兴无煤矿矿井综合防灭火专项设计

1、兴无煤矿矿井综合防灭火专项设计2013 前言 为了贯彻“安全第一,预防为主、综合治理”的指导思想,提高矿井的防灭火能力,特进行矿井防灭火专项设计。 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

2、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(包括灌浆或注沙、喷注阻化剂、注入惰性气体、均压技术等)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:二级自然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、根据中煤科工集团重庆研究院鉴定报告我矿4#、5#煤层自燃倾向性等级为II类,属自燃煤层,因此根据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、国家关于矿井防灭

3、火的管理规定及要求。 三、设计的主要任务 1、对兴无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”。 3、根据矿井生产特点,对矿井自燃,一氧化碳和温度进行实时监测,以便矿领导及有关人员及时了解情况,采取有效措施。 四、依据的法律、条例、规程、规范、细则 1、2012年国家安全监察总局、煤矿安全监督管理总局下发的关于矿井防灭火的管理规定及要求。 2、煤矿安全规程; 3、国家安全生产监督管理局发布的矿井防灭火规范及煤矿注浆防灭火技术规范; 4、其他相关法律、法规及各种行业性规范。 5、柳林县煤矿

4、通风瓦斯管理实施细则(2013年) 第一章 矿井概况及安全条件 第一节 井田概况 一、地理概况 山西柳林兴无煤矿有限责任公司,位于柳林县城东,直距6km的庄上镇庄上村,行政区划属柳林县庄上镇管辖。其地理坐标为: 东经110°5424-110°5648, 北纬37°2124-37°2429。 中心点坐标:X 4139160 Y19493690 山西柳林兴无煤矿有限责任公司采矿许可证号为C01220041023,批准开采4-10号煤层,生产规模1.2Mt/a,有效期自2012年10月29日至2042年10月29日。矿区面积11.6305km2,开采深度由84

5、0-570m标高,井田范围由下列11个拐点坐标依次连线圈定(表1): 山西柳林兴无煤矿有限责任公司矿界范围坐标 表1西安80坐标系(6°带)X坐标Y坐标641389二、地质条件: 我矿地处河东煤田,现主采煤层为4#主焦煤、5#主焦煤,4号煤层在井田内主要稳定可采煤层,为全部可采煤层,煤层厚度2.154.22m,平均为3.09m。结构简单,大部分不含夹矸,小部分含一层夹矸,夹矸厚度00.50m。煤层顶板为中细粒砂岩、泥岩沉积;底板为泥岩,细砂岩沉积。5号煤层位于山西组底部,为较稳定煤层,大部分可采煤层,上距4号煤层7.01m,厚度为0.451.90m,平均为1.24m,大部分可采,局部

6、含一层夹矸,夹矸厚约00.30m。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩;底板为泥岩、细砂岩。在井田范围内预计无较大的断层,地质条件不太复杂。 1、地层、所采煤层地质情况: 本井田位于鄂尔多斯盆地东部边缘,河东煤田中部,大地构造位置处于华北地块之次级构造单元河东凹块之中。井田内地表大部被第四系中上更新统黄土覆盖,仅在沟谷中局部出露上第三系、二叠系石盒子组地层。现根据区域地层资料及井田内钻孔揭露的情况,将本井田地层由老到新分别叙述如下: 1、奥陶系中统峰峰组02f 岩性主要为厚层状深灰色石灰层,上部含较多铁质而呈棕红色,下部较纯,呈乳白色。岩层夹有薄层白云质灰岩或泥灰岩,局部裂隙发育,多被方解石脉充填。根据区

7、域资料,本组厚度大于100m。 2、石炭系(C) 中统本溪组C2b 本溪组地层上部以灰色、深灰色的泥岩、砂质泥岩为主,夹薄层细砂岩,下部为灰色粘土岩、铁铝岩,局部有黄铁矿层或山西式铁矿和铝土矿层。本组厚度为37.10-44.10m。平均42.82m,与下伏地层呈平行不整合接触关系。 上统太原组C3t 本组地层为一套海、陆交互相含煤沉积建造,系本区主要含煤地层之一,底部为黄褐色厚层状石英砂岩K1,厚2-3m,下部为灰褐、深灰、灰色砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、薄层砂岩、石灰岩及8上、8、9、10号煤层,其中9号煤层为稳定的全区可采煤层,8、10号煤层为稳定的大部可采煤层,8上号煤层为不可采煤层。上部

8、岩性主要为灰岩、泥岩、砂质泥岩以及6、7号煤层,6号煤层为不稳定的局部可采煤层,7号煤层为不可采煤层。三层灰岩由下而上分别为L3、L4、L5,其厚度均为4-5m。本组地层厚度为79.60-111.79m。平均100.22m。与下伏地层呈整合接触关系。 3、二叠系 下统山西组P1s 本组为本区主要含煤地层之一,主要由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成,本组厚度30.80?68.91 m,为平均60.61m,含2、3、4、5号四层煤,其中2、3号为不可采煤层,4号煤层为全区可采煤层,5号煤层为大部可采煤层。底部以K3砂岩为界与下伏太原组地层呈整合接触关系。 下统下石盒子组P1x 本组地层厚度105.0

9、0?139.70 m,为平均113.27m,为一套陆相沉积地层,岩性主要为黄绿色中细粒砂岩、灰绿色泥岩、砂质泥岩以及杂色泥岩组成,与下伏地层呈整合接触关系。 一段:以砂岩、泥岩沉积为主、下部为中、细砂岩沉积,中部为泥岩沉积,上部为砂岩沉积;顶部为灰黑色泥岩沉积,含铝土,厚度为33.00-49.70m,平均41.10m。 二段:主要为泥岩、砂岩沉积,顶部为紫红色泥岩沉积,是上、下石盒子组分界的标志层,本段厚度为72.00-90.00m,平均72.17m。 上统上石盒子组P2s 本组地层在井田内出露不全,揭露厚度为0-147.09m,平均为70.38m。为一套陆相碎屑岩沉积地层,岩性为灰绿色、深灰

10、色砂岩、泥岩互层,局部有紫红色泥岩,与下伏地层呈整合接触关系。 4、上第三系上新统(N2) 本组地层分布于沟谷的半坡上,厚度0-71.56m,平均为25.89m。岩性主要为紫红色亚砂土、亚粘土、含钙质结核层,与下伏地层呈角度不整合接触关系。 5、第四系 中上更新统(Q2+3) 为浅黄色黄土、棕黄色粉砂土,垂直节理发育,直立性好,厚度为0-108.23m,平均为57.60m,与下伏地层呈角度不整合接触关系。 全新统(Q4) 为现代冲洪积物和坡积物,岩性为砂砾、碎石及砂土的混合物,主要发育在大沟谷中,厚度0-15m,平均为6.00m,与下伏地层呈角度不整合接触关系。 2、含煤地层 井田内含煤地层主

11、要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。现自下而上分别叙述如下: 1、石炭系上统太原组(C3t) 为海陆交互相沉积,以其底部K1砂岩与本溪组地层分界,与下伏地层呈整合接触。本组地层由砂质泥岩、泥岩、砂岩、石灰岩及煤层组成,成煤环境稳定,沉积旋回明显,厚度为79.60-111.79m。平均100.22m。按沉积环境特征,以8号煤层顶板及L5顶分为三段: 下段(C3t1) 从太原组底部的K1砂岩至9号煤层底板,厚度31.10-46.00m,平均为43.00m。岩性主要为灰-灰黑色泥岩、砂质泥岩、粘土岩、灰白色砂岩,泥岩中富含植物化石,本组含有10号煤层,为稳定的大部分可采煤层。 中段(C3t2)

12、从9号煤层底到L3灰岩底,厚度为19.30-28.19m,平均为24.12m。岩性主要为灰黑色泥岩、砂质泥岩、及灰白色砂岩和煤层,主要含有8上、8、9号煤层,9号煤层为稳定的全区可采煤层,8号煤层为稳定的大部分可采煤层,8上号煤层为不可采煤层。 上段(C3t3) 从L3灰岩底至K3砂岩底,厚度为29.20-37.60m,平均为33.10m。岩性主要为L3、L4、L5三层灰岩以及泥岩和砂质泥岩,本段中含有6、7号煤层,6号煤层为局部可采煤层,7号煤层为不可采煤层。 2、二叠系下统山西组(P1s) 山西组是以陆相沉积为主的海陆交互相含煤沉积,主要由灰黑色砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、灰色细砂岩及煤层组

13、成,本组中含有2、3、4、5号四层煤,2、3号为不可采煤层,4号煤层为稳定的全区可采煤层,5号煤层为稳定的大部可采煤层。本组厚度稳定性较太原组稍差,厚度为30.80?68.91 m,为平均60.61m。本组从沉积特征来看,形成于海退过程中,聚煤作用发生于海退造成的滨海三角洲平原及湖泊、泻湖、潮坪环境中,砂岩层较太原组稍发育一些,而石灰岩则不发育。底部的中粗粒K3砂岩为山西组和太原组的分界线,该砂岩厚度一般为2.80-3.75m,平均为3.10m。砂岩为中粗粒结构,层状构造,泥质胶结。 3、构造 本井田构造简单,总体上地层走向为北西-南东、倾向向西南(190°-245°)的单

14、斜构造,倾角3°-8°。区内未发现有断层和陷落柱等地质构造,在今后井下开采中应注意隐伏断层和陷落柱的线索,以防事故发生。 4、水文地质: 1)井田地表河流 该井田边界为人为划定,没有形成地质构造边界。井田内地表水属黄河流域。本井田内无常年性河流,仅井田东边界有一条名为灰塔则河沟流,沿井田边界由南向北,流经工业广场。河床最底标高位于井田东北边界处,标高为820m。经调查历年来最高洪水线标高为828m,远低于各井口标高。该河属季节性河流,向西经康家沟流入三川河,三川河由东向西径流,于柳林城西注入黄河,年平均流量2.88亿m3。由于井田内无断层及陷落柱发育,灰塔则河(包括较大沟谷

15、雨季地表汇水)与地下水水力基本无水力联系。地表水对地下水补给条件差。图1山西柳林兴无煤矿有限责任公司所处柳林泉域位置图 2)含水层 1、含水层 第四系冲积、洪积孔隙含水层 本井田部分有基岩出露外,其余皆为第四系地层所覆盖,厚度在0-123.23 m,一般在63.60m左右;由粘土、亚粘土、亚砂土粉砂、细砂、中砂、粗砂及砂砾等组成。含水性由砂、砂砾层的发育程度而定。据山西148煤田地质勘探队青龙城水井不完整井简易抽水试验成果表明,单位涌水量1.27-9.54L/s.m(编大)水质为重碳酸钙镁水,矿化度597.2-1478.0mg/L,总硬度16.33-41.7德国度。 基岩风化带裂隙含水层 为各

16、不同地质时代的岩石与第四系接触带,岩性破碎,风化裂隙发育。 下二叠统下石盒子组砂岩裂隙含水层 石盒子组砂岩,厚度大,且处于浅部,易于接受大气降水补给,富水性强于山西组砂岩,沟谷中有泉出露,流量小于1.1L/s。而深部含水层富水性弱。 下二叠统山西组K3砂岩和4号煤层顶板砂岩裂隙含水层 井田内分布广泛。K3砂岩厚度1.15-2.65m,平均厚度为1.90m,岩性主要为灰白色中、细粒砂岩,裂隙不发育。 4号煤层顶板砂岩局部可与4号煤层直接接触,岩性以中、细粒砂岩为主,平均厚度3.53m,裂隙不发育。 据山西148煤田地质勘探队21号孔山西组含水层抽水试验,静止水位标高762.85m,单位涌水量为0

17、.0023L/s.m,渗透系数0.000696m/d,表明该含水层含水性弱。 上石炭统太原组L1、K2 、L4、 L5石灰岩裂隙含水层 区内分布广泛,L1、K2石灰岩局部合为一层,平均厚度8.35m左右,为8号煤层之直接顶板,根据钻孔揭露岩溶裂隙不发育,仅在401号孔钻孔穿到时,冲洗液消耗量有所增加,最大涌水量4.25m3/d。 L4石灰岩平均厚度8.54m,为7号煤层的直接顶板,钻孔揭露岩溶裂隙不发育,一般钻孔消耗量不大,仅在401号孔钻孔冲洗液有所增加,最大涌水量1.0m3/d。 L5石灰岩平均厚度5.50m,为6号煤层的直接顶板,钻孔揭露岩溶裂隙不发育。 以上四个含水层,本区内未做单层抽

18、水试验,据21号孔混合抽水试验,该含水组静止水位标高806.04m,单位涌水量0.0007L/s.m,渗透系数0.1767m/d。 奥陶系石灰岩溶裂隙含水层:本区共施工奥陶系延深孔四个401、402、502、602号钻孔,钻孔揭露最大厚度31.42m,与区域地层表对照,这四个钻孔均只打到峰峰组石灰岩,岩性主要为深灰色厚层状石灰岩,埋藏较深,一般都在315m以下。°。PH值7.7,为重碳酸氯化物淡水。区域内因地下水的不断开采,水位有所下降,本矿为了解决生产生活用水,于1991年委托吕梁地区凿井队在矿区东部施工了三个水源井。 2、地下水的补给、排泄条件 除第四系含水层以外,各主要含水层在

19、井田内几乎都未出露,第四系含水层主要受大气降水补给,一般降水后水井水位明显上升,据柳林观测站多年动态观测资料,变化幅度在1.40m左右。 基岩风化带含水层在第四系覆盖比较小的地段接受第四系含水层的补给。 井田内主要煤层的充水含水层,如山西组4号煤层顶板砂岩含水层和K3砂岩含水层,与太原组各石灰岩含水层在井田内几乎没有出露,与上覆基岩风化带含水层和第四系含水层之间又相距约数百米,其间还有上下石盒子组的砂质泥岩等隔水层。据此分析其补给条件较差,含水性较弱,在没有构造沟通和隔水层遭到破坏时,与其它含水层不会产生水力联系。 中奥陶统峰峰组石灰岩含水层,井田内没有出露,从河东煤田山西柳林兴无煤矿精查地质

20、报告区域资料看,奥陶系岩溶水的补给来源是:灰岩裸露区和灰岩被松散层覆盖区接受大气降水的直接渗入补给,以及地表径流的渗漏。据柳林泉资料,柳林泉蓄水构造内裸露灰岩区的降雨入渗系数为0.185,关于地表径流的渗入补给,其只能通过灰岩区河流渗漏段补给岩溶水,渗漏段分布于离石盆地周边和王家会背斜以西三川河及其支流北川河、东川河、南川河河谷中,渗漏段总长33.0km,渗漏系数为0.02,从井田内钻孔和收集资料来看,峰峰组地层的含水性较强,在水文地质单元中所处环境应属于径流排泄带,从属于柳林泉域排泄带。 3)隔水层 1、石盒子组、山西组隔水层 石盒子组、山西组隔水层为各砂岩含水层之间的粉细砂岩、泥岩。一般发

21、育稳定,致密坚硬,具有良好的隔水性能。 2、太原组隔水层 太原组灰岩含水层之间的泥岩、粉细砂岩是灰岩含水层隔水层,无采动破坏时,是灰岩含水层之间良好隔水层。最下层煤层至本溪组之间的泥岩、粉细砂岩及铝质泥岩,和本溪组地层共同组成奥灰含水层与煤层之间隔水层,其厚度约33m。 3、本溪组隔水层 是井田内重要隔水层,厚26.67m,岩性主要为泥岩、砂质泥岩、粘土岩、泥质胶结的砾岩,隔水性能好,区域内稳定连续,加之10号煤下无煤段总厚达75.99m,是10号煤与奥陶系灰岩间良好的隔水层。 三、煤的自燃性及地温 1、煤的自燃性:根据中煤科工集团重庆研究院鉴定报告我矿4#、5#煤层自燃倾向性等级为II类,属

22、自燃煤层 2、地温 区内未发现地温异常区,地温正常。 第二节 矿井采掘概况 一、矿井采掘概况 1、采掘布置及生产能力:兴无煤矿井田面积为11.6305km2,本矿井开拓方式为斜井开拓。批准可采煤层为4#、5#、6#、8#、9#、10#共6层煤,设计可采储量56090kt,服务年限22.9年,现采4#、5#煤。井筒有主斜井、副斜井、人行斜井为进风井,回风立井为回风井。全矿井共布置有一个水平、四个采区,其中三、四采区已采完,现采区为二采区4#煤层、三采区5#煤层,二采区计划布置有42207综采工作面、42110轨顺、皮顺(设备顺)两个掘进工作面,三采区布置有53204综采(53204采完后5310

23、3综采接替),53103轨道(尾巷)、皮顺两个掘进工作面。(53103掘进完毕后由53102掘进接替)矿井核定生产能力为175万吨/年。 2、开采顺序 根据矿区范围和矿井的开拓方式,全矿井分为两个采区开采,采区的开采方式:两个采区同时开采;煤层间的开采顺序:先开采4号煤层、其次开采5号煤层。 3、采煤方法与顶板管理 综采工作面采用走向长壁式采煤法,后退式回采,采煤方法为综采,全部垮落法管理顶板,42207回采选用MG500/3.5D型采煤机落煤,SGZ-764/400型刮板输送机出煤,ZZ400/17/35型支撑掩护式液压支架支护顶板,;53204综采工作面选用MG250/560-WD型采煤机

24、落煤,SGZ-730/400型刮板输送机出煤,ZY6000/10/20型支撑掩护式液压支架支护顶板。第二章 矿井通风、监测系统第一节 矿井瓦斯、煤尘、自燃、煤和地温 1、瓦斯 晋煤瓦发【2012】957号文件对兴无煤矿瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井,矿井最大绝对涌出量为108.34m3/min。最大相对瓦斯涌出量为29.42m3/t。 2、煤尘 依据山西煤矿设备安全技术检测中心2013年11月28日的鉴定报告兴无煤矿 4#煤层的火焰长度55mm,煤尘有爆炸性。 5#号煤层的火焰长度65mm,煤尘有爆炸性。 3、煤的自燃性:根据中煤科工集团重庆研究院鉴定报告我矿4#、5#煤层自燃倾向性等级为II类

25、,属自燃煤层 5、地温 据调查,本区煤矿在开采过程中,地温一般为15-17,区内地温梯度小于3/100m,无地热异常,属地温正常区。第二节 矿井通风一、通风方式和通风系统 1、通风方式 矿井采用斜井开拓,通风方法是抽出式,布置有三个进风井(主斜井、副斜井、人行斜井)和一个专用回风立井,矿井通风方式为中央分列式,回风立井安装有两台型号为NMAF-2800/1600-1G型环保节能风机,风机实现变频调节,其中一台工作、一台备用。 2、通风系统 矿井主要通风线路为:三采区:人行斜井、副井(主进风)副井井底车场三采轨下、行人下山、三采皮下53204综采工作面、53103综掘面5#南翼回风、5#回风下山

26、5#专用回风巷总回风巷风井地面。 二采区:人行斜井、主井(主进风)760运输巷二采轨下、行人下山、皮下42207综采工作面、42110综掘面 南回风、北回风总回风巷风井地面。 综掘工作面均采用局扇配合全风压通风,局扇选用FBDNO8.0 2×55KW、FBDNO7.1 2×37KW的局扇,风筒选用1000mm和800mm的大直径风筒。井下各变电所、硐室及其他巷道均采用独立通风,且两个采区均设有专用回风巷。另外,采区变电所以及各硐室均实行独立通风。二、通风设备及反风 1、矿井主要通风机的安装和使用应符合下列要求: 1主要通风机必须安装在地面;装有通风机的井口必须封闭严密,其外

27、部漏风率无提升设备不得超过5%。 2主要通风机和电动机的机座必须牢固耐用。必须保证主要通风机连续运转。 3必须安装2套同等能力的主要通风机及装置,其中一套运转,一套作备用,备用的一套风机必须能在10min内启动并运行正常。 4严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用。 5装有主要通风机的出风井应安装防爆门,防爆门每6个月检查维修一次。 6至少每月检查一次主要通风机,主要通风机与备用风机每月要交替运行。 7新安装的主要通风机投入使用前,必须进行一次通风机性能测定和运转工作,以后按期每5年进行一次性能测定。 8矿井主要通风机要有两路直接由变电所馈出的供电线路,线路不分接任何负荷。 2、反风方式

28、、反风系统及设施 矿井主扇为轴流式风机,因此采用风机电机直接反转进行反风,在反风时调转电动机电源的两相,可以改变主扇风机动轮的旋转方向,使井下风流反向。反风特点为反风时风流方向由抽出改变为压入。 主要通风机必须装有反风设施及防爆门反锁装置,同时根据反风风流经过路线,在通风系统中构筑正向风门和反向风门,以形成矿井的反风系统。需要反风时,主扇必须能在10min内改变巷道中的风流方向;同时主要通风机反风风量不应小于正常供风量的40%。 每季度应至少检查一次反风设施,每年应进行一次反风演习。 3、为保证采、掘工作面的风量,并使风流按规定流动,在风流流动的路线中设置有风门等通风构筑物。为防止爆炸性气体冲

29、击主扇,在回风斜井井口设置防爆门,引风道与回风斜井之间的夹角为3045°,防爆门至井筒内引风道开口位置长1015m。 4、防止漏风措施 风门、密闭、风桥等通风构筑物严格按照质量标准化基本要求砌筑,并加强管理,定期检查和维修。 5、降低风阻措施 (1)砌碹巷道应尽可能光滑,力求使巷道光滑平整,以降低风阻。 (2)在容易产生局部阻力地点,应尽量减少局部阻力系数。巷道连接边缘应作成斜线或圆弧形,巷道转弯处应尽量避免直角转弯或小于90°转弯,并将转弯处内、外侧按斜线或圆弧形施工,必要时设置导风板。 (3)在日常通风管理中,应避免在主要巷道堆放矿车、堆杂物,巷道应随时修复,保证完整,

30、并有足够的有效通风断面,以利风流畅通。第三节 矿井抽放系统 目前矿井在前元庄风井工业场地建有瓦斯抽放泵站,并已实现了高、低负压分源抽放系统,其中高负压抽放系统安装两台BE3-720-2BY4水环式真空泵,功率为710KW,泵抽放最大绝对压力为1.2MPa,额定流量为500m3/min,采用DN630主管及DN355支管进行抽放,用于本煤层回采面预抽、边采边抽;低负压抽放系统安装两台2BE3-520-2BY4水环式真空泵,功率为450KW,泵抽放最大绝对压力为1.0MPa,额定流量为250m3/min,采用DN630主管及DN325支管进行抽放,用于邻近层、采空区瓦斯抽放。 1)、抽放管路系统:

31、 抽放主管选用630mm、377mm管。 干管及支管选用325mm、355mm和250mm不锈钢管。 钻孔观测装置选用75mm铠装胶管与支管连接。 井下每个抽放钻孔全部安设流量观察装置。 井下每个采掘工作面抽放主管都安装有在线监测系统和喷粉抑爆装置。 2)、抽放设备: 观测设备:利用最先进的CJZ70瓦斯抽放综合参数测定仪3台,进行瓦斯浓度、流量、压力的测定。 钻机配备:矿井打钻设备选用由西安煤科院生产的ZDY1200S型钻机6台、ZDY3200L型矿用履带式坑道钻机2台、ZDY6000LD型矿用履带式坑道千米定向钻机1台。 3)、瓦斯抽放方法: 多年来,我矿一直采用邻近层、本煤层和采空区三种

32、瓦斯抽放的方法,实现了综合抽放模式,逐步形成了: 回采面以邻近层、本煤层抽放为主,采空区为辅,做到本煤层先抽后采和边采边抽的抽放方法,从而降低了工作面瓦斯涌出量; 掘进面主要采用本煤层抽放,本煤层采用先抽后掘、边掘边抽的抽放方法进行治理瓦斯。第四节 矿井监测系统1、安全监测监控系统:兴无煤矿选用KJ95N型安全监测监控系统,该系统具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能,经升级改造后,完全符合(AQ1029-2007煤矿安全监控系统规范要求),KJ95N型安全监测监控系统,由地面中心站、井下分站、电源箱和矿用传感器、传输电缆和系统软件组成,井上下使用分

33、站38套,安装各类传感器传感器共238个,其中:瓦斯传感器93台、一氧化碳传感器34台、风速传感器8台、温度传感器33台、负压传感器9台、水位传感器5台、开停传感器39台、风门开闭传感器14台、风筒传感器8台、烟雾传感器13台、馈电传感器35台、声光报警传感器30台,氧气传感器10台,各种传感器的安装和使用均符合煤矿安全规程的有关规定,用来监测甲烷浓度、风速、负压、温度、烟雾、馈电状态、风门开关状态、局部通风机开停、主要通风机开停等,并实现甲烷超限声光报警,断电和甲烷风电闭锁控制等。 瓦斯抽采采用KJ73N型监控系统(与矿井监测系统兼容),整个系统主要由地面中心站、抽采泵站监控分站、各种抽采传

34、感器及抽采管理软件组成。可直接接入煤矿安全监控系统高速工业以太环网,连续监测瓦斯抽采管路内的气体温度、负压、正压、浓度等;连续监测瓦斯抽采泵站内泄漏瓦斯浓度、抽采泵轴温、电机轴温及其定子温度。 两化融化系统:兴无煤矿基于现行的自动化控制、信息、网络的新理论和新技术,利用先进的自动化产品、网络产品和工业控制软件、数据库软件,建设基于工业以太冗余环网的矿井综合信息监测监控系统及安全生产管理系统,使矿井在“采、掘、运、风、水、电、安全、环保”等生产环节全面实现信息化,并将煤炭计划、生产、技术、管理的各个环节,统一在一个网络平台上,形成统一、完整的管理控制有机整体,实现煤矿企业内部的监控和管理一体化:

35、集成各监控子系统的测点实时数据流、实时报警信息流、测点定义信息流、以及测点分布动态图形等信息流,促进生产调度、经营管理、决策指挥以及各级政府监管的信息化、科学化。目前兴无矿已建设完成的项目有: 井上下以太环网光缆敷设 建筑面积为600平方米的安全调度监控中心; 三排56工位的监控操作台; 9.5平方米大屏及32路显示48路监控的工业视频监控系统; 小灵通无线通讯和有线 通讯及语音呼救急救系统; 工业电视监控系统 安全生产调度管理系统 矿井瓦斯监控系统 人员定位系统 产量监控系统 煤炭执法网 2、产量监测系统 兴无煤矿采用KJ508产量监测系统,该系统地面安装有音频信号防雷器,称重显示控制器,开

36、关稳压电源,单相电源防雷器,视频信号防雷器,32/458转按器,吸顶球形摄像头,UPS电池,液晶显示器,网络硬盘、录像机,UPS机头,井下安装有KDW127/5矿用隔爆兼本安型直流稳压电源,IGS-5F矿用本安型分站,GID3000称重传感器,ICS-220J矿用本安型分站,GZD300称重传感器,ICS-220J矿用信息传输接口,可以实时对矿井产量情况进行监测。 3、束管监测系统: 我矿建有束管监测化验中心,并有专人定期对采空区的各类气体采样化验,并进行分析,如有异常能够及时采取措施,进行处理。 4、人员定位系统: 兴无煤矿采用KJ222(A)(1套)人员定位系统,地面监控中心站安装有由计算

37、机、打印机、唯一性检测装置、不间断电源、监控主机、电源避雷器、信号避雷器、H15矿用本安型显示屏、传输接口直流电源、KJ222-J传输接口,KDW51矿用隔爆兼本安直流稳压电源,KDW660/15B矿用隔爆兼本安直流稳压电源,KGE106A本安识别卡,KGE106B本安型识别卡,KGR222-F(A)本安型识别基站,KJ222-F(B)本安型识别子站,矿用传输电缆、矿用电力电缆、矿用传输光缆,第三章 自燃防灭火预测第一节 煤的自燃机理及煤的自热影响因素 一、煤的自燃机理 1、煤的自燃,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

38、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

39、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。若煤氧化进行到这个阶段,想使其不自燃是非常困难的。 (3)煤氧复合物生成阶段。该阶段生成一种稳定的化合物,即煤氧复合物。其反应温度范围为150230。产生的热量25.2003.4J/g。这个阶段煤重又有所增加,煤氧化进行到这个阶段必然发生自燃。 (4)燃烧初

40、始阶段。这是煤氧复合物生成阶段到煤快速燃烧阶段的过渡时期,煤温达230时,煤的反应热为42243.6J/g,这些热量使煤迅速上升促进了煤的快速燃烧。 (5)快速燃烧阶段。这是煤自热的最后阶段,它描述了煤的实际燃烧过程。依氧气供应充足与否,这个阶段可能发生干馏、不完全燃烧或安全燃烧。如果燃烧充分,其反应热等于煤的发热值。 二、煤的自热影响因素 1、煤质 煤质本身对煤自热敏感性有显著的影响。 (1)煤的品级 煤的品级表明了煤的变质程度,常用挥发分含量和含煤量表示。品级低的纯煤自热热敏感性高,而且,随着煤的品能升高其自热敏感性下降。(2)煤的水分含量 煤中水分的含量对煤的自燃性有很大影响。水分含量达

41、饱和的煤,特别是在水分含量高的褐煤和次烟煤被开采和干燥前,煤体不再吸附水分,因而不能放出润湿热。煤氧化放出的热量通常使内在水分温度升高。另一方面,自热时的化学反应需要有少量的水分参加。低品级煤水分含量远远大于化学反应的需要量。因而,对低品级煤来说,水分实际上是煤自热的阻化剂。 (3)矿物质 煤中的矿物成分也叫灰分。它可与氧反应放热增加煤温,而且使煤分解以增加煤与空气接触的表面积,如黄铁矿,它可以吸收氧化反应放出的部分热量降低煤的氧化反应进程;煤的高灰分使单位质量的氧化热降低。 2、开采和贮运的环境因素 环境因素对煤自热的影响为:可使煤的水分含量发生变化;改变煤氧接触条件:使生产成的热量扩散。可

42、分为: (1)地质因素 断层和裂隙有利于空气和水分与煤接触。因而散热没有明显增加,却增加了煤发生氧化的机会和水的吸附。也就是说断层和裂隙增加了煤自燃的危险性。埋藏深的煤层地面漏风较少。采空区遗煤(特别对于厚煤层)因不能完全回采而增中了煤的自燃危险性。 (2)开采因素 开采因素对煤自燃的影响主要有2个方面,即通风和煤破碎,没有通风或通风充分的地方,煤自燃的可能性较低。而通风不充分地方煤自燃的可能性较大。裂隙漏风是不充分漏分,它创造了煤进一步氧化的条件,而散热条件并未被改善。所以,任何漏风对煤炭自燃来说都是很危险的。 (3)贮运因素 在贮存和运输过程中,影响煤自燃的因素要为通风不充分和干燥的低品级

43、煤因雨淋和喷洒水产生润湿热。第二节 开采煤层自燃预测一、煤的自燃分析预测 1、煤的自燃预测分析 煤的自燃分析预测见下表: 煤的自燃分析预测表自燃因素基本特征本矿条件分析及说明煤的炭化程度煤的自燃倾向性随煤炭的变质程度增高而降低。挥发份含量越高,煤层自燃发火倾向越强。一般说来,褐煤易于自燃,烟煤中长焰煤危险性最大,贫煤及挥发分含量在12%以下的无烟煤难以自燃煤岩成分煤岩成分包括有丝煤、暗煤、亮煤和镜煤。煤层中有集中的镜煤和亮煤,特别是含有丝煤时,煤的自燃倾向性就大;而暗煤多的煤,一般不容易自燃未提供煤的组分及各煤岩成分含量及比例煤的含硫量含硫成分越多,吸氧能力愈大,越易自燃;含黄铁矿、黄铜矿结构

44、较多,也具有自燃危险性本矿各煤层的硫份有的大于1%。4#:1.602.71%5#:2.033.03%煤层自燃可能性大煤的破碎程度煤的破碎程度大,增加了煤的氧化表面积,煤的氧化速度加快,容易自燃。脆性与风化率大的煤易于自燃未提供煤的破碎程度指标煤层硬度大,脆性与风化率大,自燃可能性大煤的水分水分能加速煤的氧化过程,同时使煤体疏松,造成细微裂缝,加大吸氧能力,并降低着火温度,但过多水分则可抑制煤的氧化作用各煤层的水份:4#:0.591.19%5#:0.881.32%水分对煤炭自燃影响较大温度随着温度的升高,氧化作用加剧。温度由30升高至60时,吸氧能力要增加310倍,如果温度升高达到临界值7080

45、,则开始迅速氧化,并积极增高温度,导致燃烧本井田属正常地温影响不大,控制作业、设备等发热引起升温地质构造煤层厚度与倾角较大,开采时煤炭损失、破碎程度大,以及围岩等受到破坏,形成裂缝,而煤层较厚还易于局部储热,矿自燃危险性也愈大本矿煤层为缓倾斜薄及中厚煤层,矿区内存在小断层自燃可能性不大,开采时减少煤损开拓开采条件及通风方式矿井开拓方式和开采方法及通风方式选择不合理,往往造成丢煤多,煤柱破碎,漏风严重,增加自燃的可能性本矿斜井开拓、长壁采煤法,中央分列式通风尽量少丢煤及破坏煤柱,防止采空区漏风 2、煤的自燃条件 (1)内因火灾的形成必须具备以下四个条件: 具有自燃倾向性的煤,呈破碎状态,并集中堆

46、积; 通风供氧; 蓄热环境; 维持煤的氧化过程不断发展的时间。 要形成自燃,以上四个条件缺一不可,若采取措施破坏其中一个或两个,乃至全部条件,便可有效的防止自燃。 (2)煤层自燃发展过程的三个必要条件: 煤层具有自燃倾向性; 有连续的供氧条件; 热量易于积聚。 3、煤的自燃预兆 煤的自燃通常经历:潜伏阶段低温氧化阶段、自燃阶段、着火阶段、燃烧阶段和熄灭阶段,见下表煤的自燃阶段及征兆阶段征 兆潜伏阶段低温氧化阶段其特征比较隐蔽,煤重略有增加,煤被活化化学活泼性增加,着火温度降低。潜伏阶段的长短取决于煤的变质程度和外部条件。自然阶段其特征是巷道内或老塘及密闭内空气中氧含量降低,一氧化碳、二氧化碳含

47、量逐渐增加,空气湿度增大并成雾状,在支架及巷道壁上有水珠,在自然阶段末期温度达100出现煤焦油味。着火阶段其特征是放出大量一氧化碳、沼气及其它碳氢化合物与水分等。由于这个阶段还没有完全燃烧,所以二氧化碳还不明显,火区温度及岩石温度显著升高,在巷道还可以出现特殊的火灾气味、烟雾燃烧阶段其特征是生成大量二氧化碳,在高温下,分解生成更多的一氧化碳,巷道中出现强烈的火灾气体,烟及明火。火源附近温度高达1000左右熄灭阶段其特征是二氧化碳的浓度继续增高,氧气和一氧化碳则急骤降低,烟及火焰消失,灾区空气及岩石温度逐渐降低 4、煤碳自热时期的征兆: (1)煤炭自热期的初期阶段 煤炭自燃过程的准备期结束之后便

48、进入了自热期的初期阶段。在此阶段的征兆有: 1煤温有所上升但在临界温度6080以下; 2空气中的氧浓度降低; 3空气中的相对湿度增大; 4出现CO2,CO气体。 (2)煤炭自热期的后期阶段 煤炭自热超过临界温度6080,但尚未达到着火温度出现明火的期间,为自热后期阶段。在此阶段内,煤温可升高到100以上,火源点附近煤炭水份蒸发,开始了干馏现象,生成多种碳氢化合物,出现的征兆: 1火源点附近的空气湿度增大,出现雾气,煤壁挂水珠,挂汗; 2出现煤炭氧化和干馏的产物,如CO、CO2、CH4、C2H4、C2H5等; 3煤温、水温、空气的温度都有所升高; 4出水酸度增大。 芳香族的碳氢化合物气味煤油味是

49、井下自然发火最可靠的征兆。这种气味在距火源一定距离之外更为显著,因为芳香族气体在冷却之后才会发生浓郁的香味。二、煤炭自燃的综合防治措施 1、煤层自燃的预测预报 (1)鉴于煤在低温氧化阶段产生CO,因此,CO是早期揭露火灾的敏感指标。在矿井的采煤工作面回风巷、掘进煤巷等有自然发火的地点设置CO传感器,若发现CO浓度超限,便可采用便携式CO检测仪追踪监测确定高温点。 (2)采用红外探测法判断高温点的位置,红外探测法其基本原理是根据红外辐射场的理论,建立火源与火源温度场的对应关系,从而推断出火源点的位置。 (3)用钻孔测温辅助监测。对顶煤破碎或有自燃危险的地点,埋设测温探头,定期监测温度变化情况。 (4)加强漏风检测。定期采用示踪气体法,检查顺槽漏风量。对漏风集中的区域加强观测。 2、预防措施 (1)均压通风控制漏风供氧。均压通风是控制煤层开采中采空区等漏风的有效措施。首先,要在保证冲淡CH4、风速、气温和人均风量的前提下,全面施行区域性均压通风,其调压措施包括单项调压和多项措施联合调压,具体实施中,首先形成工作面均压,而后逐步扩大到邻近工作面采空区的区域性均压。 (2)喷浆堵漏、钻孔灌浆。对煤层开采中的可疑地点或已出现隐患地点进行全封闭喷浆和打浅密集钻孔注浆,是防止自然发火的2个有效措施。 (3)注凝胶防灭火。采用注凝胶技术处理高温点或自然发火