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XXX市XXX煤矿----矿井防灭火设计说明书--1--前言XXX市XXX煤矿现开采的中大槽（A5）煤层，据煤的着火点试验数据看，煤层自燃倾向性分类等级为Ⅰ-Ⅱ级，属自燃—易自燃煤层范畴，根据试验数据和自燃倾向性鉴定，属易自燃范畴，自燃发火期为83天，煤在地表堆积3—6个月开始自燃。根据地质报告资料，井田内除五尺槽未被火烧外，中大槽、米尺槽、八尺槽南翼均被火烧。其中中大槽火烧影响范围最大，浓度最深，斜深达125—190m，八尺槽火烧斜深一般在120—160m，米尺槽斜深在60—106m。五尺槽风化带深度为30m。故矿井在开采过程中要采取行之有效的综合防灭火措施。根据矿井实际情况和借鉴目前类似开采矿井的防灭火方法应用情况，本设计主要以预防性注氮、黄泥灌浆为矿井防灭火方法，以束管监测和加快回采速度为防灭火措施，来加强矿井综合防灭火工作。一、编制依据1、《煤矿安全规程》2、《矿井防灭火规范》3、《采矿工程设计手册》二、指导思想1、依据《煤矿安全规程》规定“采用放顶煤采煤法开采容易自燃和自燃的厚及特厚煤层时，在编制采区或工作面开采设计时，必须同时编制防止采空区自然发火的设计，并必须建立完善的火灾监测系统和综合防火措施；XXX市XXX煤矿----矿井防灭火设计说明书--2--2、依据《煤矿安全规程》规定，开采容易自然和自燃煤层时，在采区开采设计中，必须明确选定自然发火观测站或观测点的位置并建立监测系统和自然发火预测预报制度；第一章矿井概况一、交通位置XXX市XXX煤矿位于乌鲁木齐市以东120km处，距XXX市60km，行政区划属XXX市上户沟乡管辖。矿区中心地理坐标为：东径：88°39′23″，北纬44°01′50″，乌～奇公路和吐～乌～大高等级公路自矿区以北6km处通过。自乌～奇公路有简易公路通往矿区，交通方便。二、气象资料矿区属典型的大陆性气候，夏热冬寒。七月份平均气温+25.8℃，最高达+36.5℃，一月份平均气温-16.7℃，最低-34℃。年平均降水量仅300mm，而年蒸发量则达1180.9mm，每年的春末夏初（四、五、六月）为雨季，十月初降雪，次年三月份消融。最大冻土层1.1m深。最大风速15.7米/秒，风向多N,NW。据新疆地震局提供的资料，矿区地震裂度7度区。三、地形地貌井田位于天山北岭丘陵地带，海拔标高1000—1100米，相对高差50—100米。整个山地由陆相沉积碎屑岩组成。在风化剥蚀作用下，较硬的粗砂岩、砂砾岩地层高耸成梁。而泥岩、粉砂岩与煤等软弱岩XXX市XXX煤矿----矿井防灭火设计说明书--3--石则剥蚀成谷。呈现出山恋起伏的梁卵地形。山梁顺地层走向呈东西向延展。一般地形坡度23度左右，对接受大气降水补给不利。四、煤层和煤质井田内主要含煤6—11层，其中可采（大部分可采及局部可采）煤层6层，不可采煤层5层。可采煤层厚度一般0.97—26.31米，平均可采总厚度37.08米。可采煤层自下而上为：三尺槽、八尺槽、中大槽、米尺槽、四尺槽和五尺槽。矿井目前开采煤层为中大槽（A5）煤层，走向104°倾角78°～81°。煤层厚度为16.91米—56.07米，平均25.12米。全区可采，煤层稳定，与八尺槽间距8～20米，顶板岩性粉砂岩、粉砂质泥岩及砂砾岩。底板为粉砂岩、碳质泥岩、细砂岩。煤层原煤水份多在0.72—2.42%之间，其中中大槽原煤水份0.72%—2.42%，平均1.74%；八尺槽原煤水份1.47%—2.66%，平均1.90%。煤层的原煤灰份：中大槽为8.77%，属低灰，八尺槽为11.70%，属中灰。各煤层原煤挥发份：八尺槽为36.60%，中大槽为42.57%。煤层的原煤发热量均很高，中大槽原煤发热量为29.59MJ/kg，属高发热量。八尺槽与中大槽属弱粘结性煤八尺槽属中灰、中高发热量的特低硫、特低磷煤；中大槽煤层属低灰、高发热量的特低硫、特低磷煤。可做为较好的生产铸造化铁焦，经配焦后可炼制工业所需要用焦碳，XXX市XXX煤矿----矿井防灭火设计说明书--4--还可做为动力生产用煤。自燃发火倾向性：属自燃-易自燃煤层。煤尘爆炸危险性：煤尘火焰长大于400mm，岩粉量60以上，具有爆炸性。五、矿井瓦斯、二氧化碳2013年8月，矿井委托新疆煤炭研究所，对+830水平采煤工作面和+820水平掘进工作面（现采煤工作面形成），进行了瓦斯等级鉴定和二氧化碳涌出量测定工作，鉴定结果经上级部门审查。矿井相对瓦斯涌出量为3.74m³/t，绝对瓦斯涌出量0.75m³/min；相对二氧化碳涌出量为4.27m³/t，绝对二氧化碳涌出量0.86m³/min的结果符合我矿实际，鉴定结果为瓦斯矿井。第二章矿井各大系统一、开拓系统经过九万吨技术改造，矿井开拓为：立井+斜井开拓，新掘混合提升立井，利用原主斜井作为回风井兼第二安全出口。混合提升立井井筒直径5m，混凝土浇灌，装备一对1.0t罐笼，担负全矿井提煤、提矸，升降人员、同时兼作进风井，井筒内敷设排水管路、消防洒水管路、动力和通讯电缆。根据井田煤层的赋存条件和采煤方法的选择，全井田共划分为三个开采水平。第一水平标高850m，上山开采中大槽、五尺槽、八尺槽南翼，上下山开采五尺槽北翼。第二水平标高750m，上山开采中XXX市XXX煤矿----矿井防灭火设计说明书--5--大槽、八尺槽南翼，上下山开采米尺槽北翼。第三水平标高650m，上山开采中大槽、八尺槽南翼，上下山开采中大槽、八尺槽北翼。矿井目前生产水平标高为＋820m，上山开采中大槽（A5）南翼煤层，煤层较稳定，结构简单，采用“水平分段综采放顶煤”采煤方法，采2.5米，放7.5米，采放比为1：3。工作面安装18架ZF2800/17/28（其中端头支架2付ZF2800/18/30）型放顶煤液压支架，2台SGZ630/110型刮板输送机，顺槽运输选用2台DSJ800/2×55可伸缩带式输送机，超前支护采用DW32型单体支柱配接1m交接顶梁进行支护，顺槽安装BRW125/31.5乳化液泵站。二、提升系统混合提升立井采用罐笼提升方式,承担矿井的提煤、人员、材料、设备等，提升容器选用：一对1吨矿车单层单车普通罐笼；提升机选用2JK-2.5A×1.5/20型双滚筒单绳缠绕式提升机1台，滚筒直径D=2500mm，滚筒宽度B=1500mm，天轮直径Dt=2500mm。钢丝绳选用：6×19W+FCDk=31mm。电控采用提升机专用调速变频器，电源供电采用双回路引自地面变电所不同母线段。三、通风系统矿井具有独立完善的通风系统,通风方式为中央并列式,通风方法为机械抽出式通风.主扇型号选用FBCDZ-10－N026B2×185KW对旋式通风机2台，1台工作，1台备用，矿井通风有保障。矿井目前总进风量为1050m3/min，回风量为1050m3/min，采煤工作面风量为390m3/min，根据各配风点配风情况，风量满足各用风点XXX市XXX煤矿----矿井防灭火设计说明书--6--风量要求。四、排水系统矿井主水泵房设在+750m水平井底，并设有主、副水仓，正常涌水量为10m3/h，最大涌水量为15m3/h。主排水泵型号为：D85-67×6型（3台）电机为：200KW，660V供电。水泵采用660V双回路供电，电源引自＋750水平中央变电所。五、供电系统矿井采用双电源供电，一路引自大黄山35KV变电所10KV侧，供电距离距矿区3公里，另一路引自黄山口高远110KV变电所10KV侧，井下供电采用高压入井，电缆为2根MYJV-8.7/103×50型铠装电缆。在+750水平中央变电所安装型号为：KBSG-500/10、10／0.69KV干式变压器2台。采区选用型号为KSGZY-630/10移动变电站1台进行供配电，中央变电所选用PBG-10/200A型矿用隔爆型高压真空配电装置。配电电压10/660V，选用矿用KBZ隔爆型真空馈电开关。六、安全监控系统按照初步设计矿井安装有KJ90型安全监控系统和KJ251型人员定位系统，目前各系统都投入运行，运行正常；地面设置中心站。在+750中央变电所、+850绞车硐室、+820采煤工作面都设置了监控分站，并按照AQ1029标准安装有CH4、CO、风速、温度等传感器，并按规定每7天进行一次传感器标校。2010年5月，我矿与XXX市煤炭工业管理局实现远程联网功能。七、矿井防灭火系统XXX市XXX煤矿----矿井防灭火设计说明书--7--矿井实施以预防性注氮、黄泥灌浆，加快回采速度和提高回采率等措施防止采空区发火，注氮机选用ZSN-600D型制氮设备，制氮能力600m3/h，目前，制氮设备能正常使用。为了加强矿井综合防灭火工作，按照初步设计矿井还安装1套SG9－2003束管监测系统，配置GC-4085型气体色谱仪，对采空区进行实时检测，防止煤炭自燃和发火。第三章矿井防灭火方法矿井开采的中大槽（A5）煤层属自燃-易自燃煤层。根据《煤矿安全规程》规定，开采容易自燃和自燃煤层时，在采区开采设计中，必须明确选定自燃发火观测站或观测点的位置并建立监测系统和自然发火预测预报制度，矿井具有完善的自燃火灾防治系统及措施：主要配置SG9－2003型矿井束管采样系统、GC4085型火灾气体色谱分析系统对煤层自燃发火进行采样监测；建立采空区灌浆防灭火、氮气防灭火系统。《煤矿安全规程》还规定，采用放顶采煤法开采容易自燃和自燃的厚及特厚煤层时，在编制采区或工作面开采设计时，必须同时编制防止采空区自然发火的设计，并必须建立完善的火灾监测系统和综合防火措施。第一节火灾预报监测系统一、火灾预报束管监测系统煤层自燃火灾监测与早期预报是矿井火灾预防与处理的基础，是XXX市XXX煤矿----矿井防灭火设计说明书--8--矿井防灭火的关键。只要能够准确、及时地对煤层自燃火灾进行早期预报，就能有的放矢地采取预防煤层自燃火灾的措施，从而避免自燃事故的发生。对于煤层火灾的预测预报而言，采样监测技术是至关重要的。目前，矿井煤层火灾的监测主要有矿井火灾束管采样监测系统、煤矿安全监控系统和人工检测三种手段。地面安装有固定式矿井火灾束管监测系统是借助束管将矿井井下各测点的气体经抽气泵负压抽取、汇总到地面中心地点，在借助气相色谱检测装置对束管采集的井下气样进行分析，实现对CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、O2、N2等气体含量的在线监测，其监测结果在以实时监测报告、分析日报等方式提供数据的同时，亦可自动存入数据库中，以便今后对某种气体含量的变化趋势分析，从而实现对矿井自燃火灾的早期预报。二、火灾预报安全监控系统安全监控系统可以连续监测CO、CH4等环境参数，根据这些环境参数的变化进行火灾预报工作。人工检测一直作为煤层火灾的主要监测手段，人工气体监测主要采用O2、CO、CH4等便携式气体分析仪，由人工直接在各测点进行气体检测，并定期采用气袋取气样，送地面进气相色谱分析，给出气体的成分和浓度，以此判断煤层发火程度。该法适用性强、投入设备少，简单易行，但人工取样工作量大，间隔时间长，不能连续实时进行检测。附图：安全监控系统监测结构图XXX市XXX煤矿----矿井防灭火设计说明书--9--地面中心站井下分站井下分站井下分站传感器传感器传感器传感器检测系统组成结构图图一：安全监控系统监测结构图XXX市XXX煤矿----矿井防灭火设计说明书--10--②②②②地面③③③③④④④④束管监测系统示意图气体分析仪器试样采取器程序控制试样校对③③③③地面井下井下11111－－－－取样点2－－－－粉尘过滤器3－－－－水分过滤器4－－－－抽气泵4－－－－束管XXX市XXX煤矿----矿井防灭火设计说明书--11--第二节束管监测点的设置及系统装备根据《煤矿安规程》规定：“开采容易自然和自燃煤层时，在采区开采设计中，必须明确选定自然发火观测站或观测点的位置并建立监测系统和自然发火预测预报制度”。矿井属Ⅰ-Ⅱ级自燃矿井，应选定自然发火观测站点的位置和建立火灾预测预报制度、配置束管监测系统。一、监测内容及其作用根据《矿井防灭火规范》规定，一般以一氧化碳相对量和绝对量以及格雷哈姆系数作为自燃发火