大同煤矿集团王村煤业防灭火设计

1、大同煤矿集团晋华宫矿大同煤矿集团晋华宫矿矿井防灭火设计矿井防灭火设计 晋华宫矿晋华宫矿 2014 年年 3 月月同煤集团晋华宫矿专项防灭火设计同煤集团晋华宫矿专项防灭火设计矿 长: 总工程师:生产矿长： 安全矿长：机电矿长： 开拓矿长：通风副总： 开拓副总：采煤副总： 安全副总：机电副总： 地质副总：技 术 科： 地 质 科：安 监 站： 调 度 室： 机 电 科： 电 气 科：通 风 区： 技术主管：防灭火队： 救 护 队：编 制：日 期：1目 录同煤集团晋华宫矿专项防灭火设计同煤集团晋华宫矿专项防灭火设计.0前言前言.11 矿井概况矿井概况.41.1 井田概况 .41.2 位置与交通 .4

2、1.3 地形地貌 .51.4 地质构造 .51.5 煤层赋存情况 .71.6 矿井生产能力及储量 .101.7 矿井开拓方式及生产采掘情况.101.8 矿井通风系统情况 .111.9 瓦斯、煤层自燃倾向性及煤尘防治情况.112 矿井内因火灾危险性评价及总体设计方案矿井内因火灾危险性评价及总体设计方案.132.1 矿井内因火灾危险性评价.132.2 矿井综合防灭火技术简介.132.3 矿井内因火灾防治技术对策.132.4 矿井防灭火设计总体方案.143 火灾监测系统和预测预报制度火灾监测系统和预测预报制度.1523.1 矿井自然发火束管监测系统.153.2 建立人工采样分析系统 .193.3 火

3、灾预测预报制度 .214 灌浆防灭火系统灌浆防灭火系统.224.1 灌浆量等参数计算 .224.2 灌浆通道的选择 .234.3 静压灌浆与动压灌浆选取说明.234.4 灌浆管路选取及布置 .254.5 灌浆材料选择 .255 阻化剂防灭火系统阻化剂防灭火系统.255.1 气雾阻化系统与阻化剂喷洒系统选取说明.255.2 阻化系统设备的计算选型.255.3 阻化剂浓度的确定 .255.4 施工工艺的设计说明 .256 氮气防灭火系统氮气防灭火系统.256.1 氮气防灭火机理与惰化指标.266.2 制氮量的计算与设备选取.266.3 注氮管路选取及布置 .286.4 注氮地点的安全风量 .306

4、.5 防止向注氮区域内漏风和氮气泄漏的措施.316.6 安全技术措施与管理 .3137 矿井内因火灾防治专项措施矿井内因火灾防治专项措施.337.1 采煤工作面一面一策内因火灾防治专项措施.337.1.1 初采工作面火灾防治专项措施.337.1.2 正常开采工作面火灾防治专项措施.337.1.3 停采工作面火灾防治专项措施.337.1.4 封闭工作面火灾防治专项措施.337.2 掘进工作面一面一策内因火灾防治专项措施.337.2.1 正常掘进工作面火灾防治专项措施.337.2.2 停掘工作面火灾防治专项措施.337.2.3 掘进工作面冒落及其他隐患下火灾防治专项措施.337.3 危险隐患区域内

5、因火灾防治专项措施.347.4 矿井通风系统大巷内因火灾防治专项措施.347.4.1 各专用回风巷火灾防治专项措施.347.4.2 各进风大巷火灾防治专项措施.347.4.3 井筒底火灾防治专项措施.347.4.4 其他系统巷道火灾防治专项措施.348 火区治理火区治理.348.1 火区探测及调查情况 .348.2 火区治理技术措施 .348.3 火区注销指标与程序 .349 外因火灾防治外因火灾防治.359.1 电气事故引发的火灾防治.359.2 带式输送机着火引发的火灾防治.379.3 其它火灾的防治措施 .3749.4 外因火灾的防治设备 .409.5 矿井消防洒水系统 .409.6 火

6、工品管理 .4110 防火门及井上下组织与管理防火门及井上下组织与管理.4210.1 防火门 .4210.2 上下消防材料库 .4211 矿井防灭火组织与管理矿井防灭火组织与管理.4211.1 组织保障措施 .4211.2 专业管理措施 .4312 火灾事故应急救援火灾事故应急救援.4512.1 事故类型和危害程度分析.4512.1.1 事故类型.4512.1.2 危害程度分析.4512.2 应急处置基本原则 .4512.3 组织机构及职责 .4512.3.1 应急指挥部.4512.3.2 应急指挥部职责.4512.3.3 应急救援小组职责.4712.4 预警行动 .4812.5 信息报告程序

7、 .4812.6 事故现场处置措施 .4912.6.1 发生火灾时的自救、互救措施.4912.6.2 采空区发生火灾时的应急处理措施.50512.6.3 采煤工作面及其他地点发生火灾时的应急处理措施.5112.7 火灾避灾路线 .5112.8 火区的封闭、管理与启封.531前言中华人民共和国煤炭法提出了“安全第一，预防为主”的方针，无论在设计、施工和生产中都应坚决贯彻。为保障煤矿安全生产和职工人身安全，防止煤矿事故。根据煤矿安全监察条例及国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿防灭火工作的通知 （安监总煤行2008175 号）的规定，开采容易自燃和自燃煤层时，必须编制相应的防灭火设计。一一、

8、编编制制设设计计的的依依据据1、山西省煤炭工业局综合测试中心 2013 年出具的晋华宫矿煤层自燃倾向性鉴定报告 ；2、 煤矿安全规程2011 版；3、 煤炭工业矿井设计规范GB50215-2005；4、 煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法GB/T20104-2006；5、 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件MT/T757-1997；6、 煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选方法AQ/T1019-2006；7、 煤矿灌浆防灭火技术规范MT/T 702-1997；8、 煤矿用氮气防灭火技术规范MT/T701-1997；9、 煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范AQ1055-2008；10、 煤矿

9、采空区阻化汽雾防灭火技术规范MT/T699-1997；11、 矿井均压防灭火技术规范MT/T627-1996；12、 矿井密闭防灭火技术规范AQ1044-2007；13、 矿山救护规程AQ1008-2007；14、 矿井防灭火规范煤安字（1988）第 237 号。二二、设设计计的的指指导导思思想想：以“预防为主、防治结合”的方针为指导，结合晋华宫矿和当地的实际情况，积极采用新技术、新设备、新工艺，开拓思路，借鉴国内外先进的设计思想，针对煤矿火灾危害，认真分析研究该矿井的可能引起火灾的各种因素，从提高矿井的防灭火技术、装备水平及抗灾能力出发，完善安全技措工程，建立、健全矿井安全及监测监控系统，从

10、而保障煤矿生产和职工人身安全，防止煤矿火灾事故的发生。煤是以碳质为主的复合物，在成煤的过程中，随着成煤年代、成煤沉积环境的不同和受到的地质作用不同，派生出不同的煤种，同时也使它具有各不相同的物理、化2学特性。矿井火灾是指发生在矿井井下或地面井口附近、威胁矿井安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧。根据发生火灾的原因可以将矿井火灾分为内因火灾和外因火灾。内因火灾是矿井火灾的主要形式，它约占矿井火灾总数的 90%。矿井火灾会烧毁大量的煤炭资源和设备，产生大量的高温烟流和有害气体，严重危及井下人员的生命安全，常诱发瓦斯、煤尘爆炸，进一步扩大其灾难性。煤炭能够自然发火的特性是其具有的通性之一，但煤炭自然发

11、火的难易程度取决于煤的物理化学性质。这不仅需要掌握煤的自燃性，并且需要早期发现煤的自燃火灾，掌握表征煤自然发火过程中与火灾相关参数的各项指标，从而全面系统地对煤层的自燃特性进行研究。为了做到防患于未然，矿井需要建立一套相对完善的火灾综合防治技术体系，来全面提升火灾防治技术水平。结合目前矿井井下实际开采技术条件和生产布局，以“预防为主、综合治理”为矿井火灾防治工作的指导方针，建立一套适用于晋华宫矿的矿井自然发火综合防治技术体系。为此，提出了在回采初期，采取以喷洒 阻化剂为主的防灭火措施；在正常回采期间，采取以灌浆为主，同时结合注氮、堵漏、均压、喷洒阻化剂等综合防灭火措施。341 矿井概况1.1

12、井田概况晋华宫矿是同煤集团一个历史悠久的矿井，是同煤集团特大型矿井之一，至今已有将近六十年的开采历史，同时晋华宫又是一个高瓦斯矿井，井口多、战线长、区域散、管理难是晋华宫矿的一个显著特征。井田含煤全部为侏罗纪煤层，是集团公司为数不多的仅有侏罗纪煤炭资源的矿井之一。井田面积为 28.5302Km。井田煤质为弱粘结煤，低灰、低硫、高发热量，每千克煤炭的发热量达 3135 兆焦，是优质的动力用煤，尤其“大友”煤炭品牌，是集团公司煤炭精粉中的精粉。晋华宫矿是同煤集团主力生产矿井之一，矿井建于 1957 年，全矿原来由大井和南山井两对生产井口组成，曾是同煤集团唯一的一个多井口矿井。2012 年 6 月底

13、，按照晋华宫国家矿山公园建设规划，南山井主井实施关闭措施。建矿 50 多年以来，累计生产煤炭近 1.5 亿吨，为集团公司的发展壮大做出了重要贡献。矿先后获得“全国煤炭工业双十佳煤矿” 、 “全国煤炭系统文明煤矿” 、 “全国煤炭工业部级高产高效矿井” 、 “煤矿安全质量标准化国标一级矿井” 、 “煤炭工业质量管理先进企业” 、 “矿产资源开发利用先进单位” 、 “特级安全高效矿井” 、 “山西省五一表彰集体二等功”等多项荣誉，同时通过了国家 ISO9001 质量体系认证和职业健康安全管理体系认证。1.2 位置与交通晋华宫井田位于山西省大同市西 12.5km，居大同煤田东北端,地域为大同市南郊区

14、所辖,举世闻名的云岗石窟位于本井田中部界外，井田地理坐标为东经 1130617-1131049，北纬 400449-401012（其中主井口地理坐标为东经 1130901，北纬400555，副井口地理坐标东经 1130858，北纬 400556） 。井田北为甘庄乡镇联营煤矿，东界北段为青磁窑逆断层，东界中段与大同市青磁窑煤矿毗邻，东界南段与马武山矿相邻，西界北段、南段与云岗矿相邻，中段与大同市吴官屯煤矿及云岗石窟保护煤柱相接，南界与同煤集团忻州窑矿及大同市乡镇煤矿相邻。本井田交通方便，旧高山至大同的铁路专线及 109 国道公路沿十里河通过本井田，在大同北可接京包线，南可连北同蒲线，东去大秦线可

15、通往全国各地，且井田内各村庄之间均有简易公路相通(见交通示意图 1-1 所示)。5图 1-1 矿井交通位置图1.3 地形地貌晋华宫井田位于大同煤田北部，为低山丘陵区，井田内大部为黄土覆盖，植被稀少，十里河从井田中部通过，支沟呈羽状分布。十里河以北分水岭位于甘庄一带，其南部支沟流向十里河，以北支沟汇入淤泥河。十里河南部分水岭位于荣华皂一带，以北支沟汇入十里河，以南沟谷汇入忻州窑沟。井田内最高点位于北部甘庄三角点，标高 1339.10m，最低点位于十里河下游 1140.10m，相对高差 199m。1.4 地质构造1、区域构造晋华宫井田受大同向斜的控制，在东部边缘地带地层倾角变大，甚至直立倒转，但范

16、围有限，向内约在 500m 则变为平缓，倾角有 10 左右。井田北邻大同市南郊区甘庄井田；东以青磁窑断层、青磁窑煤矿和煤层露头为界，西与云岗井田、吴官屯井田毗邻，南与忻州窑井田和拖皮井田毗邻。井田内构造简单，褶曲、断层均很少，未发现岩浆岩活动。但已揭露的较大的构造有：（1）断层青磁窑逆断层：为井田东部边界，出露于红崖沟、竹林寺、青磁窑一带。断层走6向北 10-30 西，倾向北东，倾角 70-85，呈弯曲形，北起夏家庄炭窑沟，经竹林寺、青磁窑至站西，长约 10km 以上。据现有资料证实，地层由于在青磁窑以北、中生代地层相继被剥蚀变薄尖灭，因此东盘太古界片麻岩相继与寒武系下统、本溪组、永定庄组、大

17、同组接触构成了大同煤田东北端和井田北部的东屏界。（2）褶曲大同向斜： 轴向南起井田西南端 51381 孔附近，沿北 45-55 东方向经主井西侧过十里河至张士窑村西（55411 孔）附近进入青磁窑井田。以北 10-15 西方向至北二斜井处至榆涧（55451 孔）处再进入井田北部，到 54473 孔附近，又改为北 20-30 西，直至甘庄煤矿（53842 孔） ，然后往西北出井田。由此可见，大同向斜在本井田南部呈北东向，在青磁窑井田呈近南北向，在井田北部变为北西向。2、井田构造（1）小褶曲：在井田南部从主要煤层底板等高线图上反映出以一级的小型褶曲有四条，从构造形态上看，近于垂直于大同向斜轴向，现

18、分述如下：1 号背斜：大致在 54396、53394 孔一线，轴向约北 50 西，延伸长约 600m，整个背斜形态宽缓，不甚明显。2 号背斜：大致在 84、54、56395、56391 孔一线，呈北 65-70 西方向，延伸长度约 2500m，背斜形态清晰，轴向明显。 1 号向斜：大致在 57397、56396、55395 孔一线，与 2 号背斜平行，延伸长度2400m。至东南端形态变缓已不明显。 2 号向斜：大致在 57407、56402 孔之间，呈北 60 西方向，延长 1200m。整个向斜形态皆不明显。（2）小断层和陷落柱据多年井下实际开采揭露证实，井田内共发育落差在 0.2-6.11m

19、 的小型断层 142 条，主要以走向为 NE 向为主，次为 NW 向。井下共揭露陷落柱 19 个。本区位于聚财塔地堑以南，区内构造简单，为一自东向西倾斜的单斜构造。地层走向南北，倾角 510。褶曲不发育，断层稀少，靠近聚财塔大断层附近时，地层受断层影响，产状多变化，伴生次级羽状小断层和短轴褶曲。聚财塔地堑：由聚财塔北断层（F1）与聚财塔南断层（F2）组成，二者相距 450m 左右。断层延伸方向呈东西向，相向倾斜，均属正断层。F1 向南倾斜，倾角 6075，断层 150260m，多在 200250之间，该断层地表7及邻区坑下均有断点资料证实。F2 平行于 F1 延伸，倾向北，由两条正断层组成，倾

20、角 7075，断距为100120m，沟谷出露明显，断距可靠。F2 断层从井田北边缘经过，井田内延伸长度100m 左右。区内未见陷落柱与其它的地质构造。1.5 煤层赋存情况本区主要可采煤层及局部可采、零星可采煤层 18 层，煤层特征如表 1-1 所示。现将区内各煤层自上而下分述如下：（1）2-1号煤层：全区分布，河北区大部可采。只有西部和东南角不可采。过河除北端外，多与 2-3号煤层合并。煤厚：北区 0.15-5.74m，平均1.89m。r=85.02%，Km=0.72；南区 0-4.28m，平均 1.32m，r=88.30%，Km=0.64。均属不稳定煤层。河南西北角与 2-3合并层厚度 0.

21、85-3.63m，平均2.22m，r=36.40%，Km=1.00，除东部和东南部不可采外，井田内大部可采，属较稳定煤层。井田内煤层厚 0.07-5.74m，平均 1.05m。（2）2-2号煤层：厚 0.15-1.60m，平均 0.11m。分布于河南东部、中西部零星孤立。其中东部划归小煤窑开采，与 2-1号煤层间距 0.65-7.05m，平均 3.52m。属不稳定煤层。（3）2-3号煤层：全区分布，结构单一。河北除西北角外，全部可采。合并区厚度1.34-7.66m，平均 5.08m，r=30.80%，Km=1.00，属稳定煤层；分叉区厚度 0.55-4.33m，平均 2.33m，r=50.20

22、%，Km=0.94。属较稳定煤层。河南仅东南边缘不可采，厚度 0-1.67m，平均 1.17m，r=21.30%，Km=0.97，属较稳定煤层。上距 2-2 号 0.97-15.58m，平均 8.44m，井田内煤层厚 0-7.66m，平均 2.18m。（4）3 号煤层：上距 2-3号 13.12-48.67m，平均 24.33m，河北区全部可采。煤厚：1.63-4.22m，平均 3.22m。r=18.80%，Km=1.00，稳定煤层。河南区从栗庄新村与石头村连线呈南西-北东条带状不可采外，其余均可采。河南北部厚 0.85-7.70m，平均2.24m，r=37.16%，Km=1.00。属较稳定煤

23、层。河南南部厚度 0.90-2.60m，平均2.01，r=28.90%，Km=1.00，属稳定煤层。井田内煤层厚 0-7.70m，平均 1.74m。（5）4 号煤层：孤立分布于井田北部，结构简单，厚度 0-1.67m，平均 0.10m。上距 3 号煤 7.20-26.05m，平均 12.34m。4 号煤层下 3 米为 5 号煤层，煤厚 0.20m。（6）7-1号煤层：上距 4 号煤 11.03-35.31m，平均 22.72m，全区分布。河北除北部与 7-3号煤层合并外，均不可采。仅在河北西南角与走廊连片为可采范围。厚度80.35-1.32m，平均 0.91m，r=36.2%，Km=0.6，不

24、稳定。河南中西部与 7-3号煤层合并。表 1-1 煤层特征一览表煤煤 层层 号号 煤煤 层层 最最小小-最最大大 平平均均 层层间间距距 最最小小-最最大大 平平均均 顶顶 板板 岩岩 性性 底底 板板 岩岩 性性 煤煤层层 结结构构 夹夹石石 稳稳 定定 性性 赋赋 存存 情情 况况 2-1 0.07-5.74 1.05 砾岩 粉砂岩 细砂岩 简单 0-4 较稳定 井田东南部 2-3 0-7.66 2.18 砾岩 粉砂岩 细砂岩 简单 0-1 较稳定 大部分地区发育，仅北部变薄不可采 3 0-7.10 1.74 细砂岩 粉砂岩 粉砂岩 简单 0-1 稳定 大部分可采， 在井田最南部尖灭 4

25、0-1.67 0.10 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 简单 0 不 稳定 局部发育， 偶见可采 7-1 0-2.65 0.86 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 简单 0 不 稳定 局部发育， 偶见可采 7-2 0-2.10 0.03 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 简单 0-1 不稳定 井田南部和井田北部，局部可采 7-3 0-4.84 1.50 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 简单 合并区 内 1-3 稳定 大部分 地区分布 8 0-2.10 0.64 中砂岩、粉砂岩、细砂岩 粉砂岩 简单 0-1 较稳定 全区分布， 局部可采 9 0-1.64 0.75 细砂岩 粉砂岩 粉砂岩 简单 0-1 较稳定 大部分地区分布，中部

26、、 东南部可采 10 0-3.25 0.93 细砂岩 粉砂岩 粉砂岩 简单 0 较稳定 分布于井田南部，局部可采 11-1 0-5.63 1.27 细砂岩、中 砂岩、粉砂岩 粉砂岩 细砂岩 简单 0-2 稳定 分布于井田中部和北部 11-2 0-2.20 0.30 细砂岩 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 简单 0-3 不稳定 分布于井田中部及西北部, 局部可采 12-1 0-2.99 0.35 细砂岩、中砂 岩、粉砂岩 粉砂岩 细砂岩 简单 0-1 不稳定 分布于井田南部及河南西北部、 东北部 12-2 0.10-8.88 2.65 粉砂岩 粉砂岩 简单 0-1 较稳定 局部发育， 偶见可采 14-2

27、 0-4.41 0.57 细砂岩 粉砂岩 粉砂岩 简单 0-2 不稳定 分布于井田南部及西北部, 南部可采 14-3 0-1.55 0.15 粉砂岩 粉砂岩 简单 0-1 不 稳定 局部发育 15-1 0-2.38 0.06 粉砂岩 粉砂岩 简单 0-1 不稳定 局部发育 偶见可采 15-2 0-7.79 0.55 1.62-22.63 15.58 13.12-48.67 24.33 7.20-26.05 12.34 11.03-35.31 22.72 0.26-3.27 1.40 0.68-14.08 5.02 5.61-27.87 14.54 7.13-39.24 18.49 8.74-2

28、5.03 14.78 1.09-21.03 8.29 1.40-18.31 7.55 2.0-24.59 10.65 0.30-13.98 3.17 0.80-18.03 5.20 0.80-10.64 5.35 0.90-2.77 1.45 2.87 粉砂岩 细砂岩 简单 1-2 极不 稳定 局部发育 西南角兴旺庄北呈北西-南西向可采范围。厚度 0.12-2.65m，平均1.36m，r=51.3%，Km=0.81，不稳定。井田内煤层厚 0-2.65m，平均 0.86m。（7） 7-2号煤层：上距 7-1号煤 0.26-3.27m，平均 1.40m，煤厚 0-2.10m，平均90.03m，仅分

29、布于河北最北部，不可采。（8） 7-3号煤层：上距 7-2号煤 0.68-14.08m，平均 5.02m，全区分布。河北除54475 孔为零点外，全部可采。走廊地带不可采，只在南端与河南相接处可采。河北合并区厚度 1.76-2.82m，平均 2.19m，r=16.0%，Km=1.00，属稳定煤层。分叉区厚度0.82-2.11m，平均 1.40m。r=25.77%，Km=1.00，较稳定。河南合并区厚度 1.96-4.84m，平均 3.11m，r=20.10%，Km=1.00,煤层稳定。分叉区厚度 0.85-1.70m，平均1.27m，r=16.84%，Km=1.00，亦属稳定煤层。井田内煤层厚

30、度 0-4.84m，平均 1.50m。下距 4.00m 为 7-4号煤层，厚度一般 0.30m，层位较稳定。（9） 8 号煤层：上距 7-3号煤 5.61-27.87m，平均 14.54m，分布于井田河南东部，河北北部。河北除水泉村南及走廊不可采外，均达可采。厚度 0.86-2.10m，平均1.41m，r=21.08%，Km=1.00。河南西北角仅有 3 个零星点达到可采厚度。石头村北及东部除东北边缘外，均为可采区。厚度 0.86-1.86m，平均1.42m，r=19.29%，Km=1.00。全井田均属稳定煤层。井田内煤层厚度 0-2.10m，平均0.64m。（10） 9 号煤层：上距 8 号

31、煤层 7.13-39.24m，平均 18.49m，全区大多分布。河北除走廊南部外，均不可采。厚度 0.77-1.43m，平均 1.11m，r=17.66%，Km=0.94，较稳定。河南中部与西部可采。东部只有两个零星点达到可采。厚度 0.92-1.64m，平均1.35m，r=11.59%，Km=1.00，稳定。井田内煤层厚 0-1.64m，平均 0.75m。（11） 10 号煤层：上距 9 号煤层 8.74-25.03m，平均 14.78m，主要分布于河南的中部地带。除西北角、西南角呈零星部分不可采，均达可采。厚度 0-3.25m，平均0.93m，r=19.45%，Km=1.00，稳定。（12

32、） 11-1号煤层：上距 10 号煤层 1.09-21.03m，平均 8.29m，河北全部可采，厚度 0.91-5.63m，平均 2.98m，r=34.62%，Km=1.0，较稳定。河南分布在西部及东南部。中部石头村及西南兴旺庄和东北角均不可采。西部栗庄以北块段，厚度 0.81-2.15m，平均 1.11m，r=23.82%，Km=1.00，稳定。东南区段厚度 1.08-1.75m，平均1.44m，Km=1。00，亦属稳定煤层。井田内煤层厚 0-5.63m，平均 1.27m。（13） 11-2号煤层：上距 11-1号煤层 1.40-18.31m，平均 7.55m，仅赋存于河南东南部石头村一带。

33、厚度 0-2.20m，平均 0.30m，r=31.20%，Km=0.70，不稳定。此煤层在河南大部分与 121-2合并。（14） 12-1号煤层：上距 11-2号煤层 2.00-24.59m，平均 10.65m，分布于河南东部石头村的东南部，厚度 0.66-3.05m 平均 1.25m，r=51.88%，Km=0.69。其西北区段煤10厚 0.22-2.45m，平均 1.14m，均为不稳定煤层。河北仅走廊北端局部可采，厚度 0-1.55m，平均 0.90m，r=49.72%，Km=0.70，不稳定。井田内煤层厚 0-3.06m，平均0.35m。（15） 12-2号煤层：上距 12-1号煤层 0

34、.30-13.98m，平均 3.17m，全区分布，中部和东南部发育。河南除东部边缘不可采外，均可采。与 11-2-12-1合并区厚度 1.20-8.88m，平均 5.87m，r=29.60%，Km=1.00，稳定。分叉区厚度 0.88-3.90m，平均1.98m，r=40.93%，Km=1.00，其西北部厚度 1.50-3.67m，平均2.29m，r=29.83%，Km=1.00，均属较稳定煤层。河北除东北角走廊中部不可采外，均可采。合并区厚度 0.80-7.60m，平均 4.30m，r=44.15%，Km=1.00，稳定。分叉区走廊区段厚度 0.80-2.62m，平均 1.55m，r=37.

35、63%，Km=1.00；北部厚度 1.16-5.65m，平均2.48m，r=51.91%，Km=1.00；均属较稳定煤层。与 12-1号煤层合并后厚度增大，一般为 5.53m。井田内煤层厚 0.10-8.88m，平均 2.65m。（16） 14-2号煤层：上距 12-2号煤层 0.80-18.03m，平均 5.20m 全区大多分布。河北仅在走廊局部可采。北走廊煤厚 0-3.15m，平均 1.53m，r=60.97%，Km=0.82；南走廊厚度 0-3.45m，平均 1.71m，r=69.98%，Km=0.70；均不稳定。河南可采范围分布在中部石头村以西及北角。东部只有零星点达到可采。西北块段厚

36、度 0.81-4.41m，平均1.61m，r=74.11%，Km=0.70；中部块段厚度 0.09-2.73m，平均1.10m，r=54.65%，Km=0.60；东部厚度 0.42-1.98m，平均0.92m，r=49.44%，Km=0.63。均属不稳定煤层。井田内煤层厚 0-4.41m，平均 0.57m。（17）14-3号煤层：上距 14-2号煤层 0.80-10.64m，平均 5.35m 可采范围主要分布在河南的东北角、西北角及过河走廊，三块孤立范围呈三角形。其中西北块段厚度0.26-1.55m，平均 0.75m，r=57.17%，Km=0.43；东北块段厚度 0-1.00m，平均0.98

37、m，r=67.16%，Km=0.56，均不稳定。河北仅在过河走廊发育。厚度 0-1.54m，平均 1.02m，r=52.12%，Km=0.67，不稳定。井田内煤厚 0-1.55m，平均 0.15m。煤层呈全井田均零星孤立分布，不易布置采区，系不可采煤层。单一结构，一般不含夹石。（18）15-1号煤层：上距 14-3号煤一般 2.87m，仅分布于河南中部，厚度 0-2.38m，平均 0.06m，r=63.65%，Km=0.67，不稳定。（19）15-2号煤层：只赋存于河南石头村东部及南部，但东南边缘不可采。厚度0-7.79m，平均 0.55m，r=57.28%，Km=1.00，该层煤据全煤田沉积

38、特征、厚度、结构、煤质变化极大，因此应为极不稳定。11结构单一，偶含夹石 2 层。与 15-1煤层间距 0.90-2.77m，平均 1.45m。1.6 矿井生产能力及储量截至 2013 年底，矿井核定生产能力为 450 吨/年，通风能力为 540 吨/年。矿井保有储量为 308.944Mt，剩余可采储量为 160.043Mt。1.7 矿井开拓方式及生产采掘情况1、开拓方式开拓方式为主斜井副立井混合开拓，现在 870 二水平生产，采煤方法全部为走向（倾向）长壁下行垮落综合机械化开采，顶板管理方法为全部垮落法。放顶方法为自然垮落和人工强制放顶。2、生产采掘情况矿井回采工艺为普通综采，掘进方式为综掘

39、。全矿目前有 4 个综采队，6 个机掘队，采掘机械化程度达到了 100%。生产盘区包括 3 个盘区，分别为 301 盘区、402 盘区、307 盘区。1.8 矿井通风系统情况晋华宫矿为高瓦斯矿井，采用混合分区抽出式通风，通风能力核定为 540 万 t/a。全矿井共有十个进风井，四个回风井，四个回风井各装有两台同等能力的主要通风机，一台运转一台备用。矿井总进风量为 32093m/min ，矿井总回风量为32549m/min，主扇总排风量为 33743m/min。各主扇情况列表 1-2。表 1-2 四个回风井主扇情况风井名称主扇型号轮叶角度风井排风量m/min主扇排风量m/min主扇风压Pa中央风

40、井AGF606-2.82-1.58-2-13760878132163麻村风井2K58II-NO.2445369038241715榆涧风井AGF606-2.82-1.58-2-1310961113762783马营沟风井AGF606-2.82-1.58-2-2.5102901073024991.9 瓦斯、煤层自燃倾向性及煤尘防治情况1、瓦斯、煤层自燃倾向性及煤尘爆炸性2013 年 9 月，晋华宫煤矿在 7-4#层、9#层、11#层、12#层煤层取样送山西省煤炭工业局综合测试中心进行测试，结果如表 1-3。12表 1-3 山西省煤炭工业厅综合测试中心鉴定结果煤层编号煤吸氧量自燃倾向性等级自燃倾向性煤

41、尘爆炸性火焰长度（mm）抑制煤尘爆炸最低岩粉用量（%）7-4#0.77类容易自燃有爆炸性320609#0.81类容易自燃有爆炸性4007511#0.83类容易自燃有爆炸性2605512#0.77类容易自燃有爆炸性50452、煤尘防治情况 132 矿井内因火灾危险性评价及总体设计方案2.1 矿井内因火灾危险性评价晋华宫矿各煤层均属 II 类自燃煤层。煤炭的自燃能否发生除了取决于煤炭本身内存的物理、化学、力学等性质外，还与地质条件、开拓条件、通风条件等因素密切相关，采空区煤层自燃是由众多因素共同影响、相互作用的结果。随着工作面逐渐推进，采空区的范围越来越大，井下风量和负压也会进一步增大，造成更多遗

42、煤与空气进行接触，容易形成煤自然发火隐患。根据矿井开采规划，我们认为矿井煤自燃火灾危险因素主要存在以下几点。（1）工作面“进回风巷道”的自燃危险性回采工作面进回风巷一次性掘出，服务时间长，顶煤受采动压力影响，易于离层、压裂冒落，经长时间氧化蓄热升温，容易引起巷道顶部浮煤自燃。（2）采煤工作面上下隅角在回柱时，上巷下帮、下巷上帮塌落不实，易形成三角区漏风通道，丢下大量遗煤，为煤炭自然发火提供了物质条件。2.2 矿井综合防灭火技术简介经山西省煤炭工业局综合测试中心鉴2.3 矿井内因火灾防治技术对策“预防为主、综合治理”是矿井火灾防治工作的指导方针，目前防治自燃火灾的技术主要包括堵漏、灌浆、喷洒阻化

43、剂、注惰气、注凝胶和泡沫材料等。根据煤矿安全规程第二百二十八条规定，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。晋华宫矿设计主要采用以灌浆为主与注氮、喷洒阻化剂相结合的综合防火措施。（1）灌浆系统选择灌浆防灭火就是将不燃性灌浆原料（粘土、粉煤灰、矸石以及砂等固体材料）细粒化后与水按一定配比制成悬浮液(泥浆)，利用静压或动压，通过钻孔或输浆管路水力输送至矿井防灭火区域，以阻止煤炭氧化或扑灭已自燃的煤体。灌浆的主要作用就是隔氧与降温，即通过浆体材料包裹煤体，隔绝氧气与煤体的接触，防止煤的氧化；同时对于已自燃的煤炭降温和灭火。灌浆防灭火是防治煤炭自然发火的一项最经济、最有效的防

44、灭火技术之一。我国矿区使用的灌浆系统，大都为地面集中灌浆。集中灌浆即在地面工业场地或主要风井煤柱内设集中灌浆站，为全矿或一翼服务的灌浆系统。这种系统具有工作集中，便于管理，人员少，效率高，占地较少和便于掌握泥浆的浓度和质量等优点。晋14华宫矿井田范围不大，矿井灌浆系统设计采用地面灌浆系统集中灌浆。（2）注氮防火措施的选择对于采空区注氮防灭火而言，采空区注入氮气后，提高了气体静压，降低了漏入采空区的风量，减少了空气与煤炭直接接触的机会；氮气在流经煤体时，吸收了煤氧化产生的热量，可以减缓煤升温的速度和降低周围介质的温度，使煤的氧化因聚热条件的破坏而延缓或终止；采空区内注入大量的高浓度的氮气后，氧气

45、浓度相对减小，氮气部分地替代氧气而进入到煤体裂隙表面，这样煤表面对氧气的吸附量便降低，在很大程度上抑制或减缓了遗煤的氧化放热速度。（3）其它综合防灭火措施的选择晋华宫矿综采工作面防火采用灌浆或向采空区注氮为主的综合防灭火措施。针对不同情况、不同地点应采取以下辅助措施：（1）针对工作面回采异常时，除采用灌浆、注氮外，还可以采用工作面调压、上下隅角建立封堵墙等综合防火措施。（2）对煤巷、联络巷、开切眼、停采线、煤柱等裂隙存在自然发火危险时，可采用压注阻化剂、化学凝胶等方法进行局部处理。（3）对采空区密闭加强管理，对可能存在漏风通道的地方进行漏风观测，对易发生煤自燃征兆的采空区，采取加强封闭采空区措

46、施。（4）对地表裂隙用黄土等材料进充填，防止通过地表裂隙向采空区漏风。2.4 矿井防灭火设计总体方案153 火灾监测系统和预测预报制度开采自燃煤层时，在采区开采设计中，必须明确选定自然发火观测站或观测点的位置并建立监测系统、确定煤层自然发火的标志气体和建立自然发火预测预报制度。所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内（晋华宫矿束管监测系统气体分析记录表见表 6-1） ，并定期检查、分析整理，发现自然发火指标超过或达到临界值等异常变化时，立即发出自然发火预报，采取措施进行处理。3.1 矿井自然发火束管监测系统1、建立依据火灾的早期发现和监测是矿井火灾防治的前提，根据矿井防灭火规范规定：一、二

47、级自燃矿井应建立火灾预测预报系统。目前矿井火灾监测系统最常用的是矿井自燃火灾束管监测系统。束管监测系统主要由束管取样系统和地面气体分析中心组成，通过束管将监测点气体抽取样到地面，利用气相色谱分析仪连续分析气体组分浓度，通过各组分浓度的变化对煤层氧化自燃过程进行判断分析并进行煤自然发火的早期预测预报。该系统能够对井下的气体成分及浓度变化实现有效的实时监测，并在地面监测中心对煤自燃灾害的发生发展进行分析预测，实现了煤自燃预测预报的智能化、自动化，操作方法简便。在实际应用中也存在一些问题，由于需要将气样采集至地面进行分析，当束管管线较长时，束管抽出阻力大，使得气体抽出时间太长，同时井下管路的维护工作

48、量也大。针对晋华宫矿井下生产实际布局，确定建立地面型束管监测系统和人工采集气体进行分析观测的自然发火预测预报监测系统。2、设备选型及参数本矿井设计配置一套 JSG8 型矿井束管火灾监测系统。（1）设备组成主要由粉尘过滤器、单管、束管、分路箱、抽气泵、气体采样控制柜、监控微机、矿用色谱仪、打印输出设备、网卡、系统软件组成。16表 6-1 晋华宫矿束管监测系统气体分析记录表使用单位： 检测日期： 年 月 日 取样时间： 序号采样点检测时间O2(%)N2(%)CO(%)CH4（%）C2H2(%)C2H4(%)C2H6(%)CO2(%)T（）备注123456789采样人： 检测人： 计量单位： 技术员

49、： 科 长： 总工程师： 17（2）主要功能束管负压采样，地面中心站色谱分析无需任何电化学传感器；束管输气流量自动显示，方便快捷，准确判定束管中气体传输情况；通过对采样气体的分析，及时准确的预测温度变化情况；系统能够实现 24 小时在线监测；系统具有气体超限自动报警功能；能够输出产生正常分析、束管分析、趋势分析报表及趋势图等 11 种图表；具有联网功能，实现分析数据共享，为领导决策提供依据；色谱自动化验功能。（3）主要技术参数控制束管监测路束：120 路； 分析气体成分：CO、CH4、CO2、C2H2、C2H4、C2H6、O2、N2等。色谱仪检测限1PPM；系统测量精度误差1。3、束管管路布置

50、（1）河南区域从机房出 30 束主管经过人行井主井皮带南巷 12#层坑底。12-3#层共 15 束。从西翼 4 道风门进总回风巷，然后出分线箱到8116、8118、8114、8111、8102、8104、8109、8106 等各个面采空区及 8105、8107 工作面，共 10 束单管。其余 5 束全部预留在 12-3#层12#层共 15 束。从 402 皮带巷到 12#层，出分线箱道 12#层8607、8309、8311、8313、8218、8212 采空区共 6 束。然后通过钻孔到 9#层 8224 末端、8218、8301、8303、8305、8216、8212、8210 采空区及 82

51、08 工作面共 9 束。（2）河北区域从机房出 30 束主管经过人行井902 大巷二部强力皮带810 皮带巷3#层五部尾。15 束到 7#层、11#层；15 束到 3#层 303、305 盘区。4、监测内容及其作用束管监测系统是一项早期预报内因火灾的有效装置。该系统是一种用泵通过束管把测点的气样抽至地面，利用气体分析仪进行分析，以预报灾情的装置，特别是井下18人员无法进入的区域（如采空区等） ，它具有其它监测手段无法替代的优点，是采空区内因火灾早期预报的有效技术途径。以 CO、C2H2、C2H4、C2H6四种气体作为自燃发火的预报指标气体。（1）监测内容进行日常监测主要监测工作面进、回风流，工

52、作面上、下隅角气体组分浓度。监测采空区气体组分主要监测采空区内气体组分浓度。取样分析对综放面的定期或不定期取样的气样组分进行分析。（2）监测点设置监测点分为固定点、移动点和临时观测点。观测点应设置在能采集到观测区内的有代表性的气体的地点。尤其固定观测点，移动观测点，应尽量设置在巷道周围压力较小，支架完整，没有拐弯，断面没有突然扩大或缩小的地点。根据上述要求监测点主要布置在以下地点：工作面进回风监测点，布置在工作面进、回风顺槽，距工作面 1520m，随工作面开采而移动，工作面进、回风顺槽各按布置 1 个点考虑。采区回风布置 1 个测点。采空区监测点，布置在工作面进、回风顺槽远离工作面侧，随工作面

53、推进埋入采空区，一个工作面布置 2 个点，该测点随工作面回采，逐步经历冷却带、氧化带和窒息带，根据束管监测的气体浓度，可以推算出工作面“三带”宽度。当束管进入窒息带后重新布置 2 个测点。井下煤仓监测点，煤仓上方设一个监测点。井下临时机动监测点 2 个，主要根据矿井实际工作面生产情况，采空区情况等临时设置（如密闭采空区有自燃征兆时） 。（3）作用通过束管取样，利用安装在地面的抽气泵，将所采样的气体送入分析仪进行分析。对井下任意地点的 O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等气体含量实现 24小时连续循环监测，经过对自然火灾标志气体的确定和分析，及时预测预报发火点的自燃进

54、程变化，为煤矿自然火灾和矿井瓦斯事故的防治工作提供科学依据。系统特点：具有监测的连续性和准确性，并可将监测数据送入矿井安全监测系统19或矿井计算机网络中。5、注意事项（1）凡是经过风门墙体的管缆都必须穿过线管，防止压扁。（2）束管敷设尽可能不与动力电缆敷设在同一侧；如确需与动力电缆敷设在同一侧，应在敷设动力电缆的上方 0.2m 至 0.3 m 敷设束管，当与动力电缆交叉时，应垂直通过。（3）在井下取样点空气入口处和在传感器或分析器气样入口处应设有粉尘过滤器。（4）在井下取样的管路中应能及时有效地排除管路中的冷凝水，宜在管路中设贮水器。（5）气相色谱议在分析数据前，应每天用标气进行标定。3.2

55、建立人工采样分析系统没有布置束管采样点或采样束管不能到达同时又需要进行气体分析的地点，可人工利用取气囊进行取样。气体分析则由气相色谱仪完成。取样时间可每天或根据需要定期取样，取样前必须用取样地点气体冲洗取气囊 23 次。气样采集后 12 小时内必须送至气样分析室进行数据分析，如超过 12 小时，气样应舍弃不用，重新取样，以保证分析数据准确。取气方法：采用球胆取气方法，该方法具有方法简单，容易掌握，携带方便，不怕碰撞，不易打破等优点。人员需要携带双连球、球胆、导气管等进行取气，取气时球胆借助双连球将气样送入球胆内，对于巷道高处等人员够不到的地点，可接一根约2m 或 5m 长导气管。地面防灭火实验

56、室：配备经过培训的 12 名专职化验分析人员。实验室应满足以下保证试验设备良好运行的基本条件：（1）色谱室周围不得有磁场、易燃及强腐蚀性气体；（2）室内应保持空气流通，有条件的最好安装空调。实验室内如安装风扇或空调，应避免风扇或空调直接吹到色谱仪，特别是检测器；（3）安装宽度、高度适中的工作平台，平台不能紧靠墙，应离墙 0.5m 左右，便于接线及检修用；（4）供仪器使用的电源满足要求，稳定运行。防灭火实验室主要配备的仪器设备及辅助设施见表 6-2 和表 6-3。表 6-2 主要辅助设施参数要求20序号辅助设施参数要求1交流稳压电源3kVA，220V，电压波动范围在5以内，频率偏差0.5HZ。2

57、气体N2纯度：参照表 3-3，1 瓶，导管一根；H2纯度：参照表 3-3，1 瓶，导管一根；压缩空气：1 瓶/或配套的空压机及导管。3减压阀N2气减压阀：1 个；H2气减压阀：1 个；空气减压阀：1 个。4仪器桌长宽高：2000700800（mm）1 张/台，仪器桌要求结实，稳定，离墙面距离 300mm 以上。5环境要求要求仪器室安装空调，配备除湿机。6插座16A，5 个插孔，1 个/台7其他色谱室地面一般是水磨石地面和地板，色谱台高 0.75 米，宽0.80 米，台面离墙 0.5 米，采用水磨石板，上面铺胶皮板，TCD 检测器的尾气要用管线连接到室外。色谱用助燃气可用空气压缩泵，氢气可用氢气

58、发生器，也有用三气发生器的，色谱室要配备样品处理间，样品处理间要有通风橱，上下水，药品柜；通风：色谱室有氢气和燃烧放出的二氧化碳，因此要有良好的通风，一般在房间靠走廊侧墙的下边离地面 200mm 高设400400mm的百叶通风口；室温：色谱室温度一般要求在 22-27 摄氏度，大的化验室都采用整体空调，空调出风口要设在房间的上部，风不能直吹色谱仪。21表 6-3 各气体参数要求检测器种类（分析内容）载气（纯度）燃烧气（纯度）助燃气（纯度）尾吹气（纯度）He,N2,Ar 等-He,N2,Ar 等TCD 一般分析99.99以上99.99以上He,N2,Ar 等-He,N2,Ar 等TCD 高灵敏度

59、分析99.999以上99.999以上N2,He*等H2AirN2,He*等FID 一般分析99.99以上99.99以上压缩 Air99.99以上N2,He*等H2使用 Air 时N2,He 等FID 高灵敏度分析99.999以上99.999以上用空气钢瓶。空压机亦可。99.999以上N2,He*等-N2 等ECD 一般/高灵敏度分析99.999以上99.999以上N2,He*等H2使用 Air 时N2,He 等FPD 一般/高灵敏度分析99.999以上99.999以上用空气钢瓶。空压机亦可。99.999以上HeH2AirHeFTD 一般/高灵敏度分析99.999以上99.999以上带干燥气的钢

60、瓶。99.999以上3.3 火灾预测预报制度每七天安排专人检查采煤面和收作面老塘、回风流以及采空区封闭墙、抽采钻场、抽采管路内、抽采管路出气口、有自然发火隐患的煤柱和巷道高冒处的4、气温、水温等参数，每次检查都要有专门的记录，定期收集气样并进行分析化验，发现自燃隐患应立即处理、汇报。224 灌浆防灭火系统本矿设计采用预防性黄泥灌浆措施，在工业场地附近的山上设泥浆制备站，利用制浆机制备泥浆，用管道经过主斜井送到井下各采区。泥浆站的用水由处理后的生活污水供给，井下排水作为备用水源。新建黄泥灌浆站设有二台 NJ30 型灌浆机，承担井下灌浆任务。 4.1 灌浆量等参数计算1、灌浆系数（K）对于煤层倾角