桧树亭矿紧急避险系统设计方案.docx
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桧树亭矿紧急避险系统设计方案
前言
建立并完善煤矿井下安全避险“六大系统”是国家安全发展的需要,煤矿井下紧急避险系统是国家强制推行的先进适用技术装备,为规范和促进煤矿井下紧急避险系统的建设、完善和管理工作,根据《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》(国发【2010】23号)精神和安监总煤装【2011】15号文件《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知》精神以及郑煤集团公司相关文件规定,结合桧树亭煤矿实际情况,特编本方案设计。
本设计中的紧急避险设施建设主要包括永久避难硐室、临时避难硐室和可移动式救生舱建设。
紧急避险系统建设的主要内容包括为入井人员提供自救器、建设井下紧急避险设施、合理设置避灾路线、科学制定应急预案等。
紧急避险设施应具备安全防护、氧气供给保障、有害气体去除、环境监测、通讯、照明、人员生存保障等基本功能。
建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”是指建设完善紧急避险系统与矿井安全监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络等系统相连接,形成井下整体性的安全避险系统。
第一章矿井概况
郑州煤炭工业(集团)桧树亭煤炭有限责任公司,是郑煤集团于2005年10月整合河南省豫煤煤炭销售有限责任公司桧树亭煤矿后组建的股份制公司,郑煤集团占51%的股份,合作方占49%的股份。
整合后按30万吨/年的生产能力进行技术改造。
现公司在册职工人数为762人,矿井核定生产能力为30万吨/年。
井田位于河南新密市来集镇王堂村境内。
属裴沟井田,井田位于裴沟井田东南部,矿区东西走向长4.7km,南北倾斜宽度0.6km。
矿井分东西两部分开采。
地理坐标为:
东经113°28´30"~113°31´44",北纬34°29´46"~34°30´17"。
矿井地层走向总体构造形态为单斜构造,走向近东西、倾向南。
所采煤层为二迭系二1煤层。
煤层厚度煤厚1.00~8.50m,平均4~5m。
属稳定型厚煤层。
一般产状为近水平和缓倾斜,局部倾斜。
水文地质类型为中等型。
二1煤层直接顶板主要为泥岩和中粒砂岩,为稳定及较稳定类顶板。
基本顶为中粒砂岩,属坚硬类顶板。
煤层直接底主要为泥岩、砂质泥岩。
1.1瓦斯等级情况
郑州煤炭工业(集团)桧树亭煤炭有限责任公司2010年瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井,矿井绝对瓦斯涌出量为3.89m3/min,相对瓦斯涌出量5.1m3/t。
矿井无瓦斯突出现象。
根据2008年煤尘爆炸性和自燃倾向性鉴定结果:
煤尘有爆炸危险性,爆炸指数为14.32%,煤层自燃等级为
类,自燃倾向为不易自燃。
1.2通风系统情况
矿井通风方式采用中央分列式,通风方法为机械抽出式。
主、副井进风,回风井回风,风井安装有两台FBCDZ-№18B(2×132kW)型防爆轴流式风机进行通风,一用一备。
目前,矿井总进风2723m3/min,总回风2827m3/min,负压540Pa,矿井等积孔1.62m2。
采用分区通风,采区进、回风巷贯穿整个采区,矿井通风系统中不存在一段为进风巷、一段为回风巷的现象;按照要求设置了采区专用回风巷,矿井采掘工作面和各硐室的风量分配合理,能够满足安全生产的要求;不存在无风、微风、不合理串联通风现象。
主要通风机采用反转进行反风,10分钟内能够改变巷道风流方向,反风量达到正常供风量的60%,风量达到规程要求。
掘进通风采用2×15KW对旋高效风机,严格按照高瓦斯矿井的管理标准,实现双“双三专”供电,自动倒台、自动分风等系列化装备,局部通风机运转稳定。
1.3安全监控系统情况
矿井地面中心站安装一套KJ95N型瓦斯监测监控系统,。
2011年3月份由河南玖安安全技术发展有限公司对我矿安全监控系统进行安全检验,并出具检验报告。
。
井下共安装了10台监测分站(KJF16B/KJF16A),15台甲烷传感器(KGJ16B),1台风速传感器(KGF3--15),4台CO传感器(KGA5)、4台温度传感器(KG3007A)、6台馈电传感器(GKT127-1140)、10台开停传感器(KGT9-A),7台风门开关传感器(KGE22),1台,负压传感器(KGY2),主扇、井下主要排水泵、运输设备安装10台设备开停传感器;按照《煤矿安全规程》要求安装、使用、维护矿井安全监控系统,安全监控系统按照要求配备井下维修人员以及地面监控中心值班人员,实行24小时值班制度,装备齐全,数据准确,系统能实现声光报警,曲线、报表打印,瓦斯电闭锁、故障闭锁、风电闭锁等功能齐全,断电灵敏可靠,监控系统运行稳定可靠。
1.4排水系统情况
矿井设计正常涌水量为100m³/h,最大涌水量为200m³/h。
目前矿井正常涌水量为80m³/h,最大涌水量为130m³/h。
主井底施工有内外环水仓,容量为1680m3。
在-125m水平建有井下中央泵房,安装了三台MD155-67×6型离心式水泵(一用一备一检修),配两趟直径Φ219×10mm的排水管路,沿主井筒敷设,直接排至地面污水处理站进行处理,排水能力和水仓容量均能满足矿井安全生产需要。
在探放水方面,矿井配备150型探水钻机两台,矿井建立并完善了防治水管理机构和探放水队伍,制定了中长期防治水规划、年度防治水计划和矿井防治水措施,编制了水害应急救援预案。
1.5通信联络系统情况
矿井安装一套JSY-2000-06D型数字程控调度系统及配套的耦合器,该系统容量为96门调度电话。
机房配备有备用电源,机房在外部断电情况下能够保证调度交换机24小时持续供电。
矿井调度指挥中心电话为8000、9,调度员能随时与矿区井上、井下任何一部电话建立联系,不受被叫摘机、占线等限制,其强插、强拆、群呼、录放音等功能齐全可靠。
现井下安装16部内线和一部外线电话,平地安装42部内线电话,调度室安装外线电话3部,系统运行正常。
1.6提升运输系统情况
主井装备一对3.5t非标准箕斗,钢性罐道。
选用2JK-2.5×1.2E型双滚筒单绳缠绕式提升绞车。
副井提升方式采用单罐笼提升。
提升容器为1t非标罐笼,提升绞车采用JK-2.0×1.5/30型单滚筒绞车。
主、副井绞车已经河南省煤矿安全监察局安全设施检验中心性能测定,发放有安全准运证。
钢丝绳的悬挂前和使用中试验报告齐全,测定结果合格,满足安全提升需要。
工作面原煤由工一部SGW-630/150型可弯曲刮板输送机和顺槽铺设两部SGW-620/40型刮板输送机运出后再经二部DTL-800/2×45型可伸缩胶带输送机直接运至主井底煤仓。
1.7压风系统情况
根据井下各生产地区分布及需气量,在主井地面现配备4L-20/8型号空气压缩机2台(一用一备),该型号空气压缩机最大空气压力0.8Mpa,最大流量20m3/min。
矿井压风管路沿主井井筒敷设,经-125大巷、11采区水平轨道运输巷、11采区皮带运输巷、13采区皮带上山13采区轨道上山到各掘进工作面及采煤工作面,各段管径根据相应的输气量及输送距离确定。
其规格分别为:
地面空压机站至主井井筒底Φ108×4mm无缝钢管,长400m。
主要运输大巷至各采掘工作面采用Φ89mm×3mm,全长8300余米
1.8消防、防尘系统情况
矿井按照《煤矿安全规程》要求建立有完善的防尘洒水管路系统,矿井在主井地面构筑有容量为600m³的消防静压水池,矿井防尘、防灭火管路系统共用,主管路采用φ108×4mm无缝钢管经主井筒向井下各地点供水,支管路采用φ89×3mm无缝钢管,井下主要运输巷道、回风巷及硐室按要求铺设有消防洒水管路。
运输大巷每隔50m设三通阀门,轨道大巷每隔100m设三通阀门,在运输巷各转载点采用不燃性材料支护并设有喷雾,定期清除巷道积尘,综合防尘措施完善有效。
井上、下主要建筑及机电硐室按规定配备了消防器材。
井下电气设备安装了各类保护装置。
矿井建有井上、下消防材料库。
地面工业广场铺设有消防管路系统,防灭火措施完善可靠。
在副井平地工业广场建立静压水池,水池容积为200m3,水源取自付井底水井的奥灰水,供水施救系统做到所有巷道“有巷有水,有管有水”,井下累计铺设供水管路为12000余米。
按照《煤矿安全规程》规定距离设置三通阀门。
-3大巷到-125水平大巷及主要运输巷道为矿井主要供水管路,采用Ф89mm镀锌钢管做为矿井主要供水管路,矿井主要采掘面采用Ф33mm镀锌钢管做为供水支管;满足矿井安全生产供水需要。
1.9人员定位系统
桧树亭煤矿使用KJ95N型煤矿井下作业人员管理系统,该系统传输方式采用快速工业以太网+现场通讯线路通过计算机网口和矿用光纤,采用数据、通讯速率可达到1000Mpbs。
系统由地面主机中心站、井下位置监测分站、等组成。
地面中心站设在矿井调度室,地面设2台分站,一用一备,采集井下所有入井人员活动路线,并具有显示、打印、储存、查询、报警、管理功能。
目前井下共安装分站电源3个,型号为KDW16A,安装接收器12个,型号为KJF80.2A,在用人员定位发射器505个,型号为KGE37型。
人员定位系统于2010年12月20日开始安装,2011年2月份正式投入运行,能够对井下各地区人员进行实时监控。
KJ95N型人员管理分站是以32位单片计算机为主要部件的智能化产品。
具有无线数据采集、存储、处理、显示、断电控制、红外遥控及远距离通讯等功能。
该产品是通过对远距离移动、静止目标进行非接触式信息采集处理,实现对人、车、物在不同状态(移动、静止)下的自动识别,从而实现目标的自动化管理。
KJF80.2A系列矿用人员定位接收器可将采集的信息传输给监控分站或者直接传输给地面监控中心。
KGE37型人员定位发射器主要应用于煤矿井下的目标无线识别及通讯。
人员定位发射器基于煤矿井下传输特性好,整个电路设计为本质安全型。
该人员定位发射器发射功率低,对人体无害;天线增益高,实现信号的较远距离传输;工作平均电流低,可实现电池工作寿命长;采用有效的防碰撞算法,能够瞬间识别多个人员定位发射器;外壳密封,满足煤矿井下潮湿、粉尘多等环境的应用要求。
1.10供电系统
郑州煤炭工业(集团)桧树亭煤矿采用双回路供电电源分别来自宏达开关站不同母线段的3板和12板,现井下共有变电所3个,分别为:
付井底变电所、11采区变电所、中央变电所。
中央变电所为主井底变电所,电源电缆从地面变电站经主井筒敷设引至中央变电所。
中央变电所I回路通过一趟MYJV22-3×50-10型电缆送往副井底供电电源,II回路通过一趟MYJV22-3×50-10型电缆送往副井底变电所供电电源。
中央变电所I回通过一趟MYJV22-3×50-10型电缆送往11采区变电所,II回路通过一趟MYJV22-3×50-10型电缆送往11采区变电所供电电源。
主井地面低压变电所主要负荷为地面空气压缩机、瓦斯抽放泵、主井绞车以及污水处理站。
副井地面低压变电所主要负荷为主通风机、副井绞车以及地面生活用电。
第二章采掘地区分布情况
矿井单水平开采,现采-125水平。
该水平划分为13采区和11采区,目前13采区即将开采结束,11采区为生产采区。
矿井采掘布局为“两头两面”,目前正在回采的工作面为11采区的11101工作面和13采区的13031工作面,准备工作面为11采区的11061回采工作面,正在掘进的掘进工作面为13采区的13041下付巷煤巷掘进工作面和架空行人巷岩巷掘进工作面。
回采工作面采用炮采放顶煤采煤工艺,开采方式为走向长壁式,开采方法为单体液压支柱配“∏”型梁放顶煤开采,顶板控制采用跨落法,运输方式采用刮板输送机和皮带联合运输方式。
第三章紧急避险设施分布依据及地点
3.1紧急避险设施分布地点依据
1、紧急避险设施布置依据
根据安监总煤装【2011】15号文件《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知》中第5条“永久避难硐室是指设置在井底车场、水平大巷、采区(盘区)避灾路线上,具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室,服务于整个矿井、水平或采区,服务年限一般不低于5年;临时避难硐室是指设置在采掘区域或采区避灾路线上,具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室,主要服务于采掘工作面及其附近区域,服务年限一般不大于5年;可移动式救生舱是指可通过牵引、吊装等方式实现移动,适应井下采掘作业地点变化要求的避险设施。
”的规定。
另外考虑到避难硐室不宜设置在变电所、火药库或者停车点,因为它们存在火灾隐患;避难硐室还应该远离各种地质构造区域,如断层、岩层断裂破碎带,大的地下位移如地震有可能破坏避难硐室及其内部设备;避难硐室的位置还要考虑不能设置在井下容易积水的地点,避免水患,要选择在足够强度的煤层或者岩层中,并且要有足够的非可燃物保护厚度。
2、矿井各作业人员分布及采掘区域人员分布见表1~表3。
表1主井底井底车场人员分布情况
序
号
工种
出勤人数及分布
0点班
8点班
4点班
分布地点
1
配电工、司泵工
2
2
2
中央变电所
2
给煤机司机
2
2
2
主井底煤仓
3
维修工
1
1
1
主井底煤仓
4
皮溜司机
2
2
井底车场
5
维修工
2
2
2
11及13皮带线
6
清煤工
8
8
8
主井底车场及皮带线
7
临时人员
5
5
5
-125水平大巷内
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
合计
22
22
22
表213采区区域人员分布情况
序
号
工种
出勤人数及分布
0点班
8点班
4点班
分布地点
1
工作面作业人员
6
6
6
13041下付巷
2
工作面作业人员
6
6
6
架空行人专用巷
3
工作面作业人员
22
22
22
13031工作面
4
运料工
9
9
9
13采区区域
5
班长
1
1
1
13031工作面
6
班长
1
1
1
13041下付巷
7
班长
1
1
1
架空行人专用巷
8
跟班队长
1
1
1
13041下付巷
9
跟班队长
1
1
1
架空行人专用巷
10
跟班队长
1
1
1
13031工作面
11
通风工
3
3
3
13采区区域
12
皮带、溜子司机
10
10
10
13采区区域
13
维修工
2
2
2
13采区区域
14
液压泵工
1
1
1
13采区泵房
15
司泵工
1
1
1
13采区区域
16
瓦斯检查员
3
3
3
巡回
17
安全监察员
1
1
1
巡回
18
绞车司机
2
2
2
13轨道下山平台
19
把钩工
1
1
1
13轨道下山平台
20
信号工
1
1
1
13轨道下山平台
21
临时人员
16
16
16
13采区区域
合计
90
90
90
表311采区区域人员分布情况
序
号
工种
出勤人数及分布
0点班
8点班
4点班
分布地点
1
工作面作业人员
22
22
22
11101工作面
2
配电工
1
1
1
11采区变电所
3
维修工
1
1
1
11采区变电所
4
皮带、溜子司机
8
8
8
11采区区域
5
绞车司机
1
1
1
11采区轨道上山
6
信号工
1
1
1
11采区轨道上山
7
把钩工
1
1
1
11采区轨道上山
8
维修工
2
2
2
11采区区域
9
液压泵工
1
1
1
11采区泵房
10
司泵工
3
3
3
11采区区域
11
瓦斯检查员
2
2
2
巡回
12
安全监察员
1
1
1
巡回
13
通风工
1
1
1
巡回
14
班长
1
1
1
11101工作面
15
跟班队长
1
1
1
巡回
16
扩修头作业人员
8
8
8
11采区皮带巷
17
临时人员
14
14
14
11101上下付巷
18
临时人员
2
2
2
11采区皮带上山
合计
71
71
71
从表1~表2可以看出,主井底井底车场分布人数为22人,13采区采掘区域内作业人员总数目为90人,11采区采掘区域内作业人员总数目为71人。
由于主井底车场距离13各采掘面距离较近,根据《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》中“其他矿井应在距离采掘工作面1000米范围内建设避难硐室”的规定和按照井下作业人员就近避难、一人一位的原则,在-125井底车场布置1个永久避难硐室,在11采区水平轨道运输巷里段11采区变电所附近布置1个临时避难硐室,即能够满足各采区作业人员紧急避险需求。
由于13采区各采掘工作面距离-125井底车场永久避难硐室距离均不超过700米,加之13031工作面回采即将结束,故不需在13采区另设临时避难硐室,可根据需要在掘进工作面安设可移动式救生舱。
3.2紧急避险设施数量及分布地点
据上,全矿井紧急避险设施共计划布置1个永久避难硐室和1个临时避难硐室,1处可移动式救生仓(设计2个)。
在主井井底车场外环水仓口以西位置建设1个永久避难硐室,在11采区水平轨道运输巷里段11采区变电所以东位置建设1个临时避难硐室,具体位置见下图:
第四章紧急避险设施类型及容积
4.1永久避难硐室
4.1.1永久避难硐室规格
1、永久避难硐室生存室内按避难人数90人考虑,每人应不小于1.0m2,过渡室的净面积应不小于4.0m2的使用面积计算:
S生=1.0×90=90m2
S过=4.0m2
2、永久避难硐室的生存室的设计宽度为4.0m,过渡室的设计宽度为3.0m,生存室容量的备用系数为1.2,计算其长度:
a生=90×1.2÷4.0=27m;
a过=5.0÷4.0=1.3m;
a=a生+2a过=27+2.6=29.6m
3、根据永久避难硐室施工需要,生存室的设计宽度为4.0m和过渡室的设计宽度为3.0m时,生存室长度不得小于27m和硐室总长度不得小于29.6m可满足要求。
具体参数见永久避难硐室设计图。
4.1.2永久避难硐室系统设计
永久避难硐室采用向外开启的两道门结构。
外侧第一道门采用既能抵挡一定强度的冲击波,又能阻挡有毒有害气体的防护密闭门;第二道门采用能阻挡有毒有害气体的密闭门。
两道门之间为过渡室,密闭门之内为避险生存室。
防护密闭门上设观察窗,门墙设单向排水管和单向排气管,排水管和排气管加装手动阀门。
过渡室内设压缩空气幕和压气喷淋装置。
永久避难硐室的系统主要组成包括第一道防护密闭门、第一道防爆密闭墙、第二道密闭门、空气循环系统、压缩空气幕系统及其附属系统。
1、第一道防护密闭门
防护密闭门的设计遵循灵活、快捷、手动、密闭性良好等原则。
门体要求能够抵御瞬时1000℃高温、1.0MPa的爆炸冲击波、有毒有害气体对人体的伤害。
门体的结构设计采用双层加厚钢板绕流和分流技术,防护密闭门上设观察窗。
2、第一道防爆密闭墙
防爆密闭墙同样要求能够抵抗瞬时1000℃高温和1.0MPa的爆炸冲击波。
通过采用C40强度的混凝土并配筋来实现要求。
为了加强其抗冲击波能力,墙体周边掏槽,深度不小于0.3m,墙体设计施工成楔形,门前设不少于两趟单向排气管和一趟单向排水管,排水管和排气管应加装手动阀门。
3、第二道密闭门
采用能阻挡有毒有害气体的密闭门。
4、空气循环系统
永久避难硐室内部的空气循环是通过与地面贯通的钻孔实现的。
进风系统将压风管路从地面钻孔中直接送入到永久避难硐室内。
在避难硐室内部布置成弥撒式和防护罩式相结合的布气系统,最后通过单向排气管路实现避难硐室内的空气循环,整个避难硐室内始终保持不低于100Pa的正压,防止毒害气体的渗入,在无压风的情况下,可采用高压氧气瓶供氧方式。
5、空气幕系统
空气幕系统安装在两端防护密闭门处,目的是阻隔逃生人员进入避难硐室时有毒有害气体的进入。
空气幕系统的动力采用高压空气,系统的启动与硐室密闭门相连动,使得在密闭门打开后,在门口形成气幕门。
6、附属系统
附属系统包括人员定位系统、监测监控系统、通讯联络系统、供水施救系统、压风自救系统等,附属系统的安装不得少于2套,这些附属系统能保证避难硐室内部人员在救援队伍赶来之前保持良好状态,各系统的具体接入情况见“6.3紧急避险系统整体性设计”。
4.2临时避难硐室
4.2.1临时避难硐室规格
1、临时避难硐室生存室内按避难人数40人考虑,每人应不小于0.9m2,过渡室的净面积应不小于4.0m2的使用面积计算:
S生=0.9×40=36m2
S生——避难硐室生存室平面面积,m2;
S过=4.0m2
2、临时避难硐室的生存室的设计宽度为3.4m,过渡室的设计宽度为3.0m,生存室容量的备用系数为1.1,计算其长度:
a生=36×1.1÷3.4=11.6m;
a过=4.0÷3.0=1.3m;
a=a生+2a过=11.6+2.6=15.8m
3、临时避难硐室规格:
根据临时避难硐室施工需要,生存室的设计宽度为3.4m和过渡室的设计宽度为3.0m时,生存室长度不得小于11.6m和硐室总长度不得小于14.2m可满足要求。
具体参数见临时避避难硐室设计图。
4.2.2、临时避难硐室系统设计
临时避难硐室的建设标准同永久避难硐室,临时避难硐室的系统组成包括第一道防护密闭门、第一道防爆密闭墙、第二道密闭门、空气循环系统、空气幕系统及其附属系统。
1、第一道防护密闭门
临时避难硐室防护密闭门能够抵御瞬时1000℃高温、1.0MPa的爆炸冲击波、有毒有害气体对人体的伤害。
2、第一道防爆密闭墙
防爆密闭墙能够抵御瞬时1000℃高温和1.0MPa的爆炸冲击波,墙体材料的设计同永久避难硐室。
3、第二道密闭门
采用能阻挡有毒有害气体的密闭门。
4、空气循环系统
临时避难硐室内部供氧方式分为两种:
压风供氧方式,高压氧气瓶供氧方式,空气循环系统同永久避难硐室。
5、空气幕系统
空气幕系统安装在两端防护密闭门处,目的是阻隔逃生人员进入避难硐室时有毒有害气体的进入。
空气幕系统的动力采用高压空气,系统的启动与硐室密闭门相连动,使得在密闭门打开后,在门口形成气幕门。
6、附属系统
临时避难硐室的附属系统包括人员定位系统、监测监控系统、通讯联络系统、供水施救系统、压风自救系统等,附属系统的安装不得少于2套,能够为避难人员等待救援人员到来赢得时间,各系统的具体接入情况见“6.3紧急避险系统整体性设计”。
4.3矿用可移动式救生舱
4.3.1救生舱的性能、参数
陕西重生科技有限公司首批JMAH-96/8A型矿用可移动式救生舱为组装式钢结构,长6.3m,宽1.4m,高1.8m,全重10.5t。
额定救援人数8人,能在外部动力供应中断时救援支持时间96h。
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