八道江东晋煤矿矿井防灭火专项设计说明

20/21白山市振东煤业有限责任公司八道江东晋煤矿防灭火专项设计说明书编制人：*＊*二〇一三年十月目录TOC\o”1-1”\h\z\u一。矿井概况 31.地形、地貌及水系 32。地理位置及交通 33。气候及地震情况 34。矿井地质、开采煤层赋存条件及矿井水文地质条件 45.矿井生产现状 66.瓦斯、煤尘及自燃情况 7二、设计的主要依据 7三。自然发火危险性及防灭火（采空区） 71。煤层自然发火危险性 72。自燃火灾的预防措施 73。防灭火方法 9四.井口地面及井下外因火灾防灭火 131．火灾预防措施 132。灭火 14五．井下避灾 171．井下避灾的基本原则 172。在灾区避灾的行动准则 183．矿工在灾区自救、互救的行动准则 19六．防火密闭施工 201.密闭的设置位置 202.施工标准 203。施工密闭安全技术措施 20七．职工消防培训 21八．概算 21一。矿井概况1.地形、地貌及水系矿区地貌形态为—近北西—-南动向的低山地貌，区内地形标高为450—819.03米,南东高北西低,最高山位于矿区南部九孤砬子东南侧58-66钻孔附近，标高819.03米,最低处位位于七道江小学附近,标高为450米.煤层埋藏在当地以下。井田内有三条季节性河流，东北侧有大通沟河，西南侧有大桥沟河,中部有小通沟河,三条河都是由东南向西北流入浑江，浑江是本区最大的河流，属于鸭绿江水系.该区历史最高洪水位达+445m.本矿井主、副、风井井口标高分别为+522m、+525m、+2。地理位置及交通矿区东北5km有国铁鸭大线浑江西站，矿区西北有四平到白山的一级公路（北线公路)通过，交通发达，运输方便。矿区中心地理坐标为：东经126°23′59″，北纬41°52′55″。3。气候及地震情况本区气候属于亚寒带中等温度季节性冻结气候区.历年最低气温为—34.3℃，最高温度为36.5℃。年最大降雨量为1008。8mm，夏季炎热时间短，冬季寒冷多雪，积雪厚度大240mm本井田地形为冲击平原，地表标高在海拔+472～806。2m4。矿井地质、开采煤层赋存条件及矿井水文地质条件1)地质特征本煤田底层有老道新分别为震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和第四系组成。含煤底层为二叠系下统山西组,本组含有三个煤层,即1、2、3三个煤层,其中1号、2号煤层不可采，3号煤层全区发育为主采层。井田基本为N50°E左右的不完整的向斜构造,向NE倾斜，倾斜角10°左右。向斜轴以西煤层倾角较陡，局部近于直立.向斜轴以东较缓一般在7～25°左右，此向斜轴给开采带来较大影响，并以此向斜轴进行采区划分。2）地质构造①井田位于华北地台辽东台背斜浑江～太子河凹陷东端浑江煤田中部，井田基本为北东向不完整向斜构造.由于受燕山运动的影响,震旦系底层覆盖于古生界二叠系底层之上，使井田内以东的煤层倾角变化较大，产生不对称背斜和断裂。②断层井田内断裂构造比较发育，除井田边界之R1、R2、RH号断层作为井田自然边界外，井田内对开采影响较大的F14号断层，波及到三采区、九采区.特别是在九采区分阶段开采实践:揭露的派生断层比较发育，落差不大于10m,但给巷道布置和开采带来一定的影响.该井田根据构造形态、断层和褶曲的发育情况以及受岩浆岩的影响程度，地质构造复杂程度为第二类(属中等构造).③褶皱井田背斜轴为N45°E左右，向东北倾幅角为7°左右，轴标高由野鸡背地面+500～+250m④岩浆岩井田所见的岩浆岩经历来的开采实践，已基本得到控制。井田西部的R13断层为主要入侵通道、侵入形式已岩床为主，并有岩墙出现。其岩性为闪长玢岩，侵入期为燕山运动后期.3）煤层特征本井田主要含煤底层为二叠系下统山西组,煤系厚度为10~75m，平均厚度为37m。3号煤层最大厚度为29.4m，最小厚度为0.38m，平均厚度为2。36m。煤层结构复杂，含夹石一般为3~4层，夹石岩性以黑色和灰白色细至粗粒砂岩和泥质页岩为主。3号煤层顶板为中粒石英砂岩，厚度为0～20m，底板为泥质页岩，有时变为粉砂岩和细砂岩，层理发育。该煤层的稳定程度为第三型稳定煤层，无论在走向上和倾向上厚度变化都较大，具有突然变厚、变薄现象，但全区大部分区域煤层平均厚度都在2。36m左右，属于中厚煤层,在向斜和背斜轴部及两翼厚度不均,厚则10m,薄则0。38m左右，虽然经历几十年的开采，煤层中的夹石赋存状态仍无规律可循，给开采带来较大的困难。4)煤质经煤质分析，水分为0.72%，灰份为26.4％，挥发份为18。18%，发热量为33。84mj/kg。煤质牌号为瘦煤。5）矿井水文地质①第四纪孔隙含水层该层随开采深度增加，对井田影响甚微.②基岩裂隙含水层随着开采深度的增加井田周围有大型断层作为隔水边界，所以该层漏水量并不随之加大，只是随降雨量变化,对井田无大影响.③奥陶系岩溶裂隙含水层该含水层对生产有一定的影响，经过多年来开采实践仅在+150标高见灰岩出水。实测水量15m³/h。出水后封孔,作为井下生产用水，后期测定水压为35kg/cm²④充水因素井田充水因素总的看，孔隙和风化裂隙对矿井生产影响不大,主要为老空水和大气降水影响，奥陶系岩溶裂隙水因水压对生产有一定的威胁，生产过程中要对奥陶灰岩水加强防范。矿井水文地质类型划分报告确定的矿井水文地质类型为中等类型。5。矿井生产现状各采、掘、开拓准备工作面安排如下:(1）回采工作面安排情况只有九采1个水采工作面3901，其接续采面为3903,接续采区是十采区。（2)掘进工作面安排情况3903共有2准备工作面,为水采工作面接续做准备，施工溜煤道、回风顺槽、联络上山、切眼、联络巷等（3)开拓准备共有2个开拓准备工作面，为采区接续做准备（十采区）。6。瓦斯、煤尘及自燃情况本矿井瓦斯等级于2012年9月经吉林省东煤安全技术有限责任公司鉴定，相对瓦斯涌出量为10.96m³/t,绝对瓦斯涌出量为3。68m煤炭自燃倾向性、煤尘爆炸性经煤炭科学研究总院抚顺分院鉴定：该矿3号煤层自燃倾向等级为Ⅱ类自燃,自燃发火期10个月；煤尘爆炸指数为15。5%，弱爆炸性.二、设计的主要依据1。《煤矿安全规程》.2.《矿井防灭火规范》。3。《采矿工程设计手册》.三。自然发火危险性及防灭火（采空区)1。煤层自然发火危险性根据煤炭科学研究总院抚顺分院鉴定：该矿3号煤层自燃倾向等级为Ⅱ类自燃,自然发火期10个月。2.自燃火灾的预防措施1）运输、轨道上下山布置在地板岩层内，采用锚网、喷联合支护.2）合理确定开采范围（依据年计划产量圈定开采范围）,加快回采速度，确保在发火期内开采完毕。3）由于影响，对于在自然发火期内不能开采完毕的区段，留设隔离煤柱(≥20m）,在所有与采空区联通的每条巷道按标准砌筑两道永久密闭（间距≥6m4）尽可能少留煤柱,减少煤体破坏；提高回采率，减少煤损。5)巷道布置易于采空区封闭。采区结束后在自然发火期内必须进行永久封闭.6）采用u型水采工作面,后退式开采,严禁采用前进式开采。7）建立和执行自然发火的预测预报制度，在生产采区回风系统内按要求设置co、温度传感器,监测采区回风co和温度变化情况.通风队安排专人每天对全矿的密闭进行检查，同时加强维护，防止漏风，，并对闭内进行直接或取样检测，一旦发现某一指标超限，应迅速作出预报并采取措施处理。7）采用大断面、半圆拱形状,锚网、喷浆（岩巷）或锚网、锚索、钢带（煤巷）联合支护施工，确保了风路,降低了可能漏风风路两端压差，对防止或减少漏风有利。8）对可能漏风风路喷射砂浆全封闭,以防止或减少漏风.9）通风队测风员必须每天对生产采区进行测风（进、回风侧），以掌握采空区漏风情况。10）规范采空区瓦斯抽放管理工作,执行适时变点抽放（采区回风测ch4浓度达到0.8％开始抽放），杜绝因采空区连续抽放造成供氧升温现象。11）在距区段进、回风口6m位置，提前掏槽砌筑部分第一道密闭（所留断面必须满足通风、行人等），并留咬合茬，提前储备好进、回测各两道密闭所需的物料(红砖、水泥、沙子)。12）所有的永久密闭均要符合设计要求，密闭内有水的必须留设“三孔"（观测孔、措施孔、放水孔）,并在密闭内设反水池.13）采空区封闭后,实施注氮，预防采空区煤炭自然发火。14）漏风风路严禁码放物料，及时清理可能漏冒的煤、矸等,确保风路畅通。15)配备足够数量便携式一氧化碳检测报警仪。3。防灭火方法该矿具有完善的自燃火灾防治系统及措施：配置KJ19（N)监测监控系统；建立氮气防灭火系统。1）煤层自燃监测方法煤层自燃火灾监测与早期预报是矿井火灾预防与处理的基础，是矿井防灭火的关键。只要能够准确、及时地对煤层自燃火灾进行早期预报，就能有的放矢地采取预防煤层自燃火灾的措施，从而避免自燃事故的发生.对于煤层火灾的预测预报而言，监测监控技术是至关重要的，本矿井煤层自燃火灾监测与早期预报采用煤矿安全监测监控系统和人工检测两种手段。安全监测监控系统可以连续监测CO、温度环境参数,根据这些环境参数的变化进行煤层火灾的预报。人工检测一直作为自燃火灾的主要监测手段，人工气体监测主要采用各种仪器，由人工直接在各密闭观测孔等进行检测，以此判断煤层发火程度。该法适用性强、投入设备少，简单易行,但人工监测工作量大。2）防灭火方法采用联合防灭火法:采空区或火区封闭，并向采空区注入氮气防灭火技术。应用氮气防灭火技术防治矿井自燃火灾，是世界主要产煤国家公认的行之有效的技术措施。氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体,其化学性质相对稳定,在常温、常压条件下氮气很难与其它物质发生化学反应，所以它是一种良好的惰性气体，随着空气中氮气含量的增加，氧气含量必然降低。据有关资料介绍：当氧气含量低到5～10％时，可抑制煤炭的氧化自燃；氧气含量降至3％以下时，可以完全抑制煤炭等可燃物的阴燃与复燃。基于上述氮气的性质及煤的氧化机理，向采空区及遗煤带注入氮气,使其渗入到采空区冒落区、裂隙带及遗煤带，降低这些区域的氧含量，形成氮气惰化带,可达到抑制采空区自燃，同时还能防止瓦斯爆炸事故的发生。A.氮气防灭火的作用和特点(1)氮气可以充满任何开形状的空间并将氧气排挤出去，使采空区深部及其顶板高冒处因氧气含量不足而使遗煤不能氧化自燃。（2)注氮过程中,采空区经常保持正压状态，致使新鲜空气难以漏入，有利于控制采空区遗煤自燃。(3)注入氮气后，可使采空区内和采空区周围介质的温度降低，起到冷却降温作用。（4)在瓦斯和火共存的爆炸危险区内注入氮气能抑制火区内可燃气体爆炸,提高灭火作业的安全性.（5)工艺简单,不污染环境.（6）氮气防灭火存在的主要问题是在矿井负压作用下，如果采空区漏风严重,则注入的氮气不易留存，易随漏风流向采面或邻近采空区；加上氮气本身虽然无毒，但具有窒息性,对人体有害，因此需与均压和其他堵漏风措施配合应用,使氮气泄露量控制在最低限度。B.注氮的要求(1）氮气源稳定可靠。(2）注入的氮气浓度不小于97％。（3)至少有一套专用的氮气输送管路及其附属安全设施。6）有专人定期进行监测、分析和整理有关记录，发现问题及时报告处理等规章制度。C.注氮设备变压吸附式制氮泵,型号TD300/8。变压吸附制氮是以空气为原料,用碳分子筛作吸附剂，利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性，运用变压吸附原理(加压吸附，减压解吸并使分子筛再生）且在常温下使氧和氮分离制取氮气.其原理在吸附平衡情况下，任何一种吸附剂在吸附同一气体时，气体压力越高，则吸附剂的吸附量越大。反之，压力越低,则吸附量越小。如下图所示：吸附量与吸附压力的关系曲线图碳分子筛对氧和氮吸附量有很大差异。碳分子筛是一种内部有很多微孔的物质,变压吸附的原理就是在一定的压力下，利用空气中的氧、氮在碳分子筛微孔的吸附量的差异，达到氧氮分离的目的.在压力升高时,碳分子筛吸氧产氮，压力降至常压时，碳分子筛脱附氧气再生。变压吸附制氮设备通常有两只吸附塔,一只吸氧产氮，另一只脱氧再生，如此交替循环不断产出氮气。D。注氮系统采用地面固定式制氮泵，生产的氮气经井上、下输氮管路送达采空区内。E。注氮参数计算注氮防灭火惰化指标(1)注氮防火惰化，即注氮后采空区内氧气浓度取7%。(2)注氮灭火惰化，即火区内氧气浓度取3%。注氮量计算按注氮防灭火惰化指标考核.F。注氮方式和防灭火方法（1)注氮方式注氮方式为封闭式注氮。(2）注氮防灭火方法间断性注氮（预防）、连续性注氮(灭火）.G。注氮工艺由采空区密闭注氮孔实施。H.注氮区气体监测监测的目的在于能够连续不断地监视采空区的气体变化成分，及时了解和掌握自燃的变化规律及动态,以便针对性的采取防范措施,并对选择最佳注氮参数提供科学的依据。注氮区域气体监测由人工检测测，主要观测气体的温度、O2、CH4、CO、CO2.I。注意事项（1)在对采空区进行注氮防灭火前，要制定相应的安全技术措施,并经批准后，方可实施。(2)建立健全注氮设备的操作规程、工种岗位责任制和注氮防火的各项规章制度,并做好日常管理、检查、维护等工作。（3）注入的氮气纯度不得低于97％。(4)注氮管第一次向采空区注氮，或停止注氮后再次注氮时，应利用注氮孔附近的三通阀门，先排出管内空气，避免将空气注入采空区中去。(7)采空区受工作面通风负压的作用，从进风顺槽至回风顺槽必然形成漏风通道。向采空区注入氮气,必然沿着漏风通道而大量泄露，将使采空区内冷却氧化带加宽，影响惰化效果，需采取一定得封堵措施，减少漏风量，才能以较少的注氮量达到较好的惰化效果，达到防火的目的。四.井口地面及井下外因火灾防灭火1．火灾预防措施(1）矿井地面消防水池必须经常保持不少于200m³（2)井口房和通风机房附近20m内,不得有烟火或用炉火取暖。（3）木料场、矸石山、炉灰场距离进风井不得小于80m，木料场距离矸石山不得小于50m.(4）设置井上、下消防材料库，并按要求配置足量的消防器材.(5）井下机电设备硐室内按要求设置防火门,并按配备足够数量的消防器材.(6)井下建立了完善的消防、洒水系统,并按《消防洒水设计规范》的要求设置防火栓。(7)建立了完善的反风系统,并能在10min内改变风流方向。(8）井下电气设备、电缆严禁失爆。（9)井下必须使用阻燃型电缆、风筒.(10)井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊接等工作，必须施焊时，每次必须制定安全技术措施,经矿审批后认真贯彻执行。（11）井口和井下电气设备必须有防雷击和防短路的保护装置。（12）暖风道必须用不燃性材料砌筑，并应至少装设2道防火门。（13)不得使用水分含量超过0.5%的铵锑炸药。硬化的硝酸铵类炸药，在使用前应揉松，使其不成块状，但不得损坏药包线，严禁使用硬化至不能揉松的硝酸铵类炸药，也不能使用破乳或不能用手揉松的乳化炸药。（14）放炮使用水炮泥，封孔深度要符合《煤矿安全规程》的要求.(15)空气压缩机必须使用闪点不低于215°2.灭火1)灭火措施A．发生火灾时的行动准则(1)最先发现火灾的人员,应镇定情绪，首先设法弄清火情，采取一切可能的方法将初起火源扑灭；通知通知调度，调度立即通知矿领导和救护队，并想危险地区发出火警信号，将受火灾威胁的人员撤离危险区。矿领导接到火警报告后，应设法弄清一切火情,采取下列措施：①组织力量抢救灾区人员，同时将火区扩大后受威胁地区的人员撤离危险区域。②采取措施迅速控制火灾。③侦查火区，确定火源，组织人员灭火。B．控制风流，其方法有:①保证正常通风，稳定风流。②维持原风向，减少供风量。 ③停止局扇工作或局部风流短路. ④反转风流.2)灭火方法采用直接灭火法:用水、干粉灭火器、用沙子和岩粉、挖出火源灭火.井上消防材料品种及数量序号备品名称单位数量附注1潜水泵台22泥水泵台23φ52mm消火水龙带m2004消火三通个105阀门个106φ52mm斜喷消火阀门个57φ52mm普通消火水枪支58φ52mm快速接头及帽盖垫圈套409管钳子把810救生绳根211撬棍根412木锯把1013人梯副114普通梯副215干粉灭火器个1416安全带条1217水泥t518喷雾喷嘴个419电力开关台320电缆m50021钢管m200焊接快速接头22探照灯盏423方木m3324木板m3525铁钉（2″、3″、4″)kg5026红砖千块2027铁锹把5028尖镐把2029斧子把1030塑料纺织袋条50033黄泥t234潜水泵台235云梯副5井下消防材料品种及数量序号备品名称单位数量附注1潜水泵台22泥水泵台23φ52mm消火水龙带m2004消火三通个105阀门个106φ52mm斜喷消火阀门个57φ52mm普通消火水枪支58φ52mm快速接头及帽盖垫圈套209管钳子把810救生绳根211撬棍根412木锯把513平板锹把2014人梯副115普通梯副216干粉灭火器个1017安全带条518水泥t119电缆m50020钢管m50焊接快速接头21方木m3322木板m3523铁钉（2″、3″、4″)kg3024红砖千块0.525铁锹把5026尖镐把2027斧子把1028塑料纺织袋条20029黄泥t130潜水泵台231云梯副232排杆子块100五．井下避灾1．井下避灾的基本原则1)积极抢救。灾害事故发生后,处于灾区内以及受威胁区域的人员，应沉着冷静，根据灾情和现场条件，在保证自身安全的前提下，采取积极有效的方法和措施,及时投入现场抢救，将事故消灭在初起阶段或近制在最小范围，最大限度地减少事故造成的损失。在抢救时，必须保持统一的指挥和严密的组织,严禁冒险蛮干和惊慌失措，严禁各行其是和单独行动；要采取防止灾区条件恶化和保障救灾人员安全的措施，特别是提高警惕，避免中毒、窒息、爆炸、触电、二次突出、顶帮二次垮落等再生事故的发生。2）安全撤离。当受灾现场不具备事故抢救的条件,或可能危及人员的安全时，应由在场负责人或有经验的老工人带领，根据预防灾害计划中规定的撤退路线和当时当地的实际情况,尽量选择安全条件最好、距离最短的路线，迅速撤离危险区域.在撤退时，要服从领导,听从指挥，根据灾情使用防护用品和器具；要发扬团结互助的精神和先人后己的风格，主动承担工作任务，照料好伤员和年老体弱的同志;遇有溜煤眼、积水区、垮落区等危险地段,应探明情况，谨慎通过。3)妥善避灾。如无法撤退（通路冒顶阻塞、在自救器有效工作时间内不能到达安全地点等)时，应迅速进入预先筑好的或就近地点快速建筑的临时避难硐室，妥善避灾，等待矿山救护队的援救。2。在灾区避灾的行动准则（1)选择适宜的避灾地点。应迅速进入预先构筑好的避难硐室或其它安全地点地躲避；也可利用工作地点的独头巷道、硐室或两道风门之间的巷道，用现场的材料修建临时避难硐室。（2）保持良好的精神心理状态.千万不可过分地悲观和忧虑，更不能急躁盲动，冒险乱闯.人员在避难硐室内应静卧,避免不必要的体力消耗和空气消耗，借以延长待救时间。要树立获救脱险的信念，互相鼓励,统一意志，以旺盛的斗志和极大的毅力，克服一切艰难因苦，坚持到安全脱险.（3)加强安全防护。要密切注视事故的发展和避灾地点及其附近的烟气、风流、顶板、水情、温度的变化。当发现危及人员安全情况时，应就地取材构筑安全防护设施。如用支架、木料建防护挡板,防止冒落煤矸垮入避难硐室;用衣服、风帐堵住避难硐室的孔隙，或建临时挡风墙、吊挂风帘，防止有害气体涌入。在有毒有害气体尝试超限的环境中避灾时,要坚持使用压风自救装置或自救器。（4）改善避灾地点的生存条件.如发觉避灾地点条件恶公，可能危及人员安全时,应立即转移到附近的其它安全地点。离开原避难地点后,应在转移行进沿途设置显示指示标记,以便于救护队跟踪寻找。如因条件限制无法转移时，也应积极采取措施,努力改善避灾地点的生存条件，尽量延长生存时间.(5）积极同救护人员取得联系。应在避难硐室外或所在地点附近，采取写字、遗留物品等方式，设置明显标志，为矿山救护队指示营救目标。在避灾地点,应用呼喊、敲击顶帮或金属物等方式发出求救信号，与救护人员取得联系。如有可能，可寻找电话或其它通讯设备，尽快与井上下领导人通话。（6）积极配合救护人员的抢救工作.在避灾地点听到救护人员的联络信号,或发现救护人员来到营救时，要克制自己的情绪，不可慌乱和过分激动,应在可能的条件下给以积极的配合.脱离灾区时,要听从救护人员的安排，保持良好的秩序，并注意自身和他人安全，避免造成意外伤害.3．矿工在灾区自救、互救的行动准则（1）因事故造成自己所在地点有毒有害气体浓度增高,可能危及人员生命安全时，必须及时正确地佩戴自救器,并严格制止不佩带自救器的人员进入灾区工作或通过窒息区撤退。撤退时要根据灾害及现场的实际情况，采取不同的对应措施。（2)在受灾地点或撤退途中,发现受伤人员，只要他们尚存，就应组织有经验的同志积极进行抢救，并运送到安全地点。（3）对于从灾区内营救出来的伤员,应妥善安置到安全地点，并根据伤情，就地取材,及时进行人工呼吸、止血、包扎、骨折临时固定等急救处理。（4）在现场急救和运送伤员过程中,方法要得当，动作要准确、轻巧，避免伤员扩大伤情和受不必要的痛苦。（5）在灾区内避灾等救时,所有遇险人员应主动把食物、饮用水交给避灾领导人统一分配,矿灯要有计划地使用。每人应积极完成自己承担的任务，精心照料伤员和其他同志，共