三级避灾系统

平顶山天安煤业股份有限公司八矿二水平己二采区固定避难硐室项目实施报告编制单位：平顶山天安煤业股份有限公司八矿二0一0年四月第一章八矿瓦斯灾害情况

第一节矿井基本情况平煤八矿隶属中平能化集团天安煤业股份有限公司的国有股份制有限公司，是我国自行设计和施工的第一座特大型矿井，设计能力300万吨/年，服务年限65年。1966年10月12日破土动工，1981年2月13日一期工程投产，1984年12月30日二期工程投产。2008年经省局批复矿井综合生产能力360万吨/年。截止2008年底，矿井保守资源量39126.6万吨，可采储量18349.4万吨，生产能力按360万吨/年、储量备用系数取1.4计算，剩余服务年限36.4年。矿井采用立井多水平开拓方式。现有八个立井井筒，四进四回。一水平（标高－430米），布置有丁一、己三、己三扩大、己二、戊二、戊四、己四等七个采区，其中己三扩大、戊二为突出危险采区。接替水平为二水平（标高－693米），规划丁二、己二、戊二、己一、戊一等五个采区，除丁二采区外其余四个采区均属突出危险采区。可采煤层三组四层：丁组、戊组、己组，其中己组煤层包含己煤层和己煤层1516.17第二节煤炭资源和开采地质条件截止2008年底，矿井保守资源量39126.6万吨，可采储量18349.4万吨，生产能力按360万吨/年，剩余服务年限36.4年。井田地层从老到新依次为寒武系崮山组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二迭系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组和第四系。地层未受区域变质和岩浆活动影响。煤系地层基底为寒武系崮山组白云质灰岩，煤系盖层为二迭系石千峰组平顶山砂岩，含煤地层总厚度900m左右。煤系地层为石炭－二迭系，含煤地层自下而上为石炭系太原组，二迭系山西组、下石盒子组和上石盒子组。井田处于李口向斜的东南翼，总体构造形态呈单斜构造，次级褶曲有郭庄背斜及井田南侧的小型向斜，地层倾角0~42度，平均15度。井田内主要有任庄断层、辛店断层、张湾断层及白石沟断层等。A：褶曲（1） 李口向斜，是八矿井田的主体构造，轴向北西，为向东北方向倾伏的宽缓褶曲，其褶曲轴在12线以西为八矿深部边界，向斜核部由二叠系地层组成，褶曲轴在走向方向有所变化，在16线以西走向北西50度左右，16-14线走向近似东西向，12-7线走向北西78度，7线以东走向北20度西。南翼倾角，在15-17线之间，-430水平上部高达42°,平均25°,-430水平以下至李口向斜轴倾角0-12°,平均6°,已基本查明。（2） 郭庄背斜：位于井田西南边缘西起25线，东至9线附近，在15线以西轴向与李口向斜轴向大致平行,15线以东近东西向,为北陡南缓的不对称背斜,东北翼倾角25度左右,西南翼倾角10度左右,背斜幅度约60米,现已查明。（3） 南部盆状向斜：位于14~11线间的南端,西与郭庄背斜毗邻,轴向近东西向,为两端略有翘起的短轴向斜,两翼近于对称,倾角0~20度左右。向斜幅度约60米。由于钻孔较密,已基本查明。B：断层八矿井田范围内落差14米以上的大断层5条,其中任庄正断层、霍堰正断层、白石沟逆断层、位于井田边界。辛店断层、张湾断层位于井田范围内。现分述如下：（1） 任庄断层：位于井田15~11线之间的南部边缘，为井田南部的边界断层，断层走向北西南东向，走向3000米，倾向北西，倾角75度。落差160米左右，该断层破坏南部小向斜南翼完整性。浅部钻孔布置较密，断层控制基本可靠。（2） 白石沟逆断层：位于井田东北深部，走向北西，倾向北东，走向长近万米，在12线以东影响井田长度3000米,断层倾角50°-60°,落差120米左右，该断层为深部井田边界，但因控制很差，其摆动范围很大，影响程度尚难确定。（3） 霍堰正断层：位于井田东北部边缘，断层西起李口向斜东部收敛处，向东延伸至裴城以南，走向长度很大，断层倾向北东，落差3000米，由于断层在区内控制极差，因此断层产状及对井田的影响程度，尚不清楚。（4） 辛店断层：位于井田中部14~12线间，13线以西走向北东，走向长2900米，倾向北西，倾角30度左右。落差40-50米，断层自12线向东150米左右将消失，在断层两侧100—200米范围内有次级断层出现，对采面布置和工程施工有影响。该断层在己一、己三大巷已有揭露，断层控制程度较高。（5） 张湾正断层：己三扩大采区上部，走向北西，走向长3800米，倾向南西，倾角37~38度，落差14~20米，该断层经巷道证实在12线西侧错开分为东西两段，东段在己15-11130采面切眼向西100米左右消失，西段自12线西侧北错，在13线西为辛店断层切割，断层影响宽度50米，对采面布置和工程施工均有影响。断层经巷道揭露已查明。2、水文地质井田东以沙河为界，西与十矿和十二矿相邻，南以丁、戊、己各煤组露头为界，北部以丁、戊、己-600、-650、-800米煤层底板等高线为界。八矿处于平顶山矿区相对独立水文地质单元的东部。井田内有辛店和张湾两条落差较大的正断层，从揭露情况看，仅在巷道揭露处有水量不大的淋水现象，说明该两条断层导水性较差，另外在井田南部有任庄正断层，井田东北部有白石沟断层，从长观资料分析，该两断层为阻水断层，其两侧地下水难以发生水力联系，而矿区中部的锅底山正断层是矿区内延伸最长的断层，断距一般为100—270m，由西向东断距逐渐加大，将矿区分割成东西两大块段，使两侧寒武系灰岩断开，在断裂部位灰岩与煤系地层相接，起到相对的隔水作用；断层在湛河与沙河之间一段，其两侧寒武系灰岩又相互连接，岩溶地下水得以相互沟通，从而构成以锅底山断层为界的东西两个既不相同而又有水力联系的水文地质单元。随着井巷的揭露和其它人为因素的疏放，寒灰岩溶地下水位逐年下降，由历年地下水位、矿井岩溶水量及降水量动态曲线不难看出，八矿岩溶地下水为接受侧向远源补给。地下水迳流缓慢，表现为补给量小于排泄量，弹性储量不断被消耗的动态特征。随着对岩溶水的疏放，使寒武系灰岩地下水位呈现持续下降之趋势，据长期观测资料，目前最低水位己降至-290米左右（原水位+62米），从而形成以疏放点为中心和向外逐渐扩展的降落漏斗。矿井主要充水含水层为丁、戊、己组煤层顶板砂岩含水层，其次为石炭系L2灰岩含水层和寒武系灰岩含水层，这些含水层在矿井开采初期尤其以丁组煤层顶板砂岩含水层为突出，其瞬间出水量较大（最大120m3/h）,随后减小至干枯。在建井以来发生的20余起突出事故中，多以丁组为主，而戊组及己组尚无因煤层顶板砂岩含水层发生突水事故。寒灰及石炭系灰岩含水层仅在建井初期发生过突水事故。（71年东风井施工至-275m水平做石门时遇落差1.15米的正断层，几经拉底，导致寒灰水涌出，瞬时最大涌水量4200m3/h）。近几年来随着开采范围的不断扩大，使丁、戊、己煤组顶板砂岩含水层多被疏放或局部疏干，在生产过程中仅在其局部遇断层及裂隙发育部位有短时的滴淋水现象，一般不致造成大的涌水。石炭系灰岩地下水随着井下出水点的疏放，水位己降至-400m左右，其突水的可能亦不复存在。寒武系灰岩地下水也随着井下疏放，水头的大幅下降，使可采煤层（己组煤层）底板承受的水压大幅降低，加之有近90m的岩柱相隔，其涌水已不可能。据资料统计平顶山矿区历年最高洪水位为+80米，七五年特大洪水，导致渠坝决口，淹没了东风井，近年来，由于采取措施，加高井口（井口标高+81.42米），另外由于许南高速公路的即将修建，东风井处已不做为汝河的泄洪区，因此洪水对东风井的威胁程度较小。矿井原设计正常涌水量为600〜700m3/h，最大涌水量为1080〜1260m3/h。自一期工程投产至84年初矿井涌水量，一般为350m3/h,近十年的涌水量，一般在620〜730m3/h之间（如表），目前矿井涌水量一般保持在600〜650m3/h左右。其水的来源主要为对寒灰的人为疏放水及正常的采掘时煤层顶板滴淋水。据水文地质类型划分，八矿水文地质条件为中等偏复杂岩溶裂隙水充水矿井。矿井历年涌水量表附表7飞水项京理目1992199319941995199619971998199920002001539.67638.06673.6672.5706.1612.63656.1658.9669.6678.8-430m~681.62~690.1~696.9~726.8~744.3~714.1~694.8~681.5~720.5~749水平625.6677.4681.3698.6727.6675.3672.1669.7689.4722.2第三节瓦斯地质规律八矿井田，西邻十矿、十二矿井田，位于李口向斜轴的南东转折仰起端。该井田位于北西向构造与北东向构造交汇复合、联合处、既有北西向展布的任庄断裂、张湾断裂，又有北东向展布的辛店断裂；既有北东向展布的前聂背斜，又有北西向与北东向构造复合控制的焦赞背斜，且又有北西向构造与北东向构造联合作用控制的盆形构造任庄向斜。井田构造极为复杂，煤层破坏强裂，构造煤极其发育，厚度一般在lm以上。八矿既发育北西向的小型正断层、逆断层，又发育北东向的小型正断层、逆断层，但北东向的断层比北西向的数量少，且以正断层为主#北东向的小型正断层，构造煤不发育，当落差小于3m时，基本上无III、W类构造煤，只有当落差大于3m以上时，才有少量的III类煤发育。北西、北西西向的小型正断层，逆断层都比较发育，断层面附近构造煤在全层发育，逆断层两盘煤体的破坏程度大于正断层。第四节八矿瓦斯突出及治理情况八矿是一个煤与瓦斯严重突出矿井，在开采的三组四层煤中，戊9.10、己15、己16.17煤层均为突出煤层，特别是己15、戊9.10煤层，9.101516.17159.10瓦斯压力达2MPa，瓦斯含量为22m3/min。自1984年10月发生第一次突出以来，到目前为止，累计突出40次，最大的一次煤与瓦斯突出事故发生在2000年10月15日，突出瓦斯30103m3，煤量为562吨，煤抛出65m远，并发生瓦斯逆流现象。在40次突出中，己15煤层突出18次；戊9.10煤层突出22次。回采工作面突出8次；掘进工作面突出32次。放炮诱导突出31次；机采（掘）诱导突出9次。突出大都发生在地质构造地带。2004年〜2009年矿井的绝对瓦斯涌出量为：序号矿井丁组煤层戊组煤层己组煤层m3/minm3/minm3/minm3/min2004年67.604.8825.5537.172005年71.264.3117.7249.242006年88.7815.4535.9037.432007年92.878.8938.6145.372008年98.1113.513648.602009年89.178.2836.1444.75防突工作严格贯彻落实区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则，结合矿井生产实际制定了三年瓦斯治理工程，组织专业队伍进行施工，各参战的开掘单位严格按设计要求和进度施工，每月组织进行联合验收，确保工程进度和质量。区域瓦斯治理工程我矿采用高位（低位）预抽巷，与被掩护的巷道高差相距10-19米，在预抽巷执行穿层钻孔，实行区域预抽来保护被掩护巷的安全掘进。2009年我矿掘进预抽巷7530米，2010年计划5300米，2011年计划6127米。为确保被掩护巷的安全掘进，八矿采用“钻、压、爆、抽”综合措施提高抽放效果，保证不掘突出头；为确保不采突出面，八矿利用大功率钻机，打大孔径钻孔，进行突出煤层瓦斯预抽，将瓦斯压力和瓦斯含量降至突出临界值以下。为克服钻孔施工深度浅和煤层透气性低的不利瓦斯治理等诸多因素，提高钻孔深度和煤层透气性，开展了深孔施工装备和煤体增透技术的攻关和研究，使本煤层钻孔深度均在100m以上，孔径由75mm增加到113mm。实施“煤体水力压裂增透技术，提高煤层透气性，同时对抽采钻孔封孔材料和封孔工艺进行攻关、改进，改善了钻孔的封孔质量，提高了抽放效果。第五节煤层的自燃和煤尘爆炸性八矿的主采煤层中，丁组煤层平均厚度为2米，煤尘爆炸指数为33.97〜34.01%,井下未发生煤层自燃事故；戊组煤层平均厚度为4米，自燃发火期为3〜6个月，煤尘爆炸指数为31.13〜34.44%；己组煤层自燃发火期为1〜3个月，煤尘爆炸指数为22.8〜24.33%。因此八矿的主采煤层为自燃煤层，煤尘具有爆炸性。第六节建设井下避难所的必要性煤矿瓦斯事故中死亡人员的75%是由于有毒、有害气体中毒死亡。而且目前我国煤矿井下使用的救生设备（隔离式自救器）最大供氧时间为40分钟，瓦斯爆炸后运输系统和通风系统遭到破坏，人员需徒步升井，40分钟的时间在水平巷道只能行走2000米左右。因此想以短短的40分钟时间逃离险区安全升井是难以实现的。就八矿井下条件而言，采深大、运输距离长、煤层具有突出危险性、自燃性、爆炸性，一旦出现险情，最理想的逃生距离只能到达主运输巷。依据《防治煤与瓦斯突出规定》第一百零二条规定，在采区建设一个固定永久避难硐室，对矿井发生事故时人员逃生起着重要作用。煤矿井下发生灾害、人员无法撤出时，为防止有毒、有害气体的侵害而建设的避难所，有永久避难所和临时避难所之分。永久避难所配备有供氧设备、自救器、药品和饮用水和通讯系统等，可作井下救护基地。固定永久式避难硐室和移动救生仓配合使用，可使灾害发生时最大限度的减少人员伤害。第三章二水平己二采区固定永久式避难硐室方案

第一节工程施工方案㈠、二水平己二采区概况二水平己二采区为八矿己组煤的主力采区，布置三条上山，分别为轨道上山、皮带上山、回风上山。现布置一个回采工作面和两个掘进工作面：己-22020综采工作面，己-22040机巷和己16.1715-22040风巷，到2010年8月己15-22040采面形成后计划开工己1515-22060机巷和己15-22060机巷底板预抽巷。采区内的己组煤层瓦斯压力为1.6〜2.2MPa，瓦斯含量为15〜20m3/1。㈡、避难硐室位置及施工方案、二水平己二采区固定式永久避难硐室考虑到八矿二水平己二采区人员分布情况，布置在二水平己二采区下部。开口在二水平己二皮带巷口的皮4点处，标高-685.5，埋深834.5米，全长127米（岩巷）。巷道布置在己15底板的灰岩中，岩性稳定。、根据平煤办【2007】40号文《关于转发豫煤人【2007】450号文件发布国有重点煤业集团公司神火集团公司矿井劳动定员人数的通知》规定，一个采区当班最大人数不能超过100人，按1.5倍富裕系数考虑，该避难硐室按容纳150人设计。、避难硐室呈直墙半圆拱断面，净宽X净高=3.6mX3.1m,净断面9.77 长36m。安全防护设施放置硐室及急救药品、饮食物品储藏硐室净宽X净高=2.5mX2.55m,净断面5.7^,长4米。避难硐室工程均为三次支护：一次为锚网索喷浆联合支护，C20mm,L=2000mm等强树脂锚杆，间排距800X800mm°6m锚索间排距2000X1600mm，喷浆厚100mm；二次支护为钢拱结构，架25U金属四节拱，然后浇注混凝土，浇注厚300mm；三次支护为在刚拱支护层后填充填料，厚200mm。、避难硐室通道及回风道呈直墙半圆拱断面，采用锚网索喷浆联合支护。净宽X净高=4mX3.5m，使用C20mm，L=2000mm等强树脂锚杆，间排距800X800mm。6m锚索间排距2000X1600mm，喷浆厚100mm；第二节避难硐室设备配置方案、二水平己二采区固定式永久避难硐室分为：缓冲区、避难区、救护区、卫生区，设施包括：防爆密闭墙、防爆密闭门、隔离墙、隔离门。、避难硐室防爆密闭墙及防爆密闭门四座，要达到抗1000°C高温波及和2Mpa的爆炸侧面冲击的要求。、供风系统：日常供风量为0.3m/min；避难时供风利用现有的地面压风机房，设计敷设一趟064高压胶管与地面压风机房连接,经新付井、二水平己组西大巷到避难硐室，全长4000米。要求高压胶管承压37Mpa；进入二水平己二轨道挖地沟埋置高压胶管，地沟不得低于1米深，以防爆炸冲击波破坏供风系统。、供氧系统：避难硐室应配备自救器120台，维持时间120分钟，是否使用自救器以硐室内监控探头为准。安装一体化机，以保证压风系统失灵时逃生人员的供氧，并吸收二氧化碳。、空气监测系统：避难硐室必须设置对环境监测监控的系统,专用的监测监控系统对避难硐室内瓦斯浓度、CO浓度、CO2浓度、氧气浓度、烟雾、温度进行连续监测。要求能及时对硐室内环境参数进行超限报警；对硐室外环境参数：瓦斯浓度、CO浓度、CO2浓度、氧气浓度、烟雾、温度等进行连续监测。、通讯系统：在避难硐室内要安装一部独立号码的电话，并能与调度室保持畅通；配备一部井下无线移动电话。以保证在灾害情况下能与调度室联系。要求使用专用通讯线路，通讯线穿进供风系统的C64高压胶管内，与地面连接。、供电系统：避难硐室照明系统电源必须引自中央变电所，照明电压为127V，照明变压器为BZX-4、660/127V,照明灯具为DGS35/127N型，照明电缆为MYQ-500煤矿用阻燃移动橡套软电缆。要求使用专用供电线路，线路上不得分接任何其他负荷。、防火系统：为防止井下火灾烧坏密闭门，采取自硐室内向密闭门洒水冷却的办法，四道密闭门都使用一寸钢管距密闭门里侧10cm，按巷道轮廓每20cm设一喷头。水源采用观4高压胶管与地面饮用水系统连接，路径与压风系统一致。四道密闭门的墙体均设置防火观察孔，平时用于通风，出现险情时用于观察灾情。、生活系统：在避难硐室内设一座卫生间，采用天润免水打包环保厕所；饮水采用防火系统中的水源；食物不低于最大人数96小时的使用量，每人每天不低于2000KJ。饮用水不低于每人每天0.5L。、医疗救护系统：在矿井发生灾害时，为了使伤员及时得到救治，减少伤亡及痛苦避难硐室内需配备20副担架、20个急救包。要求要有一定量的绷带、止血药、以及其它应急药品。(11)、自动启动系统：硐室内设自动启动系统专用按钮。当第一个避难人员进入硐室后，立即按下按钮，硐室内所有系统即立即开始工作(通讯系统除外，通讯系统应随时处于启用状态)。第三节工程的劳动组织一、成立领导小组组长：陈寒秋（矿长）副组长：张海庆（矿总工程师）、余贵军（开拓矿长）安留记（机电矿长）、刘威（安全矿长）成员：雷彥顺（副总）、郑尚超（副总）、刘新全（副总）、周学彬（副总）、孙新民（副总）、刘玉龙（机电队队长）、崔平军（安装队队长）、韩金领（开拓四队队）、盛喜志（通风队队长）、罗洪（瓦斯队队长）二、工期安排1、 2010年7〜8月开拓四队施工二水平己二采区避难所。2、 2010年9〜10月通风队构筑两道防爆墙、两道隔离墙，安装两道防爆门和两道隔离门。3、 2010年7〜10月机电队、安装队、瓦斯队负责安装专门的供风管、供水管、通讯系统和监控系统。4、 2010年11月组织验收并投入使用。第四章项目预算一、井巷工程预算（340.2434万元）1、 避难硐室每米单价3.8292万元合计：137.8512万元2、 储藏硐室每米单价2.982万元合计：23.856万元3、硐室通道每米1.9614万元合计：162.7962万元4、防爆墙、隔离墙共计为15.74万元二、设备配置预算（405.22万元）后附工程预算表。第五章井下移动式救生舱施工方案第一节工程施工方案㈠、己15-22040采面概况己—22040采面位于二水平己二上山采区西翼，东起己二采区15上山，西至十二矿己组井田边界，南临已回采的己—22020采面，15北部尚未开发。该工作面设计标高在-450〜510米，煤层厚度在3.2米〜3.9米之间，平均厚度3.6米，煤层倾角一般在17〜25度之间。直接顶为砂质泥岩，距己煤层顶板0.8米左右有一层0.01〜0.1515米厚的煤线，该层易随采随落。直接底为一层薄泥岩，遇水易膨胀巷道断面为宽X高=4000X3000mm，设计走向长1100米，采长177米。瓦斯压力1.8Mpa，瓦斯含量18ma/1。㈡、移动式救生舱位置及施工方案、己15-22040机巷和风巷走向长超过1000米，在机巷和风巷距离开切眼500米各放置一组救生舱。、该采面每班最多出勤人数为30人，机巷分流15人后风巷人员为15人，按1.5倍富裕系数考虑，该移动舱按容纳23人设计。、在距离开切眼500米往外扩8个移动舱放置位置，巷道宽度为6米，高度为3米，长度为35米，采用锚网、锚索联合支护，锚杆使用020mm，L=2000mm等强树脂锚杆，间排距800X800mm。6m锚索间排距2000X1600mm。第二节移动式救生舱设备配置方案八矿己15-22040机巷和风巷移动救生舱，采用东联公司生产的KCKC900式救生舱，采用井下组装方式，根据移动救生舱服务范围，人员为15人，并按1．5倍系数考虑，移动救生舱最多人员为23人，则考虑人员安排应有23台自救器。⑴硐室位置及尺寸移动硐室大小尺寸：20m3,设有储物区、厕所区、过渡舱一座。同时根据移动救生舱的使用时间，每个救生舱考虑8个停放位置，需要扩修巷道8X35m。移动救生舱一般为车体式结构，整个救生舱舱体由耐高温、抗冲击的材料构成，设有观察窗和逃生窗。国外矿用救生舱高度、宽度普遍在2m左右，长度则依据要求容纳的人数改变，但总空间体积必须达到0.8m3/人以上，以保证密闭空间中人员的生命安全。⑵舱内设施矿用救生舱一旦开始运行，被困人员要在这个密闭空间中可能生存长达数天的时间，为了保证人员的生命安全，救生舱内所有生命维持设备必须持续正常运行，将室内的0、CO等各类气体的浓度、22环境温度、湿度等生存参数都稳定控制一个适宜人类生存的范围。移动救生舱内报告以下几项内容:供氧系统灾害发生可能使避难硐室内的氧气暂时不符合空气质量要求，此时应使用硐室内存放的自救器，数量20台，为美国斯特塔公司生产，维持时间120分钟。供风系统：日常供风量为0.3m/min；避难时供风利用现有的地面压风机房，设计敷设一趟064高压胶管与地面压风机