苏村防灭火设计

1、山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 0 -前前 言言矿井火灾是矿井的主要灾害之一，随着我国煤炭产量的不断增加，新建矿井的增多和开采强度、开采深度的增大，矿井防灭火问题显得尤为突出。据不完全统计，我国存在自然发火危险的矿井已占到 60%以上。每一场火灾的发生，轻则破坏煤矿开采的部署，干扰矿井的正常生产；重则烧毁煤炭资源和井下材料、设备；更有甚者可能引燃瓦斯煤尘爆炸，酿成人员伤亡的重大恶性事故，导致矿井的提前报废。重大恶性火灾事故造成政治、经济以及资源上的损失往往是难以估量的，对矿工情感上的伤害也非短期可以消除的。此外，由于矿井火灾造成土壤、水资源、

2、植被、大气层的严重污染，威胁到人类生存的环境。在矿井火灾发生总数中，外因火灾所占比重较小，但其发生突然、发展迅猛，如果不能及时发现和控制，往往造成重大事故；内因火灾（自燃火灾）是由处在特定环境下的煤吸附氧气产生热量，并在一定条件下热量得以积聚而形成的，90%以上的矿井火灾属于内因火灾范畴，其发生和发展往往伴有一个孕育的过程，根据其征兆能够在早期发现，常常发生在人们难以进入的采空区内，一旦形成火灾，面积较大、温度较高，且火源位置难以确定，灭火比较困难。我国是少数几个以煤作为主要能源的国家之一，也是世界产煤大国。煤炭在我国一次能源消费中占 76%，随着我国经济的快速发展，对煤炭的需求还会进一步增加

3、，我国以煤为主要能源的生产和消费特征在今后相当长的时间内都不会改变。因此，近年来国家和企业对煤矿安全生产日益重视，加大了煤矿安全投入的强度，特别是对新建或改扩建矿井防灭火设施的设计、审查、验收等制定了较为完善的标准。同时，加强了对山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 1 -矿井防灭火新技术、新装备、新材料的研究和应用，极大地改善和提高了我国煤矿防灭火技术装备水平。山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司为兼并重组整合矿井，批准开采4#-10#煤层，其中4#煤层现已采完。设计开采5上#、6#煤层，生产能力为0.90Mt/a。根据山西煤炭工业局综合测试中心20

4、11年7月对该矿5上#、6#煤层井下采样的煤自燃倾向性鉴定，结果表明该矿开采的5上#、6#煤层自燃倾向性等级为I级，属容易自燃煤层。根据煤矿安全规程第二百三十二条和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2008161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，采取综合防灭火措施，防止自然发火。因此，山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司委托山西源通煤矿工程设计有限公司根据矿井5上#、6#、10#煤层赋存状况、采煤方法、巷道布置、巷道支护、通风系统等实际情况开展矿井防灭火技术及装备的研究，选用先进、实用的防灭火方法，编制山西中阳华润联盛苏村煤业有限

5、公司矿井防灭火专项设计 ，科学合理地制定有效的防灭火措施，指导矿井防灭火工作，保证矿井的安全生产。一、设计的依据一、设计的依据1、2010 年 10 月江苏省第一工业设计院有限公司编制的山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计 ；2、山西省煤炭工业厅晋煤办基发201176 号关于山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计的批复 ；3、2011 年 1 月江苏省第一工业设计院有限公司编制的山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计安全专篇 ；4、山西煤矿安全监察局文件晋煤监安一字201196 号关于山西中山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井

6、防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 2 -阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计安全专篇的批复 ；5、 煤矿安全规程 ，2011 年版； 6、 矿井防灭火规范（试行） ，煤安字（1988）第 237 号； 7、 煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范 ，AQ1055-2008；8、 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2008161 号；9、 煤炭工业矿井设计规范 ，GB50215-2005；10、 煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范(试行) ，安监总煤装201133 号；11、 煤矿自然发火标志气体色谱分析及指标气

7、体优选方法 ，AQ/T1019-2006；12、 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件 ，MT/T757-1997；13、 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 ，AQ1029-2007；14、 煤矿安全监控系统通用技术要求 ，AQ6201-2006；15、 煤矿灌浆防灭火技术规范 ，MT/T702-1997；16、 矿山救护规程 ，AQ1008-2007；17、 矿井密闭防灭火技术规范 ，MT/T698-1997；18、 煤矿用氮气防灭火技术规范（MT/T 699-1997）；19、 矿井通风安全装备标准 ，MT/T5016-1996；20、煤矿采空区阻化汽雾防火技术规范，MT/T 699

8、-1997；21、 国家和地方政府有关煤炭工业生产的法律、法规、技术政策等；山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 3 -22、煤自燃倾向性鉴定报告二、设计的指导思想二、设计的指导思想此次矿井防灭火专项设计坚持“安全第一、预防为主、防治结合、技术可行、经济合理”的原则，严格遵循国家相关规程、规范、规定，根据苏村煤业煤层赋存状况、开拓开采工艺和当地实际情况，认真分析矿井生产各环节过程中可能引起火灾的各种因素，结合目前国内外矿井防灭火技术现状及发展方向，借鉴国内外先进的设计思想，从提高矿井的防灭火技术、装备水平及抗灾能力出发，积极采用新技术、新工艺、新设

9、备，建立健全该矿的防灭火系统，完善矿井火灾防治技术措施及装备，从而保证矿井的安全生产，防止矿井火灾事故的发生。三、设计的主要内容三、设计的主要内容苏村煤业批采 4#-10#煤层，其中 4 煤层已采完 5上#、6#煤层自燃倾向性等级属 I 级，为容易自燃煤层。因此本次“矿井防灭火专项设计”只针对 5上#、6#煤层进行设计和编制。本设计方案在分析 5上#、6#煤层地质情况、开拓开采方式、矿井通风状况的基础上，评价了 5上#、6#煤层自燃风险和分析了该矿 5上#、6#煤层自然发火的一般规律后，确定 5上#、6#煤层自燃火灾防治的重点，结合目前国内外矿井火灾防治的技术现状，优选出 5上#、6#煤自燃标

10、志性气体，建立健全 5上#、6#煤自燃早期预测预报系统，5上#、6#煤层自燃综合防治系统及外因火灾防治综合技术措施，及时准确的发现火灾隐患，指导现场防灭火工作的具体实施，同时健全和完善矿井防灭火的安全管理工作制度，确保矿井的安全生产。四、存在主要问题及建议四、存在主要问题及建议1、本设计是依据现有的矿井采区设计、巷道开拓情况及通风系统进行的；山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 4 -2、由于没有完全掌握该矿煤层自燃的特点和规律，建议在开采过程中，进一步对 5上#、6#煤层防灭火资料进行收集、整理，掌握 5上#、6#煤层自燃的特点和规律，建立一支技

11、术过硬的防灭火队伍。3、设计中的部分参数是在经验的基础上就大选取，以保证满足矿井需要，建议矿方在今后的防灭火实践中进一步总结规律，修正参数，调整设计，进一步适应苏村煤业矿井防灭火技术需要。山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 5 -1 1 矿井概况及安全条件矿井概况及安全条件1.11.1 井田概况井田概况1.1.11.1.1 位置及交通位置及交通 井田位于中阳县城北 15km 处的苏村附近，行政区划隶属于中阳县苏村乡管辖。其地理坐标为东经 1111111-1111325，北纬372314-372115。307 国道和孝（义）-柳（林）铁路均从中阳县

12、城通过，山西中阳华润联盛有限公司往西 4km 有三级公路与中阳县和 307 国道相通，交通运输条件较为便利。1.1.21.1.2 地形地貌地形地貌该矿地处晋西黄土高原，属吕梁山西侧的中低山区，地貌类型以侵蚀的黄土梁、塬、峁为主，其次为冲沟，地面切割强烈，地形复杂。区内最高点在井田东部山梁上，标高为 1323m 左右，最低点在井田西部季节性河沟中，标高为 1091.0m 左右，相对高差为 232m 左右。1.1.31.1.3 河流水系河流水系本区属黄河流域的三川河水系。该矿内无常年性河流，仅在雨季沟谷中有短暂洪水向西流入三川河支流南川河。1.1.41.1.4 气象及地震气象及地震1、气象该矿地处

13、晋西北黄土高原，属温带大陆性气候，四季分明，昼夜温差较大。其气候特点是冬春干旱少雪多风，夏秋温和多雨，全年夏短冬长。据中阳县气象局多年观测资料，年主导风向为西南风，冬季多西风，夏季多西南风，年平均风速为 3.1m/s。最高气温 32.5，多出现在 7 月份，最低气温-21.7，多出现在 1 月份。全年无霜期 132 天，每年 11山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 6 -月底冻结，翌年月初解冻，最大冻土深度 0.70m，降水量为326.90811.50mm，大多集中在 78 月份，蒸发量为 1482-1941mm，蒸发量大于降水量。2、地震本区地

14、处吕梁地隆区，根据记载只受邻区地震影响，如 1829 年 4 月离石（北纬 37.5，东经 111.2）发生的 5.25 级地震和 1891 年 4 月17 日孝义、介休（北纬 37.1，东经 111.9）发生的 5.75 级地震时区内有感觉，表现为房响尘土落。依据 GB18306-2001中国地震动参数区划图 ，本区地震动峰值加速度为 0.05g，对应地震基本烈度为度。1.21.2 周边煤矿开采情况周边煤矿开采情况井田北部与山西中阳沈家峁煤业有限公司相接，西南部为山西鑫隆煤业有限公司。西部为山西离柳朱家店煤业有限公司，东部无矿。各矿井均开采 5上#、6#煤层，没有发生过洪水淹没矿井现象，生产

15、期间涌水量正常，井下未发生过透水事故。1.31.3 矿井生产现状矿井生产现状苏村矿井含可采煤层 4 层，自上而下煤层编号分别为 4#、5上#、6#、10#煤层，4#煤层已采完。现矿井同时开采 5上#与 6#煤层，设计生产能力为 0.90Mt/a，矿井采用斜-立井混合开拓，现设有主斜井、副立井、和回风立井。矿井 5上#、6#煤层矿建工程现已完成，各系统已形成，开采的 5上#、6#煤层首采工作面已安装完毕，煤层平均厚度分别为 1.0m、1.58m，采用综合机械化开采。目前矿井具备完善的提升、运输、通风、供电、排水等生产系统。山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限

16、公司 - 7 -主斜井井筒净宽度 B=4.8.m，净断面 15.8 m2，倾角 22.519，斜长 527 m。装备 1000mm 宽的钢绳芯胶带输送机一台，铺设检修轨道（600mm 轨距，30kg/m 钢轨） 、行人台阶、消防洒水管路、通讯及信号电缆等。主要承担全矿井的煤炭提升任务及大型设备及综采支架的升降。副立井主要承担全矿井的小型设备、材料，矸石的提升及升降人员等辅助提升任务，是矿井的主要进风井和安全出口之一。 井筒净直径D=6.0m，净断面 28.3 m2，垂深 242.6m（已有工程） 。井筒内装备 1t 单绳单层两车轻型罐笼。井筒内另布置有梯子间，排水、压风、消防洒水管路、动力电缆

17、、通讯信号电缆等。井下煤炭运输采用带式输送机运输，6 号煤东翼大巷胶带输送机 STJ1000/2185 可伸缩胶带机，B=1000，Q=400t/h，L=1500m，=6，H=150m，V=2.5 m/s，双滚筒双电机驱动，电动机型号 YB355M-4,2185kW，减速机型号 M3RS80+1 风扇，速比=25，液力偶合器调速控制，PVG1600 阻燃型织物芯胶带；拉紧装置设在头部，采用电动绞车自动拉紧装置。为方便设备检修，机头硐室设有 3t 起重梁和检修绞车。南轨道大巷选 JWB-55BJ 无极绳绞车一部，牵引力 40/80kN，钢丝绳速 1.27/0.5m/s，配套电动机功率 55kW，

18、滚筒直径 1000mm，钢丝绳型号：22619167。矿井采用中央并列式通风系统，原副立井、新主斜井为进风井，原主井改为专用回风井。回风井用 FBCDZ1023/2160 型防爆轴流通风机 2 台，一台工作，一台备用。 电机功率：2160kW。 苏村煤矿位于山西省中阳县境内，现矿井 35/10kV 变电所已建成使用，35kV 电源供电供电线路一路引自张子山 35kV 变电站 35kV 母线。另一路引自白草 110kV 变电站 35kV 母线。山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 8 - 矿井在副立井井底车场附近建有主排水泵房，装备 MD150301

19、0型耐磨水泵 3 台，正常排水 1 台工作，每天排水 16h，最大涌水量 2 台同时工作，每天排水 10h，配用 YB2355M1-4 型防爆电动机，220kW，660V，1480rmp，水泵运行效率 76。排水管路：选用 1947无缝钢管 2 趟，正常排水时 1 趟，最大涌水时用两趟。矿井配备了完善的监测监控系统、通信系统、综合防尘系统、消防洒水系统，运行状况良好。1.41.4 矿井地质矿井地质1.4.11.4.1 地层地层 本井田位于河东煤田中部，金春乔家湾精查勘探区北段和沈家峁煤矿扩建勘探区内。区域地层自东而西由老至新为：太古界、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、新生界上第三系及第四系地层

20、。区域内主要地层为石炭系和二叠系，以中奥陶系地层为基底。苏村煤矿位于河东煤田中部离石矿区境内，井田内地表几乎全为上第三系上新统（N2）,第四系中、上更新统（Q2+3） ，全新统（Q4）所覆盖，仅在较大的沟谷有零星的二叠系下统下石盒子组（P1X）出露。现根据区域资料，结合井田内钻孔揭露的资料，由老至新综述如下。1.4.21.4.2 井田构造井田构造井田构造简单，基本上为一单斜，整体上岩层走向呈南-北向，倾向西，只有在井田北东角地层走向呈北东-南西向，倾向西北，倾角一般38，局部达 15左右，并伴有小型向背斜构造。1、含煤性井田内主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。其中：太原组地层平

21、均厚度 84.36m，煤层总厚 8.80m，含煤系数 10.43%，山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 9 -主要含煤 5 层，自上而下编号为 6、7、8、10、11 号煤层，其中 6、10号煤层为全区稳定可采煤层，其余均为不可采煤层，山西组地层平均厚度 70.71m，煤层总厚 3.18m，含煤系数 4.49%，其中 4 号煤层为较稳定的局部可采煤层，5上号煤层属稳定的大部可采煤层。其余煤层均为不可采煤层。2、可采煤层1)4 号煤层位于山西组中下部，下距 5上号煤层 10m 左右。 井田内该煤层厚度0.181.89m，平均 0.93m，不含夹矸。

22、该煤层层位较稳定，井田中部的120 孔未达可采厚度，仅 0.18m。该孔以西井田外 117、118 孔仅见炭质泥岩。煤层顶板：岩性多为泥岩、砂质泥岩、局部为中细粒砂岩，岩性致密较硬，为二类岩石；底板：岩性多为砂质泥岩，局部为泥岩、粉砂岩，质软。为一类岩石。该煤层为结构简单、层位较稳定的局部可采煤层。2)5上号煤层位于山西组下部，下距 6 号煤层 14m 左右。煤层厚 0.481.40m，平均厚 1.00m，为层位稳定、厚度也较稳定的大部可采煤层，井田内只有120 号钻孔不达可采厚度（厚 0.48m） 。煤层顶板顶板：岩性砂质泥岩、细粒砂岩，质软，为二类岩石；底板：岩性多为砂质泥岩、泥岩，质软。

23、为一类岩石。该煤层结构简单，为稳定的大部可采煤层。3)6 号煤层位于太原组顶部，L5灰岩多为其直接顶板，下距 K2灰岩 36m。井田内该煤层厚度 1.201.95m，平均 1.58m，一般含有 12 层夹矸，夹矸厚度 0.130.30m。煤层伪顶为泥岩或粉砂岩，为一类岩石；直接顶为 L5山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 10 -石灰岩，为四类岩石；底板多为砂质泥岩细砂岩，岩性较致密坚硬。为二类岩石。该煤层为层位、厚度稳定的全区可采煤层。4)10 号煤层位于太原组中段底部，上距 6 号煤层 31.7044.20m，平均 35.75m为本组的一层主

24、要可采煤层。井田内煤层厚 4.256.96m，平均 6.11m。结构复杂，一般含夹矸 24 层，夹矸厚度为 0.060.55m。煤层顶板为砂质泥岩或粉砂岩，局部为泥岩，为二类一类岩石；底板岩性多为泥岩、砂质泥岩，质软。为一类岩石。该煤层为稳定的全区可采煤层。根据金春乔家湾精查勘探区和周边钻孔及生产矿井资料，结合煤矿生产揭露情况，井田内可采煤层情况见表 1-4-1。表表 1-4-11-4-1 可可 采采 煤煤 层层 特特 征征 表表煤层编号见煤点厚度最小最大平均(m)煤层结构（夹矸层数）煤层间距最小最大平均(m)顶板岩性底板岩性稳定性可采性40.181.890.93简单（0）砂质泥岩砂岩、矿质泥

25、岩较稳定 局部可采9.1811.2710.155上0.481.401.00简单（0）泥岩、细砂岩泥岩、细砂岩稳定 大部可采12.5016.3014.4061.201.951.58较简单（1-2）石灰岩、泥岩细砂岩稳定全井田可采104.256.966.11复杂（2-4）31.7044.2035.75砂质泥岩、砂岩粉砂岩、砂质泥岩稳定全井田可采本井田内基本上均为黄土覆盖，只偶见基岩出露，根据钻探工程推测，井田内资源储量估算煤层，不存在煤的风化和氧化。1.4.41.4.4 煤质及煤的用途煤质及煤的用途1、煤质特征井田内各煤层的物理性质基本相同，颜色为黑色、黑灰色、条痕为山西中阳华润联盛苏村煤业有限公

26、司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 11 -褐黑色，玻璃光泽，内生裂隙不发育，断口呈参差状、不规则状，硬度中等。根据本区以往工作成果，4、5上 、6 号煤层煤层煤属中变质烟煤 IV2 阶段，10 号煤层煤属 V2 阶段。井田内 4 号煤原煤为中灰，均以外灰为主，经氯化锌重液降灰后，浮煤为特低灰；硫分以特低低硫为主。属特低灰低灰、特低硫中硫分、特高热值之焦煤。井田内 5上号煤层属低灰、低硫-中低硫、特高热值之焦煤。井田内 6 号煤原煤为中灰，均以外灰为主，经氯化锌重液降灰后，浮煤为特低灰低灰；6 号煤以低中等挥发分煤为主；原煤硫分以从中硫至中高硫，浮煤以中硫为主。属低灰中灰、中

27、高硫、特高热值之焦煤。井田内 10 号煤原煤均为低灰中灰，均以外灰为主，经氯化锌重液降灰后，浮煤为低灰；原煤硫分以中硫为主，中高硫次之，浮煤以中硫为主。属低灰、低硫中硫、高热值之瘦煤。2、煤类及工业用途各煤层煤类依据中国煤炭分类国家标准（GB5747-86） 划分，划分指标为精煤干燥无灰基挥发份（Vdaf） 、粘结指数（GR.I） 、胶质层最大厚度（Y）.经依据上述分类指标进行划分，井田内 4 号、5上、6 号煤层煤类为焦煤，10 号煤层煤类为瘦煤。1.51.5 安全条件安全条件1.5.11.5.1 矿井瓦斯矿井瓦斯根据山西省煤炭工业厅晋煤瓦发20121703 号关于吕梁市 2012 年度矿井

28、瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复文件，本矿瓦斯绝山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 12 -对涌出量为 1.46m3/min，批复为瓦斯矿井。1.5.21.5.2 煤尘爆炸性煤尘爆炸性2011 年 7 月 20 日由中心对苏村煤业有限公司井下 5 号、6 号煤层井下采样检验结果如下：5 号煤火焰长度 230mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量 75%，煤尘具爆炸性。6 号煤火焰长度 240mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量 75%，煤尘具爆炸性。1.5.31.5.3 煤的自燃倾向性煤的自燃倾向性2011 年 7 月 15 日由中心对苏村煤业有限公司井

29、下 5 号、6 号煤层井下采样检验结果如下：5 号煤层吸氧量 0.78m3/g，自燃倾向性等级为 I 类，为容易自燃煤层。6 号煤层吸氧量 0.73m3/g，自燃倾向性等级为 I 类，为容易自燃煤层。1.5.41.5.4 地温和地压地温和地压在井下未发现有地压和地温异常现象。本井田应属地温和地压正常区。在生产中应加强注意遇见隐伏断层，遇到断层时应留足保安煤柱，确保安全。1.61.6 矿井开拓开采矿井开拓开采1.6.11.6.1 井田境界井田境界山西省国土资源厅给山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司颁发了山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 13 -采矿

30、许可证 ，证号：C1400002010051220064162。兼并重组后的山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司，井田面积为 6.1001km2，新增面积0.6576 km2，批采 4#10#煤层，生产能力 90 万 t/a。井田南北宽3.35km，东西长3.181km，为一不规则形状，面积6.1001km2 ,批准开采4#10#煤层，开采深度 +1130m+778m 标高。 1.6.21.6.2 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限1、工作制度矿井设计年工作日 330d，每天四班作业（其中三班生产，一班准备） ，每天净提升时间 16h。2、设计生产能力根据本井

31、田煤层赋存状况、地质构造、开采技术条件、采掘工作面配备以及设计委托要求，设计确定矿井设计生产能力为 0.90Mt/a3、服务年限按矿井设计生产能力 0.90Mt/a，储量备用系数 1.4 计算，矿井服务年限为 33a。1.6.31.6.3 井筒设置井筒设置主斜井:布置胶带输送机并铺设轨道，主要承担全矿井的煤炭提升任务及大型设备及综采支架的升降。井筒净宽度 B=4.8.m，净断面 15.8 m2，倾角 22.519，斜长 527 m。装备 1000mm 宽的钢绳芯胶带输送机一台，铺设检修轨道（600mm 轨距，30kg/m 钢轨） 、行人台阶、消防洒水管路、通讯及信号电缆等。副立井:主要承担全矿

32、井的小型设备、材料，矸石的提升及升降人员等辅助提升任务，是矿井的主要进风井和安全出口之一。 井筒净直径 D=6.0m，净断面 28.3 m2，垂深 242.6m。井筒内装备 1t单绳单层两车轻型罐笼。井筒内另布置有梯子间，排水、压风、消防洒山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 14 -水管路、动力电缆、通讯信号电缆等。回风立井:主要承担全矿井的回风任务。井筒净直径 D=5m，净断面 19.6 m2，垂直深度 242.6m。井筒内布置有黄泥灌浆管路。1.6.41.6.4 水平的划分及标高水平的划分及标高整合后矿井开采的煤层垂高不足 300m，煤层倾角

33、在 313，4 号煤层已采完，仅余 5、6 号煤及 10 号煤，煤层间距在 13、34m 左右，单水平上、下山采区（盘区）布置可开拓全井田的煤层。由于原照阳煤矿已建 880m 水平的运输、辅助运输及回风大巷，经分析该水平基本合理，为充分利用已有工程量，整合后的水平标高仍设在 880m 水平，采用上下山布置可完成 5、6 号与 10 号煤的开采。1.6.51.6.5 采区划分及开采顺序采区划分及开采顺序1、煤层开采顺序5、6 号煤层间距 14.4m,6 号煤层平均厚度 1.58m；6 号煤层与 10 号煤层间距 35.75m 左右，而 10 号煤层平均厚度 6.11m，采用放顶煤开采工艺，开采

34、10 煤时冒落带及裂隙带的高度已破坏 6 号煤层的连续性。同样，6 号煤层开采时也破坏了 5 号煤层的连续性。因此，本井田不具备上行开采的条件，只能采用下行式开采，即先采 5 号煤层、6 号煤层，再采 10号煤层。即当 5、6 号煤层采区采完后，再开采 10 号煤层采区。2、采区划分和配采关系(1)采区划分原则 本井田为综合机械化采煤矿井，机械化程度高，而井田可采范围面积较小，结合整合矿井特点及区内各煤层间距、煤的种类条件，设计在采区划分上主要考虑以下原则：本井田的煤层为近水平煤层，地质构造及水文地质条件均较简单，山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司

35、- 15 -原矿井基建及生产中仅发现数条小断层。因此，采区划分基本上不受地质条件及大巷布置的影响，故应结合工作面的生产能力，适当加大采区尺寸，增加采区服务年限。由于现可采煤层仅 5、6、10 号煤层，而煤层的牌号不同，5、6 号煤为焦煤，10 号煤为瘦煤，其用途不同，需要考虑分装分运问题。5、6号煤厚间距小，煤质相同，采用联合布置开采。而 6 号煤层距 10 号煤层距离远，且煤质不同，而 10 煤厚度大，宜单层开采。(2)采区划分 根据以上原则，结合煤层赋存特征、压茬关系及大巷布置，全井田共划分六个釆区。其中：5、6 号煤层三个采区，10 号煤层三个采区。以南大巷为界，往西至井田边界为二采区，

36、往东至井田边界为三采区，以东大巷为界，往南至井田边界为一采区。(3)采区接续顺序采区接续顺序为 5、6 号煤层一采区二采区三采区10 号煤层一采区二采区三采区。 1.6.61.6.6 采煤方法采煤方法1、5上号煤层5上号煤层厚度 0.481.10m，平均 1.00m，为层位稳定、厚度也较稳定的大部可采煤层。根据 5上号煤层的厚度、稳定性及顶、底板条件，可供选择的采煤工艺有炮采、普采和薄煤层综采三种工艺。经分析，炮采和普采工艺生产效率低，工人劳动强度大，工作面产量低，与矿井设计生产能力差距较大。而薄煤层综采生产效率较前两种工艺高，工人劳动强度相对较小，安全系数高，工作面推进速度快，产量较高。山西

37、中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 16 -为了高效率的提高工作面产量和推进度，薄煤层综采工艺优点较明显，故采用此采煤工艺。2、6 号煤层6 号煤层厚度 1.201.95m，平均 1.58m，一般含有 12 层夹矸，夹矸厚度 0.130.30m，该煤层为层位、厚度稳定的全区可采煤层。 根据 6 号煤煤厚可供选择的采煤工艺同 5上号煤采煤工艺。采煤工艺同样采用综采工艺。3、10 号煤层10 号煤层位于太原组中段底部，为本组的一层主要开采煤层，井田内煤层厚度 4.256.96m，平均厚度 6.11m。因此，设计推荐 10 煤采用一次采全高综采放顶煤工艺。

38、采高 2.2m，放煤高度 3.91m，采放比 1：1.78。1.6.71.6.7 工作面生产能力工作面生产能力矿井移交生产及达到设计生产能力时，布置两个综采工作面，生产能力为 0.90Mt/a。5上煤层：采高 M=1.0m，工作面长度 L=120m，年工作日 330d，日生产三班，煤的容重 r=1.45t/m3,每班四刀，日进 8 刀，采煤机截深 0.8m，工作面回采率 0.97，正规循环率 0.85，年推进度为 2112m。6 煤层：采高 M=1.58m，工作面长度 L=150m，年工作日 330d，日生产三班，煤的容重 r=1.41t/m3,每班三刀，日进 8 刀，采煤机截深 0.8m，工

39、作面回采率0.95，正规循环率 0.85，年推进度为 2112m。1.6.81.6.8 矿井通风矿井通风本矿井为低瓦斯矿井，根据井田地质条件、开采范围及开拓方式，矿井采用中央并列式通风系统，原主立井、副立井、新主斜井为进风井，原回风立井仍为专用回风井。矿井通风方式为机械抽出式。山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 17 -井下采区变电所、采区机电硐室、爆破材料发放硐室采用独立通风，井下消防材料库、主变电所、主排水泵房等硐室利用主要通风机负压通风。 矿井总风量为 88 m3/s。矿井主要通风机服务年限内前期（困难时期）最大通风阻力路线的摩擦阻力为 1

40、214Pa，后期（容易时期）最大通风阻力路线的摩擦阻力为 728Pa。改扩建矿井局部通风阻力按摩擦阻力的15%计算,则前期（困难时期）矿井总负压为 1396Pa，后期（容易时期）矿井总负压为 938Pa。 矿井前、后期等积孔值为2.80m2、2.96m2，说明矿井前、后期均为通风容易矿井。 山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 18 -2 2 矿井矿井自燃风险评价及自燃风险评价及总体设计方案总体设计方案2.12.1 苏村煤业内因火灾（自燃火灾）风险评价苏村煤业内因火灾（自燃火灾）风险评价煤炭自燃是一个复杂的物理化学反应过程，可以定义为：煤在低温环境

41、下与空气中的氧不断发生氧化作用（包括物理吸附，化学吸附和化学反应）而产生微小热量，且由于氧化产热速率大于向环境的散热速率，使得煤体不断积聚热量，煤体的温度缓慢而持续上升以至于达到煤的着火点而自发燃烧起来，这样的现象和过程称之为煤的自燃（或煤的自然发火、煤的内因火灾） 。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。综合矿井地质资料、开采设计、安全专篇及现场实际情况对矿井在生产过程中可能出现的煤层自燃灾害进行分析，苏村煤业 5上#、6#煤层在开采过程中存在自燃危险，主要表现在

42、：1、矿井开采的 5上#、6#煤层自燃倾向性等级为 I 级，属容易自燃煤层，自然发火较严重；2、矿井开采的 5上#、6#煤层为薄、中厚煤层，平均为1.00m、1.58m，在长期矿压作用下，容易形成巷帮煤体破碎、位移、裂隙发育、空帮等情况，在漏风作用下容易发生自燃；采空区“两道两线”浮煤较多，采空区漏风较大，回采速度较慢，采空区遗煤容易发生自燃。3、井田内 5上号煤层属低灰、低硫-中低硫、特高热值之焦煤，6 号煤以低中等挥发分煤为主；原煤硫分以从中硫至中高硫，浮煤以中硫为主。属低灰中灰、中高硫、特高热值之焦煤。煤层为容易自燃。山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计

43、有限公司 - 19 -4、经计算，开采 6#煤层时形成的最大导水裂隙带为 45.4m，可沟通西组地层中的大部分含水层,产生水力联系，对于防灭火影响不大。5、合理的工作面推进度是预防采空区自燃的关键，也是最经济有效的措施。但要保证工作面快速推进，单靠可靠的设备还远远不够，由于地质构造等不确定因素影响而引起的停产极有可能发生，所以，除加强设备检修，保证开机率外，还需采取切实有效的防灭火措施。2.22.2 矿井防灭火矿井防灭火技术简介技术简介目前主要采用的防灭火技术及其 特点如表2-1-1 所示。 现有主要防灭火技术特点现有主要防灭火技术特点 表 2-1-1防灭火方法主要材料优点缺点预防性灌浆技术黄

44、土、粉煤灰、水泥、高水材料、矸石、砂子、等1.包裹煤体、隔绝氧气；2.吸热降温；3.工艺简单；4.胶结底板、增加漏风阻力；5.成本较低。1.浆体只流向地势低处，不能向高处堆积，对高位火作用有限；2.不能均匀覆盖浮煤，容易形成“拉沟”现象；3.易跑浆和溃浆，恶化工作环境，影响煤质。喷洒阻化剂技术MgCl2、CaCl2、Ca（OH）2、水玻璃等1.成本低、材料来源广；2.惰化煤体表面活性结构，阻止煤氧复合作用；3.吸热降温，并使煤体长期处于潮湿状态。1.不容易均匀分散在煤体上；2.腐蚀井下设备；3.失水后促进煤的自燃。注惰性气体技术氮气、二氧化碳等1.降低氧气浓度，惰化火区；2.抑爆；3.对井下设

45、备无腐蚀；4.扩散性好，可充满整个注入区域；1.注入的气体易随漏风扩散，难以长期滞留在注入区域；2.降温效果差，灭火周期长；3.初期投资大。注凝胶技术氨盐凝胶、高分子凝胶1.包裹煤体、封堵裂隙效果较好；2.耐高温；3.固水性较好，不易流失；4.灭火速度快、安全性好。1.流量小，成本高，难以大面积使用；2.时间长胶体会开裂；3.胶体会产生氨气。均压技术经济、实用、效果高、成本低。技术含量高，管理复杂，操作不当，还可能引起火灾。山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 20 -惰性气体泡沫技术氮气泡沫、二氧化碳泡沫等1.避免“拉沟”现象；2.水能均匀分布；

46、3.适用于采空区或煤堆深部。1.泡沫容易破灭；2.只有液相水，一旦水分蒸发，防灭火性能消失。固化泡沫技术粉煤灰、水泥、发泡剂等1.泡沫能固化，有一定强度；2.堵漏及防灭火效果好。1.发泡倍数低，覆盖面积有限；2.工艺复杂，成本高。2.32.3 苏村煤业自燃防治苏村煤业自燃防治技术对策技术对策根据目前常用防灭火技术特点，结合苏村煤业开采煤层的自燃特性、地质条件、开拓条件、开采方法、通风条件等实际情况，并根据煤矿安全规程 、 矿井防灭火规范（试行） 、 煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范等相关规程、规定，设计采用以灌浆为主、喷洒阻化剂、注氮为辅的综合防灭火技术，同时完善煤自燃早期预测预报制

47、度及监测监控体系，防患于未“燃” ，并对相关的技术进行防灭火设计。2.3.12.3.1 煤自燃早期预测预报技术煤自燃早期预测预报技术煤矿安全规程第二百四十一条规定：开采容易自燃和自燃煤层时，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薄内，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。因此，需建立相应的自然发火监测系统和预测预报制度，即束管监测系统。2.3.22.3.2 灌浆防灭火技术灌浆防灭火技术灌浆防灭火技

48、术已在我国有自然发火危险的矿井中得到普遍应用，也取得了良好的效果。灌入的泥浆能够吸热降温，对煤体有包裹作用，起到隔氧降温目的，同时能胶结顶板、降低采空区空隙率、增加漏风阻山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 21 -力。煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范 （AQ1055-2008）对防灭火设计中要求规定：开采容易自燃煤层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。由于苏村煤业开采的5上#、6#煤层属容易自燃煤层，因此，设计灌浆、喷洒阻化剂及注氮三种防灭火技术措施。2.3.32.3.3 阻化剂防灭火技术阻化剂防

49、灭火技术考虑到阻化剂防火效果较好，来源广泛，使用方便，防火成本低等因素，设计采用阻化剂作为日常防灭火技术。2.3.42.3.4 注氮防灭火技术注氮防灭火技术采空区内注入大量的高浓度的氮气后，可降低氧气浓度，减少漏入采空区的风量，并能抑制火区内可燃气体爆炸，对抑制采空区自燃相当有效，因此，选用注氮作为辅助防灭火技术措施。2.42.4 苏村煤业矿井防灭火设计总体苏村煤业矿井防灭火设计总体方案方案1、采集开采煤层煤样进行煤自燃标志气体测试，优选出5上#、6#煤层自然发火的标志气体，并根据矿井不同自燃监测点要求建立和完善煤层自燃监测方法和手段，强化煤层自然发火的早期预测预报工作，及时测定气体、温度的变

50、化情况，结合煤层自燃标志气体优选试验，科学地对煤层自然发火进行预测预报，防患于未“燃” 。2、工作面正常回采期间主要针对回采工作面采空区遗煤自燃为重点，以预防性灌浆为主，喷洒阻化剂和注氮为辅的综合防灭火措施，并加强自燃发火的早期预测预报工作，及时掌握煤层自然发火的进程。正常生产时，灌浆站为三班灌浆；阻化剂每天在检修班期间喷洒一次；并进行间断性注氮防止采空区自燃。山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 22 -3、当出现停产、CO 超限等异常情况，采用四班灌浆，并加大阻化剂喷洒次数和喷洒量，同时改间断性注氮为连续注氮，及时处理自燃征兆，直至恢复正常并稳

51、定在 3 天以上。4、加强对矿井外因火源的管理，机电设备、带式输送机等满足相关规定，完善各种保护措施。5、健全相应的防火构筑物、消防材料，建立防灭火应急救援预案及管理制度。山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 23 -3 3 煤自燃煤自燃监测系统和预测预报监测系统和预测预报制度制度煤矿安全规程第二百四十一条规定：开采容易自燃和自燃煤层时，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薄内，并定期检查、分析整理，发现自燃发火指标超

52、过或达到临界值等异常变化时，立即发出自燃发火预报，采取措施进行处理。煤自燃是一个渐进变化的过程，是处于破碎状态堆积的煤在与空气（氧气）接触后，发生一系列物理吸附、化学吸附和化学反应，并产生热量，当产生的热量大于向环境散发的热量时，热量得以聚集，煤岩体和周围空气温度逐渐上升，并释放出一系列气体，其中某些气体的出现和产率随煤温的上升而发生规律性变化，可以用来预报煤炭自燃发火的情况，这些气体称之为煤自燃发火的标志气体。目前标志气体分析法比较完善，相应的分析技术和监测系统都已配套，在煤矿中得到了广泛应用。因此，对苏村煤业开采煤层自燃火灾的预报以标志气体分析法为主，测温法为辅。3.13.1 煤自燃监测系

53、统煤自燃监测系统煤层自燃的发生要经历潜伏期、自热期和燃烧期，其变化过程具有明显的征兆，实时、准确的监测到这种变化从而及时采取针对性措施是有效防治矿井内因火灾的基础。煤层自燃监测系统就是对井下煤层自燃监测点，采用一定的方法定期或连续的进行取样分析，结果均需记录完备，并定期检查、分析整理，总结各点气体组分、浓度的变化规律，结合煤自然发火标志气体，判断山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 24 -煤自燃的发展进程，当发现自燃发火指标超过或达到临界值等异常变化时，作出煤自燃发火的早期预测预报，采取措施进行处理。3.1.13.1.1 煤层自燃发火观测点设置煤

54、层自燃发火观测点设置观测点分为固定点、移动点和临时观测点，应设置在能采集到观测区内有代表性气体的地点，并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。根据苏村煤业井下的实际情况，自燃发火观测点主要设置在以下地点：1、矿井主进风井口、矿井进回风巷、采区进回风巷2、带式输送机滚筒下风侧 1015m 处、地面皮带走廊与进风井；3、5上#、6#煤层掘进工作面迎头 5m 处，距回风绕道 1015m 处；4、回采工作面采空区、上隅角及进回风巷距巷口 1015m；5、自燃发火观测点、密闭观测孔、封闭火区防火墙栅栏外等。3.1.23.1.2 煤自燃监测系统煤自燃监测系统煤层自燃

55、监测主要协同有：传感器监控系统、束管监测系统和人工检测系统。1、以温度和 CO 传感器为主的监测传感器煤层自燃监测系统根据煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 （AQ1029-2007）的规定，矿井建立了 KJ90NA 型安全监控系统，实现对瓦斯、CO、温度、风速等参数的动态监控，全部覆盖矿井各点，设备满足煤矿安全监控系统通用技术要求 （AQ6201-2006）的相关规定。1)CO 传感器采煤工作面回风巷、回风隅角、带式输送机滚筒下风侧 1015m 处、自燃发火观测点、封闭火区防火墙栅栏外、采区回风巷、一翼回风巷和山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司

56、 - 25 -总回风巷必须设置 CO 传感器。其中采煤工作面回风隅角 CO 传感器布置在回风巷距切顶线 1.0m 以内的上帮；采煤工作面 CO 传感器的设置如图所示。图图 3-1-13-1-1 采煤工作面一氧化碳传感器的设置采煤工作面一氧化碳传感器的设置 CO 传感器应垂直悬挂在巷道的上方风流稳定的位置，距顶板（顶梁）不得大于 300mm，距巷壁不得小于 200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。CO 传感器报警浓度为 0.0024%。2)温度传感器采煤工作面回风巷、回风隅角和机电硐室应设置温度传感器，其中采煤工作面回风隅角温度传感器布置在回风巷距切顶线 1.0m 以内的上帮；采煤工作面

57、温度传感器设置如图所示。图图 3-1-23-1-2 采煤工作面温度传感器的设置采煤工作面温度传感器的设置山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 26 -温度传感器垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置，距顶板（顶梁）不得大于 300mm，距巷壁不得小于 200mm，并应不影响行人和行车，安装维护方便。采煤工作面温度传感器的报警值为 30，机电硐室温度传感器的报警值为 34。2、束管监测系统矿井通风安全装备标准 （GB/T50518-2010）中规定，开采容易自燃和自燃煤层的大、中型矿井，应设置配备有一氧化碳、氧气等各种气体测定管和便携式检测仪表及成套气体分

58、析化验的地面实验室。束管监测系统为氮气防灭火系统中的重要辅助措施，设计采用 JSG-8型矿井火灾预报束管监测系统。系统的束管监测装置、数据处理单元放置于地面监测监控系统中心站内，抽气设备安放在工作面附近泵房中。束管主管由监测站引出经副立井敷设至井下，再经回风大巷送至回采工作面各顺槽中，再分接单管，与采区各监测地点相连接。测点处气体由地面设置的真空泵经束管抽至地面束管监测装置，然后将气体分析结果输送至计算机系统，连续监测井下巷道、采空区、密闭中的 CO、O2、CO2、CH4 等气体组分浓度，根据 CO 变化趋势和格雷哈系数，早期预报煤炭自燃预兆。当气体（CO、CO、CH、O）浓度超过规程规定时，

59、往采空区进行注氮。生产中，若自燃发火程度严重时，可实行连续注氮。设计选用与该采样系统配套的 GC-2060 型煤矿专用火灾气体色谱分析系统，该系统克服了目前煤矿所使用的东西电子生产的气相色谱仪 O2和 N2分离效果较差，且不能检测氢气、重复性差、分析时间长等缺点，山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿工程设计有限公司 - 27 -采用日本岛津技术，具有仪器稳定、重复性好，灵敏度高、能检测所有火灾气体、分析时间短等优点。1)JSG-8 型束管采样系统组成该系统经济适用，维护方便，适用于中小型矿井自然发火的预测预报，也适用于大型矿井高产高效工作面的自然发火预测预报及火灾治理

60、过程中火灾信息的连续检测。该系统由以下三部分组成：(1)抽气束管；(2)抽气泵；(3)采样柜；(4)气水分离器。 1.水位计 2.压力控制阀 3.出气口 4.压力表 5.连接法兰 6.连接管道 7.皮管 8.水泵出气口 9.水泵进气口 10.皮管 11.负压表 12.流量计 13.八路控制开关 14.气体采样口 15.出水口。图图 3-1-33-1-3 采样系统连接图采样系统连接图2)JSG-8 型束管采样系统技术参数(1)供电电压：660V380V；(2)功率：4kW；(3)供水量：1m3/h；(4)抽气量：1.35m3/min；山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司矿井防灭火专项设计山西源通煤矿