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17′49″
北纬:
47°
07′16″
二、矿区范围
根据新疆维吾尔自治区国土资源厅新国土资采划[2004]092号文《划定矿区范围批复》,井田东西走向长2.558km,南北平均倾斜宽0.24km,面积0.6141km2。
井田境界拐点坐标表
坐标
拐点
坐标
X(m)
Y(m)
S1
4665900
14605650
S2
4666040
14606845
S3
4666312
14608162
S4
4666038
14608213
S5
4665815
14606855
S6
4665670
14605670
限制开采水平:
+2164m~+1700m
三、矿井概况
该矿扩建工程于2005年11月份开始开工建设,于2008年5月份建成投入试生产。
根据2009年8月23日新疆煤炭工业管理局、煤矿安全监察局《新疆国际煤焦化有限责任公司弘利煤矿修改初步设计、安全专篇审查意见》的要求,根据煤矿提供的资料,在原初步设计(代可研)的基础上进行该矿初步设计的修改工作。
采用的采煤方法为柔性掩护支架采煤。
井田内开采煤层为三层,即自上而下A9、A6、A5号煤层,煤层倾角为75~82°
,井田总体的构造形态较简单,呈单斜构造。
经勘探查明,断层基本分布在井田西翼,在矿区东翼基本无大断层,矿区西翼较为破碎,节理较为发育;
西翼煤层较硬,但顶底板较破碎。
瓦斯等级:
根据2014年瓦斯等级鉴定结果,我矿瓦斯相对涌出量为30.32m3/t;
绝对涌出量为7.14m3/min;
回采面瓦斯涌出2.75m³
掘进面瓦斯涌出0.75m³
矿井属于高瓦斯矿井。
四、矿井通风现状
(一)矿井通风系统
根据矿井开拓的部署,矿井通风方式为中央并列式,通风方法为机械抽出式。
分区独立通风,由混合提升斜井、皮带井2个进风井,东一采区和东二采区两个斜风井回风。
(二)矿井投产时所需要的风量及瓦斯含量
在井下布置两个掘进工作面和一个采煤工作面,一个备采工作面,矿井投产时所需要的风量为42m3/s。
经校核,已安装投入运行4台FBCDZ-6-№13B型对旋式轴流通风机及其配套电机(其中2台备用,2台工作)。
每台主要通风机主要参数:
电机功率N=2*30kw风压H=463~1750pa
风量Q=912~2022m3/min。
每台局部通风机参数:
电机功率N=2*11kw风压H=552~3500pa
风量Q=180~220m3/min
型号:
FBD№5.6/2×
11KW型。
主要通风机的构筑物:
风门、挡风墙、风硐、防爆门。
五、矿井生产概况
(一)矿井生产能力
设计根据《新疆煤炭工业“十五”结果调整规划》、新疆国际煤焦化有限责任公司的“设计委托书”要求及对项目建设的投资能力,设计经过各方面因素综合考虑,该矿矿井设计生产能力9万吨/年。
实际生产能力达到9.5万吨/年。
(二)矿井采掘布置
1、矿井开拓
该矿井采用斜井开拓方式,共有混合提升斜井、皮带井、和东一回风斜井、东二回风斜井4个井口;
其中主提升斜井长度为282m,均沿A5煤层底板岩石伪倾斜布置,净断面积6.5m2,断面形状为半圆拱,铺设22kg/m单轨道,井筒倾角为25°
,支护方式为锚喷支护,主要担负全矿井提煤、提矸石、升降人员、下放材料及设备等任务。
东一采区回风斜井沿A5煤层底板岩石折返式布置,井口至+1982m水平斜长为101m,井筒倾角为27º
,支护方式为锚喷支护,净断面积为6m2,断面形状为半圆拱,井筒内布置行人台阶、扶手、瓦斯抽放管路等设施,主要担负全矿井回风、行人等任务。
东二采区回风斜井沿A5煤层底板岩石折反式布置,井口至+1960m水平斜长130m,井筒倾角25°
,支护方式为锚喷支护,净断面积为6.8㎡,断面形状为半圆拱,井简内布置行人台阶扶手,主要担负矿井回风、行人等任务。
2、采掘巷道布置
在生产过程中,主要巷道布置在矿井东翼A5、A6、A9煤层中。
沿在矿井+1915m水平东翼A5、A6煤层走向布置采区运输巷;
沿在+1960m水平东翼A5、A6、A9煤层走向布置采区回风巷;
在+1915m----+1960m水平之间沿煤层倾向伪倾斜布置工作面开切上山;
在+1915m水平和+1960m水平A5、A6煤层之间分别与布置运输石门和回风石门,担负工作面运煤和回风任务。
目前在东二采区范围内+1915m水平西A9煤层厚度1.7m左右,煤层厚度较稳定,因此,在东二采区范围对该煤层(A9煤层)进行开采,东二采区首采面布置在A6煤层,在+1915m水平西二采区A9煤层布置运输大巷。
3、采煤工作面布置
根据实际揭露煤层情况,A5、A6煤层层间距为18m~20m左右,为避免开采时的互相影响,矿井投产时实际采煤工作面布置在,+1915m水平之间A6煤层中,东A6采煤工作面预计在2014年11月底回采结束进行封闭。
首采工作面布置在东二采区+1925m水平--+1960m水平西A9煤层该工作面已形成,备采工作面布置在东二采区+1915m水平--+1960m水平东A5煤层中。
(三)采煤方法及顶板管理
设计A6煤层采用新型柔性掩护支架,A9、A5煤层采用伪倾斜多边形柔性掩护支架爆破落煤采煤工艺。
全部垮落法管理顶板。
六、地形及地貌
煤矿地处南天山南麓的山前地带,地形地貌从北向南呈阶梯形降低,地势由西向东逐渐降低,海拔标高+2000~+2099m,相对高差50~99m,属中低山区。
井田南北两侧为单面山和侵蚀浅山,中间为冲积、洪积形成的平原,含煤地层被剥蚀和堆积物覆盖。
七、气象及地震
井田属于大陆荒漠性干旱气候,其特点是冬季长,夏季短,昼夜温差大,春秋多风,降雨多集中在6~8月份,年平均降水量224.6mm,年蒸发量高达1567.8~1775.5mm;
年平均气温5.1℃,年最高气温7月份平均为21℃,最低气温在1月份,达-10.6℃,每年的10月底至翌年的3月为冰冻期,4月开始解冻,月平均风速0.9~1.8m/s,年平均风速1.6m/s,最大风力5~8级,风向一般为南风或北风。
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0.40s。
对应的地震基本烈度为Ⅶ度。
八、主要自燃灾害情况
我矿井下存在的主要自然灾害瓦斯、煤尘、火、水、顶板。
九、小窑分布及开采情况
本井田范围内没有其它小窑开采,井田东部边界外有新疆天然物产贸易有限公司梅斯布拉克煤矿,矿井西边界有拜城县天辰公司煤矿。
目前立井(原)以东400m范围内+1982m~2015m之间A5、A6煤层已回采完毕。
十、现有水源、电源情况
(一)水源
水源取自井田东部8km外的梅斯布拉克河,最大流量0.96m3/s,属季节性河流。
河水水质经化验符合国家饮用水标准,可以满足矿山用水的需要,并可作为矿井生产及生活用水水源地。
(二)电源
供电系统设计为双回路供电,现一回路已引自矿区东部梅斯布拉克35kv的变电所10kv母线侧,线路导线规格LGJ--70长8km,另一回路拜城县人民政府的协调中,在工业场地内现有的400kw的柴油发电机作为备用供电电源,能满足矿井通风、提升、排水、压风、瓦斯抽放等负荷正常运转,保持供电连续性和可靠性。
第二节安全条件
一、构造情况
井田位于库车拗陷北部弯曲带,为可依屯巴塔格背斜,在背斜的北边还有一个向斜,煤矿位于背斜的南翼,呈单斜构造,井田内地层走向为北东东——南西西向,倾向南,东部倾向南南东。
西部倾角80°
~84°
,中部倾角80°
~83°
,东部倾角70°
~80°
,沿走向无褶曲现象。
位于井田西部的断层性质为平推断层,共有6条,编号为f1、f2、f3、f4、f5、f6,一般走向北东10°
~20°
,或北西320°
~330°
,倾角78°
~86°
,地表出露长100~150m,向北被第四系覆盖,从现有的生产巷道调查,f4、f5、f6断层已延伸至井下,切割了A5、A6煤层,断层断距大于5~10m,f1、f2、f3断层地表断距均在5~20m。
井田总体构造形态较简单,断层对煤层的走向、倾向没有改变,断层破碎带一般小于1m。
详见断层特征表:
断层特征表
断层
编号
断层产状
长度
(m)
断距
性质
对煤层的影响
走向
倾向
倾角
f1
330~150°
60°
80°
>
250
20
平推
对煤层有破坏现象
f2
205~25°
295°
86°
15
f3
200~20°
290°
85°
5~10
f4
190~10°
280°
5
对煤层破坏小
f5
±
切割A5、A6煤层破坏小
f6
110°
78°
10~5
切割A5、A6、A9煤层错断
二、煤层赋存条件
根据目前在井下东.西运输和回风掘进情况来看,煤层赋存情况如下:
A5煤层:
为矿井主要开采煤层,西一采区平准厚度为3.2m左右,与上部A6煤层间距为16~19m;
东一采区平均厚度为4.5~5m左右,与上部A6煤层间距为20m左右;
东二采区平均厚度3--3.5m煤层顶板为炭质泥质粉砂岩及炭质泥岩,底板为炭质粉砂岩。
A6煤层:
为矿井主要开采煤层,西一采区平准厚度为3m左右,与上部A9煤层间距为20.5~22m;
东一采区平均厚度为6m左右,与上部A9煤层间距为20m左右;
东二采区平均厚度6m左右,煤层顶板为炭质泥岩、中细砂岩,底板为细砂岩、炭质粉砂岩,煤层厚度变化小,由东向西逐渐增厚。
A9煤层:
为矿井开采煤层,结构简单至复杂。
西一采区平均厚度为1.2m,含1~2层炭质泥岩夹矸;
东一采区平均厚度为1.0m左右,含1~2层炭质泥岩夹矸,不具备开采价值,+1915m水平以上暂时不开采。
东二采区西A9煤层平均厚度为1.7m,故接替采煤工作面布置在+1915m水平至+1960m水平阶段高度为45m。
三、煤层产状
井田总煤层体产状为一向南倾斜的单斜。
井田内地层走向为北东东——南西西向,倾向南,东部倾向南南东。
四、煤质特征及煤中
1、A5、A6煤层:
煤为黑色,玻璃光泽、性脆、参差状或阶梯状断口,条带状、凸镜状结构,层状构造。
2、A9号煤层:
煤为深黑色,玻璃光泽、脆度大、阶梯状断口,条带状结构,层状构造。
各层煤的容重为1.32t/m3。
特征:
以亮煤为主、光亮煤次之,煤岩类型为半亮~光亮型。
煤种:
A5、A6煤层的工业牌号为25号焦煤,A9煤层的工业牌号为26号肥煤。
原煤属于低~低中灰、特低硫、特低磷、高~特高发热量、高熔灰分、粘结性强、结焦性好的动力用煤,A5、A6煤层可作为炼焦煤,A9煤层可作为炼焦配煤。
五、煤层自燃倾向及煤尘爆炸性
(一)煤层自燃倾向性
根据2012年5月做煤层自燃倾向性鉴定报告,A9、A6、A5煤层属于自燃发火煤层,发火期为3-6个月。
(二)矿井开采对环境的影响
受采动影响,地表将形成塌陷坑,对安全生产造成危害,还有可能透发山地滑坡,对矿井生产及人民生活造成不良影响。
(三)煤层爆炸指数
根据煤矿2012年5月做煤尘爆炸危险性鉴定报告,A5、A6、A9煤层中煤粉的火焰长度大于410mm,扑灭火焰的岩粉量均达70%,煤尘具有爆炸危险性。
(四)地质灾害
对于地质灾害的防治,首先应考虑工业场地不宜布置在有老窑开采过的地带或滑坡地带。
工业场地及井口位置应高于历年最高洪水位,防止山洪暴发对工业场地各类设施的冲击,还应配备必要的观测仪器,经常观测山体滑坡和地表沉降对工业场地设施的影响。
第二章防灭火组织管理和日常管理工作
第一节组织机构
及时抓好防灭火管理或搞好此项工作有利于我矿安全生产工作的顺利完成。
因此,防灭火工作必须纳入安全管理的重要议事日程,成立防灭火管理组织机构领导小组。
防灭火领导小组如下:
组长:
(矿长)
副组长:
总工程师。
成员:
各副矿长、副总工、各科室成员、瓦斯检查员、各区队成员。
领导小组办公室设在矿通防科,由矿长负责此项工作全面管理,由通防科负责矿井防灭火工作日常管理,其它成员必须在自己管理范围内抓好此项工作。
第二节防灭火日常管理工作
防灭火日常管理工作主要有如下几项:
1、矿井必须在井上、下设置消防材料库,并定期检查消防材料库内的消防设备齐全情况,如发现缺少灭火器材时,及时购置和补充。
2、定期对职工住房、矿区地面供电系统进行检查,发现隐患及时处理。
3、矿井必须配备一氧化碳监测仪器,并加强对火区和采空区的日常检查工作,应确保杜绝发生内因火灾事故。
4、定期检查对消防、防尘管路的完好情况,确保管道内有水。
5、检查机电设备完好情况,杜绝失爆现象。
6、检查采区工作放炮前后洒水降尘和水炮泥使用情况。
7、按照当地消防部门的要求,建筑地面堆放易燃物料场所,并对要害场所制定防火措施。
8、搞好井下防火墙的检查,建档管理工作。
9、搞好防灭火专项培训,增强职工防灭火意识。
10、发电房、炸药库、主要通风机房、井下变电所、机电设备峒室等要害场所必须配备灭火器材,并加强对要害场所日常管理工作。
11、矿井必须完善防灭火系统,并安排有专人负责灭火系统的检查、维护工作。
12、因本矿开采煤层,是属于易自然发火的煤层,所以应选择和布置合理的火灾束管监测系统和测点位置。
根据《煤矿安全规程》第二百三十八条第四项规定(矿井有能连续监测采空区气体成分的监测系统)的要求,对井下注氮后的采空区气体进行采样分析,对采空区煤炭自然的趋势、温度变化、各种气体的变化、采空区内空气中含氧量等进行连续预报,为井下采空区合理注氮提供基础数据,最大限度减少采面自然发火灾害。
13、配备专职束管监控人员,定期进行检测、分析和整理有关记录,发现问题及时处理或报告。
建立健全各项规章制度和岗位责任制,并在现场落实执行。
14、目前我矿实际情况,设计采用了JSG-8型多点采样色谱系统,该系统采用的是束管取样技术,能满足对井下注氮后的采空区气体进行采样分析的要求。
15、井下通过束管采样仪采样并送至地面色谱分析,分析参数主要有O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、H2等。
束管监测管路及采样器布置在+1982m水平东西两翼A6煤层采空区,A5煤层采空区的密闭墙内,东二采区的西A9煤层采煤工作面上隅角,东二采区A6、A5煤层回风巷,在正常情况下每周检测一次,工作面异常时每班检测两次。
16、为了检测全矿井的一氧化碳情况,配备便携式一氧化碳检测报警仪,数量不少于便携式瓦斯检测报警仪总数量的三分之一(每个瓦斯检查员配备一台)。
第三章防灭火设计
第一节防灭火方法
我国煤矿主要采用的灭火方法有灌浆防灭火、氮气防灭火、阻化剂防灭火、均压防灭火、凝胶防灭火等。
针对我矿实际情况,采用氮气防灭火和阻化器防灭火方法,确保矿井安全生产。
一、氮气防灭火
(一)氮气防灭火技术要求
氮气防灭火主要作用是,对采空区进行预防性注氮,当采空区发生火灾时可进行注氮灭火。
通过管路将氮气输送至井下回采工作面,对工作面采空区实施预防性注氮,将纯度≥97%的氮气注入工作面采空区。
根据该矿井实际情况及煤层易自燃发火特征等因素经综合考虑后,采用以氮气灭火为主综合防灭火措施。
氮气防灭火工艺:
(二)注氮方式
注氮方式从空间上分为开放式注氮和封闭室注氮;
从时间上分为连续性注氮和间断性注氮。
工作面开采初期和停采撤架期间,或因遇地质破碎带、机电设备等原因造成工作面推进缓慢,宜采用连续性注氮;
工作面正常回采期间,可采用间断性注氮。
1、开放性注氮
工作面开工前,氮气支管路必须接至工作面,经钻孔进入采空区;
注氮管路布置在进风巷,如发现火情或一氧化碳发现异常情况时,必须开启注氮设备进行灭火工作。
2、封闭室注氮
当工作面出现自燃发火征兆,此时采空区已经出现高温点,CO气体大量渗入工作面或工作面已经出现明火,可在工作面进回风巷构筑密闭,注氮管直接插入密闭向火区注氮。
3、注氮时间的确定
注氮时间一般根据从采空区氧化带采样分析其氧气含量来确定。
同时规定遇有下列情况时应进行注氮。
(1)工作面有断层或其他地质条件影响或工作面机械出现故障,时工作面推进速度减慢时:
(2)工作面结束回收时
(3)当预测到采空区气体异常时
(二)辅助措施
为强化注氮效果,必须使工作面一开始就建立一个完善的均压系统,使工作面压力h=0,使氮气能较长时间停留在采空区,使采空区惰化,为防止采空区漏风,地面回填堵漏工作一定要做好,随时观察地面塌陷区,如有塌陷及时回填。
(三)注氮工艺系统
西翼:
混合提升斜井→+1915m水平车场→+1915m运输石门→+1915m水平西A9运输石门→+1915m水平西A6运输石门→采空区注氮点;
东翼:
混合提升斜井→+1915m水平车场→+1915m东运输石门→+1915m水平东回采工作面运输顺槽→回采工作面采空区注氮点;
东二采区;
注氮工艺系统;
混合提升斜井→+1915m水平车场→+1915m东A9集中运输巷→+1915m水平A9回采工作面运输巷→回采工作面采空区注氮点。
+1915m水平东A9集中运输巷→+1915m水平东A6石门→+1915m水平A6煤层运输巷→回采工作面采空区注氮点。
注氮参数选择与计算:
注氮量计算按以下四种方法计算,并取其中最大值:
(1)按产量计算
QN=[A/(1440ρtn1n2)]×
(C1/C2-1)
式中:
QN——注氮流量,m3/min;
A——矿井日产量,400t(最大生产能力);
t——矿井年工作日,取330d;
ρ——煤的密度,1.32t/m3;
n1——管路输氮效率,取80%;
n2——采空区注氮效率,取90%;
C1——空气中的氧浓度,取20.8%;
C2——采空区防火惰化指标,取7%。
QN1=400÷
(1440×
1.32×
0.8×
0.9)×
(20.8÷
7-1)
=0.58m3/min
(2)按吨煤注氮量计算
QN=5AK/60×
24
A——矿井日产量,400t;
K——工作面回采率,取95%。
QN=5×
400×
0.95/60×
24=1.32m3/min
(3)按瓦斯量计算
QN=QcC/(10-C)
QC——工作面通风量,回采工作面配风量为280m3/min;
C——工作面回风流中的瓦斯浓度,0.2%。
QN=280×
0.002/(10-0.002)=0.06m3/min
(4)按采空区氧化带氧浓度计算
QN=[(C1-C2)QV]/(CN+C2-1)
QV——采空区氧化带的漏风量,m3/min;
C1——采空区氧化带内原始氧浓度(取平均值);
C2——注氮防火惰化指标,防火取7%;
CN——注入氮气中的氮气纯度。
因采空区氧化带的漏风量没有实测数据,无法进行计算。
三种方法计算后取大值:
QN=1.26m3/min。
考虑1.4的安全备用系数1.26×
1.4=1.76m3/min=105.8m3/h。
根据上述计算,注氮设备选用1套QTD200/97型地面固定式碳分子筛制氮设备。
其性能参数如下:
产气量:
≥200Nm3/h;
氮气纯度:
≥97%;
输出压力:
0.05~0.65MPa(可调);
电机功率:
78kW;
电压:
380V;
冷却方式:
风冷;
外型尺寸:
L×
B×
H=5200×
2200×
2600mm。
(四)气体监测系统
选用JSG-8型矿井自燃火灾束管监测系统,通过束管对井下注氮后的采空区气体进行采样分析,对采空区煤炭自然的趋势、温度变化、空气含量进行连续预报,最大限度减少采面火灾灾害。
利用此系统对采空区内的O2、N2、CO、CO2、CH4气体进行分析。
(五)安全管理
1、在注氮过程中,作业场所氧气浓度降低于18%时,必须停止一切工作并撤出人员,同时降低注氮量或停止注氮,或增加作业场所通风量。
2、注氮设备管理人员和操作人员必须经理论培训和实际操作培训,考试合格才能上岗。
3、对采空区进行注氮时,应编制相应的安全技术措施,并经矿总工程师审批后,方可实施。
4、建立注氮设备的操作规程、工种岗位责任制、注氮防灭火管理规章制度。
(六)回采工作面采空区注氮
当自然发火危险主要来源自回采工作面的采空时,应采取向采空区里面注入氮气的方法。
应将注氮管铺设在进风顺槽中,注氮释放口设在采空区中,并氮气释放口的设
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- 关 键 词:
- 煤矿 灭火 设计