南山煤矿防治煤层自燃专项设计

1、林东煤业发展有限责任公司南山煤矿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防治煤层自燃专项设计 说说明明书书 贵阳林东煤炭设计咨询有限公司贵阳林东煤炭设计咨询有限公司 二二一三年十二月一三年十二月 林东煤业发展有限责任公司南山煤矿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防治煤层自燃专项设计 说明书 总总 经经 理：理： 总工程师：总工程师： 审审 核：核： 项目负责：项目负责： 设设 计：计： 贵阳林东煤炭设计咨询有限公司贵阳林东煤炭设计咨询有限公司 二二一三年十二月一三年十二月 目目录录 前前 言言1 第一章第一章 矿井概况矿井概况4 第一节 矿井概述4 第二节 矿

2、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 第二章第二章 防治煤层自燃措施防治煤层自燃措施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 第三章第三章 投资估算投资估算36 附件：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；

3、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； 前前 言言 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

4、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 45-65，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

5、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

6、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 （gb 503832006） ； 6、 矿井密闭防灭火技术规范 （aq 10442007） ； 7、 煤矿注浆防灭火技术规范mt/t 7021997 ； 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

7、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201

8、133 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20

9、10832 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、主要技术经济指标三、主要

10、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：112.37 万元，其中:灌浆系统 93.06 万元，安装费 9.31 万 元，其它 10 万元。 四、存在问题建议四、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

11、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。 第一章第一章 矿井概况矿井概况 第一节第一节 矿井概述矿井概述 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 25041426 0438，矿井北部有水（水城）黄

12、（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

13、无酷暑，气候温和，雨量充 沛，年平均气温 16.2。极端最高气温 34.1，极端最低气温-9.6；多年平均降雨 量为 1366.4mm，降水主要集中在 59 月，占全年降水量的 75%以上；年日照数为 1298.2 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 （gb18306-2001）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

14、基本烈度为度，地震 动峰值加速度为0.05g。 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 6.5l/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。 第二节第二节 矿井地质及煤层特征矿井地质及煤层特征 一、地质概

15、况一、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（p3c+d） ，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 6-8

16、余层，可采煤层 6 层，即 c1、c3、c7、c17、c18、c19 煤层，该地层厚约 390-416m。 3、二叠系上统长兴和大隆组（p3c+d）：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

17、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

18、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 215-230，倾角 45-65，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 390-416m，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

19、. 煤层特征煤层特征 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 8.83m。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 1-2-1。 表表 1-2-1 煤煤 层层 特特 征征 表表 四、煤质四、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 1-2-2。 表 1-2-2 煤质特征表煤质特征表 煤层编号 水分 mad （%） 灰分 ad (%) 挥发分 vdaf （%） 硫分 st.d （%） 发

20、热量 qdtdaf (mj/kg) c11.2120.926.461.5428.97 c31.0118.918.41.3431.97 c71.3415.517.51.8134.60 c171.2116.318.22.0227.30 c181.0317.2.14.61.7529.24 c191.1321.224.122.4531.21 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 c1 0

21、.281.57 0.75 简单稳定 58 烟煤硅质灰岩 粉砂质粘土 岩 25 c3 0.281.05 0.57 简单稳定 58 烟煤硅质灰岩 粉砂质页岩、 48 c7 0.459. 9 2.83 含 2-4 层夹 矸 稳定 58 烟煤灰岩粉砂质页岩 102 c17 0.421.75 0.91简单稳定 58 烟煤泥岩或页岩粉砂质泥岩 25 c18 1.23.65 2.23 简单稳定 58 烟煤 灰岩、粉砂 岩 砂质页岩 c19 0.572.95 1.54 22 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。险性、冲击地压、地温情况。 （一）（一） 、瓦斯、瓦斯 根

22、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 2.81m/min，相对瓦斯涌出量为 18.39m/t，二氧化碳绝对涌出量为 0.68m/min，二氧化碳相对瓦斯涌出量为 4.45m/t， 鉴定为高瓦斯矿井。2010 年度矿井绝对瓦斯涌出量为 3.44m/min，相对瓦斯涌出量为 19.05m/t，二氧化碳绝对涌出量为 0.86m/min，二氧化碳相对瓦斯涌出量为 4.76m/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

23、表 1-2-3 瓦斯等级鉴定结果瓦斯等级鉴定结果 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 20092.8118.390.684.45高瓦斯矿井 20103.4419.050.864.76高瓦斯矿井 二）二） 、煤的自燃倾向及煤尘爆炸性、煤的自燃倾向及煤尘爆炸性 1、煤的自燃倾向性、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

24、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 1-2-4。 表表 1-2-4 煤的自燃倾向性等级表煤的自燃倾向性等级表 2、煤尘爆炸性、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 st.d% 煤的吸氧量 cm2/g+干煤 自燃倾向性 c11.2120.9526.460.68二类

25、c71.3413.922.951.00一类 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 1-2-5 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 c11.2120.9526.4623040煤尘有爆炸性 c71.1630.4127.6523040煤尘有爆炸性 三） 、煤与瓦斯突出、煤与瓦斯突出 2010 年

26、 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+1217m +1400m）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

27、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。 表表 1-2-6 煤与瓦突出鉴定成果表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 c70.22 24.9350.30 c7 煤层在标高+1217m 1400m 标高之内无煤与瓦 斯突出危险性 c1 0.435.200179 在+1232m 以上水平鉴定为 非突出煤层。 四）四） 、冲击地压、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）五） 、地温、地温 本矿属温正常矿井，在生

28、产过程中未出现地温异常情况。 六、水文地质特征六、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（p3c+d） 、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。

29、泉水流量6-15升/秒，地下水径流模数2.1- 5.3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1.62.8升/秒，地下水径流模数1.8-3.4升/秒平方公里。富水性弱中等。 二叠系上统长兴大隆组（p3c+d）：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

30、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3.66.8升/秒，地下水径流模数4.35.8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0.83升/秒，地下水 径流模数0.5-1.6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

31、、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5-12升/秒，地下水径流模数 2.1-5.3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

32、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

33、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 2.1-6.4 升/秒平方公里，富 水性弱中等，是

34、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 50300 m，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

35、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，

36、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

37、报告矿井正常涌水量为 45.5m3/h，最大涌水量为 113.75 m3/h。 七、矿井资源储量及服务年限七、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 381.6 万吨，矿井设计生产能力为 9 万吨/ a，设计服务年限为 30.3a。 第三节第三节 矿井开拓与开采矿井开拓与开采 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

38、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： x=2884657；y=35555480；z=1214.4，=48，=3；回风平硐技术参数： x=2884532.4，y=35555375.8，z=1271.3，=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1-3-1。 表1-3-1 井井 筒筒 特特 征征表表 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 2884657355554801214.4483

39、4535.1 锚喷 回风平硐 2884532.435555375.81271.34832364.3 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

40、掘。掘进工艺为放炮掘进。 第五节第五节 矿井通风矿井通风 一、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 fbcdz no14/245kw 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。 第二章第二章 防治煤层自燃措施防治煤层自燃措施 一、防治煤层自燃设计要求一、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

41、 （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。 第一节第一节 防治煤层自燃灌

42、浆系统防治煤层自燃灌浆系统 一、预防性灌浆一、预防性灌浆 一）灌浆系统及其方法一）灌浆系统及其方法 （一）灌浆系统的选择（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（二）灌浆方法 本设计采用井下移动灌浆系统，井下灌浆方

43、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 2-2-2。 3 2 4 1 1预埋钢管; 2高压胶管; 3钢管; 4采空区 7运输顺槽; 7 8 8回风顺槽; 20-30m30-35m 6钢丝绳; 5回柱绞车; 6 5 图2-2-2 采空区灌浆及煤层预防性注浆示意图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二）灌浆参数计算及选择 （一）灌浆站工作制度（一）灌浆

44、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，0.03； m煤层高度 m； l工作面日推进度 2.0m； h灌浆区的倾斜长度 m； c采煤回收率，95%； qt2kmlhc=0.032.32500.95=6.56 m3 （三）日灌浆所需开土量三）日灌浆所需开土量 日灌浆所需开土量用下式计算： qt3= qt2 式

45、中：qt3日灌浆所需开土量 m3/d 取土系数，一般取 =1.1 qt2日灌浆需黄泥量，m3/d； qt3= 1.16.56=7.22m3/d 四）灌浆泥水比的确定四）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 1：5。 （五）每日制泥浆用水量五）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：qs1qt26.56532.8 m3/d （六）每日灌浆用水量六）每日灌浆

46、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 1.2 则：qs2ksqs11.232.839.36m3/d （七）每日灌浆量七）每日灌浆量 1、灌浆站的日灌浆量按下式计算： qj1（qt2+ qs1）m 式中：qj1日灌浆量，m3/d； m泥浆制成率，为 0.93； qj1（qt2+ qs1）m（6.56+32.8）0.9336.60m3/d 2、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

47、/（nt）3.66m3/h （八）泥浆密度八）泥浆密度 泥浆密度按下式计算： ts ttss j qq qq 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。 1.25 m3/h 656 . 0 28 . 3 656 . 0 5 . 228 . 3 0 . 1 j 三）灌浆材料的选择三）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0.005mm 者应占 60%70%，页岩 0.077mm 者应占 70%75%）要占大部分。 （2）主要物理性能指标 密度为：2.42.8； 塑性指数为：9

48、11（亚粘土） ； 胶体混合物（mgo）含量计算）为：25%30%； 含砂量为：25%30%（粒径为 0.50.25mm 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）泥浆的制备四）泥浆的制备 （一）取土方式一）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

49、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 1 4 5 3 1泥浆搅拌池；2供水管；3闸板; 4筛箅；5管接头筛箅 0.02-0.05 - 35 2 2 10m 1m1m 1m 10m 1m 图2-2-2 泥浆搅拌池布置示意图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）灌浆站主要设备三）灌浆站主要设备 1、地面取土加工 取土加工配备 pe-250 型破碎机 1 台和 mqs122

50、4 型球球磨机 1 台。pe-250 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 7.5m3/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 0.45.8m3/h，功 率 55kw，外型尺寸：长宽高（m）6.52.82.54； 2、灌浆站 灌浆站配备 jbj-300 型搅拌机 1 台，其中一台工作，另一台备用，jbj-300 搅拌机 主要技术参数：搅拌转速：72.3 r/min 电机功率：2.2 kw，电源电压：380/660 或 660/1140 v ，外形尺

51、寸m.。 （四）制浆工艺流程四）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 2-2-1。 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2-2-1 机械、人工取土粘土制浆工艺流程图机械、人工取土粘土制浆工艺流程图 五）灌浆管道（管径、壁厚）及泥浆泵选型计算五）灌浆管道（管径、壁厚）及泥浆泵选型计算 （一）灌浆管道管径一）灌浆管道管径 灌浆管道管径用下式计算： =38.50mm v q d 3600 2000 1 浆 式中：v经济流速（1.52.2m/s） ，取 1.7m/s。 q浆

52、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）灌浆管道壁厚二）灌浆管道壁厚 灌浆管道壁厚用下式计算： =0.5d（）+=0.50.049（）+0.21 3p . 1 r 4p. 0r z z 1 103 . 1800 104 . 0800 =0.200cm 式中：管壁厚度（m）; d管内径（m）; rz管材的许用应力，取 rz=800kg/cm2; p管内压力 p=10kg/cm2; 附加厚度，取 =0.2cm; 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

53、型三）泥浆泵选型 1、泥浆所需扬程用下式计算： hj=hn+hy+h+hx+hp+hs 式中：hj输送泥浆所需总扬程，m hn与泥浆泵提升几何高度相当的水柱，hn=9.81jh0；kpa j泥浆密度，m3/t h0泥浆提升几何高度，m hy泥浆管路沿头损失，hy=lij, kpa hy=lij= 5000.9812=490.83kpa l泥浆管路长度，m ij泥浆管道每米长度的水压头损失，一般采用 ij=kis ij=kis=1.140.861=0.9812 is清水状态下的水压头损失，is=，kpa d u s 2 2 is=0.861kpa 049 . 0 2 7 . 10292 . 0

54、2 s清水的阻力系数，查表取 s=0.0292 u泥浆的实际工作流速，m/s d管路内径，m k泥浆的阻力系数，查表取 k=1.14 h泥浆管路总的局部阻力损失，一般按 hy的 10%计算，kpa hx泥浆泵的吸程，一般按 39.4249.05 kpa 选取 hp泥浆泵站内管道及零件的水头损失，一般按 19.6229.43 kpa hs剩余水压头，一般按 19.6249.05 kpa hj=hn+hy+h+hx+hp+hs=0+490.83+490.830.1+44.00+24.00+34.00=641.91 kpa 泥浆所需扬程: h=52.34m 25 . 1 81 . 9 641.91

55、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：75 kw，电源电压：380/660 或 660/1140 v。 灌浆系统图灌浆系统图 井下消防、防尘 洒水水池300m3 +1310 9 30 a a d d c c b b 35555600 2884600 35554400 1107n 运 输 巷 5#石门 石门车场 -25 避灾硐室乳化泵室 开切眼 1101n 回 风 巷 1103n 回 风 巷 2010 年 采 空 区 2010 年 采 空 区 +1214.679 +1216.283 +1216.79 +

56、1217.061 +1217.16 +1217.274 +1217.304 +1217.489 +1217.792 +1217.991 +1218.395 +1218.697 +1218.732 +1219.076 +1219.454 +1217.027 +1217.702 +1217.776 +1217.971 +1218.062 +1219.189 +1219.523 +1219.987 +1220.283 +1272.388 +1273.502 +1274.659 +1274.799 +1275.191 +1275.295 +1275.712 +1275.982 +1274.692 +1

57、274.794 +1274.821 +1274.947 +1275.561 +1274.971 +1275.661 +1274.940 +1217.849 +1217.422 +1217.179 +1217.680 +1217.954 +1217.697+1217.721 +1217.725 +1217.949 +1218.107 +1218.424 22 +1274.824 +1274.964 +1275.151 +1275.635 +1276.077 +1277.268 +1278.087 主平硐 x=2884657 y=35555480 z=+1214.4 =48 =3 1107s 回

58、风 巷 主 平 硐 1101n 运 输 巷 1103s 回 风 巷 1107s运输巷车场 1107s 运 输 巷 +1215.95 +1219.133 5# 东 石 门 +1219.173 +1278.0 北回风上山 +1218.338 +1218.323 +1218.322 2884800 2885000 28852002885200 2885000 2884800 2884600 2884400 2884200 2884000 2883800 2883600 2883400 28832002883200 2883200 2883600 2883800 2884000 2884200 288

59、4400 35555600 35555800 35556000 35556200 35556200 35556000 35555800 35555400 35555200 35555000 35554800 35554600 35554600 35554800 35555000 35555200 35555400 回风平硐 x=2884532.413 y=35555375.832 z=1271.297 =57 =3 1107s回风巷 1107s运输巷 行人上山 轨道上山 1107n运输顺槽 1107n回风顺槽1107n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

60、防火墙位置 预筑防火墙位置 灌浆系统图 六）主要设备六）主要设备 表 2-2-1 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 2 (2)大孔径钻机 dz-150 台 2 (3)泥浆搅拌机 jbj-300 台 2 （4）球球磨机 mqs1224 台 1 （5）破碎机 pe-250 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 3 25 合 计 三、灌浆防止溃浆、透水的措施三、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