通风与安全复件

1、第五章 通风与安全5.1 简况瓦斯本井田补充勘探利用解吸法采集各煤层瓦斯样品24个.其中： 4-2号煤层 4 个,4-4号煤层 6 个,5-2号煤层 8个,5-3号煤层 6个.经测试,区内各可采煤层属瓦斯逸散带 .煤中自然 瓦斯成分中，氮气Nb）高达75.62100%二氧化碳CQ）仅占023.24%甲烷CH0为 零或微量井田内瓦斯成分分带划归为“二氧化碳氮气带”.近年来，邻区 柠条塔井田）发生了 H2S气体伤害事故，新民区发生了 CO中毒事故，为 了进一步了解区内各煤层瓦斯、 H2S 气体和 CO 气体含量,在先期开采地段 一盘区）共 采集 4-2、4-4、5-2、5-3煤层瓦斯样共计 17个

2、其中：4-2煤层 3个,4-4煤层 4个,5-2煤层 5 个, 5-3煤层 5 个） ,主要了解有毒有害气体和含量变化情况 .测试结果表明 ,煤层解吸瓦斯 含量均为零或微量，测试结果与以往相同，H2S、CO气体未检出，钻探施工时无H2S气体逸 出.自然瓦斯成份以氮气为主 ,二氧化碳少量或微量 ,甲烷微量或零 .瓦斯分带仍然属二氧 化碳氮气带 .另外,据区内小煤矿地调查资料 ,各矿采煤期间均未发生过瓦斯爆炸事故 .但是煤层瓦 斯地赋存与运移条件、围岩特征、埋藏深度等因素都有密切关系 ,在空间上分布极不均 匀,尽管本井田测试结果瓦斯含量为零，但在煤矿生产过程中，仍需加强对瓦斯和H2S气体 地监测

3、,确保安全生产 .根据以上资料 ,本矿井按低瓦斯矿井设计 .根据以上资料 ,本矿井按低瓦斯矿井设计 .煤尘本井田补充勘探各煤层共采集煤尘爆炸性实验样21个,实验结果表明区内各可采煤层均有煤尘爆炸危险 ,未来在矿山开采中应予以足够重视 .煤地自燃倾向性补充勘探各可采煤层共采集样品55 个,均进行了煤地自燃倾向测定 .并按“煤地自燃倾向等级分类”标准 ,对各可采煤层自燃倾向进行分类 .根据测定结果 ,各煤层均属自然发火和有可能自然发火地煤层,不同地是自然发火地难易程度有所差异 .4-3、 4-4、 5-2煤层易自然发火地样品数较多； 2-2、 3-1、 4-2 煤层虽不具 或很少具易自然发火地特征

4、，但因井田内各层煤煤类大部分为长焰煤，变质程度低，故仍具 有很大地自然发火可能.另外，据邻区资料 <井田东约18km地黄羊城沟内沙坡煤矿，开采3-1号煤层，煤类为长 焰煤).1987年11月沙坡煤矿将300t粉碎到3cm以下粒级地煤堆放露天煤场，时隔3个月, 自1988年2月开始自燃，至1988年4月燃烧未尽.综上所述，井田内各可采煤层均有可能自然发火，在生产中应引起足够重视地温补充勘探采用数字测井方法以连续记录曲线地方式，在9-1、11-2两钻孔进行了简易 测温工作，简易测温数据与以往成果接近，说明多年来地温无明显变化区内地温梯度最大 为3.47C /100m最小为1.92C/100m

5、平均地温梯度为2.7OC/100m多年平均恒温带地深度 为2040m温度为13.2C，属无热害异常区.5.2矿井通风通风方式和通风系统矿井采用机械抽出式通风方式.根据矿井开拓布置，矿井移交时共布置主、副平硐及回风斜井共3个井筒，其中主、副平硐布置在工业场地，担负矿井进风任务.回风斜井布置在井田东部4-2号煤层火烧区边 界、后姚家峁附近 <距工业场地约4.5km)，担负矿井回风任务，形成中央分列式通风系统. 后期在井田西部二盘区布置一对进、回风斜井，采用分区式通风系统.风井数目、位置、服务范围及服务时间如上所述，本矿井移交生产时，回风斜井在工业场地以西约 4.5km地风井场地.根据井 下采

6、区接替安排情况，由主、副平硐、回风斜井所形成地通风系统主要服务于一盘区，服务时间约30年.主平硐、副平硐、回风斜井井筒净断面分别为11.9卅、21.9"、16.8".井筒通风能力见表5.2-1.矿井移交井筒通风能力表表 5.2-1井筒名称净断面(m2允许风速(m/s>允许通风量(m3/s>备注主平硐11.9671.4副平硐21.98172.2回风斜井16.815252.0523掘进通风和硐室通风井下各掘进工作面采用HOWDENBUFFALO-42-5型局部通风机供风，供风量1025m/s,全风压 3000Pa.根据煤矿安全规程规定，井下爆炸材料发放硐室设专用回风

7、道直接与 5-2煤回风 大巷连通,实行独立通风.5-2煤大巷机头变电所及盘区变电所与回风大巷连接地通道，均设 置调节风门控制风量.5.2.4矿井风量、负压和等积孔计算风量计算根据煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范VGB50215-2005规定,矿井总风量应按井下同时工作地最多人数每人每分钟供给风量不得少于4m3和按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量总和分别计算，并选取其中地最大值.1 按井下同时工作地最多人数计算Q= 4NK式中：Q井总供风量，mP/min；N下同时工作地最多人数，按256人计算 <最大班交接班时）；4人每分钟供风标准，m3/min；K-井通风系数，包括矿井内部漏风和

8、分配不均匀等因素，取1.20贝Q= 4 >256 >1.20= 1228.8 niVmi n=20.48 fi/s.2.按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需风量计算Q=<2Q采+XQ掘+XQ硐室+2Q其它）K式中：Q矿井总风量，m3/s；艺Q回采工作面所需风量之和，m3/s;艺Q屈一掘进工作面所需风量之和，m/s；艺Q室一独立通风地硐室所需风量之和，m/s；艺q它一其它用风地点所需风量之和，m/s；K矿井通风系数，取1.20.因本井田煤层中沼气CH4）含量很低，所以矿井各用风地点地风量计算只考虑排除 粉尘和满足良好气候条件即可 .结合神府矿区高产高效矿井实际地配风情况,设计确定

9、各用风地点配风标准如下：1）采煤工作面需风量 工Q采）计算根据井下盘区及工作面布置 ,矿井初期共布置 1 个 5-2煤层一次采全高综采工作面 .4 年后在 3-1煤层和 4-2煤层各布置 1 个回采工作面 .1）按工作面适宜风速计算S= 3（M 0.3式中：S作面有效通风断面,m2 ；M作面采高,m.按上式计算，52煤层综采工作面有效通风断面为17.1m 31煤层综采工作面有效通风22断面为7.5m、4-2煤层综采工作面有效通风断面为9.0m .根据国内高产高效低瓦斯工作面配风经验，工作面适宜风速一般在 1.5- 2.5m/s左右.设计工作面适宜风按 1.85m/s计算, 则5-2煤层综采工作

10、面配风量为31.64m/s,31煤层综采工作面配风量为13.88n3/s,4-2煤层综 采工作面配风量为16.65n3/s.结合神府矿区高产高效矿井实际地配风情况，52煤层综采工 作面配风量确定为32m3/s,1煤、4-2煤综采工作面配风量确定均为20m3/s.2）备用工作面配风矿井正常生产期间 ,初期 5-2煤生产时考虑有 1 个准备 正在进行设备安装或撤除） 工作面,3-1煤、 4-2煤配采时考虑有 1 个准备工作面 .按生产工作面配风量地 50%计算配风 量,则备用工作面配风量分别取16m?/s和10m/s.则采煤工作面所需风量为：初期5-2煤生产时：= 32+ 16= 48mVs3-1

11、 煤、4-2煤配采时：2Q>= 20>2+ 10X1 = 50nf/s<2）掘进工作面风量 <艺Q掘）计算设计矿井初期 5-2煤生产时 ,配备了 2个综掘工作面 ,其中 1 个大巷综掘工作面 ,1个顺 槽综掘工作面 ,另考虑 1 个普掘工作面地配风 .后期 3-1煤、 4-2煤配采时再增加 2个连续采 煤机工作面 .1）按局部通风机吸风量计算Q 掘= Qf>I >kf式中：Qf进面局部通风机额定风量，mP/s；选用HOWDEN BUFFALO-42型5W部 通风机 ,Qf= 8m3/sI进面同时运转地局部通风机台数，台；Kr防止局部通风机吸循环风地风量备用系

12、数，取1.2.Q 掘= 8>1>1.2= 9.6 m3/s 每台局部通风机配风量取 10 m3/s. 综掘工作面及连续采煤机回采工作面分别配备 2 台局部通风机 ,岩普掘工作面配备 1台局部通风机.参照邻近矿区及类似矿井实际经验综掘工作面配风量为15 m3/s连采工作面配风量为18 m/s岩普掘工作面其配风量为1om/s.则掘进工作面所需风量为：初期5-2煤生产时：工Q掘=15>+ 10= 40 m/s3-1 煤、4-2煤配采时：艺 Q掘=15X+ 18X+ 10= 76m/s2）按风速进行验算按煤矿安全规程规定 ,煤巷、半煤巷掘进工作面地风量应满足：0.25 Sj<Q

13、掘 w4> S岩巷掘进工作面地风量应满足：0.15 Sj<Q掘w4> S式中：S进工作面巷道过风断面，水.工作面顺槽及大巷过风断面17.旷24.4吊 经验算,按局部通风机吸风量计算地掘进工作面风量符合煤矿安全规程地规定 . <3）独立通风硐室风量 <工Q硐室）计算井下独立通风硐室初期为爆破材料发放硐室、大巷机头变电所、主排水泵房及配电室，其配风量分别为3m3/s、3mf/s、2mVs； 3-1煤、4-2煤配采时增加3煤组和4煤组盘区 变电所 ,各配风 2m3/s.则所需风量为：初期5-2煤生产时：工伽室=3+ 3+ 2= 8m3/s3-1 煤、4-2煤配米时：工Q

14、硐室=3+ 3+ 2 + 2+ 2= 12nf/s<4）其它用风地点风量 <工Q其它）地确定其它用风地点所需风量 ,考虑巷道维护和最低风速地要求 ,按以上各用风地点需风量 之和地 5%计算 .即：艺Q其它 = <艺Q采+艺Q掘+艺Q硐室）>0.05则所需风量为：初期 5-2煤生产时：工 Q其它 = <48+ 40+ 8） X）.05= 4.80n3/s3-1 煤、4-2煤配采时：艺 Q其它=<50+ 76+ 12） X）.05= 6.90m3/s<5）矿井总风量地确定根据以上计算 ,矿井总风量为：初期5-2煤生产时：Q矿=<2 Q采+XQ掘+工Q

15、硐室+工Q其它）*=<48+40+8+4.80）X1.20= 120.96m3/s3-1煤、4-2煤配采时：Q矿=<2 Q采+2Q掘+2 Q硐室+ 2 Q其它） XK=<50+76+12+6.90）X1.20= 173.88m3/s综合考虑，设计取矿井初期总风量为125m3/s,达产时总风量为175m?/s.<6）矿井工作地点风量验算本矿井辅助运输系统采用无轨胶轮车 ,其尾气中地有害气体主要为： CO2、 CO、 NO2 等.煤矿安全规程规定：采掘工作面地进风流中 ,氧气浓度不低于 20%,二氧化碳浓度 不超过 0.5%.有害气体地浓度不超过表 5-2-2规定.无轨胶轮

16、车所需风量详见表 5-2-3.依据现代矿井辅助运输设备选型及计算中地统计：美国、澳大利亚要求一般井下使用柴油机巷道风量不少于3 m3/minkW美国矿业安全局规定：当多台柴油机车辆在同一巷道中运行时，第1台按上述规定值配风，第2台按75%,3台及更多时，按每台 加50%配风.英国要求不少于 5.44 m3/minkW德国、日本要求使用柴油机地配风量 不少于46m3/minkW所以单位功率配风量标准为：4讦/分/马力.按照采矿项目设计手册计算方法，若采用柴油机设备作辅助运输时，应按柴油设 备说明书计算风量，如果有多台设备运行时通风量为：第一台柴油机设备风量按5.4m3/minkW 第二台加单台地

17、75%第三台及以上各台分别加 50%地风量进行计算.根据 机车运行实际情况，柴油机车需风量如下：Q 柴=1053魁+0.75+0.53>+459总+0.75>+405（1+0.75+0.58>+346 （1+0.75+0.52»+243（K+0.75+0.58>X=8903rf/mi n=148.4r?/s因为矿井辅助运输系统按达产时考虑，所以结果表明矿井达产时总风量大于柴油机车需风量，完全满足无轨胶轮车用风需求，最终确定本矿井容易时期总风量为125m/s,困难时期总风量为175m/s.矿井有害气体最高允许浓度表 5-2-2名称最高允许浓度（>一氧化碳C

18、O0.0024氧化氮（换算成二氧化氮 NQ>0.00025二氧化硫SQ0.0005硫化氢H2S0.00066氨NH0.004运输车辆需风量一览表表 5.2-3序号矿车名称矿车型号车辆最多同 时运行数目<辆）功率<kw)发动机需风量（按5.4m/min kW>1防爆生产指挥车<5人座）WC2J<A2452432防爆胶轮运人车<20人 座）WC20R6452433疗爆胶轮运人车<12人 座）WC2J<A2452434防爆无轨胶轮材料车WC5E8754055防爆无轨胶轮材料车WC3E4643466防爆无轨胶轮材料车WC82854597支架搬运车F

19、BL-15 & CHT-55319510538大设备铲运车FBL-55219510539材料铲运车WJ-6FB2754055.242风量分配矿井总风量按井下各工作用风地点进行分配，余者风量为漏风和其它风量，矿井风量分配见表5.2-4.矿井风量分配表表 5.2-4序号供风地点数量 <个） 初期/后期初期5-2煤生产时3-1煤、4-2煤配采时配风标准<m3/s）供风量<m3/s）配风标准<m3/s）供风量<m3/s）1回采工作面1/2323220402接续工作面1/1161610103综掘工作面2/2153015304连续采煤机工作面0/218365普掘工作面

20、1/1101010106独立通风硐室3/58812127漏风及其它2937合计1251755.243矿井通风负压及等积孔计算1矿井通风负压矿井移交投产时为矿井通风容易时期，在回风斜井服务范围内 < 一盘区），在回采工 作面开采至一盘区西部边界时为其通风困难期矿井通风总负压：h= h摩+ h局+Hn式中：h摩井巷摩擦阻力，Pa；h局局部阻力,取h摩地10%Hn自然风压,Pa.<1）井巷摩擦阻力 井巷摩擦阻力按下式计算：h摩=9.8a >L>PXQ2/S3式中：a 摩擦阻力系数，（kg 2/S>L井巷长度,mP井巷净周长,mQ通过井巷地风量，m7sS井巷净断面积,mF

21、矿井通风负压计算和风量分配采用通风网络解算程序计算.计算机根据用风地点需要地风量和每段巷道中地风阻 ,对巷道中地风量进行分配试算 ,经过若干次叠代计算后 ,使 每条风路中地通风阻力趋于平衡 ,计算出矿井地通风阻力 .矿井容易时期通风系统及网络见图 5.2-1、图 5.2-3通, 风网络计算见表 5.2-5.矿井困难时期通风系统及网络见图 5.2-2、图 5.2-4通, 风网络计算见表 5.2-6.根据计算结果，矿井通风容易时期地通风阻力为 996.8Pa通风困难时期地通风阻力为 2527.3Pa.<2）自然风压矿井自然风压按下式计算：Hn= Hp 1g H p 2gp 1 = 0.003

22、484P/Tp 2= 0.003484P/T式中：H平硐口与回风斜井井口高差,145mp 1 大气平均密度，kg/m3p 2井下空气平均密度kg/m3；g重力加速度，m/W;P地面大气压力，取650mmHgTi大气平均温度，K估算为98C；T2井下空气平均温度，K,估算为12.5C .贝U: p i = 0.003484X650X 13.6X9.8/<27 9.8)= 1.1468 kg/mp 2= 0.00348X 650X 13.6X 9.8/<273b 12.5= 1.0572 kg/mHn= 145X1.1468X 9.8- 145X 1.0572X 9.8= 127.32

23、 Pa矿井通风容易时期总负压：h最小=h摩+ h局一 Hn=996.8+ 996.8X 0.1 127.32=969.16 Pa矿井通风困难时期总负压：h最大=h摩+ h局+ Hn=2527.3 2527.3X 0.1+ 127.32=2907.35 Pa2等积孔风井通风等积孔按下式计算：冋式中：A风井等积孔，時；Q风井风量,m3/s； h风井负压,Pa.计算地矿井风井风量、负压、等积孔计算结果见表5.2-7从等积孔大小 <均大于2酹)可以看出，本矿井为通风容易矿井.矿井风量、负压及等积孔一览表表 5.2-7内容容易时期困难时期项目风量(m3/s>风压(Pa>等积孔<m

24、2)风量(m3/s>风压(Pa>等积孔<m2)回风斜井125969.164.781752907.353.86525通风设施、防止漏风和降低风阻地措施525.1通风设施设计采用地通风设施有风门、调节风门、风墙、风桥和风帘等.其结构及设置简述如下：1 风门分为常闭、常开两种，木制或铁制.常闭风门设在进、回风巷之间，用于隔断风流和便 于行人、检修等；常开风门用于反风，安设在采煤工作面顺槽、掘进巷道入口附近，当工 作面需要进行反风时将其关闭，并相应打开有关常闭风门.2.调节风门木制或铁制，用于调节通过巷道地风流大小 ，安设在独立通风硐室地回风通道、大 巷、工作面顺槽等需要调节风流地巷

25、道中.3风墙分为永久风墙和临时风墙两种，用于隔绝风流.永久风墙用实心混凝土块或砖块砌成， 砂浆抹缝，在进风巷一侧墙面抹砂浆，主要设在大巷和进、回风巷之间地横贯中.临时风墙 用空心混凝土块或砖块砌成，不需砂浆抹缝，但要在进风流巷一侧墙面抹砂浆，也可用塑料 苯板喷化学凝胶制成，主要设在综采工作面进风和回风顺槽之间地横贯和掘进工作面巷 道中.若风墙中部去掉混凝土块，安上门,其构筑物称为人行门，人行门向进风侧开启.4.风桥主要用于进、回风巷相交处，回风巷从进风巷上方通过时形成风桥，进风风流不泄露. 当均为进风巷地胶带顺槽和辅助运输大巷相交时，也要设置风桥，但此时为运输所要求.风 桥上方巷道采用锚喷支护

26、，下方巷道两侧墙为混凝土浇筑，其顶部为配有工字钢梁地混凝 土板，为防止漏风，在混凝土板上方填0.51.0m厚地黄土 .对于服务时间不长，上方巷道仅 作回风使用地风桥，其下方地巷道两壁可用空心混凝土块砌成，壁面抹砂浆，顶部覆盖经防 腐处理后地波纹薄钢板.5风帘采用不燃性材料制作 ,主要设在连续采煤机掘进工作面有关巷道 ,用于疏导风流 . 5.2.5.2.防止漏风和降低风阻地措施为了使矿井通风系统稳定可靠 ,保证风流按拟定路线流动 ,根据开拓布置和井下用风 地要求 ,在必要地点设置通风构筑物 ,并要求加强管理和维护 ,以确保矿井安全生产 .1对不允许风流通过 ,也不需要行人、行车地进、回风巷道之间

27、地联络巷道,要设置永久挡风墙 .2对采空区及废弃巷道要及时封闭 ,并应经常检查密闭效果 . 3在行人或行车而又不允许风流通过地巷道中 ,应设置风门 ,并对风门进行遥控和 集中监视 .为避免风门开启时风流短路 ,在同一巷道内应设置两道风门 ,并禁止两道风门同 时打开.4安设风门地地点 ,要求前后 5m 内支护完好 ,无空帮空顶 .门垛四周均要掏槽 ,槽深在煤层中不小于0.3m在岩石中不小于0.2m门垛厚不小于0.45m门垛上地电缆和管道孔 要封堵严密，如有水沟，要在水沟中设小门.木门板厚度不小于30mm门板要错口接缝.5为防止矿井在反风时风流短路，在主要风路之间地风门应增设二道反向风门.6主要进

28、、回风巷道 ,砌壁或锚喷表面应尽量平整光滑 ,并保持巷道整洁 ,不乱堆放 杂物 ,以降低巷道风阻和减少局部阻力 .7对于损坏或变形较大地巷道要及时修复 ,清除堵塞巷道 ,以保证通过地有效风量 和减少通风阻力 .8通风设施要完备 ,对于不合格地地方要及时修补更换 ,以防风流短路等不良后果 发生.9设置专职人员对矿井通风系统和通风设施按时进行检查和维修 . 10建立完整地通风系统管理制度 .5.3 灾害预防及安全装备 预防瓦斯和煤尘爆炸地措施 预防瓦斯爆炸地措施本井田瓦斯成份带应属二氧化碳氮气带，据临近煤矿调查资料，各煤矿在生产过程中未发生过瓦斯爆炸事故 .为保证矿井安全生产 ,在生产中应加强瓦斯

29、监测 ,杜绝瓦斯事故.预防瓦斯爆炸地根本措施是防止瓦斯地积聚和引燃 ,矿井投产后 ,应建立严格地通风 管理制度 ,特别应注意以下措施：1严格执行瓦斯检查制度 ,巷道揭露煤层时 ,要按照煤矿安全规程采取必要地 瓦斯预防措施 .2加强采掘工作面地通风 ,采煤工作面和掘进工作面应按设计要求保证足够地风量 在通风风路中设置适当数量地风墙、风桥及风帘 ,可以有效地控制风流、风量分配和减 少漏风 ,提高通风效率 .3对废巷、停工停风地盲巷及采空区要即时封闭 . 4处理好工作面上隅角、采空区边界、采煤机附近和顶板冒落空洞内、低风速巷 道顶板附近、停风地盲巷等局部积聚地瓦斯 ,防止瓦斯浓度超限 .5严禁将易燃

30、物品和点火器具带入井下 ,禁止井下及井口房使用明火 .6采煤机割煤时 ,如遇夹石或切割顶底板时 ,在开机前应测定工作面瓦斯浓度 ,使之 不超过煤矿安全规程允许值 ,避免切割岩石时产生火花引起瓦斯爆炸 .7井下爆炸材料地使用和操作工艺流程必须遵守煤矿安全规程地有关规定.8井下掘进工作面地局扇和电气设备都必须安设风、电闭锁装置.9井下各电气设备在启动前必须先进行瓦斯检查 ,严禁带电检修电气设备 . 10采掘工作面位置发生变化时 ,应及时调整通风系统 ,增加必要地通风构筑物 ,以保 证工作面有合理地通风系统 .11加强地面及井下煤仓通风 ,防止煤仓上部瓦斯积聚 预防煤尘爆炸地措施井下煤尘主要是采煤和

31、掘进煤巷时产生地 ,另外在各煤仓下口装载点 ,胶带输送机转 载处 ,以及井下煤炭运输过程中也会产生扬尘 .为防止煤尘爆炸和爆炸后范围进一步扩大,要求采取“预防为主”地综合防尘措施：1采煤机、综掘机及连采机 均采用内外喷雾系统 ,岩普掘工作面采用湿式打眼、水 炮泥爆破或水封爆破、放炮喷雾等措施 ,预防粉尘产生 .2采掘工作面、运煤转载处、煤仓上口等易产生粉尘地地点设置喷雾降尘装置,以控制其扬尘 ,降低粉尘浓度 .3在采煤工作面回风顺槽、回风大巷及胶带输送机大巷中设置风速传感器,监测各巷道风速 ,严格控制风速超限 .4经常检测风流中地粉尘含量 ,定期清扫和冲洗巷道周壁 ,防止粉尘过量积聚或飞 扬.

32、5盘区回风巷、掘进巷道、主要回风大巷都必须安装风流净化水幕,水幕雾化要好 ,能封闭全断面 .6按规定设置隔爆设施 ,隔爆水棚地设置地点、数量、水量及安装质量都必须符合 规定要求 ,预防爆炸范围扩散 .预防井下火灾地措施矿井火灾分为内因火灾和外因火灾 .因为煤炭氧化自燃而产生地火灾属矿井内因火 灾 ,因为井下放炮、电流短路、摩擦及其它明火等引起地火灾属外因火灾.据本井田煤层自燃倾向测定资料 ,各煤层均属自然发火和有可能自然发火地煤层 ,不 同地是自然发火地难易程度有所差异 .4-3、4-4、5-2 煤层易自然发火地样品数较多； 2-2、3- 1、4-2 煤层虽不具或很少具易自然发火地特征 ,但因

33、井田内各层煤煤类大部分为长焰煤 , 变质程度低 ,故仍具有很大地自然发火可能 .因此 ,在煤炭开采过程中 ,一定要提高防火意 识 ,采取有效地防范措施 ,防止火灾发生 .内因火灾预防措施对于煤层自燃地问题 ,按照矿井防灭火规范 地规定应采取措施进行防治 .结合目 前国内外对自燃煤层所采取地有效防治措施 ,设计确定本矿井建立以氮气防灭火为主 ,喷 洒阻化剂、均压通风等地综合防灭火措施 .1氮气防灭火系统<1）设计依据矿井采用平硐开拓方式 ,主要开拓巷道、盘区巷道均布置在煤层中 .采用长壁采煤法 ,全部垮落法 管理顶板 .矿井移交生产时首先开采 5-2号煤层 ,配备 1个 5-2煤一次采全高

34、综采工作面 ,2个综掘 工作面,1个岩普掘工作面，达到矿井初期3.0Mt/a地生产能力.在5-2号煤层大约开采3年以 后,再在 4-2煤层布置 1个回采工作面,以解决煤层压茬关系 .条件具备时,布置1个4-2煤回 采工作面和 1 个 3-1煤回采工作面 ,即 3-1煤与 4-2煤搭配开采 ,另增加 2 个连续采煤机工作 面，以保证矿井6.0Mt/a设计生产能力.根据国内外经验,防火注氮量一般为5mf/min；若回风敞口，灭火注氮量不能小于9.2mf/min；全圭寸闭时，可控制在8m3/min.<2）制氮系统方案对于制氮系统地布置方式 ,国内常用地有地面集中式和井下移动式 .地面集中制氮系

35、 统,工作环境好 ,便于维护管理 ,设备投资少 ,故障率低 ,在相对静态地条件下工作 ,一旦出现 故障,排除方便 .当某处出现着火危险 ,可方便调用所有氮气集中进行高强度注氮,将着火危险消灭在萌芽中 ,但地面制氮系统存在输气距离长 ,效率低,能源损耗大,运行费用高 ,管 材及安装费用多 ,需建制氮机房 ,土建投资多 .而井下移动式制氮系统 ,机动灵活 ,使用方便 , 可根据使用需要开起相应设备 ,输气管路短 ,管材及安装费用低 ,损耗小,运行费用低；但 所有电机、电器等均需严格按防爆等级执行 ,设备投资高,工作环境较差 ,安装维护费用高 体积也受到限制 ,特别是对于变压吸附式设备 ,吸附塔卧式

36、安装 ,吸附剂地性能无法充分发 挥.根据上述综合分析比较 ,为了提高制氮效率 ,减少输气管路损耗 ,节省管材及安装费用 降低运行费用 ,方便制氮设备上、下井及在井下安置 ,设计推荐井下移动式制氮系统 .<3）制氮设备选型1）氮气防灭火地技术要求 本设计将氮气主要用于回采面拆架、安装、收作、停采时地防灭火 ,也可用于煤巷高冒区、老空区地防灭火 .当工作面采空区出现发火征兆时 ,连续或间隙地向采空区注入 氮气直到征兆消除 .2）矿井防灭火所需地注氮流量按采空区氧化带氧含量计算注氮量Qn=K ( C1- C2>Qv/(CN+C2-1>式中：K备用系数，1.21.5;Q-采空区氧化带

37、漏风量,5-2煤取5.0m3/min,42、3-1煤取A.Ommir;Ci-采空区氧化带内原始氧地含量 <均值)，17%Cz注氮防火隋化指标，7%; Cn注入氮气地浓度,97%.投产时一盘区 Qn=1.5< (17%-7%氷 5.0/(97%+7%-1>=18.75 m3/min<1125m3/h)达产时一盘区 Qn=2X 1.5X (17%-7%>> 4.0/(97%+7%-1>=30.00 m3/mi n取 1800n3/h)3) 注氮方式和防灭火方法井下设移动注氮站 ，主要用于回采面拆架、安装、收作、停采时地防灭火 ，也可用于 煤巷高冒区、老空区

38、地防灭火 .当工作面采空区出现发火征兆时 ，连续或间隙地向采空区 注入氮气直到征兆消除 .根据矿井火灾发生地地点不同 ，灭火地方式也不同 ，按煤矿安全规程要求 ，编制专 门设计，同时生产中应制定安全计划、措施、管理制度、作业规程等 ，因此具体地灭火方 法应在下阶段设计中针对不同地发火形式 ，发火地点制定不同地灭火方法 .4) 制氮设备方案比选根据设计依据和矿井防灭火要求地注氮量，选用深冷空分式、变压吸附式和膜分离式制氮设备均可满足注氮要求 ，但深冷空分制氮 ，产氮效率较低 ，能耗大 ，设备投资大 ，需要 庞大地厂房 ，且运行成本较高 ，不完全适合我国煤炭行业行情 ，设计不予推荐；对于变压吸 附

39、式和膜分离式制氮 ，各有利弊 ，膜分离式制氮系统流程简单 ，比变压吸附式少一个缓冲罐 体积小，维修费用少 ，但膜分离式制氮要求气源地压力高 ，对气源除油、除水、除尘地要求 高，初期设备投资较多；而变压吸附式制氮系统，工艺环节多 ，设备体积大 ，不便下放到井下，井下布置也不方便 ，但设备制氮量较大 ，投资较少 ，备品备件易购；两种制氮模式地优 劣主要取决于制氮系统是布置在井下还是地面 .本矿井因推荐采用井下移动式制氮系统 鉴于本矿井及各采区氮气需要量大 ，且巷道断面较大 ，要求制氮装置机型较大 ，为了提高制 氮效率 ，设计推荐井下移动式碳分子筛制氮系统 .根据本矿井盘区布置及各工作面所需注氮量情

40、况，结合国内采用注氮防灭火矿井地设计生产情况 ,并考虑到矿井注氮实际效果及一定地安全备用系数,确定本矿井选用 DT-600/8型煤矿碳分子筛制氮设备4套，产氮量为600X 4m3/h富裕系数为30%其主要技术参 数如下：制氮量 Q= 600 m/h;输出压力P>06 MPa 氮气纯度> 97% 装机容量 185 kW； 额定电压 660/1140 V.附带空气压缩机地电控随主机配套供货 .每套制氮设备安在四辆平板车上 ,设置在工作面辅助运输顺槽与辅助运输大巷交叉 处附近地新鲜风流中 ,随工作面搬迁而移动 .2阻化剂防灭火系统井下煤地自燃 ,一般是因为残留在采空区或回采巷中地浮煤 ,

41、以及压裂地煤柱在漏风 过程中氧化发火 .通常把发火点地煤炭分为冷却带、氧化带及窒息室.阻化剂是一种吸水性很强地盐类化合物 ,喷散到煤体上 ,能浸入煤地节理与裂隙 ,形成一个稳定地抗氧化保护 膜,隔绝煤与空气中氧地接触 ,降低煤在低温下地氧化活性从而起到阻止、推迟煤层自然 发火地作用 .<1）阻化剂地选择用于煤矿防灭火地阻化剂主要有CaCl2、 MgC2l 、 ZnCl2、 AlC3l 、P2O5、NaHPO4、NaC、KCI、Ca（OH>、HsBQ、水玻璃（NaO?nS®,以及铝厂地炼镁槽渣、化工厂地硼酸 废液，造纸厂地氯化锌废液、酒厂地废液等其中以工业氯化钙<Ca

42、C2?5HO），卤块、片<MgC2?6HO）阻化效果好，货源充足，运贮方便，使用较广泛因此，设计选用工业氯化钙 <CaC2?5HO）作为阻化剂.<2）喷洒压注工艺及设备为节约投资和适应工作面位置不断变化地要求 ,设计采用移动式阻化剂雾化系统 ,即 在工作面进风顺槽中设置贮液箱和阻化剂喷射泵 ,通过管道进入工作面 ,喷洒气雾阻化剂 到采空区和工作面四线 <上、下顺槽、开切眼及停采线） .设计选用XRB-50/12型喷射泵和川型雾化器.<3）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 层开采时通过实验确定 .工作面合理地药液喷

43、洒量取决于采空区地丢煤量和丢煤地吸液量 .最易发生煤炭自 燃部位 ,如工作面地上下口、巷道煤柱破碎带等处 ,需要充分喷洒地地方 ,在计算药液喷洒 量时 ,要考虑一定地加量系数 .工作面一次喷洒量可按下式计算：V*K2LShAY式中V次药液喷洒量,m3;Ki自燃部位喷药加量系数，一般取1.2;K2空区丢煤容重,t/m3,由丢煤样实测确定；L作面长度,m；S次喷洒宽度,m；H空区底板上丢煤厚度，m；A 煤吸液量,t/t煤，应通过实验测得；丫一阻化剂地容重,t/mi3.矿井投产后 ,应根据工作面实际生产情况 ,测定采空区丢煤情况 ,通过实验测定吨煤吸 液量,确定工作面一次阻化剂喷洒量 .工作面前方煤

44、体压注阻化剂，取决于煤体地吸液量和煤体地渗透半径，可按每6m 一 个钻孔进行压注 ,矿井生产中可根据实际情况进行调整 .3均压防灭火 均压防灭火是采用通风技术措施 ,调节漏风风路两端地风压差 ,使之减小或趋于零 ,使 漏风量减至最小 ,从而抑制控制区内煤地自燃 ,抑制封闭火区地火势发展 ,加速其熄灭 .采用均压防灭火时应注意：实行区域性均压时 ,应顾及邻区通风压能地变化 ,不得使 邻区老塘、采煤工作面、采空区或护巷煤柱地漏风量增加,严防火灾气体涌入生产井巷和作业空间；回采工作面采用均压防灭火时 ,必须保持均压风机连续稳定地运转 ,并有确定均压风机突然停止运转时保证人员安全撤出地安全措施.利用均

45、压技术灭火时 ,必须查明火源位置、瓦斯流向 ,并有防止瓦斯流向火源引起爆炸地措施 .4束管监测系统根据煤矿安全规程地规定 ,采用氮气防灭火时 ,必须有能连续监测采空区气体成 分变化地监测系统 .束管监测技术是目前比较成熟地安全监测技术 ,可以在地面连续遥测 井下发火处地02、CO CQ及CH4等多种气体,监测地点多处，是氮气、阻化剂防灭火不可 缺少地辅助系统，设计选用KSS-210型矿井火灾预报束管监测系统1套.除采取上述预防井下煤炭自然发火引起火灾外 ,设计本着“预防为主 ,消防并举”地 基本原则 ,采取以下综合防灭火措施 ,保障矿井安全生产和职工地生命安全：<1）提高回采工作面回采率

46、 ,采空区尽量不留残煤并及时进行封闭 . <2）加强通风设施管理 ,合理设置通风构筑物 ,减少漏风 ,消除采空区地供氧条件 . <3）对废巷应及时密闭 ,采空区密闭有必要时需进行注浆封闭 ,及时清理碎煤杂物 ,使 之与空气隔绝 ,抑制煤地氧化 .<4）对支承压力区地煤柱裂隙、采空区、开切眼、停采线等煤炭易自燃地地点喷 洒阻化剂 ,降低煤地氧化能力 ,阻止煤地氧化过程 .井下外因火灾预防措施1按煤矿安全规程有关规定设置井下消防材料库,按规定配备灭火材料与器材2井下主要机电设备硐室设置防火门或防火栅栏两用门.3禁止一切人员携带烟草和点火工具下井 ,井下及井口房内一般不准进行焊接作

47、业 如必须进行 ,应按煤矿安全规程地有关规定进行 .4正确选择和合理使用电气设备 ,加强维护 ,保证输电线路完好 ,设备正常运转 ,防止 发生事故.5采用阻燃和防静电胶带、不延燃电缆、风筒和不燃液.在胶带输送机头和主要机电硐室设火灾报警和灭火装置 .各胶带输送机巷和辅助运输大巷均铺设消防管路,每隔一定距离设有消防水龙头 .6井下不存放汽油、煤油和变压器油 .井下擦抹机械用过地棉纱和布头等放在盖严地桶内 ,定期送往地面处理井下水灾预防本矿井水文地质条件比较简单 ,煤系地层含水微弱 ,若无较大地裂隙 ,不会给采煤造 成危协和带来灾害 .但因为张家峁井田煤层埋藏比较浅 ,根据各可采煤层导水裂隙带最大

48、 高度 包括冒落带高度）计算 ,先期开采区内各可采煤层导水裂隙带高度均大于相邻两煤 层间地距离 ,导水裂隙带互相叠加 ,直达地表 ,与第四系松散层潜水沟通 ,组成间接地充水 水源.西部风沙滩地区潜含水丰富 ,并与下覆 2-2 煤层烧变岩连通成为同一潜水含水层 ,煤 矿开采进入该区时 ,上部潜水沿裂缝灌入巷道地可能性必然存在.井田内各煤层露头处均分布一定范围地烧变岩 ,当其位于低洼处 ,并有一定地补给水源时 ,可形成富水地段 ,在 开采过程中也应加以注意 .故矿井开采时 ,不仅要考虑直接充水因素 ,而且还要考虑因导水 裂隙带因素影响地充水因素 ,以防矿井涌水量增大 ,发生矿井突水和溃沙等地质灾害

49、 .此外 ,井田北部紧邻地方煤矿开采区 ,对其采空区积水不容轻视 ,开采至附近时应采取 探、放水措施或予留保安煤柱 ,以防突水事故；井田南部地常家沟水库最大库容量为 1200万m3未来煤矿开采时，要远离这些区域，严防“三带”与其相互灌通后，地表水、 水库蓄水沿裂缝灌入下部煤层 ,给煤矿生产带来不必要地损失 .对于上述问题 ,在开采过程中应采取如下措施加以防治：1 井下建立完善地排水系统 ,设计在回风斜井井底附近设置了主排水泵房和水仓 , 水仓有效容量达1900m3,超过矿井8h正常涌水量.泵房内选用3台皿0280-432型矿用耐 磨多级离心泵，排水管道选用02737无缝钢管2趟.正常涌水时1趟

50、工作,1趟备用，最大涌 水时 2趟同时工作 .2设计在常家沟水库、各煤层露头处均留设100m保安煤柱,3-1煤乌兰不拉沟按沟谷中心线每侧各留75m保水煤柱.生产当中可根据实际情况对保安煤柱进行相应调整.3采掘过程中在靠近小煤矿时应采取探、放水措施或予留保安煤柱,以防突水事故 .4采掘中遇见钻孔时 ,要注意观察其是否与含水层沟通 ,以防突然涌水 .5在巷道掘进时必须坚持 “有疑必探 ,先探后掘 ”地原则,以防矿井涌水量增大 ,发生矿 井突水和溃沙等地质灾害 .6雨季来临时应加强观测井下水文变化情况 ,并向矿调度室报告 .7建立健全水害预报制度 ,矿井要有水害避灾路线图 ,并使每一位下井人员熟悉避

51、灾路线 .遇有水害发生 ,有关人员要及时汇报调度室 ,以便采取应急措施 . 8井下主排水泵房管子道直接连通回风斜井 ,井下水灾发生时可由管子道撤离人员 和调配排水设备 .9采掘工作面或其它地点发现透水预兆 挂红、挂汗、空气变冷、发生雾气、水 叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙发生涌水、水色发浑、有臭味等 其它异状）时 ,必须停止作业 ,采取措施,并报告矿调度室 ,如情况紧急 ,须立即发出警报 ,撤 出所有受水威胁地点地人员 .10井下沿煤层布置地巷道 ,受煤层起伏影响较大 ,巷道中会出现积水现象 ,在矿井生 产期间应根据实际情况 ,在巷道适当位置设置水窝 ,由小水泵将水窝水排至井底

52、水仓 ,保证 井下巷道运输畅通 .片帮冒顶事故预防本矿井井下采煤方法为走向长壁采煤法 ,采用全部垮落法管理顶板 ,采煤工艺为一次采全 高 ,片帮冒顶易发生在采掘工作面 .掘进工作面掘进或放炮后 ,巷道围岩松动 ,如果支护不 及时 ,往往顶板和两帮矸石容易掉落 .综采工作面主要是上、下端头受集中应力地作用 ,煤 层顶板和煤壁松动 ,易发生冒顶和煤壁片帮 .1回采工作面配备液压支架下缩自记仪和圆图压力记录仪,严密监视回采工作面顶板压力地变化 ,总结其显现规律 .顶板初次来压、周期来压时要及时制定安全措施；2安排有经验地工人维护采煤工作面端头 ,设计回采工作面采用掩护式液压支架支 护顶板 ,上、下端

53、头支护采用端头液压支架 ,工作面巷道超前支护采用 超前支架及悬浮式 单体液压支柱 ,超前支护距离不小于 25m.3经常维修液压支架地护帮板；4 尽量减小采掘工作面空顶距 ,巷道掘进后应及时进行临时支护； 5严格执行“敲帮问顶”制度 ,及时发现事故征兆； 6在采高比较大地地段应注意对煤壁地维护 ,防止片帮 .7 工作面采空区顶板初次冒落地步距较大 ,对工作面地安全构成很大地威胁 ,为减 少冒落跨度 ,减少悬顶 ,减轻支护地承压值 ,必须进行人工强制放顶 .人工强制放顶地方式 , 目前普遍采用打眼爆破地方法 ,按爆破柱槽地位置不同 ,有端部爆破柱槽 ,中部爆破柱槽和 定悬顶爆破柱槽 .定悬顶爆破柱

54、槽是现场普通采用地方法 ,在作业规程中应针对顶板和支 护地具体条件 ,规定人工强行放顶地悬顶距离 .井下安全监测系统及自救器配备井下安全监测系统设计本矿井装备了煤矿综合自动化控制系统 ,其中包括矿井安全监测监控子系统 .该 系统由地面中心站、井下工作站、传感器、断电器等设备组成，地面由系统主机、调制解调器、网络图形终端、网络服务器、系统软件等组成井下 含地面）工作站由本质安全型分站、隔爆兼本质安全电源、隔爆电池、传感器、 断电器、下井用光端机和其 他设备组成 .环境监测：主要监测井下各种有害气体及工作地作业条件,如：高、低浓度甲烷 （瓦斯 气体、一氧化碳、风速、温度、压力、负压、烟雾等 .安全

55、监控：监控井上下主要生产环节地各种生产参数和主要设备地运行状态参数 . 例如：主平硐井带式输送机、顺槽带式输送机、中央变电所、盘区变电所、中央水泵 房、通风机、局扇、空压机、制氮机、综采工作面采煤机、井下风门开关、馈电开关 等设备地运行状态和参数 .矿井安全监测、监控中心设置在矿调度中心内 .矿井安全方面地测点按现行煤矿 安全规程、煤炭工业矿井设计规范、矿井防灭火规范、矿井通风安全监 测装置使用管理规定地相关要求进行配备：1在采煤机、综掘机及连续采煤机 上均安装机载式瓦斯断电仪 ,对瓦斯浓度进行监 测,实现超限断电报警 .2在所有地采煤、掘进工作面回风风流中设置瓦斯传感器,以监测工作面及回风顺槽中地瓦斯涌