密实，或用无腐蚀性、无毒性的材料进行处理。3、采煤工作面必须采用后退式开采，并根据采取防火措施后的煤层自然发火期确定采区开采期限。在地质构造复杂、断层带、残留煤柱等区域开采时，应根据矿山地质和开采技术条件，在作业规程中另行确定采区开采方式和开采期限。回采过程中不得任意留设设计外煤柱和顶煤。采煤工作面采到停采线时，必须采取措施使顶板冒落严实。4、在主石门和采区运输石门上方，必须留有煤柱。禁止采掘留在主石门上方的煤柱。5、必须对采空区、突出和冒落孔洞等空隙采取预防性灌浆或全部充填、喷洒阻化剂、注阻化泥浆等措施，编制相应的防灭火设计，防止自然发火。6、在煤层中掘进巷道时，对巷道中出现的冒顶区必须及时进行防火处理，并定期检查。7、矿井开采时，要注意观察，加强自燃征