矿井防止粉尘灾害措施与隔爆、防爆措施

矿井防止粉尘灾害措施与隔爆、防爆措施昌吉硫磺沟分公司2003年3月矿井粉尘矿井井田内三个煤层埋藏浅，煤层赋存稳定，煤层厚度大，层间距小，最大层间距平均为18米。矿井的开拓工程已完成，矿井延深扩建的绝大部分井巷工程都布置在煤层中，仅有从9—15号煤层进入4—5号煤层的回风石门和运输石门，才有少量的岩石巷道工程，因此，本矿井粉尘的种类主要是煤尘。井田内的4—5号，7号煤层和9—15号煤层，经哈密煤业集团通风实验室测定，都有煤尘爆炸危险性。根据新疆维吾尔自治区煤田地质局一六一队一九九二年六月提交的《准南煤田头屯河区昌吉市煤矿生产地质报告》（相当精查）。4—5号煤层平均灰份占16.09%，平均挥发份占46.45%;7号煤层和9-15号煤层的平均灰份分别为21.38%和10.38%,挥发份分别占47.51%和30.71%,三个煤层的水份资料不太详细,但一般在10%左右,据此推测三个可采煤层的煤尘爆炸指数分别为:4--5煤层62.84%7号煤层69.23%9--15号煤层38.57%从计算结果看,三层煤煤尘爆炸指数都大于15%，属于有爆炸危险性。矿井目前尚无游离二氧化硅含量的测定资料，关于游离二氧化硅的确定，有待于下一步检测和实验。由于矿井粉尘主要是煤尘，所以该矿矿井粉尘的主要危害有两个方面，一是危害矿工身体健康，形成煤矿特有的职业病—煤肺病。另一方面是发生煤尘爆炸造成生产设备及系统的严重破坏，同时导致人员的大量伤亡。第二节防尘措施防尘措施采煤工作面前、后刮板运输机机头，工作面回风顺槽的转载机机头及顺槽胶带运输皮带机头，皮带斜井井底煤仓的放煤口。掘进工作面迎头，以及进风的主井和副井新鲜风流中，矿井总回风流和采煤工作面的进回风流都要敷设防尘、消防共用的供水管路系统，安装转载点喷雾和净化水幕，防尘管路每隔50米设一个三通阀门，实行喷雾洒水降尘和掘进工作面的装煤（岩）洒水。在采取喷雾洒水防尘措施的同时，要加强对积尘的定期检查和清理，每周对井巷各点的粉尘清扫一次，并用巷道中的防尘管路三通支管，冲洗井帮巷壁。除了加强以水治尘和清除积尘措施外，所有井下作业人员，必须佩带防尘口罩。回采、掘进工作面除尘采煤工作面除尘在采煤工作面进回风流中各设一道四个喷头的净化水幕。采煤机内外喷雾及架间喷雾装置齐全，坚持使用。刮板运输机头，转载机头及皮带运输机头，都必须安装喷雾装置。工作面生产时，先喷雾再开机。掘进工作面除尘(1)掘进机喷雾装置齐全可靠并坚持使用(2)炮掘面利用防尘系统放炮后喷雾,装煤(岩)洒水(3)坚持使用水炮泥(4)使用侧式供水电钻，实行湿式打眼3、个体防尘个体防尘措施为个人配备普通防尘口罩，下井人员必须坚持使用。煤层注水防尘设计依据所采煤层致密、坚硬、性脆，煤层本身的含水性透水性较差，层理不明显，节理、裂隙在井田内发育不均匀，煤层本身含水率在25线--27线较大，27线--29线间逐渐降低。煤层的顶板为粉砂岩、泥岩、岩层含水和透水性差、泥岩本身为隔水层，但遇水后易软化、变形。井田内所采煤层为缓倾斜深部呈倾斜的厚及巨厚煤层，倾角16°--27°，浅部缓，深部增陡、煤层构造呈团块状，结构为简单到较简单，含夹矸1--2层，均为泥岩或泥质粉砂岩，除9--15号煤层顶部夹矸较稳定外其余都不稳定，煤尘爆炸指数，4--5号为62.84%，7号为69.23%，9--15号煤层38.57%。井田开拓方式为斜井开拓，采煤方法为走向长壁全部垮落式采煤法，回采工作面月产量3万吨，工作面月进度16米。工作面采用U型通风。进回风道采用半圆拱形29U型钢支架支护。进风巷断面12平方米，回风巷断面12平方米。井下消防洒水（给水）系统井下消防洒水（给水）系统，主管路分别从主井井筒和副井井筒进入两井井底——+925米水平副井车场——+925米水平石门——轨道下山上部车场——轨道下山——轨道下山各部车场及绕道——采煤工作面上下顺槽和各掘进工作面。煤层注水防尘注水方式煤层采用长孔方式下向钻孔注水注水参数的确定钻孔直径，选用钻机钻孔，钻孔直径50MM钻孔长度L=L2-m=60-15=45m式中：L-------钻孔长度L2------工作面长度m-------与透水性和钻孔方向有关的系数取15m钻孔间距钻孔间距按煤的湿润半径，暂定为15米，实际中可按注水区段煤层具体条件适当调整。钻孔角度钻孔在工作面腰巷内，距巷道底板2米处，沿煤层倾角16°--27°向下钻进。封孔深度按矿井不同采煤工作面煤层条件，在5—10mm内调整。封孔方式采用封孔器封孔，按矿井装备情况采用螺旋式封孔器封孔。注水系统选择由于矿井煤层中硬煤层和软煤层对煤层注水压力的需要以及煤层开采深度的不同，煤层注水系统主要以静压注水为主，辅以动压注水，动压注水主要是在开采浅部硬煤分层和需要加快注水时间时才使用。注水的压力、速度、单孔注水量及时间的确定。注水压力采用低压注水。开采深度已达170米以上，因此，利用地面水池进行静压注水，注水压力类别属平压注水。单孔注水量因本井田没有煤层原有水分资料，所以单孔注水量按吨煤注水量资料选取。Q孔=LBMrq=60×15×3.2×1.29×0.025=92.8m3Q——单孔注水量m3L——工作面长度m60mB——孔间距m15mM——采高（分层高度）m取3.2mr——煤的容量t/m31.29t/m3q——吨煤注水量0.025m3/t注水速度注水速度按一般情况选定一个平均值为0.015m3/m/h注水时间T=Q/V式中T——注水时间天Q——每孔注水量m3V——注水流量m3/hT=92.88/45×0.015=137h=5.7天6注水设备及仪表的选择钻孔设备按目前开采工作面布置，钻孔设备配备岩石电钻或TVX--75型钻机即可，但考虑到矿井增产及工作面延长的可能，煤层注水用钻孔设备，需另增200型液压坑道钻机，包括钻头、钻杆，才能满足使用需要。封孔器具和设备封孔器，选用螺旋型封孔器封孔，其中使用8台，备用2台，共计10台。封孔器型号MF—45/150给水设备注水利用静压时，由地面消防洒水水池供水，考虑部分硬煤注水和提高注水速度，另外配备动压注水水泵，为此选用三台5D—2/150，型煤层注水泵。给水管路系统给水主干管道，采用φ219mm钢管敷设，分支管路用钢管φ108mm沿暗斜井敷设，至采掘工作面的支管用φ83mm钢管。注水管用钢管φ25mm连接。7、器材、仪器和仪表煤层注水用器材，仪器仪表配备见附表采空区注水防尘由于矿井设计采用放顶煤一次采全高开采,不考虑采空区注水的防尘措施。井下消防洒水（给水）水源:矿井消防、洒水水源取自于头屯河浅部松散含水层的孔隙潜水，该水源由长年流水的头屯河水流补给，采用大口井形式取水。井径6m，井深12m。水质：头屯河水质为碳酸氢一钙型水，是头屯河沿岸及八钢工业和民用水唯一水源，水质符合优质的饮用水水质标准。所以采用大口井从头屯河潜水层取水，其水质可完全满足消防，洒水对水质的要求。水量：（1）防尘用水水量计算Q=K(Q1+Q2+……..Q9)=1.15*(0.24+9.83+4.22+0.9+1.08+2.7+12+19.2+9.6)=68.74m3/h式中:1.15——水量备用系数0.24-----凿岩用水量m39.83------净化水幕用水量m34.22-----转载点喷雾用水量m30.9------高压喷雾耗水量m31.08----冲洗井巷用水量m32.7------煤层注水用水量m312------阻化喷雾用水量m319.2------采煤机用水量m39.6---------掘进机用水量m3（2）矿井消防用水量按规定计算为18立方米。矿井消防和洒水用水总量为68.74立方米。防爆措施一、防爆措施每7天定期对井巷中煤尘清扫一次，以减小粉尘积聚量。在清扫积尘的同时，利用井巷中防尘洒水管路上的三通接头，连接50M胶管，冲洗井帮巷壁。坚持使用进风流和总回风流中的净化水幕设施运输和采掘设备运输前，必须先打开喷雾器喷雾，设备运转结束时，必须先停机，然后再停水。加强对防尘洒水系统的维修，保证管路系统的畅通，水源充足和洒水、喷雾设施灵活完好，坚持使用。严禁井下喷灯，焊接作业，严禁易燃物品入井，井下用过的棉纱布头，废油，必须装入加盖铁桶升井处理，禁止在井下遗弃。切实加强瓦斯管理，防止因瓦斯爆炸而引起煤尘爆炸。二、井下电气设备的使用和选择非防爆电气设备，不得入井；坚持使用各类电气设备的保护；正确地使用电气设备，防止设备过负荷运转。非移动采掘设备，严禁带电搬迁。严禁在井下打开防爆设备防爆外壳，故障设备应升井检修。加强电气设备的防爆检查，井下电气设备严禁失爆。7、根据以上开拓开采和瓦斯赋存及涌出条件，矿井防治瓦斯爆炸的措施主要有：防止瓦斯积聚的措施1、加强通风，保证矿井通风系统稳定，可靠。通风是本矿井稀释瓦斯，煤尘的主要手段，各采掘工作面及硐室的通用地点，必须加强通风，确保风量的按需分配。2、严密封闭浅部采空区和巷道，杜绝上部老窑瓦斯向矿井的涌入。井田东翼943水平以上，井田西翼925水平以上，都有大量采空区遗留下来，其中积存有大量瓦斯，对和上述空区相通的通道，必须严密封闭，防止采空区有害气体通过连接通道涌入矿井中，增加矿井的瓦斯涌出量。3、矿井留设的隔离煤柱必须安全可靠。严禁开采，保证煤柱对上部采空区的有效隔离。4、及时封闭采空区和老巷，并对封闭前后的围岩周围采用灌浆，凝胶等综合手段预以密封以防采空区漏气。5、及时有效地消除工作面上隅角，巷道冒顶区的瓦斯积聚，对上述地点可用导风板，导风筒等通风方法排除或用充填法将高冒区处理，也可用局扇排除。6、严格掘进通风，局部通风必须坚持使用风电闭锁，坚决杜绝无风作业或微风作业。7、加强瓦斯检查，掌握瓦斯动态矿井必须配备经培训考试合格并取得合格证的瓦检员对矿井进行巡回检查，检查次数每班不少于2次，对瓦斯异常地点还要派专职瓦检员定点专门检查。以掌握矿井瓦斯的动态变化情况，发现问题，及时处理。8、按照《煤矿安全规程》规定，在采煤工作面，掘进工作面配置瓦斯监测探头。采煤机，掘进机，安装机载传感器，配备便携式甲烷检测报警仪，随时检测上述各点瓦斯变化情况。９、必须按照一翼生产，一翼准备的方式组织生产，采煤、掘进各自布置专门的回风联络巷道，实行独立通风。１０、建立矿井瓦斯管理制度，具体细致地贯彻瓦斯管理的各项措施和制度。防止瓦斯引燃的措施消除外因火源措施１、加强井口检身，严禁携带烟草及点火物品下井。２、非经批准，严禁井下及进风井口附近２０米内的气割，焊接和喷灯作业。３、井下用过的棉纱布头、废油等，必须装入带盖的铁桶运到地面处理。严禁随意在井下遗留。４、加强放炮及火工品管理，坚持使用水炮泥，防止放炮引起瓦斯和煤尘爆炸。５、严禁穿化纤衣服的人员下井６、严禁使用非阻抗可延燃风筒入井使用。防止风筒因高速气流摩擦引起静电火花引燃瓦斯防止内因火源引燃瓦斯1、及时清理浮煤，防止浮煤自燃。2、及时封闭废巷，3、严格采空区进、回风侧密闭检查，防止采空区着火延至密闭处引燃瓦斯、煤尘。（三）防止电气火花引燃瓦斯的措施1、严格设备管理制度，非防爆设备，严禁下井。2、正确使用各类电器设备，防止设备过负荷运转。3、坚持使用各种设备的保护系统。4、故障设备检修，严禁在井下打开其防爆外壳，需要打开防爆外壳时，必须升井检修。5、严禁设备带电搬迁6、所有电缆悬挂必须整齐，间距符合规定，并不受挤压，冲撞的威胁，缆线要经常检查，防止出现失爆。（四）防止摩擦火花引起瓦斯事故的措施1、采煤机、掘进机工作前，必须先给水后开机，工作结束时，先停机，后停水。2、在遇煤层硬岩夹矸时，或遇到结核难以正常切割时，按采取停机爆破松动方法处理，严禁强行切割。3、钢性设备滑移时，必须有控制的缓慢移动，不得高速自溜或重部件互相冲击的措施，以免产生摩擦火花或冲击产生碰撞火花。4、钢性支架，要轻拿轻放，防止随便扔下时产生碰撞火花。隔爆措施一、隔爆设施为防止煤尘爆炸由局部扩大为全矿性的灾难事故，按照已采取的防爆措施，本矿井采取隔爆水袋，取代岩粉棚和水棚，做为矿井的隔爆设施。二、隔爆水棚水棚的结构和选型水袋采用结构简单，管理使用方便的隔爆水袋组成。水袋的计算和布置布置方式隔爆水袋全部采用集中布置方式布置。总水量G=gs=0.4×12.5=5m3式中，G——总水量m3g——单位巷道断面需水量0.4m3/m2S——巷道平均最大断面积m2单个水袋水量数G0采用80L水棚，每架挂4个，单架棚水量G0=0.32m3水袋架数n=G/G0=5/0.32=16(架)水棚区长度L水袋按巷道中每两付支架一棚悬挂一般间距为1.5mL=n×c=16×1.5=24m式中:L——水袋区长度mn——水袋架数个c——架间距按规定水棚区布置30米，总用水量为6.4立方米。对隔爆水袋架设的要求采煤工作面回风巷，水棚设在距工作面50米至200米的直线巷道中。掘进工作面设在巷道内50~75米处的煤层