伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司火区治理项目安全技术措施汇编

伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司

火区治理项目安全技术措施汇编

伊旗昊达公司灭火工程指挥部

2010年8月

参加编制人员名单

序号姓名专业职称签名

1张雄采矿总经理

2高华企业管理副董事长

3贾伟露天采矿灭火工程总指挥

4王贵亮经济财务总监

5豆江海采矿总工程师

6杨旭林机电生产矿长

7丁建平机电机电工程师

8魏永强安全安全矿长

9何凤刚露天采矿灭火工程副总指挥

10张立新采矿灭火工程副总指挥

11王新智调度安调中心主任

12乔浩安监安监站副主任

13杨登科建筑生产部部长

14郭建平机电机电部部长

15任正义机电机电技术员

16刘成斌经济财务部部长

17杨建平经济后勤保障

18李兴国环保综合部副部长

19郭建测量生产部

20陈福奎采矿灭火工程监理

21王建国露天剥离第一项目部负责人

22李胜军露天剥离第一项目部负责人

目录

刖S

第一章矿田概况及安全条件....................................9

第一节矿区概况.............................................9

第二节安全条件...........................................114

第三节火区勘探程度评价....................................16

第二章工程设计概况..........................................17

第一节灭火方法的确定......................................17

第二节灭火方法的实施......................................18

第三节火区燃烧状况.........................................19

第四节火区勘探情况及剥挖界线..............................22

第五节剥挖工艺及设备选型..................................25

第六节剥挖程序与剥挖方式..................................27

第三章采掘、运输、排土工程.................................31

第一节穿爆工程............................................31

第二节穿爆工程安全技术措施................................35

第三节运输工程............................................43

第四节运输工程安全技术措施................................46

第五节排土与回填...........................................52

第六节排土工程安全技术措施................................56

第七节主要经济技术指标....................................59

第四章边坡稳定设计与监测...................................62

第一节工程地质条件........................................62

第二节边坡稳定计算........................................63

第三节采掘场、排土场边坡监测............错误！未定义书签。7

第四节边坡监测安全技术措施.................错误！未定义书签。9

第五章爆破安全.............................................71

第一节爆破器材库...........................................71

第二节爆破材料的保存和运输................................71

第六章防排水系统...........................................733

第一节水文地质条件.........................................73

第二节防排水系统...........................................73

第三节安全措施............................................75

第七章其他辅助设施..........................................77

第一节简易道路工程.........................................77

第二节供水工程............................................78

第三节输电线路............................................78

第四节土建工程............................................79

第五节加油站..............................................79

第六节通信设备............................................79

第八章灭火工程量的计算.....................................80

第一节灭火用水量...........................................80

第二节灭火用土量...........................................81

第三节剥挖工程量...........................................82

第四节爆破工程量...........................................83

第九章施工组织与进度安排...................................84

第一节施工工期............................................84

第二节劳动组织............................................84

II

第三节施工顺序............................................84

第四节施工进度安排........................................85

第十章施工经济............................错误！未定义书签。

第一节工程费用概算........................错误！未定义书签。

第二节效益分析...........................错误！未定义书签。

第十一章施工安全措施.......................................89

第一节总则................................................89

第二节专业安全规程........................错误！未定义书签。

第三节排土场安全防护......................错误！未定义书签。

第四节灭火与煤矿生产安全.................错误！未定义书签。

附录：

1、采矿许可证副本、安全生产许可证副本、营业执照副本、煤炭生

产许可证副本、矿长资格证及矿长安全资格证复印件；

2、内蒙古煤炭工业局“关于伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司煤矿

灭火专项初步设计的批复”（内煤局字【2009】45号，内蒙古煤炭工业局

“关于伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司煤矿补充灭火专项初步设计的

批复”（内煤局字[2010]307号；

3、鄂尔多斯人民政府关于同意昊达煤炭有限责任公司煤矿灭火工程开

工的批复（鄂府函[2009]131号；

4、鄂尔多斯市环境保护局关于伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司煤矿

灭火工程具体实施要求（鄂环监字[2009]829号；

5、鄂尔多斯市水土保持局关于伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司煤矿

灭火工程水土保持方案报告书的批复（鄂水保发【2009】109号；

6、鄂尔多斯市林业局关于昊达煤矿外排土场临时占用林地的批复（鄂

III

林发[2009]354号；

7、鄂尔多斯市林业局关于昊达煤矿灭火项目临时占用林地的批复（鄂

林发[2009]355号）

8、市国土局灭火专项工程土地复垦方案通过评审的通知

9、旗人民政府关于昊达煤炭有限责任公司煤矿灭火工程火区治理项目

临时使用土地的批复（伊政发【2010】10号）

附图目录

1、灭火工程地质地形图

2、剥离工程井上下对照图

3、灭火工程采剥工程平面图（涵盖避灾系统图）

4、灭火工程运输系统图

4、灭火工程边坡监测系统图

5、灭火工程供电系统图

6、灭火工程供排水系统图

IV

伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编

、/4-1­.

刖百

伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司煤矿（以下简称昊达煤矿）位于内

蒙鄂尔多斯市伊金霍洛旗纳林陶亥镇境内，位于东胜煤田神东矿区东部。

昊达煤矿前身为丁家培堵煤矿，始建于1996年，1997年正式投产，为

伊金霍洛旗煤炭集团公司下属煤矿，矿井设计生产能9万吨/年。2008年

技改为年生产能力90万吨的综合机械化开采矿井。井田东西最宽约4.3km,

南北最长约5.4km,井田面积约5.6061km2o开采深度由13231n至1140m。

井田内地质构造简单，煤层储存稳定，主要可采煤层HI-2、IV-2、V-1、

V-2煤层。

昊达煤矿前期开采3-2煤层时采用房柱式爆破开采，采空区遗煤较多,

再加上3-2煤层埋藏较浅，且地表存在裂缝，因此井田内煤层发生自燃。

为了综合治理昊达煤矿的煤层自燃，有效的保护和充分利用煤炭资源，减

少煤层自燃造成的日趋严重的环境污染，彻底改善自燃区域动、植物的基

本生存条件，并保证矿井的安全生产，昊达煤矿委托山西省安全工程技术

研究中心对我矿范围内的煤层火区进行同位素测氨法探测火源位置。为了

查清自燃火源位置，给火区治理提供科学依据，山西省安全工程技术研究

中心于2008年9月20日至9月30日进行了火源探测。2008年10月昊达

煤矿委托辽宁天信工程设计咨询有限公司编制《昊达煤矿有限公司煤矿灭

火专项初步设计》。2010年3月昊达煤矿委托内蒙古自治区煤田地质局117

勘探队（以下简称煤田“7队）对矿区范围内新发现的火区进行了火区详

细勘查工作，并编制完成了《内蒙古自治区煤田（煤矿）火区详细勘探报

告（东胜煤田伊金霍洛旗昊达煤矿新增火区）》。在此基础上内蒙古煤炭科

学研究院为我矿编制了《东胜煤田伊金霍洛旗昊达煤炭有限公司煤矿灭火

专项（补充）初步设计》。

5

伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编

~2008年底相继通过伊旗人民政府、鄂尔多斯市人民政府初审，并申报

至内蒙古煤炭工业局。2009年2月10日我公司取得内蒙古煤炭工业局”关

于伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司煤矿灭火专项初步设计的批复”（内煤

局字[2009]45号；2009年5月7日取得鄂尔多斯市人民政府“关于同

意昊达公司煤矿灭火工程开工的批复”（鄂府函【2009】131号。2009年

11月10日取得鄂尔多斯市水土保持局“关于同意昊达公司灭火工程水土保

持方案报告书的批复”（鄂水保发[2009]109号；11月17日取得鄂尔多

斯市环境保护局“关于昊达公司煤矿灭火工程具体实施要求”（鄂环监字

[2009]829号；12月15日取得灭火工程外排土场、灭火项目临时占用

林地的批复（鄂林发[2009]354、鄂林发[2009]355号；2010年2月

4日取得灭火工程临时使用土地的批复（伊政发【2010】10号）。经过一个

月的前期准备工作，2010年3月我公司灭火工程开始运作。

根据设计，采用剥离方式灭火，安全条件要优于其他方式开发。但是

由于灭火工程属于采空区作业，加之在开采过程中可能遇到的各种自然灾

害、地质方面的一些不利因素等，仍有许多潜在的危险。为避免这些危险,

杜绝重大事故发生，指导矿山安全生产，特编制本安全措施。

一、设计依据

1、《内蒙古自治区人民政府关于加强煤田（煤矿）火区专项治理工作

的实施意见》（内政字[2007]234号；

2、《内蒙古自治区东胜煤田准格尔召——新庙矿区丁家坛堵煤矿煤炭

资源储量核实报告》矿产资源储量评审意见书，内国土资源审字[2004]

024号；

3、2009年2月内蒙古自治区煤炭工业局对《昊达煤矿有限公司煤矿灭

火专项初步设计》进行了批复；

4、2010年8月内蒙古自治区煤炭工业局对《昊达煤矿有限公司煤矿补

充灭火专项初步设计》的批复;

6

伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编_________________________________________

-5、山西省安全工程技术研究中心编制的《伊金霍洛旗昊达煤炭有限责

任公司煤矿煤层自燃火源位置探测报告》；

6、内蒙古自治区煤炭科学研究所编制的《内蒙古伊金霍洛旗昊达煤炭

有限责任公司煤矿扩建优化初步设计》；

7、辽宁天信工程设计咨询有限公司编制的《昊达煤矿有限公司煤矿灭

火专项初步设计》；

8、内蒙古自治区煤田地质局117勘探队编制的《内蒙古自治区煤田（煤

矿）火区详细勘探报告（东胜煤田伊金霍洛旗昊达煤矿新增火区）》；

9、内蒙古煤炭科学研究院编制的《东胜煤田伊金霍洛旗昊达煤炭有限

公司煤矿灭火专项（补充）初步设计》；

10、2008年6月的补充勘探报告；

11＞《煤田火灾灭火规范（试行）》能源安保[1992]952号；

12、《煤炭工业露天矿设计规范》（GB50197-2005）；

13、《煤矿安全规程》（2006版；

14、其它相关法律、法规和规范。

15、煤矿的采掘工程资料。

二、设计指导思想

1、坚持“安全第一、预防为主”的安全生产方针；

2、贯彻执行“因地制宜、综合治理、技术可行、经济合理、施工安全”

的灭火设计原则；

3、选择适合该矿具体条件的灭火工艺，节约费用，提高工效；

4、依据“先灭火、后生产；先安全、后灭火”的原则，搞好灭火工程

与井工矿的衔接，确保井工的生产安全；

5、治理环境，造福于民，保护资源，走可持续发展之路；因地制宜、

综合治理、技术可行、经济合理、施工安全。

7

伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编

=三、设计主要工艺特点

本灭火工程范围小，工程量少，考虑采用外包机制，选用单斗——卡

车工艺作为该剥挖灭火工程的工艺。剥离工程采用1.6-2.5ni3液压挖掘机，

配合50装载机采装，32t自卸卡车运输工艺，采用半固定坑线配合移动坑

线的开拓运输系统。穿孔设备选用KQ-120潜孔钻机，采用深孔爆破方法，

进行岩石松动爆破。

四、存在的问题

1、我矿“储量核实报告”及本次“火区探测报告”中有关确定露天开

采边坡稳定方面的工程地质条件资料参数缺乏，论述简单；灭火剥挖确定

的最终边坡角还需要在今后的施工中进一步研究，在进行这方面的工程地

质勘探基础上或参照临近矿山的边坡稳定情况进行确定。

2、此次探明的火区位于3-2煤层，且均在主副井巷道的西北部的采空

区内，最近的新增三火区与副井巷道约80m,与主井巷道约110m。火区在

3-2煤层，为了防止老窑采空区内的有毒有害气体与采掘面相互贯通给生产

带来隐患以及火区的蔓延对主副巷道的威胁，建议灭火期间必须应停止矿

井的生产，做到先灭火，后生产。

3、火区是动态发展的，随着火区的揭露，灭火范围要视实际情况而重

新制定。

4、火区剥挖坑东部边缘有居民，建议协商搬迁解决。

8

伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编

第一章矿田概况及安全条件

第一节矿区概况

一、地理位置

伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司煤矿，位于内蒙古自治区鄂尔多斯

市伊金霍洛旗纳林陶亥镇境内，具体位置在边家壕村以南，丁家培堵以西

一带。行政区划隶属伊金霍洛旗新庙镇管辖。矿区东南距新庙镇约4km。

其地理座标为：东经：110°16z19〃一110°19'21〃

北纬：39°24,00〃一39°25'42〃（附交通位置图）。

井田东西最宽约4.3km,南北最长约5.妹m,面积5.6061kd,批准开

采标高1323nl〜1140m。伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司煤矿批准的矿区

范围拐点坐标由8个拐点构成。

昊达煤矿矿权地面境界拐点直角坐标一览表

拐点编号XY

14366295.0037437300.00

24366365.0037438990.00

34365000.0037439010.00

44363270.0037441700.00

54363210.0037441500.00

64363200.0037439400.00

74364700.0037437890.00

84365420.0037437300.00

二、交通

矿区距包府公路800米,距纳林陶亥镇约4公里，距弓家塔约13公里。

边家壕至弓家塔公路从井田北侧穿过，边家壕沿包府公路向南距陕西省大

9

伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编

柳塔约29公里，向北距鄂尔多斯市东胜区约65公里，交通便利。（见交通

位置图）

三、自然条件

1、地形、地貌及水文

位于鄂尔多斯高原中部，地形总体趋势西高东低、北高南低，区域地

貌按成因可分为侵蚀构造和堆积两大类。侵蚀构造高原地形：由白垩系，

侏罗系的紫红色、灰绿色砂岩，砂砾岩，粉砂岩，泥岩组成。平均海拔在

1265--1325m,最大标高差60m,一般相对高差20nl左右，地形起伏较大，

切割剧烈，山顶和山脊多呈浑圆状，植被覆盖率低，水土流失严重，具黄

河流域上游地区较为普遍的地貌形态。沟谷上游比降大，常年干涸，少数

因切割较深，含水层形成天然的地下水露头。

2、堆积地形：

⑴河流堆积地形：呈树枝状分布在勃牛川河及其支流，沿沟谷堆积，

以砂为主，还有少量的砾石，泥质及粉砂，厚7.44-20.77m,河槽的比降

千分之三，地表水或河谷潜水循环十分畅通，造成侵蚀基准面不断下降，

周围山区不断上升，而使河流处于下切地段，河谷阶地发育，形成三级阶

地。

⑵风积、沙漠地形：主要是第四系风积沙，由东南至西北逐渐变厚，

厚0.99-62.23m,沙漠地形北部高，南部低，有沙丘分布，而沙丘有固定

沙丘和流动沙丘之分，固定沙丘多生长沙柳、沙蒿等耐旱植物。

3、气候

属半干旱半沙漠大陆性气候，冬季寒冷，夏季炎热，冬春两季多风沙,

具高原寒暑剧变的特点,每年11月份至次年6月份为风季,以西北风为主,

年平均风速3.4m/min,最大风速可达24m/min,最大沙尘暴日为40天/年。

年平均相对湿度为52%,年平均降水量350nm1,雨季集中于七、八、九三个

月，年平均蒸发量2492.1mm,年平均气温6.2度，最高气温36.6度，最

10

伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编

低气温-29.6度，最大冻土深度2.04m,冰冻期159天，无霜期147天。冬

春季节多刮西北风，夏秋季节多刮东南风，平均风速3.2米/秒，最大风力

8级，最大风速达24米/秒。

四、灭火工程现状

伊旗昊达煤炭有限责任公司煤矿灭火工程治理区位于昊达煤矿井田北

侧，3203综采工作面以东，是由原昊达煤矿于建矿初期至2006年采用房柱

式爆破开采所遗留的采空区所构成的。灭火工程主要治理我公司3-2煤层,

治理面积约933800平米，平均埋藏厚度43.3米，总剥离土石方量约3300

万立方米。

依照灭火工程初步设计和补充初步设计要求，结合我公司实际情况和

地形地貌，采用剥挖方式灭火，剥挖深度为451n〜60m；在治理区的东北部基

建拉沟，工作线“一”字形布置，向西南方向推进，拉沟长度598米，推

进长度约1210米。按当地自然标高将采掘邦从上至下划分为：70盘、60

盘、50盘、44盘等4个剥离台阶和1个煤台阶。其中剥离台阶在走向方向

上的平均长度约为670m,剥离沙土台阶平盘宽度为30m,剥离岩石台阶平

盘宽度为25m,台阶高度为10米。我矿剥离与采煤均为单斗一卡车开采工

艺，采掘、穿孔和辅助设备由全部采用外包的方式进行。灭火剥离工程采

用1.6-2.5D?液压挖掘机，配合50装载机采装，32t自卸卡车运输工艺，

采用半固定坑线配合移动坑线的开拓运输系统。剥离物经指定的出入沟排

至外排土场。外排土场分两部分，一部分位于采坑北侧，距离采坑50米，

面积约18.82万平米，排土高度平均为23米，可容纳432.86万立方；另

一部分位于采坑东南部，3202综采工作面上部，距离采坑1.6公里，排土

面积约15.29万平米，排土高度平均为15米，可排土229.35万立方；两

个排土场共容纳排土量662.21万立方。

昊达煤矿灭火工程自2010年3月10日开工建设，截止2010年8月

20日，灭火工程开工历时194天，其中因刮风、下雨等自然条件影响造成

11

伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编

停产共计14天，因停用火工品等因素造成停产共计24天,合计停产38天,

则实际生产时间为156天,共计剥离砂岩总量412.69万立方米，平均日剥

离量为2.65万立方米/天；其中剥离砂土，剥离岩石。

昊达煤矿灭火工程现有设备型号及数量表

项目数量

单斗挖掘机1.6-2.5m324台

钻机KQ-1208台

装载机LZ-506台

20t1台

洒水车

8t2台

自卸车25t-32t82台

油罐车20t2台

生产指挥车皮卡5台

7t1台

炸药混装车

15t1台

五、外部建设条件

1、电源

本矿采场供电一回从伊丰煤矿10KV变电站通过地埋引入昊达煤矿低压

配电柜，再通过地埋从西帮引入采坑，通过高压跌落保险及电缆供给，压

风机及照明、监控等用电设备。另一回从昊达煤矿10KV变电站通过地埋引

至采坑变压器，供给排水、消防等用电设备。电源可靠。

2、水源

灭火工程的工业用水全部取自综采地下涌水，行政和居民用水则来自

地面生活水处理站。水源稳定可靠。

12

交通位置图

比例尺：1：150000

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13

伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编

第二节安全条件

—*、地质构造

昊达煤炭有限责任公司煤矿位于东胜煤田东南部，基本构造形态与东胜

煤田一致，为一向南西倾斜的单斜构造，倾角1°〜3。，区内无断层及较

大褶皱，亦无岩浆岩侵入，地质构造简单。

治理区内的地形总体为北高南低，最高点位于火区北部，海拔标高1305

米，最低点位于火区南部，海拔标高1271米，最大标高差33米。区内植

被稀少，属荒漠〜半荒漠地区。根据地质资料显示，现治理区3-2煤层顶

界至地表，埋藏厚度为27.4〜61.13米，平均44.265米。3-2煤层中下部

岩性为灰色泥质粉砂岩、砂质泥岩、泥岩互层；上部有18-52米的岩石，

以灰白色中、细粒砂岩为主，层理交错；在岩石上部，直接被第四系风积

砂覆盖，区内分布极广，厚度为5-25m。由于后期剥蚀，在火区东北部2-2

煤层仅有很小范围可采，埋深约为11-28米左右，可采出煤量13万吨。

二、水文地质条件

矿区地处干旱的半沙漠、荒漠地带，无常年地表径流，地势呈北高南低,

大面积被第四系风积砂覆盖。矿区内直接充水含水层和间接充水含水层的

含水空间均以裂隙为主，除火烧岩裂隙潜水含水层富水性较好外，其它各

含水岩组富水性均很弱(q<0.11/s«m)o因此，将矿区水文地质类型确定

为第二类第一〜二型，即以裂隙充水为主，水文地质条件简单〜中等。

根据前期开采时留下的水文地质资料显示,治理区存在裂隙含水层及老

井采空区积水，含水层且富水性较好，该含水层的涌水0=2.97〜16.561/s,

渗透系数K=8.5521~43.96m/d,含水层厚度一般为4.22〜11.48m。该含水层

补给来源广泛，有大气降水直接渗入补给，有第四系孔隙水的补给；老井采

空区积水，根据老井封闭前矿井涌水量测算，在初期采空区域内排水量约为

13m3/ho

14

伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编

―三、煤层及煤质

（一）、煤的性质及其特征：区内煤呈黑色，条痕褐黑色，沥青光泽，

条带状结构，层状构造。燃点300C左右，燃烧试验为剧燃，残灰为灰白色

粉末，显微硬度19.5〜20.3kg/mm?,该治理区揭露煤层平均厚度4.90米,

3

容重为1.24t/m0

（二）、煤的牌号：根据我国目前煤炭分类方案，本矿煤种以不粘煤

（BN31）为主，次为长焰煤（CY41）o

（三）、煤层的自然发火倾向：根据煤层情况，煤的自然发火期为3-6

个月，夏天或雨季更短。

（四）、煤质指标：111一2煤层为特低灰、特低硫、特低磷、中高发热

量煤；

可采煤层化学特征表

洗工业分析（%）

煤

选

层Qb・d(MJ/kg)S…闾Tar-d

情MadAdV

号daf

况

7.31-9.464.55-8.2335.61-36.3728.8830.280.16~0.306.68.4

原

8.49⑶6.25⑶36.31⑶29.52(3)0.23⑶7.4⑶

m-2

6.40-8.163.04-3.7435.27-38.790.2(H).22

洗

7.54⑶3.47(3)36.94⑶0.21(2)

（五）、煤的物理性质及煤岩特征

1、煤的一般物理性质

区内煤呈黑色，条痕褐黑色，沥青光泽，局部为油脂、丝绢光泽，贝

壳状或参差状断口，裂隙较发育，其内局部充填黄铁矿或方解石薄膜，条

带状结构，层状构造。燃点300℃左右，燃烧试验为剧燃，残灰为灰白色粉

15

伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编

末，显微硬度19.5〜20.3kg/nmM

2、煤岩特征

（1）宏观煤岩特征：皿一2煤层为半亮型。

（2）显微煤岩特征：根据中国地科院对显微煤岩类型的分类方案，区

内111一2煤层均为丝质亮暗煤。

四、其他安全条件

与昊达煤矿火区治理工程采区临界的有：治理区东南部距离伊丰煤矿

井田边界约90米，东部距离乌兰后温家梁煤矿430米、北部距离伊泰大地

精煤矿300米、距离三星煤矿590米，治理区范围内无标志性建筑，并且

附近1公里内无居民居住，人烟较少。

据中科院地震局编制的地震资料，鄂尔多斯市附近地区地震动峰值加

速度为0.05,对照地震烈度6度，为弱震区的预测范围，历史上亦无破坏

性地震记载。

第三节火区勘探程度评价

1、《伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司煤矿煤层自燃火源位置探测报

告》由山西省安全工程技术研究中心于2008年10月编制。

2、《伊金霍洛旗昊达煤炭有限责任公司煤矿煤层自燃火源位置探测报

告》主要以测氢法为主要探测手段。

3、测试网络采用20Mx20M方格，满足温度异常区边界线控制的要求。

二、综合评价

探测报告基本满足编制灭火工程初步设计的要求，在工程施工过程中,

要补充探测工作，发现问题及时修改。

总之，昊达煤矿灭火工程具备开工条件。

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第二章灭火工程设计概况

第一节灭火方法的确定

一、灭火目标确定

本矿几处火区都位于新建主副井口的西北部，全部为采空区自燃着火,

为了防止老窑采空区内的有害气体及火区的蔓延对采掘作业的安全隐患及

对综采巷道的威胁，同时由于新火区存在于4-2>5-1>5-2煤层的后期综

采、掘进工作面之上，势必会造成火区上部的作业，一些安全无法保障，

存在采煤安全隐患，火区的存在对矿井的生产造成严重的安全威胁。火区

的存在，造成煤炭资源燃烧和呆滞、污染环境、威胁道路安全及煤矿的生

产和运输，甚至是工作人员的生命安全。为消除危险有害隐患、解放呆滞

煤量、保护环境、创造和谐社会大气候、促进经济发展。因此设计确定火

区灭火目标为熄灭标准。

二、灭火方法的确定

常用的煤田灭火方法有多种，如：土埋法、注浆法、注水法和剥挖法

等。其中，剥挖方式灭火比较适合本矿。

剥挖灭火就是在火区范围内自上而下分台阶开挖剥离，超前注水，降

低燃体温度，挖除着火体，后期用黄土覆盖煤层露头，最后回填开挖坑，

整平及再覆盖黄土，以备以后绿化复垦。

剥挖方式灭火特点

1、灭火效果彻底；

2、可顺便回收大量煤炭资源；以抵补大部分投资，灭火总成本较低。

主要缺点：

1、施工工艺较复杂，危险性大；

2、动用施工设备多，前期投资大；

3、适用条件苛刻，只适用煤层埋藏较浅的煤田火源。

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―为达到熄灭的灭火标准，以彻底根除火源，本设计采用剥挖方式灭火。

剥挖方式灭火设计参照《煤炭工业露天开采设计规范》执行。

第二节灭火方法的实施

灭火方法实施的工序：

用机械砸塌、砸实采空区和烧空区并垫土隔绝空气——洒水降温——

上覆土岩层的剥挖——熄灭着火煤层——火区残煤的回收及运输——开挖

坑底部边界煤层露头黄土封堵、覆盖——开挖坑回填、整平黄土覆盖（以

备绿化复垦）——绿化。

依据本设计所选择灭火方法，针对上覆土岩层的剥挖各工序环节分别

进行叙述。

1、用机械砸塌、砸实采空区和烧空区并垫土隔绝空气

每当剥挖工程接近采空区和烧空区时，为防止采运设备掉入塌陷区和

高温、有毒、有害气体突然涌出对设备人员造成灾难，首先用液压锤在台

阶上盘砸一遍，凡是能够砸塌的地方，要彻底砸塌砸实，并用表土垫平，

保证设备通行和更好的隔绝空气。

2、洒水降温

当采、运设备在火区上部作业时，有时设备的环境温度超过设备允许

的工作温度，设备无法工作。通过向工作面（通常为台阶上盘）洒水，降

低工作面温度。该项工作要在采装工作提前一定阶段，防止洒水降温时产

生的气体影响剥挖工程。

3、上覆土岩层的剥挖

燃烧煤层上部土岩的剥挖，是灭火工程的主要工作。一般情况下，隔

者厚厚的土岩，从地表注水很难浇到燃烧体上，起不到灭火的作用。只有

剥挖掉煤层上部的土岩（要留「2米用来隔绝空气）后再注水才能浇到合

适的地方。

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-4、熄灭着火煤层

用水或其他灭火剂将燃烧的煤层熄灭，本设计采用的是用水熄灭，在

不能用水浇灭的情况下考虑使用其它灭火方式。

5、火区残煤的回收及运输

熄火后残煤，尚未燃烧的煤层，灰渣，用挖掘机装自卸卡车运出工作

面，熄火后残煤，尚未燃烧的煤层运到临时煤场，二者要分别存放。灰渣

运到排土场中部埋好。

6、开挖坑底部边界煤层露头黄土封堵、覆盖

用黄土封堵剥挖后出露的煤层，防止出露煤层进入氧气造成新的煤层

着火。

7、开挖坑回填、整平黄土覆盖

在挖出最后一车残煤后，剥挖现场留下一个坑，为复垦和环保本设计

将采坑最后一个台阶(1240)填平，下部取自外排土场岩石，平整压实后,

再上部铺上黄土和表土以备绿化而用。

8、绿化

将绿化区表面边缘地带做出略高出中间的形状并在中间打出田填，通

上水管后先种草，当土壤肥力达到一定程度时再改种其他植物。计算复垦

绿化面积应将临时表土场和临时煤场面积计算进去。

第三节火区燃烧状况

一、煤层自燃原因分析

煤层的起火自燃原因是多方面的，但从总体上来讲，不外有客观因素

和人为因素两种。

1、客观因素

本工作区地处东胜煤田，煤层厚、埋藏浅，沟谷发育，地形切割强烈,

煤层露头发育。煤层中的挥发分率高，自然发火倾向强，属自燃〜易自燃

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煤层。煤中的固定碳（C）、黄铁矿（FeS）等，在长时间氧化作用下不断积

蓄热量，同时产生了燃点比煤更低的一氧化碳（CO）等易燃物质，经长时

间的积累，发生起火，从而导致煤层自燃。

2、人为因素

煤层着火的人为因素较多，起火原因复杂。但多数煤矿的火灾发生原

因多为以下几类：

（1）煤矿开采时间较长，采空区内滞留大量粉煤，且对采空区又不采

取密闭措施或密闭措施不严，导致采空区漏风严重，浮煤经长时间氧化后

发生自燃；

（2）煤矿所开采的煤层埋藏较浅，形成的采空区塌陷裂隙沟通了地表,

发生采空区漏风现象，从面导致浮煤自燃；

（3）有少数煤矿在过去生产过程中，人为采用明火取暖，直接将生产

出的煤在井下点燃，从而导致火灾。

二、火区分布特征

本火区为采空区自燃火区。

㈠火区燃烧特征

火区现场勘查发现，煤火处于煤层浅部的，燃烧程度低一些，可见明

火。塌陷、裂隙部位，燃烧强烈一些，大多可见少量的青烟、强裂的刺鼻

气味（SOD。本火区煤层露头、老窑采空区未见到明火，仅有一处地面裂缝

见少量的青烟冒出，另一处据调查过去塌陷有烟气冒出，后被封堵。

㈡火区地表特征

火区地表指示特征是火区野外调查和火区圈定的重要依据，表现为明

火、热异常、有害气体、青烟、裂缝、硫磺（充硝）析出、植被枯死等。

1、本区仅有一处地面裂缝见少量的青烟冒出，其他地段未发现明显的

热异常。

2、由于火区内温度高，岩石的物理化学性质发生变化，导致岩石破碎,

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形成大量的裂缝；同时，由于煤层燃烧后形成空洞，导致上部的岩石冒落

形成地表塌陷。因而火区地表塌陷、裂缝是火区调查与分析的重要内容，

也是火区范围圈定的依据。

3、煤层周围岩石在高温烘烤作用下，常发生脱水、氧化、熔融、碎裂

和重结晶作用，改变了岩石的结构、构造，形成不同变质程度的烧变岩。

三、火区燃烧面积及深度

1、火区燃烧面积通过本次勘查，昊达煤矿火区共查明6处，火区燃烧

面积约40.84X10W,推断火区影响面积约10.52X1012。

2、火区燃烧深度东胜煤田东部为丘陵高原地貌，地形坡度平缓，无大

冲沟，大多属于草原化半荒漠植物区。根据调查，煤田开发较晚，于20世

纪80年代末，沿沟道顺浅部煤层开办的小煤窑，进入90年代，对小煤窑

进行治理整顿，关闭了小窑，关井后续工作的资金紧缺，井口密闭质量不

高，且无人维护，已废弃的老窑采空区，导致关闭小窑井下漏风，引起煤

层自燃。小窑的采深较小，一般在垂深30m左右；区内的煤层倾角小。

一般煤层燃烧都为近地表、第四系覆盖层较薄的层位。燃烧造成煤层及

顶板形成烘烤带，形成比煤层厚度大的燃烧厚度。一般来说，凭经验得出，

燃烧厚度比煤层厚度大1〜L5倍。

经本次详细勘查，详细地查明了火区的范围、面积，并根据物探、煤田

勘探资料的综合分析，通过火区的煤层底板标高得出燃烧深度28〜52。

四、燃烧资源储量

1、燃烧资源储量估算范围

本次燃烧资源储量估算范围为在燃烧范围及火区影响边界，根据调查

及本次勘查结果，煤层燃烧主要发生在老窑采空部位。

2、估算方法的选择

本区构造简单，是一个向SW倾斜的单斜构造，燃烧煤层倾角1°〜3。

左右，煤层厚度稳定〜较稳定。故选用地质块段法估算燃烧损失资源储量。

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估算时采用各火区煤层燃烧厚度和平面积。计算公式：

Q=sXmXd

式中：Q为燃烧损失资源储量（t）

s为火区燃烧范围平面积（m2）

m为煤层燃烧平均厚度（m）

d为燃烧煤层视密度值（t/m3）

3、估算结果

通过本次计算昊达煤矿火区内燃烧损失煤炭资源量为298.02万吨。其

中在燃煤炭资源量为237.13万吨，冻结煤炭资源量为60.89万吨。

第四节火区勘探情况及剥挖界线

依照灭火初步设计及新增火区初步设计，昊达煤矿灭火工程分两个阶

段进行灭火。

一、第一阶段火区勘探情况及设计简介

第一阶段火区勘探查明的火区主要分布在老窑采空区，矿区内查明温

度异常区2处。火区全部分布在老窑采空区。A区为一高温氧化区，面积为

42541m2；B区为一高温氧化区，面积为40494m2。第一次灭火设计确定的

灭火标准为熄灭标准。将2个温度异常区划分为一个治理区（其中包括A

区，B区），对其进行全部地面开挖彻底挖除火源，达到熄灭的程度。

第一阶段灭火设计的主要技术经济指标

1、火区总面积：83035m2；

2、温度异常区数量：2处；

3、灭火标准：熄灭；

4、灭火工期：1年；

5、剥挖工程量:1044.65万m3；

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6、回收残煤：35.11万吨;

7、净利润：541.14万元

剥挖治理区境界主要拐点坐标见下表:

火区主要拐点坐标表

地表主要拐点坑底拐点

点号XY点号XY

B1436625937438204D1436614037438217

B2436588937438731D2436584337438641

B3436568337438716D3436572637438641

B4436566737438702D4436572137438175

B5436564637438158D5436600237438090

B6436564537438119

B7436502137438006

治理区底部面积14.61万m2,地表面积28.71万inz,深度4511r60m。

二、第二阶段火区勘探情况及设计简介

根据内蒙古自治区煤田地质局117勘探队2010年3月提交的《内蒙古

自治区煤田（煤矿）火区详细勘探报告（东胜煤田伊金霍洛旗昊达煤矿新

增火区）》报告，矿区内现又查明4处隐伏火区，全部分布在矿权的老窑

采空区内。着火煤层为3-2号煤层。火区发火原因为老窑开采地表塌陷造

成煤层自燃而引起。

根据新增火区勘探报告，按照火区的自然赋存情况，将4个火区划分.

第二阶段主要技术经济指标

1、火区总面积：0.4084km2；

2、治理区数量：1个；

3、灭火目标：熄灭标准；

4、灭火工期：4a,其中监测期1年；

5、剥挖总量：3232.97X104m3；

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6、回收残煤：117.63X104；

7、净投资：7620.61万元。

火区治理区境界情况表

最大暴露

地表面积（万in?）底部面积（万nf）

治理区深度m

96.347275.336780

火区治理区坑底主要拐点坐标表

序号点号XY

1D1436572637438641

2D2436541837438681

3D3436517637438426

4D4436470337438604

5D5436445737438273

6D6436518437437811

7D7436535737438060

8D8436574137437802

9D9436585937437872

10D10436600237438090

11D11436572137438175

火区治理区地表主要拐点坐标表

序号点号XY

1B1436566737438702

2B2436573837438720

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伊旗昊达煤炭有限责任公司灭火工程安全技术措施汇编

3B3436569237438731

4B4436540037438745

5B5436516337438485

6B6436468637438664

7B7436435737438246

8B8436521237437706

9B9436537837437946

10B10436575437437691

11B11436593737437792

12B1243660433743