采矿井下六大系统初步设计

1、第一章 设计依据1.1 概述1.1.1 矿区位置、交通地理、隶属关系及企业性质1.1.1.1 企业地理交通位置、区域经济特点 白石崖铁矿东区位于青海省都兰县察汉乌苏镇西23km处，隶属青海省都兰县夏日哈乡管辖。该矿为股份制企业。隶属都兰县多金属矿业有限公司。矿区到都兰县城23km，为矿山简易公路，由县城至西宁430km为109国道，交通方便。矿区地处柴达木盆地东南隅鄂拉山（脱土山）北端丘陵低山荒漠山区，海拔32003600m。区内山势相对低缓，山坡坡度一般小于30，相对高差100200m。沟谷呈“U”型，宽度一般在100150m，纵坡坡度3左右。该矿区属高寒、干旱的大陆性气候，具有寒冷、干旱、

2、日照长、多风的特点。据都兰气象站资料：年平均气温2.8，极端最高气温31.9，极端最低气温-29.8，相对湿度39%，多年平均降雨量178.8mm，年蒸发量1800-2500mm.雨季集中在68月份。该地区每年59月份为暖季，68月天气较热，11月至翌年3月中旬为地面冻结期，最大冻土深度1.7m。该区全年多风，最大风速21m/s，平均风速3m/s，风向多为东南风，频率为33%，西风频率为12%，多年平均大风日为31.6天。矿区附近无地表水体分布，生产及生活用水取自矿区东北侧的察汗乌苏河水，河流距矿区直线距离10km。矿区用水通过汽车拉运。矿区内无农田村落，矿区较远处有农、牧村庄，矿区所需粮食、

3、蔬莱可就近供给。矿区西为西旺矿业的矿矿区已接入工业电网，生产生活用电取自电网。 1.1.1.2隶属关系和企业性质白石崖铁矿东区隶属青海省都兰县多金属矿业有限责任公司。企业性质：有限责任公司。1.2 设计依据及规范1.2.1 设计依据1、中华人民共和国主席令2002第70号中华人民共和国安全生产法；2、中华人民共和国主席令1993第65号中华人民共和国矿山安全法；3、中华人民共和国主席令1994第28号中华人民共和国劳动法；4、中华人民共和国主席令1989第22号中华人民共和国环境保护法；5、中华人民共和国主席令2001第60号中华人民共和国职业病防治法；6、中华人民共和国主席令2008第6号中

4、华人民共和国消防法；7、中华人民共和国国务院令2003第394号地质灾害防治条例；8、中华人民共和国国务院令2003第393号建设工程安全生产管理条例；9、中华人民共和国国务院令2004第397号安全生产许可证条例；10、国家发展和改革委员会、国家安全生产监督管理局发改投资20031346号关于加强建设项目安全设施“三同时”工作的通知；11、国家安全生产监督管理总局安监总管一字2005第29号关于印发非煤矿矿山建设项目初步设计安全专篇编写提纲和安全设施设计审查与竣工验收有关表格格式的通知； 12、国家安全生产监督管理局18号令非煤矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法；13、高危行业企业安

5、全生产费用财务管理办法国家安全监管总局财企 2006 478号文；14、民用爆破物品安全管理条例（中华人民共和国国务院令2006466号）15、建设项目安全设施“三同时”监督管理暂行办法（国家安全生产监督管理总局令2010第36号）；16、作业场所职业健康管理暂行规定（国家安全生产监督管理总局令2009第23号）17、国家安全监管总局关于加强金属非金属矿山安全基础管理的指导意见安监总管一2007214号； 18、国家安全生产监督管理总局令2009第17号生产安全事故应急预案管理办法；19、国家安全监管总局关于进一步加强中小型金属非金属矿山（尾矿库）安全基础工作改善安全生产条件的指导意见安监总管

6、一200944号；20、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）；21、国务院安委会办公室关于贯彻落实国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知精神，进一步加强非煤矿山安全生产工作的实施意见（安委办201017号）；22、国家安全监管总局关于金属非金属地下矿山企业领导带班下井及监督检查暂行规定（国家安监总局令第34号）；23、国家安全监管总局关于印发金属非金属地下矿山安全避险六大系统”安装使用和监督检查暂行规定的通知安监总管一2010168号；24、青海省人民政府关于进一步加强企业安全生产工作的意见（青政201097号）。25、金属非金属矿山安全规程（GB1642320

7、06）；26、有色金属矿山井巷工程设计规范YSJ0219327、供配电系统设计规范GB500529528、矿山井巷工程施工及验收规范GBJ213-9029、矿山电力装置设计规范GBJ17030、爆破安全规程（GB6722-2003）31、工业企业厂界环境噪声排放标准（GB12348-2008）；32、危险化学品重大危险源辨识（GB18218-2009）；33、青海省都兰县白石崖铁矿东区（部分）资源储量核实报告（2009年，青海省矿业权交易咨询服务部）；34、矿产资源储量评审意见书（青国土规储评字201009号）；35、青海省都兰县白石崖东区铁多金属矿开发利用方案（2010年3月青海省地矿工程咨

8、询中心）；36、采矿许可证，证号C；37、该项目的立项批复、环境影响报告书批复等；38、青海省安全生产科学技术中心编制的青海省都兰县白石崖东区铁多金属矿预评价报告；1.2.2 其它设计依据（1）设计委托书；（2）国家相关的法律法规及行业规范；（3）矿山提供的相关材料。1.2.3 设计规范及标准1、GB16423-2006金属非金属矿山安全规程；2、GB6722-2003爆破安全规程；3、机动工业车辆安全规范（108271999）；4、GB50016-2006建筑设计防火规范；5、GB50057-1994建筑物防雷设计规范；6、GBJ87-1985工业企业噪声控制设计规范；7、GBJ70-198

9、4矿山电力装置设计规范；8、GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范。9、GBZ1-2002工业企业设计卫生标准；10、GA53爆破作业人员安全技术考核标准；11、GB8918-2006钢丝绳国家标准；12、GB5749生活饮用水卫生标准；13、GB16297-1996大气污染综合排放标准；14、GB8978-1996污水综合排放标准；15、GB50034-1992工业企业照明设计标准；16、GB12348-2008工业企业厂界噪声标准；17、GB5748-1985作业场所空气中粉尘测定方法；18、GB14161-2008矿山安全标志19、YB9066-1995冶金工业环境保

10、护设计规定；20、B5083-1999生产设备安全卫生设计总则。1.3 设计指导思想及任务1.3.1指导思想根据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）精神和安监总管一【2010】168号精神，青海都兰多金属矿业有限责任公司都兰县白石崖铁矿井下安装安全避险的监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统“六大系统”。1.2.3设计任务根据委托书要求，本次设计针对白石崖铁矿东区北段+3234m、+3254m中段以及南段+3100m、+3140m中段，依据国家法律、法规设计安全避险六大系统。1.4“六大系统”功能简述1.4.1监测监控

11、系统由主机、传输接口、传输线缆、分站、传感器等设备及管理软件组成的系统，具有信息采集、传输、存储、处理、显示、打印和声光报警功能，用于监测金属非金属地下矿山有毒有害气体浓度，以及风速、风压、温度、烟雾、通风机开停状态、地压等。1.4.2井下人员定位系统由主机、传输接口、分站（读卡器）、识别卡、传输线缆等设备及管理软件组成的系统，具有对携卡人员出/入井时刻、重点区域出/入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等信息进行监测、显示、打印、储存、查询、报警、管理等功能。1.4.3紧急避险系统井下避险系统是在井下发生紧急情况时，为遇险人员安全必先提供生命保障的有机整体，由避灾路线和避

12、灾设施组成。1.4.4压风自救系统压风自救系统是在井下发生灾变、逃生道路受阻的情况下，可随时打开的压风自救装置，为井下提供新鲜风流的系统，包括空气压缩机、送气管路、三通及阀门、油水分离器、压风自救装置等。1.4.5供水施救系统在矿山发生灾变时，为井下提供生活饮用水的系统，包括水源、过滤装置、供水管路、三通及阀门等。1.4.6井下通信联络系统在生产、调度、管理、救援等各环节中，通过发送和接收通信信号实现通信及联络的系统，包括有线通信联络系统和无线通信联络系统，分调度主机、调度台和维护终端。1.5 投资概算本投资概算由工程费用、其他费用、工程预备费组成。投资范围包括安全避险系统、压风自救系统、供水

13、施救系统、通讯联络系统、监控系统、人员定位系统。本次设计概算新增总投资为790.09万元。第二章 工程概述2.1矿区地质2.1.1 地质资源2.1.1.1 地层1.下石炭统自下而上，分为四个岩性层：（1）石英岩状砂岩层（C1B1）；（2）大理岩层（C1B2）为主要含矿部位；（3）灰黑色砂页岩层（C1B3）为次要含矿部位；（4）燧石条带灰岩（C1B4）；2.上三迭统火山岩（T3）上三迭统火山岩为陆相火山裂隙喷溢的熔岩，岩性以英安岩、流纹岩、英安流纹岩为主，次为安山岩。分布广泛，局部地段这套火山岩与花岗闪长岩、或者与肉红色花岗岩、或者与凝灰质砂岩接触关系不清，呈渐变关系，此时围岩蚀变和铁矿化或铅锌

14、矿化较佳。2.1.1.2 构造东西矿区位于白石崖背斜北翼。花岗闪长岩侵入沿近南北向断裂带并转折呈北北东向及北北西向两支，形成东西矿区的构造轮廓。1.东区北北东纵向逆断层（F1）全长3000余米。南端向东倾，倾角6070，东区南段该断裂与花岗闪长斑岩体东接触带构造重合，又称复合构造，倾向南东，倾角4050。东区北段该断裂略向西倾，倾角较陡。该逆断层（位于矿权范围外）基本上控制整个东区矿段铁矿体的分布。2.横向断裂（F6、F7）为近东西向的一组断裂。其规模较F1小，走向延长一般500米至千余米，多呈隐伏状。此组断裂将东区切割成几个不连续的地质单元。造成不同单元具有不同的成矿特征。此组断裂大部分向南

15、陡倾，多为逆断层。此组断裂与主干F1断裂近于直交，均属成矿前或成矿期的断裂，此组断裂控制了次火山岩的展布，未切割矿体。3.走向层间破碎带或断裂带产状基本与地层产状一致，不同地段发育有北北东向、南北向、北北西向，组成帚状构造断裂组。在M6、 M7地段，走向层间破碎带往往发育在不同岩性的界面上。C1B2大理岩层与C1B3砂页岩层之间，或者C1B3砂页岩层内砂页岩与透镜状大理岩之间，控制着、矿带。2.1.1.3 矿体特征1、矿体特征（1）1矿体群1矿体呈树枝状或似层状，长300m，平均厚10m，延深530m，走向020，倾向北东，倾角30。矿石有益成份以铁为主，伴生有益元素有铅、锌、铜、钴，是东区南

16、段最大的矿体、矿区的主体矿。（2）2矿体群2矿体长150m，平均厚5m，延深450m，走向020、倾向北东、倾角30。矿石有益成份以铁为主，伴生有益元素有铅、锌、铜、钴，2矿体群在矿权范围内占极小部分。（3）M8异常铁矿体M8异常位于东区北段，已控制的铁矿体有2条，Fe1和Fe2。Fe1矿体产于矽卡岩中，呈透镜状，长170m，厚17.3m，倾向289，倾角70，TFe平均33.04%。Fe2矿体规模小，产于大理岩中，呈脉状，与Fe1平行排列，长88m，矿体厚8.7m，产状29066，TFe平均33.13%。（4）8号及下8号铅锌矿8号铅锌矿位于七号矿区北面，属白石崖铁矿东区北段，是以铅锌为主的

17、多金属矿。多数矿体走向北西，倾向北东，倾角多大于60，属急倾斜矿体。厚度一般23米。矿石品位Pb2%左右，Zn4%左右。下8号铅锌矿位于8号铅锌矿西面，长度30-70米，平均厚度2.17米。2.1.1.4 矿床开采技术条件（1）水文地质条件矿区地下水多赋存于厚层质纯的大理岩、生物灰岩、结晶灰岩及各类脆性岩石的构造带中，含水性不均匀，砂岩及被构造破坏的岩浆岩含水性差。矿床开采主要受地下水的影响，补给水源为大气降水，水文地质条件简单。预测矿床正常涌水量为300m3/d；最大涌水量为400m3/d。（2）工程地质条件矿区顶底板岩性为大理岩或矽卡岩，节理裂隙不发育，岩石致密坚硬，中稳固稳固，铁矿体本身

18、致密坚硬，稳固，矿石无结块性和自燃性，工程地质条件简单。2.1.1.5 资源量（1）备案储量采矿权范围内含铁矿体4条，分别为1、2、Fe1、Fe2。根据青海省都兰县白石崖铁矿东区（部分）资源储量核实报告，铁矿（122b）资源储量核实结果见下表。铁矿体资源储量汇总表（矿权内部分） 表3-5矿体编号查明资源储量（万吨）已采矿石量（万吨）保有资源量（万吨）平均品位（%）矿体平均厚度(m)备注1270.8376.73194.1041.2510东区南段271.359.362.0548.535Fe135.9235.9233.0417.3东区北段Fe22.352.3533.138.7合计380.4586.0

19、3294.4241.63采矿权范围内，多金属小矿体，矿石量22.821万t，现保有矿石量（333类型）15.001万t，铅平均品位0.56%，锌2.51%，铜0.38%。（2）设计利用资源量设计利用储量为：南段1、2铁矿石量（122b）256.15万t，Fe平均品位43.01。北段的Fe1、Fe2矿石量（122b）38.27万t，平均品位33.82、铅锌矿矿石量（333类型）10.5万t，铅平均品位0.56%，锌2.51%，铜0.38%。2.2 矿山现状矿山主要开采东区南段和北段矿体：东区南段主要回采M7、江麻范围内1铁矿群的大部分和2铁矿群的极小部分及其伴生的多金属矿体。东区北段主要回采下8

20、号、8号范围内Fe1、Fe2矿体及铅锌矿体。2.2.1 东区南段（1）M7中已施工竖井SJ7-1和SJ7-14；SJ7-4和斜井XJ7-6；SJ7-7、XJ7-7与SJ6-3；SJ7-10、SJ7-13与斜井XJ7-15；SJ7-11与SJ7-12。分别互成开拓系统，主要开采1、2铁矿及小铅锌矿。（2）江麻范围中已施工SJ6-3、XJ7-2、SJ6-1、SJ6-2，主要开采1、2铁矿。2.2.2东区北段（1）下8号中已施工竖井SJ8-2、SJ8-1，开拓系统已形成。开采Fe1、Fe2矿体及零星小铅锌矿。（2）8号中已施工竖井SJ8-3、斜井XJ8-4，开拓系统已形成。开采对象为零星小铅锌矿。上

21、述系统均已形成多处采空区。2.3 建设方案2.3.1开拓方案2.3.1.1东区南段本次设计对东区南段原有的开拓系统进行适当调整及布局：延深6-1#竖井至3100m中段作提升井，延深7-10#竖井至3100m中段作回风井，利用XJ7-15作为安全出口，形成单翼对角式通风系统。该系统主要回采深部1矿体及2矿体。利用7-13#竖井作提升井，7-12#竖井作回风井，形成单翼对角式通风系统。该系统主要回采上部1矿体。利用6-2#竖井作提升井，6-3#竖井作回风井，形成单翼对角式通风系统。该系统主要回采上部2矿体。（1）开拓方案如下：6-1#竖井位于2号勘探线附近，中心坐标为：X=.655，Y=.014，

22、井口标高+3430.553m，井底标高+3100m，井深340m（含10米井底水窝），井筒净直径为3.5m，下设+3294m、+3244m、+3180m、+3140m、+3100m五个中段。采用2#双层单罐配平衡锤提升方式，采用2JK21.5/11.5A型提升机，配备210Kw的电机。井内设人行梯子间和管缆间。该竖井承担矿岩、人员及材料的提升任务，矿石与废石直接提到地表分别运到矿石和废石堆场。7-10#竖井位于4号勘探线附近，中心坐标为：X=.271，Y=.146，井口标高+3396.879m，井底标高+3100m，井深296m，井筒净直径为3.0m，下设+3284m、+3262m、+3230

23、m、+3180m、+3140m、+3100m六个中段。该井主要作回风井兼作安全出口。XJ7-15在矿区范围外，本次设计主要作为安全出口，规格2.32.5m2，设人行台阶及扶手。上述系统主要回采深部1矿体及2矿体，采用单翼对角抽出式通风系统。6-1#竖井进风，7-10#竖井回风。7-13#竖井位于0号勘探线附近，中心坐标为：X=.559，Y=.406，井口标高+3411.827m，井底标高+3230m，井深186m（含5米井底水窝），井筒净直径为3.5m，下设+3284m、+3262m、+3230m三个中段。利用原有提升设施，提升机为2JTP1.21，配套电机60Kw。提升容器为2#单层罐笼配平

24、衡锤。井内设人行梯子间和管缆间。该竖井主要承担矿岩、人员及材料的提升任务，矿石与废石直接提到地表分别运到矿石和废石堆场。7-12#竖井位于0号勘探线附近，中心坐标为：X=.053，Y=.721，井口标高+3390.032m，井底标高+3262m，井深128m，井筒净直径为2.5m，下设+3284m、+3262m两个中段。该井主要作回风井兼作安全出口。上述系统主要回采上部1矿体，采用单翼对角抽出式通风系统。7-13#竖井进风，7-12#竖井回风。6-2#竖井位于1号勘探线附近，中心坐标为：X=.557，Y=.016，井口标高+3443.930m，井底标高+3334m，井深114m（含5米井底水窝

25、），井筒净直径为3.5m，下设+3366m、+3334m两个中段。提升系统为原有，采用2#单层罐笼配平衡锤提升方式，采用2JTP1.21型号提升机，配备60Kw的电机。井内设人行梯子间和管缆间。该竖井主要承担矿岩、人员及材料的提升任务，矿石与废石直接提到地表分别运到矿石和废石堆场。6-3#竖井位于0号勘探线附近，中心坐标为：X=.225，Y=.189，井口标高+3441.375m，井底标高+3334m，井深107m，井筒净直径为2.5m，下设+3366m、+3334m两个中段。该井主要作回风井兼作安全出口。上述系统主要回采上部2矿体，采用单翼对角抽出式通风系统。6-2#竖井进风，6-3#竖井回

26、风。矿区南段1、2铁矿体上部7-13#、7-12#竖井开拓系统，6-2#、6-3#竖井开拓系统已运行多年，通风、压气、供排水、供电、运输系统正常，满足采矿要求。本次设计重点对矿区南段1、2铁矿体深部开拓系统进行合理技术改造，即延深6-1#、7-10#竖井，形成合理的运输、供排水等开拓系统，重点介绍如下：（2）坑内运输1、2铁矿体的矿石运输各中段由人工或电机车牵引0.55m3翻转式矿车至竖井井底车场，由竖井提升至地表。坑内深部电机车运输巷道铺设15kg/m钢轨，轨距600mm，全部采用木轨枕，线路坡度3，重车下坡。（3）通风通风采用单翼抽出式通风系统。由6-1#竖井进风，7-10#竖井出风。（4

27、）坑内排水在+3100m水平中段井底车场设泵房、水仓。泵房安装D（M）D50-507型水泵三台，电机功率90KW。各中段涌水经钻孔下放到+3100m中段进入水仓，由水泵排出地表。（5）坑内供水设计采用集中供水方式，矿区在6-1#竖井口附近建生产水池，分设两条供水管路，一条供水管道沿6-1竖井敷设，另一条沿7-13竖井敷设。管路沿竖井至各中段，为各中段用水地点供水。（6） 供风系统采用集中供风方式，矿区在6-1#竖井口附近建空压机房，供风管路沿竖井敷设至井下各中段，为各工作面供风。2.3.1.2东区北段本次设计对东区北段充分利用原有的开拓系统，同时对不合理的井巷进行取舍及技术改造，形成东区北段较

28、为合理的开拓系统：利用8-2#竖井作提升井，8-1#竖井作回风井，形成单翼对角式通风系统。该系统主要回采Fe1、Fe2矿体。利用8-3#竖井作提升井，8-4#斜井作回风井，形成单翼对角式通风系统。该系统主要回采铅锌矿体。（1）开拓方案如下：8-2#竖井位于1号勘探线附近，中心坐标为：X=.961，Y=.925，井口标高+3418.422m，井底标高+3224m，井深194m（含10米井底水窝），井筒净直径为3.5m，下设+3340m、+3332m、+3308m、+3285m、+3254m、+3234m六个中段。利用原有提升设施，提升机为2JTP1.21 ，配套电机60Kw。提升容器为2#单层罐

29、笼配平衡锤。井内设人行梯子间和管缆间。该竖井承担矿岩、人员及材料的提升任务，矿石与废石直接提到地表分别运到矿石和废石堆场。8-1#竖井位于2号勘探线附近，中心坐标为：X=.985，Y=.058，井口标高+3411.319m，井底标高+3234m，井深177m，井筒净直径为3.0m，下设+3340m、+3285m、+3254m、+3234m四个中段。该井主要作回风井兼作安全出口。上述系统主要回采Fe1、Fe2矿体。采用单翼对角抽出式通风系统。8-2#竖井进风，8-1#竖井回风。8-3#竖井位于铅锌矿区北翼，中心坐标为：X=.367，Y=.298，井口标高+3436.495m，井底标高+3333m

30、，井深108m（含5米井底水窝），井筒净直径为3.5m，下设+3360m、+3348m、+3333m三个中段。利用原有提升设施，提升机为2JTP1.21 ，配套电机60Kw。提升容器为2#单层罐笼配平衡锤。井内设人行梯子间和管缆间。该竖井承担矿岩、人员及材料的提升任务，矿石与废石直接提到地表分别运到矿石和废石堆场。8-4#斜井位于1号勘探线附近，中心坐标为：X=.859，Y=.383，井口标高+3417.600m，井底标高+3348m，井斜深157m，规格2.32.5m2，设人行台阶及扶手。该井主要作回风井兼作安全出口。上述系统主要回采铅锌矿体，采用单翼对角抽出式通风系统。8-3#竖井进风，8

31、-4#斜井回风。矿区北段Fe1、Fe2矿体8-2#、8-1#竖井开拓系统，8-3#、8-4#铅锌矿体开拓系统已运行多年，通风、压气、供排水、供电、运输系统正常，满足采矿要求。简单介绍如下:（2）坑内运输各中段的矿石由人工推0.55m3翻转式矿车至竖井井底车场，由竖井提升至地表。坑内运输巷道铺设12kg/m钢轨，轨距600mm，全部采用木轨枕，线路坡度3，重车下坡。（3）通风通风采用单翼抽出式通风系统。Fe1、Fe2矿体开拓由8-2#竖井进风，8-1#竖井出风。铅锌矿体开拓由8-3#竖井进风，8-4#斜井出风。（4）坑内排水分别在8-2#竖井底部+3234m及8-3#竖井底部+3333m设水泵房

32、，各中段涌水经钻孔下放到+3234m、+3333m中段进入水仓，由水泵排出地表。（5）坑内供水设计采用分散供水方式，在各竖井口附近建生产水池，管路沿两提升竖井敷设至各中段，为各中段用水地点供水。（6）供风系统利用原有集中供风系统。空压机房已建于8-2#竖井口附近。两条供风管路分别沿8-2#竖井及8-3#竖井口敷设至井下各中段，为各工作面供风。2.3.2采矿方法矿区矿岩稳固性较好，现有采场大多无支护；白石崖1主铁矿体，厚度变化较大，缓倾斜，其它矿体薄厚，缓倾急倾，所以单一采矿方法难以适应矿体的开采技术条件。矿山现有采矿方法主要为全面采矿法，局部矿段采用阶段矿房法或浅孔留矿法，满足采矿要求。在厚度

33、小于10m缓倾时采用全面采矿法，大于10m时用阶段矿房法，急倾时用浅孔留矿法，各方法占比例大致为70%、20%、10%。第三章 矿山安全避险“六大系统”3.1 监测监控系统 3.1.1设计依据及技术标准（1）国家安监总局下发的第（2010）168号文。（2）矿井通风安全质量标准化标准。（3）矿井通风安全检测装备使用管理规定。（4）矿井监控系统总体设计规范。（5）矿井安全质量标准化标准。（6）矿井安全监控系统通用技术要求AQ6201-2006。（7）金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范AQ2031-20113.1.2设计方案选择为防止井下通风条件不好、通风不良导致一氧化碳等有毒有害气体浓度超标

34、造成人员中毒伤亡事故的发生，确保井下工作人员的安全，设计在该矿设置矿井环境安全检测监控系统。该系统可完成以下监测监控任务：（1） 矿井环境和工况实时监测（2） 冲击地压实时检测、分析及专家诊断预测该系统为设计为分层结构由以下三层构成：（1）地面监控中心站及网络终端（2）系列化智能监控分站（3）各类传感器（模拟量和数字量）及电气控制输出接口。3.1.3设计方案简述3.1.3.1矿井监测系统组成整个检测系统主要由地面中心站、网络终端、通讯接口、监控分站、各种传感器、控制执行器、传输电缆和监控软件等部分组成。系统不仅能对矿山生产过程中的安全要素进行有效地检测和控制，还具有生产监测监控能力，同时兼有一

35、部分通讯功能。系统采用主分站结构，有较好的可靠性、实时性和方便性。系统组成示意图：地面监控中心站设备有监控主机、备用机、打印机、地面用数据传输接口、UPS电源、市电避雷器、通讯线路避雷器、计算机软件（包括操作系统。监控软件、应用程序及其存储介质）、远程终端等。系统井下设备由井下用传输接口、分站、传感器、执行器（含断电执行器、声光报警器）、电源箱、电缆、接线盒等。（1）地面中心站a.检测主机：中心站采用研华810A工控机作为检测主机，辅助设备包括打印机、UPS电源、市电避雷器、通讯线路避雷器、投影仪和电视墙、网络交换机、服务器和配套设备。b.传输接口该矿山采用KJ110-J1和KJ110-J2型

36、地面传输接口，主要用于井下分站和地面中心站之间的数据和控制指令的传输。a.KJ110-J1与主机之间通讯：2路串行RS232接口传输速率：19200bit/s通讯方式：采用主机定时呼叫，接口以中断响应方式通讯。b.KJ110-J1与地面分站通讯：基带、串行传输速率：1200bit/s通讯方式 ：接口根据系统定义，定时呼叫指定分站（每隔400ms），指定分站以中断响应方式通讯。c.KJ110-1 与井下KJ110-2传输接口通讯：单模光纤、串行传输速率：57600bit/s传输方式：二芯单模光纤d. KJ110-2与井下分站通讯：基带、串行传输速率：1200bit/s传输方式：二芯金属电缆与井下

37、分站通讯方式 ：接口根据系统定义，定时呼叫指定分站（每隔400ms），指定分站以中断响应方式通讯。e.误码率：510-8 f.连接电缆的最大距离：金属电缆：15km；单模光纤：20kmg.显示：汉字h.具有监测、监控输入、数据传输、上行下行传输指令、系统故障诊断功能（2）分站该矿山采用KJ110-F8型矿用井下分站，用于完成各种监测数据的连续采集。传输和预处理，并接收地面中心站的各种指令。具有实时监控数据显示、运行状态显示。超限报警断电、风电闭锁、故障闭锁、人工指令断电控制等功能。性能指标：容量：8路模拟量或4路开关量输入，4路开关量输出；断电控制输出:4路，36/5A或660V/1A;参数设

38、置：采用遥控器设置分站参数和断电值；输入电源：AC 36V/127V/220V/380V/660V可选；本安电源：18V DC或24V DC；输入信号：2001000Hz，1-5mA、1/5mA、触点;分站至传感器传输距离：2.5km；误差：0.05%；防爆型式：Exib I矿用本安型。（3）传感器a.传感器信号制式模拟量：（2001000Hz）1-5mA或4-20mA开关量：1mA(停)/5mA（开）或触点b.断电容量：36V/5A、660V/0.3Ac.主要检测参数一氧化碳：0500ppm风速：0.315m/s地音信号：200Hz800Hz顶板压力：060Mpa顶板位移：0800mm顶板离

39、层：0800mm此外，通过连接电流、电压、功率等模拟量变送器，还可检测设备开停以及风门、馈电状态、风筒、烟雾、电网开关等触感器输入。（4）电缆及附件a.主通讯电缆为矿用屏蔽通讯电缆，长度3.0km，型号：MHYVRP-1X4X7/0.52;b.传感器电缆：矿用信号电缆，长度5.0km，型号：MHYVR-1X4X7/0.43.用于传输距离2500m的传感器。3.1.3.2系统传感器布置（1）地面部分在矿山办公区设调度中心，内设KJ110N型矿井生产安全检测系统一套，所需设备如下：a.工业控制计算机2台，用于实时显示井下各种数据，互为备用。b.地面通讯接口交换机2台，用于各中段及风机房风机的数据通

40、讯。c.系统软件一套。d.UPS电源一台，做后备电源。e.市电浪涌吸收避雷器及通讯避雷器各一套。f.打印机一台，用于各种报表打印。（2）井下部分a.平硐环境监测在各平硐回风井侧均安装一台一氧化碳传感器，用于监测平硐内一氧化碳浓度的变化情况。在平硐内各安装一台风速传感器，用于监测工作面附近风量的变化情况。b中段分站在每个中段采场回风口处安装一台一氧化碳传感器，用于监测一氧化碳浓度的变化情况。在每个中段采场入口处安装一台风速传感器，用于监测整个水平风速的变化情况。一氧化碳传感器垂直悬挂，距顶板不大于0.3m，距巷壁不小于0.2m。一氧化碳传感器和风速传感器均安装于维护方便和不影响行人行车的位置。监

41、测监控系统设备表序号设备名称型号规格单位数量1工业控制计算机研华810台22传输接口KJ110-J台23系统软件KJ110N套14UPS电源山特 2kVA台25通讯避雷器SD-48只16市电避雷器SD-220只27打印机HP-2140台18井下分站KJ110-F8台39分站电源DXB4/36台310一氧化碳传感器GTH500个2211风速传感器GFW15个2212主通讯电缆MHYVRP1*2*7/0.52米30003.2 井下人员定位系统3.2.1 概述根据金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范AQ2032-2011，所有井下当班人数30人以上（含30人）的地下矿山企业必须建立人员定位系统。

42、根据文件精神，针对该矿山实际情况，由于该矿山最大班下井人数为60人，设计该矿山设置井下人员定位系统。3.2.2 设计方案选择 根据金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范AQ2032-2011结合矿山实际情况，设计采用KJ331型矿井人员定位系统。 该系统具有以下特点：（1）功能全面。具有井下人员定位、移动设备定位、历史足迹回放、群收、呼寻、求救、搜救、人员考勤等功能。（2）结构简单、配置灵活、安装维护方便。一网多用，可与KJ110N系列安全监控系统共网复用，减少投资。系统巡检时间短，整个系统采用分布式架构，巡检时间不大于6S。系统软件采用B/S结构，客户端零配置。3.2.3 设计方案简述3.2

43、.3.1 系统组成KJ331矿用人员定位系统由地面设备和井下设备两部分组成：（1）地面设备由监测主备机、地面传输接口、打印机、网络终端、避雷器等设备组成。其中监测计算机（含人员定位、考勤监测管理软件及数据库），实现对信息的自动化管理，在计算机屏幕上直观动态显示井下人员的分布情况，使管理层一目了然；传输接口将地面监测主机与井下分站相连，实现数据上传；打印机主要用来打印人员监测及安全管理报表；网络终端主要是人员监测及安全信息的网上联动实现对人员的考勤作业、统计及监测管理。（2）井下设备主要由KJ331-F型本安型读卡站、KJ331-F型识别天线、KJ331-K型本安型识别卡、KDW0.3/660B

44、型矿用隔爆兼本安电源、接线盒等组成。 系统中的KJ331-F型本安型读卡分站（简称分站），采用矿用本安设计，用来接收发码器发射的无线数字编码射频信号并将其解调还原成数字编码，再将数字编码和接收起始时间存储在数据库中；当发码器离开分站接收范围10多秒钟后，分站也会将离开发码器的身份编码和离开时间存储到数据库中。当地面主机发出寻呼命令时，各分站将所存数据通过传输电缆送入地面主机。分站的安装可根据需要安装于各监控点上，由于分站容量大（本系统可安装不小于128台分站），今后亦可根据具体要求增减分站的数量，同时也可扩建成为无线传感器和其他设备的终端， 系统中的KJ331-K型本安型识别卡采用微型封装，可

45、方便地系在矿灯灯绳上、腰带或衣袋等处，如用于车辆则可选择非金属部分并尽可能高，较为安全的地点安装。识别卡使用时不间断发射代表身份的无线射频数字编码信号。采用低功耗、半休眠状态工作，并具备多个工作频道。识别卡本身具有抗干扰能力，其通信协议保证了识别卡无遗漏现象。扩展性能强，能兼容有线无线多个网络，自身带有AES和CRC机制，系统保密性能好。井下设备由人员信息采集处模块、人员信息传输处理模块、隔爆兼本安不间断电源、嵌入式软件等组成。其中隔爆兼本安不间断电源分站工作提供电源；人员信息采集处理模块是完成对人员通行信息的采集、处理；人员信息传输距离大于15KM，同时将重码的信息进行判定和过滤，接受上位机

46、的轮询访问并向上位机传送所采集到的人员编码信息。地面主机系统软件定时发出巡检信号，对系统中各分站所存储数据进行收集整理并存入系统数据库中。地面主机可按命令、时间、地点（分站）、具体人员或车辆等各种要求进行显示、打印。系统数据库能存储系统一年多的运行数据。系统构架图详见图4-1.图4-1 人员定位系统构架示意图3.2.3.2 设备布置情况设计在西翼斜井和东翼风井井口各布置一台KJ331-F型人员定位基站，在所有竖井码头门、中段运输巷、分段巷、其它各平硐口安装KJ331-F型识别天线，监测井下人员流动情况及出入井情况。基站与天线之间，基站与主机之间通过通讯电缆连接。地面部分布置工控机两台（一台主机

47、，一台备用实现双机切换），通讯传输接口2台、UPS不间断电源一台（可与KJ110N型矿井安全监测控系统共用）、市电避雷、井下避雷器各1台、 KJ331人员定位软件一套、打印机等。3.2.3.3系统功能 （1）定位功能 基站以20次/秒的次数搜索子机，当检索到子机后，自动接收子机号，并按时向地面中心站发送。 以WEBGIS（基于浏览器里的地理信息系统）和文本方式实时显示井下各巷道分布的人员，WEBGIS图形可以无线极放大，上下左右平移图形、能还原图形到初始状态。 能够对井下矿工的分布情况分区域实时监测。 能够实时监测全矿井井下矿工总数，能够实时监测工作面矿工总数，能够实时监测掘进工作面矿工总数，

48、以及井下其他区域矿工总数。（2） 人员考勤 通过确定矿井人员入井时间、出井时间、滞留时间，实现人员考勤。（3） 安全管理功能a.干部跟班下井管理系统能对干部下井情况（特别是四点班、零点班）进行统计、监督，领导在办公室通过电脑或在调度室大屏幕就可以看到哪些干部在下井，哪些干部已升井，哪些干部该下井未下井等。b.工作超时、欠时告警当矿工在井下超出规定时间或没有做足够规定时间，系统将警告并记录。c.识别卡电量告警当识别卡电量过低时，系统将提示告警，通知相关技术人员及时更换电池，避免识别卡没电时，矿工自己不知道，虽然矿工下井了，但系统记录他旷工。d.安全证书有效期管理对每个工人的安全证书进行管理，安全

49、证到期将告警。e.安全事故报警 对某个区域的工作面，由于发生事故造成人员，设备的损伤，则立即报警。（4） 系统管理功能 系统的管理软件能够实现分配多个不同权限的用户，方便各个用户在网络终端上同时运行软件，查询井下实时情况，并可对软件进行分级别的修改；井下实时数据也可以上传到WEB服务器上，用户可以通过互联网，以网页的形式实时查看井下人员分布情况。3.2.4 设备配置表设备配置详细见表4-2 人员定位系统设备配置表 表4-2注：表中13-20#的设备都是与监测监控系统共用序号设备名称规格型号单位数量1监控工控机P4/3.0G/2G/160G/21”LCD台22打印机HP激光A4台13USP备用电

50、源（调度室）山特USP台14软件KJ331套15通讯中控站KJ110-J台16矿井通讯分站KJ331-F台37本安电源箱KDW0.3/18B台38矿井通讯天线KJ331-F1台249人员识别卡KJ331-K支17010矿用阻燃四芯电缆1*4*7/0.43千米511市电避雷器MD220套112信号避雷器MD48套113两通接线盒HH-2个3214三通接线盒HH-3个203.3 紧急避险系统3.3.1避灾硐室定位遵循“撤离优先，避险就近”的原则，在各生产中段采场附近布置一个永久性避灾硐室。硐室选择在稳定的岩层中，避开地质构造带、应力异常区及透水威胁区，确保在服务期间不受采动影响。同时，硐室前后20

51、m范围内巷道应采用不燃性材料支护，且顶板完整、支护完好，符合安全出口的相关要求。3.3.2避灾硐室规格避灾硐室采用直壁拱型硐室，其净断面尺寸：长宽高=15m3.3m3m，即中心线顶高3.0m、腰宽3.3m、壁高2m。同时内设一个娱乐室，并且在其两帮分别掘进4个功能硐室：（1）压气自救阀门和供水施救阀门控制硐室净断面尺寸：长宽高=2m2m1.8m，即中心线顶高1.8m、腰宽2.0m、壁高1.5m。 （2）自救器材库硐室净断面尺寸：长宽高=3m2m1.8m，即中心线顶高1.8m、腰宽2.0m、壁高1.5m。（3）急救硐室净断面尺寸：长宽高=3m2.5m2.2m，即中心线顶高2.2m、腰宽2.5m、

52、壁高1.8m。（4）免冲水打包厕所净断面尺寸: 长宽高=1.5.m1.0m1.8m，即中心线顶高1.8m、腰宽1.0m、壁高1.5m。3.3.4避灾硐室架构避灾硐室由过渡室、生存室和功能硐室等构成，采用向外开启的两道隔离门结构。两道隔离门之间为过渡室，第二道隔离门内为生存室。 其室内主要配置装备、功能有：（1）避灾硐室长16m，宽3.3m，硐室面积49.5m2(不含功能硐室)。其中过渡室净面积3.3m2，生存室净面积为46.5m2，按照避灾硐室每人不低于1m2的使用面积计算，本避灾硐室额定避险人数可达38人之多。（2）功能硐室内有压气自救及供水施救硐室、自救器材库硐室和免冲水打包厕所硐室等4个

53、功能硐室。各功能硐室门脸按其功能设置硐室标志、操作程序、自救器操作技术要领等。 （3）隔离门、墙按井下水泵房密闭门的标准建造,密封可靠,开闭灵活，第一道隔离门上设置观察窗，靠近底板和顶板附近分别设置单向排水管和单向排气管。隔离门墙周边掏槽，深度不小于0.2m，或见硬顶、硬帮，墙体用强度不低于C25的混凝土浇筑，并与岩体接实，保证足够的气密性。（4）避灾硐室采用锚喷、砌碹等方式支护，支护材料应阻燃、抗静电、耐高温、耐腐蚀，顶扳采用半圆拱形，室内和墙壁颜色为浅色，以减轻受困人员的心理压力。硐室地面高于巷道底板0.3m。（5）避灾硐室接入矿井压风、供水、监测监控、人员定位、通讯联络、供电和电视视频系

54、统。压风、供水、监测监控、人员定位、通讯、供电、电视视频等管线在接入硐室前应采取穿管保护措施。（6）接入的矿井压风管路，应设减压、消音、过滤装置和带有阀门控制的呼吸嘴，压风自救系统适用的压风管道供气压力为0.30.7Mpa之间，在0.3Mpa压力时，每台压风自救装置的排气量应在100150L/min范围内（考虑到高原因素，排气量控制在130150L/min范围内）。压风自救装置工作时的噪声小于85dB（A）,过滤装置具备油水分离功能。避灾人员在使用压风自救装置时，应感到舒适、无剌痛和压迫感。（7）接入的矿井供水管路，采用专用接口和供水阀，水量和水压满足避险人员避险时的需要。生活废水通过过渡室靠近底板设置的单向排水管注入主巷道排水沟。（8）避灾硐室照明。照明电压应不超过220V，行灯电压应不超过36V。3.3.3避灾硐室监测监控（1）避灾硐室内部、外部分别设置安全监测监控系统传感器，对硐内外的O2、CO、C02、温度等进行实时监测，并设自动报警提示功能。（2）避灾硐室入出口处设人员定位机站，实时监测人员进出紧急避险硐室情况。（3）避灾硐室入口处和内部分别安设直通矿调度室固定电话，硐室内加配无线电话