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第二章瓦斯防治措施7
第三章瓦斯抽采措施7
第四章监措施测监控7
第五章综合防尘管理措施7
第六章防灭火措施7
参考文献7
第一篇井田概况
第一章地理位置及概况
(一)地理位置
山西煤炭运销集团阳城大西煤业有限公司(原山西阳城大西煤业有限责任公司)位于山西省阳城县西北芹池镇大西沟村北1km处,隶属阳城县芹池镇管辖。
坐标为35°
36′29″~35°
38′20″,东经112°
12′11″~112°
12′52″。
井田位于山西省阳城县芹池镇境内,这里交通便利,四通八达,陵沁、芹张、八芹三条市县公路在此交汇,正在筹建中的晋侯高速公路、竹林山铁路专用线将全境通过。
独特的资源优势和区位优势,正使本地区成为经济发展的重要地带,展现出蓬勃的生机和活力。
(二)地理水文气象特征
井田位于沁水盆地南缘,中条山隆起的北东部。
侵蚀山地,低山丘陵为主,沟谷发育,有黄土覆盖。
最高点位于北西部,标高为1154.52m,最低点位于井田南部,标高为854.12m。
属东亚暖温带大陆性气候。
一年内四季分明。
多年平均气温11.8℃,最大冻土深度为37cm,冬春为西北风,夏秋为东南风,风力一般3~4级。
(三)地震情况
根据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001),该地区地震动峰值加速度和地震动反应谱周期分别为0.05g和0.45s。
根据国家地震局1:
400万《中国地震综合等震线图》,本区地震烈度为Ⅵ度区。
第二章煤层与煤质
(一)含煤性
井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组,不同的聚煤环境,形成了不同的岩性组合、岩相特征,含煤性也存在有较大的差异性。
太原组为海陆交互相含煤地层,含海相灰岩4层,从上至下编号分别为12、13、14、16,含煤12层,平均总厚度4.76m,含煤系数6.10%,可采含煤系数4.24%。
山西组为陆相含煤地层,含煤4层,编号自上而下为1、2、3、3下号,煤层平均总厚度3.56m,含煤系数9.14%,可采含煤系数7.18%。
(二)可采煤层
3号煤层:
位于山西组中下部,煤层厚度1.30~3.60m,平均2.82m,稳定可采。
煤层结构简单,夹0~1层夹矸,夹矸厚0.10~0.50m。
直接顶板多为泥岩,底板一般为砂质泥岩,局部为细粒砂岩。
3号煤层层位稳定,结构简单,为全区稳定可采煤层。
16号煤层:
位于太原组段顶部,上距3号煤层底板83.34m,下距K1砂岩顶14.23m,煤层厚度2.50~3.20m,平均2.75m,无夹矸,结构简单。
顶板为石灰岩,底板为泥岩。
井田内15号煤层层位稳定,结构简单,为全区稳定可采煤层。
表1-3-1可采煤层特征表
含煤
地层
煤层
编号
煤层厚度(m)
煤层间距(m)
煤层结构
顶板
岩性
底板
稳定
程度
可采
性
最小~最大
平均
矸石
层数
类别
P1s
3
1.30~3.60
2.82
62.36~116.17
83.34
0~1
简单
泥岩
细粒砂岩
砂质泥岩
泥质粉砂岩
全区
C3t
15
2.50~3.20
2.75
石灰岩
第三章水文地质
(一)井田水系分布
矿区位于沁水煤田南部,地貌类型属侵蚀低山丘陵区,区内地形北高南低,海拔高程为1163.52~844.12m,相对高差319.40m,地表水排泄条件较好,地下水主要靠大气降水补给,区域内主要河流为芦苇河。
井田内无地表径流和水体,井口及工业广场周边标高均高于历史最高洪水位。
(二)井田主要含水层
依据井田内分布含水层的时代、岩性、地下水类型等,井田内综合划分以下主要含水层(组):
①第四系松散沉积物孔隙潜水含水层
②上石盒子组风化裂隙含水层
③下石盒子组及山西组碎屑裂隙含水层
④太原组碎屑岩—碳酸盐岩溶裂隙含水岩组
⑤奥陶系碳酸盐岩溶裂隙含水层组
第四章其它开采技术条件
(一)瓦斯
根据山西省煤炭工业局晋煤安发[2006]205号文《关于晋城市所属煤矿矿井2005年瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》,井田内原阳城县沟沟联办煤矿3号煤层瓦斯绝对涌出量5.63m3/min,瓦斯相对涌出量为9.52m3/t,二氧化碳绝对涌出量2.04m3/min,二氧化碳相对涌出量3.45m3/t,鉴定为低瓦斯矿井;
原阳城县沟沟联办煤矿二坑口3号煤层瓦斯绝对涌出量3.08m3/min,瓦斯相对涌出量为9.86m3/t,二氧化碳绝对涌出量0.77m3/min,二氧化碳相对涌出量2.46m3/t,鉴定为低瓦斯矿井。
根据山西省煤炭工业厅晋煤瓦发[2010]920号文《关于山西煤炭运销集团阳城大西煤业有限公司3号煤层瓦斯涌出量预测的批复》,预测山西煤炭运销集团阳城大西煤业有限公司在开采3号煤层并达到600kt/a时的矿井最大绝对瓦斯涌出量为36.23m3/min,最大相对瓦斯涌出量为28.70m3/t,预测结论为高瓦斯矿井。
(二)煤层自燃
根据山西煤矿设备安全技术检验中心编号为晋煤检[2010]0502-MR-E0011的自燃倾向性鉴定报告,山西煤炭运销集团阳城大西煤业有限公司3号煤层吸氧量为1.00cm3/g,自燃倾向性等级为Ⅲ级,属不易自燃煤层。
(三)煤尘爆炸
根据山西煤矿设备安全技术检验中心编号为晋煤检[2010]0502-MB-E0011的煤尘爆炸性鉴定报告,山西煤炭运销集团阳城大西煤业有限公司3号煤层火焰长度为0mm,抑制煤尘爆炸最低岩粉用量(%)为0,煤尘云最低着火温度为680℃,煤尘层最低着火温度为4000℃,鉴定结论为煤尘无爆炸性。
第二篇井田巷道设置
第一章开拓方式以及巷道通风确定
根据矿井工业场地位置及井田开拓现状,本着合理集中、方便生产、有序接替,尽可能利用已有井筒、井下巷道及硐室工程,减少井巷工程量,并结合井田地质条件和煤层赋存特点,本次设计针对3号煤层开采提出了一个开拓方案,现分述如下:
矿井采用斜井开拓,共布置主斜井、副斜井、行人斜井和回风立井四个井筒,主斜井、行人斜井与胶带大巷相接,副斜井与轨道大巷相接,回风立井与回风大巷相接,三条大巷均为已有巷道。
设计在井田中部沿东西方向布置三条平巷与矿井现有三条大巷相接,在三条平巷的北面布置工作面,工作面顺槽与三条平巷通过联络巷相接,形成完整的运输、通风系统。
第二章井筒数目大巷布置
根据井田开拓部署,采用主斜井、副斜井、行人斜井和回风立井四个井筒服务于全井田。
主斜井和行人斜井位于矿井主斜井工业场地内,副斜井位于矿井副斜井工业场地内,回风立井位于井田中部。
胶带大巷、轨道大巷和回风大巷至井田中部后沿南北方向平行布置。
设计沿东西方向布置胶带平巷、轨道平巷和回风平巷三条大巷与矿井现有的三条大巷相接。
第三篇采区的开采
第一章首采区特征
首采区地质特征
一采区地层基本为一走向近东西、倾向北,倾角4°
~6°
左右的单斜构造。
采区内尚未发现断层、陷落柱构造,未见岩浆岩侵入。
采区地质构造属简单类型。
水文地质类型属中等类型。
第二章采区巷道通风布置
(一)采区巷道通风布置
投产采区为一采区,移交生产时首采工作面为3010回采工作面。
采区巷道采用三巷布置,胶带大巷、轨道大巷和回风大巷沿南北方向平行布置,均沿3号煤层底板布置。
首采工作面3010回采工作面,工作面长度80m,采高2.82m,其顺槽长度为170m。
首采工作面采用三巷布置,即运输顺槽、回风顺槽和辅助回风顺槽,均沿3号煤层底板布置。
接替回采工作面采用两进两回的“双U型”通风系统,运输顺槽和进风顺槽进风,回风顺槽和辅助回风顺槽回风。
回采工作面顺槽沿煤层底板垂直于采区巷道布置,运输顺槽与胶带大巷直接联接,回风顺槽和辅助回风顺槽与回风大巷直接联接,形成走向长壁工作面。
(二)采区通风系统
通风系统
地面新鲜风流→副斜井、主斜井、行人斜井→轨道大巷、胶带大巷→运输顺槽→回采工作面;
工作面污浊风流→回风顺槽、辅助回风顺槽→回风大巷→回风立井→地面。
第四篇矿井通风
第一章矿井通风
矿井通风方式和矿井通风方法
矿井通风方式为中央分列式,矿井通风方法为机械抽出式。
矿井通风系统
主斜井、副斜井和行人斜井作为矿井进风井,回风立井作为矿井回风井,构成通风系统。
各风井数目、位置、服务范围及服务年限
设计矿井共有四个井筒担负通风任务,其中主斜井、副斜井和行人斜井为进风井,回风立井为回风井。
主斜井和行人斜井均位于矿井主斜井工业广场内,副斜井位于矿井副斜井工业场地内,以上井筒均服务于全井田,服务年限同矿井服务年限。
回风立井位于矿井井田中部,服务于矿井的一采区和二采区F52断层东部井田。
掘进通风和硐室通风
首采工作面由于顺槽长度较短,采用一进两回的通风系统,运输顺槽进风,回风顺槽和辅助回风顺槽回风。
掘进工作面为双巷交替掘进,采用局部通风机压入式通风。
回风顺槽与辅助回风顺槽之间的联络横川的间距为80m。
水泵房、消防材料库、永久避难硐室等硐室均布置在新鲜风流中,中央变电所、煤仓等硐室采用独立通风。
矿井风量、风压及等积孔的计算
(一)矿井风量计算
根据国家煤矿安全监察局颁布的《煤矿安全规程》第103条和《煤矿通风能力核定标准》(AQ1056-2008),矿井需要的风量,应按下列要求分别计算,并选取其中最大值:
1.按井下同时工作的最多人数计算,每人每分钟供风量不得少于4m3;
式中:
N——井下同时工作的最多人数,取75;
Km——矿井通风系数,取1.25。
2.按回采、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和进行计算;
Q——矿井需要风量,m3/min;
——回采工作面实际需要风量,m3/min;
——掘进工作面实际需要风量,m3/min;
——硐室实际需要风量,m3/min;
——备用工作面实际需要风量,m3/min;
——其他用风巷道实际需要风量,m3/min;
kaq——矿井通风需风系数,取1.25。
⑴回采工作面
①按瓦斯涌出量计算
qcg——回采工作面风排瓦斯量,根据瓦斯涌出量预测和瓦斯抽放设计,回采工作面风排瓦斯量为18.34-13.99=4.35m3/min;
kcg——回采工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,取1.6;
100——按回采工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算系数。
②按气象条件计算
vcf——回采工作面的风速,取1.0m/s;
Scf——回采工作面的平均有效断面积,m2;
kch——回采工作面采高调整系数,取1.2;
kcl——回采工作面长度调整系数,取1.1;
60——为单位换算产生的系数。
③按工作人员数量验算
Ncf——回采工作面同时工作的最多人数,20人;
4——每人需风量,m3/min;
④按风速进行验算
验算最小风量:
验算最大风量:
综合机械化采煤工作面在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后,验算最大风量:
Lcb——回采工作面最大控顶距,m;
hcf——回采工作面实际采高,m;
Lcs——回采工作面最小控顶距,m;
0.25——回采工作面允许的最小风速,m/s;
70%——有效通风断面系数;
4.0——回采工作面允许的最大风速,m/s;
5.0——回采工作面允许的最大风速,m/s。
通过以上计算及验算,回采工作面需风量取最大值,即
。
⑤备用工作面风量
⑵掘进工作面
qhg——掘进工作面风排瓦斯量,根据瓦斯涌出量预测和瓦斯抽放设计,预测单个掘进工作面风排瓦斯量为2.97-1.46=1.51m3/min;
khg——掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,取2.0;
100——按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算
系数。
②按局部通风机实际吸风量计算
Qaf——局部通风机实际吸风量,掘进面配用FBD№6.3/22×
2型局部通风机,额定风量240~480m3/min,设计按最大吸风量进行计算;
I——每个掘进面同时运转的局部通风机台数,2台;
S——安设局部通风机所在巷道净断面,11.20m2。
Ncf——掘进工作面同时工作的最多人数,10人。
验算最小风量
验算最大风量
Shf——掘进工作面巷道的净断面积,10.92m2。
通过以上计算及验算,掘进工作面需风量取最大值,即
矿井正常生产时布置两个双巷掘进工作面以保证矿井的正常接续,则:
⑶硐室
中央变电所设计所需风量取100m3/min,煤仓设计所需风量取150m3/min。
(二)矿井风量分配
矿井总风量分配原则:
①分配到各用风地点(包括回采面、掘进面、硐室等)的风量,应不低于以上计算出的风量。
②为维护巷道、防止坑木腐烂、金属锈蚀以及行人安全等,所有巷道都应分配一定的风量。
③风量分配后,应保证井下各处瓦斯浓度、有害气体浓度、风速等满足《煤矿安全规程》的各项要求。
表6-2-1矿井风量分配表
井下用风地点
配风标准(m3/s)
数目(个)
合计(m3/s)
备注
回采工作面
14
1
掘进工作面
20
2
40
双巷交替掘进
中央变电所
煤仓
其它
19
含停掘不停风风量(7)
合计
78
(三)矿井负压计算
当风量分配到用风地点后,选择矿井通风容易时期和困难时期的风路的最大阻力路线进行阻力计算,其计算公式如下:
h——矿井通风总阻力,Pa;
L——井巷长度,m;
——摩擦阻力系数,N·
S2/m4;
P——井巷断面净周长,m;
S——井巷净断面积,m2;
Q——通过井巷的风量,m3/s;
——局部阻力,按摩擦阻力的15%计算,Pa;
——自然风压,Pa。
由于进风井和回风井井口标高相差不大,自然风压忽略不计。
经计算矿井通风容易时期总阻力为1755.88Pa,通风困难时期总阻力为2455.72Pa。
(四)等积孔计算及通风难易程度评价
A——等积孔面积,m2。
容易时期等积孔:
A1=2.22m2,困难时期等积孔:
A2=1.87m2。
由于1<A2<A1<
2,根据计算结果可知该矿通风容易时期和困难时期通风难易程度均属容易。
通风设施、防止漏风和降低风阻的措施
(一)矿井通风主要设施
①主要进、回风巷道之间的联络巷中设置双道风门,以免风流短路。
②沿煤层布置的进、回风巷道,在其立交处设置风桥。
③在独立通风硐室的回风道中和进、回风巷道尽头的联络巷中,安设调节风门,以控制通风风量。
④在主要风巷中,均建立测风站,以便正确测定风量。
(二)防止漏风和降低风阻的措施
①回风立井风硐、风道等地面建筑需严实,经常检修,以防漏风。
②各进、回风联络巷中的风门、风帘、调节风门及风桥等通风设施要经常维护,保持完好,经常检查风门的关闭情况。
③尽量减小局部阻力,开掘巷道时积极采用光爆锚喷技术,主要进、回风巷道中不要长期堆放物料和存放矿车。
第二章瓦斯防治措施
(一)建立健全瓦斯抽采管理制度。
煤与瓦斯突出矿井(含按突出设计和管理的矿井)、高瓦斯矿井,必须建立健全瓦斯抽采计划、工程设计、计量管理等各项制度。
矿井编制年、季、月采掘计划时,必须同步编制相应瓦斯抽采计划,确保“抽掘采平衡
(二)建立健全瓦斯抽采管网计量装置。
矿井瓦斯抽采系统必须根据抽采达标评价需要布置计量测点,测定抽采浓度、流量、压力、温度等参数。
(1)泵站主管、采区干管、底(顶)板抽采巷道和采掘工作面高、低负压抽采支管测点,均要安设瓦斯抽采计量自动监测系统,并且要并入矿井安全监测监控系统进行实时监控;
(2)单独评价的区域分支、抽采钻场、独立钻孔抽采分管测点,均要安设瓦斯抽采计量测定装置;
(3)计量装置要符合相关计量和安全标准要求,并定期进行校检,确保计量准确、规范;
(4)抽采泵站要由人工对照记录抽采参数,且每天应不少于3次,参数记录要形成管理台账。
(三)严格落实瓦斯抽采“六位一致”要求。
突出矿井、高瓦斯矿井,必须按照瓦斯抽采设计、钻孔施工台账、钻孔竣工图、计量台账、抽采达标评判报告(消突评价报告)和抽采现场检查事实六要素相互一致的原则,实施瓦斯抽采。
第三章瓦斯抽采措施
转变通风瓦斯治理观念,以“风排为主”转为以“抽排为主”,努力实现采区高瓦斯工作面能够在低瓦斯条件下安全回采。
建立瓦斯抽采激励机制,制定具体的考核办法,建立瓦斯治理奖励基金,实行专款专用。
第四章监措施测监控
(一)监测监控系统采用KJ90型系统,采用监测线将采掘工作面采集的瓦斯等数据传输至分站。
监控系统实现24小时连续运行。
(二)在采区回风下山、工作面回风巷、工作面风流、工作面回风流、尾巷内设置瓦斯传感器实时连续对风流中瓦斯浓度进行监测,当瓦斯浓度超过《煤矿安全规程》规定时立即报警提示,达到规定的断电浓度时,必须切断电源,停止作业。
传感器性能要符合AQ6201-2006规定,稳定性应不小于15天。
(三)在工作面回风巷内安装温度传感器、CO传感器,加强对煤层自然发火情况的监测。
在采区主要回风巷道内安设风速传感器对巷道内的风速进行实时监测。
(四)采区内的主要电气设备必须安装开停传感器,掘进工作面局部通风机必须实现“三专两闭锁”装置,实现瓦斯电闭锁、故障闭锁功能。
(五)加强便携式检测报警仪管理,采区作业的流动电钳工、安全监测工、工程技术人员、采掘区队长、通风区队长、班组长、爆破工等等人员必须携带报警仪并按规定使用。
第五章综合防尘管理措施
为适应煤炭资源安全高效开采的需要,建立安全、清洁的作业环境,在现有防尘技术基础上,研究开发高效经济环保型除尘新技术,实现对呼吸性粉尘的高效抑制,是煤矿防尘技术的主要发展方向。
在煤矿生产过程中,如采掘作业、钻眼作业、炸药爆破、顶板管理、装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘。
为最大限度的降低采掘工作面及其它作业场所的粉尘浓度,特别是呼吸性粉尘浓度,使空气中的矿尘的浓度降到国家标准以下,保障全矿井下工人的身心健康和矿井安全生产,必须采取综合的防尘措施,即各个生产环节时都实施有效的防尘措施。
煤矿综合防尘措施主要包括通风除尘、湿式作业、净化风流和个体防护等。
第六章防灭火措施
(一)由山西省煤炭工业局测试中心对采区煤样进行采样化验,精确测定煤层自燃发火等级和煤尘爆炸性,为采区防灭火工作提供可靠依据。
(二)工作面皮带机头20m前后范围内和油脂库使用不燃性材料支护,保证机头处机械运转部位与煤岩体完全隔绝。
根据设计皮带机头需要采用不燃性材料支护4处。
(三)在工作面皮带巷皮带头处、采区皮带巷、轨道巷备件库内配备灭火器(合计8台)和洒水软管,软管长度不小于30m,并配备容积为0.2m3沙箱各1箱;
轨道巷油脂库配备灭火器3台,其中1台干粉灭火器,2台泡沫灭火器,砂箱容积不小于0.5m3,保证砂质符合防灭火要求。
(四)在尾巷提前组织进料石、黄土等材料,在采煤面风贯推过后及时永久封闭,墙体厚度符合防灭火要求,保证密闭墙无漏风、无瓦斯积聚、无内外压差。
采煤工作面回采结束后要加强撤架速度,在采煤面回采结束后30天内撤出物料予以永久封闭,采区回采结束后也要及时封闭采区。
(五)在专用排瓦斯巷安设CO传感器和温度传感器,由监控队加强传感器调校管理,保证显示灵敏准确,加强工作面CO气体和温度监测。
(六)由通风区定期对采煤工作面上隅角、工作面、回风流、尾巷、采空区密闭等处有害气体检查和气温、水温检查,并做好预测预报记录。
(七)采煤工作面采用后退式开采,在工作面回采期间必须按《作业规程》规定开采期限回采,提高煤炭回收率,不得在采空区内遗留浮煤和留设设计外煤柱,对支架内浮煤要及时清除,采空区不得丢弃棉纱、油脂等易燃物品。
采到停采线时,将两条巷道和工作面内浮煤清理干净,并必须采取措施使采空区冒落严实。
(八)强化工作面电气设备管理,电气设备必须经机电科防爆检查合格后方准许下井安装。
参考文献
[1]徐永圻等,《煤矿开采学》,中国矿业大学出版社,1999;
[2]冷金龙等,《矿山井巷工程量计算手册》,河北科学技术情报研究所出版,1984;
[3]陈炎光等,《中国采煤方法》,中国矿业大学出版社,1991;
[4]张荣立等,《采矿工程设计手册》,煤炭工业出版社,2003;
[5]张国枢等,《通风安全学》,中国矿业大学出版社,2000;
[6]王家廉等,《煤矿地下开采方法》,煤炭工业出版社,1985;
[7]《煤矿安全规程》,煤炭工业出版社,2006;
[8]《煤炭工业矿井设计规范》,中国计划出版社2006;
[9]《井巷工程》,中国矿业大学出版社,1985;
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