大黄山煤矿防灭火设计

2013年大黄山煤矿防灭火设计豫新公司通风部二〇一三年四月九日第一章、矿井概况一、交通位置新疆新疆大黄山豫新公司大黄山煤矿位于乌鲁木齐以东120km，西距阜康市60km，行政区划属昌吉回族自治州阜康市管辖。地理座标为：东经88゜37′15″～88゜40′15″；北纬44゜01′30″～44゜03′00″。乌鲁木齐—奇台公路及吐鲁番—乌鲁木齐—大黄山高等级公路均从井田以北6km处通过，与大黄山煤矿有沥清公路相通，煤矿至小黄山火车站约50km，有简易公路相通，交通较为便利。二、地形地貌该井田位于天山北麓的丘陵地带，地形起伏不大，地势南高北低，海拔标高一般在+1000～+1100m之间，最高点+1145.40m，相对高差一般50～100m，绝对高差220.40m。三、河流、湖泊矿区内有一条常年性河流——黄山河，发源于博格达山雪峰，由南向北贯穿井田中部，据精查地质报告提供资料，黄山河年经流量80.10万m3，6～7月为洪水期，月经流量14.40～14.82万m3，12～1月为枯水期月迳流量仅2.0～2.2万m3。四、气象及地震本区属典型的大陆性气猴，夏季炎热，冬季寒冷，每年4～6月为雨季，多为暴雨，年平均降水量仅有300mm，年蒸发量1180.9mm，7月份平均气温+25.8℃，最高气温达+36.5℃，1月份平均气温-16.7℃，最低气温-34℃，10月至翌年4月为冻结期，最大冻土深度1.01m。全年以南西风为主，平均风速度4.1m/s，最大风速32m/s。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001），该区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.35。对应的地震基本烈度为Ⅶ度。五、井田面积以大黄山矿主井井筒为中心，向西1.73km为井田西部边界，向东2.17km为井田东部边界，东西边界线与经线平行；北部以煤层露头线为界，南部以倒转向斜露头线为界。井田东西走向长3.9km,倾斜宽1.16－1.9km，面积约为6.58km2。经计算矿井服务年限为61.8a，其中第一水平＋600m以上服务年限为35.3a。矿井及第一水平服务年限均符合《煤炭工业矿井设计规范》的要求。六、开采技术条件1、瓦斯精查地质报告提供的1992年实测资料，矿井瓦斯相对涌出量63.22m3/t，瓦斯绝对涌出量14.13m3/min，属高瓦斯矿井。瓦斯成份以氮气为主，沼气次之，瓦斯属二氧化碳——氮气带。原抚顺矿务局为本矿井设计的瓦斯抽放系统，于1991年建成并开始投入使用，预测瓦斯梯度为每下降5m，瓦斯相对涌出量增加1m3/t。2012年8月份测定矿井瓦斯绝对涌出量为62.71m3/min，相对涌出量为35.36m3/t；二氧化碳绝对涌出量为3.81m3/min，相对涌出量为2.15m3/t，根据《煤矿规程》133条规定因此鉴定该矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井。大黄山煤矿2012年矿井瓦斯绝对涌出量为64.44m3/min，相对涌出量为55.82m3/t；二氧化碳绝对涌出量为3.63m3/min，相对涌出量为3.14m3/t。根据矿井生产现状和瓦斯赋存情况，经分析矿井瓦斯涌出量大的主要原因，与本矿井仓储式采煤方法和现用综采采煤方法有关。2、煤与瓦斯突出根据煤炭科学研究总院沈阳研究院（以下简称沈阳研究院）2011年出版《新疆大黄山豫新煤业有限责任公司一号井中大槽、八尺槽煤与瓦斯突出鉴定报告说明书》。大黄山一号井中大槽、八尺槽煤层+720m水平及其以下区域具有煤与瓦斯突出危险性。矿井为煤与瓦斯突出矿井。3、煤尘精查勘探报告收集了煤矿的资料，并对每层可采煤层进行了煤尘爆炸性试验，中大煤层的火焰长度均大于400mm、八尺煤层200-300mm，岩粉量中大煤层90%、八尺煤层80%均大于60煤尘均具有爆炸危险性。本矿历史上曾发生过瓦斯与煤尘爆炸事故。大黄山煤矿2010年粉尘中游离二氧化硅（石英）检验情况粉尘样品煤矿粉尘浓度及其卫生标准备注质量（mg）吸光度（ABS）游离二氧化硅含量(%)粉尘中游离SiO2含量(%)最高允许浓度（%）总粉尘呼吸性粉尘7.50.159020520.06.05-1010.03.510-256.02.525-504.01.5502.01.010的水泥粉尘6.04、煤的自燃精查勘探报告根据煤的着火点试验数据，将井田各煤层划为不易自燃～不自燃煤层。但根据多年来生产实际观测，主采的中大槽、八尺槽煤层属易自燃煤层，发火期为3～6个月。设计按易自燃煤层考虑。2010年大黄山煤矿中大煤层煤的自然倾向和煤尘爆炸检验情况序号检验项目单位检验结果1全水（Mt）%/2水分（Mad）%1.883灰分（Mad）%4.044挥发份（Mad）%42.585焦查特征（1-8）/76固定碳（FCad）%54.027全硫（St，ad）%0.168发热量（Qgr，ad）MJ/kg/9发热量（Qnet，ad）MJ/kg/10煤尘爆炸火焰长度mm＞400岩分量%90有无爆炸性结论/有爆炸11真相对密度（TRD）/1.3412自然倾向煤吸氧量Cm3/g。干煤0.64自然倾向性分类定级/Ⅱ级（自然）2010年大黄山煤矿八尺煤层煤的自然倾向和煤尘爆炸检验情况序号检验项目单位检验结果1全水（Mt）%/2水分（Mad）%1.953灰分（Mad）%11.544挥发份（Mad）%34.235焦查特征（1-8）/56固定碳（FCad）%56.907全硫（St，ad）%0.298发热量（Qgr，ad）MJ/kg/9发热量（Qnet，ad）MJ/kg/10煤尘爆炸火焰长度mm200-300岩分量%80有无爆炸性结论/有爆炸11真相对密度（TRD）/1.5012自然倾向煤吸氧量Cm3/g。干煤0.56自然倾向性分类定级/Ⅱ级（自然）5、地温本矿井自多年开采以来未发生过热害。精查勘探报告对JK-1孔进行了全孔井温测量，地温梯度1.8℃/100m，无异常点，属地温正常区。七、矿井开拓、掘进回采面布置及安全情况1.开拓、回采布置布置：2013年大黄山矿布置2个回采面（+735中大东翼综放工作面、+733八尺综放工作面），2个掘进工作面(+750中大底板回风巷、副井延深)，2个瓦斯抽放巷（+708底板板巷、+708中大顶板巷）集中1个面炮掘、1个机掘。2.矿井开采系统概述如下：①、矿井瓦斯抽放系统：地面瓦斯抽放泵站，布置两台型号为2BEF72－500水环真空泵，抽放能力500m3/min/台，井下移动泵5台型号为2BEC-40、2BEA350，抽放管道网的管道为Φ219、Φ3125、Φ370无缝钢管。井下有,5台移动式瓦斯抽放泵站。抽放系统主要对上部空区，工作面上偶角、本煤层进行抽放。②、安全监测监控系统：KJ90N安全监测监控系统、井上下电视监控系统。③、防水系统：探放水设备有TUX-75型钻机，设有完善排水系统。④、通风系统：中央分列式通风。东风井风机型号FBDCZ54-8NO23对旋式通风机，其额定通风能力4980-7800m3/min，风压1190-3030Pa、功率2*185kw.西风井风机型号BDK54-8NO20对旋式通风机，其额定通风能力2520-5580m3/min，风压625-2361Pa、功率2*110kw⑤、防尘系统：地面建有700m3洒水池，消防管道Φ108，各运煤转载点及回风巷建有喷雾装置，湿式打眼及使用水炮泥。⑥、防火系统：地面建有注氮车间，两台DM500NM3/98型注氮机，能力为1000m3/h。有JSG-8火灾束管监测系统；建有注浆系统。井下机电硐室、设备开关点配备足够消防器材。上述各系统运行正常。第二章矿井火灾预报与监测监控一、外因火灾的早期预报1、标志气体法充分利用煤矿环境安全监控系统和人力监测资源对井下有毒有害气体进行实时监控。当井下产生的CO气体含量在100L/min且长时间保持不变或气体含量有增加趋势时，可以判定属于外因火灾发生。2、烟雾法井下如果出现烟雾（放炮产生烟雾除外），可以判定发生外因火灾。二、内因（煤炭自燃）火灾预报矿井采用采用斜井多水平开拓方式，矿井通风方式为两翼对角式，主要通风机通风方法为全机械抽出式。主、副井、提人斜井进风，东翼和西翼采区风井回风。主要开拓巷道布置为岩石巷道，采区主要巷道虽然布置在煤层中，但是均采用不燃性支护，采煤方法为综采放顶煤开采。由于放顶煤开采，丢失的煤炭是不利于防火尽管如此，为了及早掌控工作面煤炭自燃发火规律，采用束管监监测系统是必要的手段，本矿选用JSG-7型煤矿自然发火束管检测系统配备GC-4085型色谱分析仪，对采掘工作面及采空区等处进行气体分析。为有效地防止煤炭的自燃，防患于未然，除对开采煤层进行自燃倾向鉴定外，必须把综合消防火放在首位，做到以防为主，以治为辅。在开采期间，还要进行自燃发火预测预报，早期发现，及时扑灭，以确保轻放的正常进行。（一）煤层自燃发火特征及预报：煤炭科学研究总院抚顺分院提出采用CO自燃发火预报，它有两个参数，即发火系数H1、H2；发火系数H1是取样地点CO含量与风量的乘积，即单位时间内CO的绝对发生量（m3/min）为H1=C×Q（m3/min）式中：C——回风侧气样中的CO含量%Q——生产工作面回风侧风量m3/min。发火系数H2是单位时间内CO绝对的发生量与氧气绝对消耗量的比值，即H2=C×Q/⊿Q2×⊿Q式中：⊿Q2——氧气绝对消耗量，%。⊿Q——采区漏风量，即入、排风量差值m3/min。用发火系数H1、H2来预报火灾：H10.0059m3/min时，视为井下火灾临界值；H10.0049m3/min时，视为没有火灾安全值；H1=0.0049—0.0059m3/min时，视为加强观察值；H21.8时，定为发火预报值；H21.0时，定为安全值；H2=1.0—1.8时，定为加强观察值。三、火灾监测监控管理1、矿井成立以总工程师为首的“一通三防”工作领导小组，充分利用煤矿防灭火资源，强化煤矿防灭火管理工作。2、每周对矿井防灭火系统进行一次专项安全大检查，具体检查矿井防灭火制度落实情况：查灭火器储备情况、查消防管路系统运转情况、查环境监控系统实时监控情况，查注氮防灭火管路系统运转情况，查火灾束管监测系统运行情况，发现隐患及时处理。3、严格遵守矿井环境监控系统操作程序等管理制度，确保监控中心24小时连续正常安全运转，每周对井下各种传感器、分站、监控线路进行严格检查、标校，确保监测数据真实可靠。第三章煤炭自燃防治措施一、采煤方法采取安全技术措施应尽量减少采空区丢煤，提高煤炭资源回采率，以利于预防采空区煤炭自燃。二、巷道布置及开采布置主要开拓巷道、硐室均布置在岩层中，采区上山及工作面回采巷道均布置在煤层中，矿井在生产和建设过程中，根据煤层暴露情况合理调整煤层巷道的支护形式，原则是：及时封闭暴露的煤层，防止煤炭长期暴露氧化着火，采区上山服务年限较长，为了防止自燃，采取全断面喷浆处理。回采工作面回采完毕后，必须及时封闭，避面漏风从而加速煤层自燃的不利影响，达到减轻煤层自燃的可能性。三、通风措施确保矿井风流畅通，矿井通风阻力小，风量充足。回采工作面为走向后退式回采方法，全负压“∪”型通风系统，能尽可能降低通风阻力；工作面采至停采线后及时撤出所有设备、设施并进行密闭，避免想采空区漏风。主扇设有反风装置，可以满足全矿井反风要求，工作面及相关巷道，均设有反风风门及闭锁装置、可以有效实现采区或工作面反风。四、火灾预警措施按照《煤矿安全规程》要求设立束管监测系统，连续监测工作面采空区气体成分及温度的变化，从而进行火灾预报预测。第四章矿井氮气防灭火工程专项设计氮气可以充满任何形状的有限燃烧空间，便于对采空区深部，高冒处等难以接近的地点进行灭火；吸热降温，灭火快，不污染设备及工作面环境，且有利于防止瓦斯、煤尘爆炸。由于氮气来源广，制取容易。注氮工艺简单，易于实施，而且氮气具有防火技术可靠、效果显著，成本低廉等优点，因此，应用氮气作为煤矿防灭火措施有着广阔的发展前景。鉴于以上原因，确定本矿井工作采用以氮气防灭火，黄泥灌浆为主、均压通风为辅，同时采用地表覆盖黄土压实和加强管理与监测并采