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第二节压风自救系统的设置及技术要求55
第三节压风自救系统安全防范措施59
第六章供水施救系统62
第一节矿井供水水源62
第二节矿井供水系统62
第三节矿井井下防尘消防供水系统62
第四节矿井井下供水施救系统63
第七章通信联络系统67
第一节矿井通信系统概述67
第二节井下紧急避险设施的通信联络69
第三节井下紧急避险设施视频监控69
第八章六大系统的管理维护70
第九章技术经济71
第十章待解决的问题及建议73
附件:
概算表
附录:
一、设计委托书
二、地质报告批文
三、初步设计批文
四、安全专篇批文
五、采矿许可证
前言
一、项目背景
根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件《关于吕梁市兴县、石楼县煤矿企业兼并重组整合方案的批复》(晋煤重组办发[2009]112号),批准原山西兴县车家庄煤矿、原山西兴县东坡煤业有限公司、原山西兴县程家沟煤业有限公司进行兼并重组,重组后的矿山企业名称依据山西省工商行政管理局《企业名称预先核准通知书》((晋)名称预核内[2009]第007971号)更名为山西华润联盛车家庄煤业有限公司,公司隶属于山西华润联盛能源投资有限公司。
山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司位于兴县城东北3.5km处的程家沟村,行政区划属于山西省兴县蔚汾镇管辖。
其地理坐标北纬38°
27′37″-38°
29′32″,东经111°
08′33″-111°
10′37″。
井田西北距兴县县城3.5km,有简易公路相通,并与省级干线公路S313相接,距宁(武)-岢(岚)铁路支线岢岚站67km,距北同蒲铁路吕梁站195km,太原站269km,有干线公路相通,交通较便利。
山西华润联盛能源投资有限公司是由华润电力与山西联盛集团共同出资设立,公司注册成立于2009年6月11日,注册资本38亿元,华润电力控股66%,旗下拥有山西省吕梁市兴县、中阳县、临县、石楼县、交口县等地共38座煤矿。
按照兼并重组政策,形成主体矿井12对、过渡性生产矿井9对(政策要求2010年底关闭)、关闭矿井17对。
兼并重组后,公司井田面积达92.5km2,保有资源储量6.15亿t,核定生产能力1000万t。
2007年开始,按照系统控制成本的理念,华润电力控股有限公司(以下简称:
“华润电力”)决定战略性进入煤炭行业,通过控制煤炭资源,与电力业务形成稳固的供应链体系,打造系统成本优势。
以全资或控股的方式进行经营性投资为主,以参股方式进行煤炭领域的策略性投资为辅,进行煤矿的投资开发、建设及运营,为旗下电厂燃煤的低成本供应提供支持。
2010年11月,编制完成了《山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计》,2010年12月20日,山西省煤炭工业厅以晋煤办基发[2010]1748号文,作出了“关于山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计的批复”。
随后编制的《山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司兼并重组整合项目初步设计安全专篇》。
二、编制设计依据
1、建设单位委托书;
2、地质资料及批准文件;
3、《山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计》及批复;
4、《山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司兼并重组整合项目初步设计安全专篇》及批复;
5、国家现行有关煤炭产业政策和相关产业政策及法律法规标准。
①、《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);
②、关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知(安监总煤装〔2010〕146号)
③、《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范(试行)》(安监总煤装〔2011〕33号);
④、《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知》(安监总煤装〔2011〕15号);
⑤、《关于煤矿井下紧急避险系统建设管理有关事项的通知》(安监总煤装〔2012〕15号);
⑥、关于推进全省煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善工作的通知(晋煤救发〔2011〕1645号)。
⑦、煤矿安全规程(2011年版)。
《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)中指出:
煤矿、非煤矿山要制定实施生产技术装备标准,安装检测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备,并于3年内完成,预期未安装的,依法暂扣安全生产许可证、生产许可证。
国家安全监管总局、国家煤矿安监局研究制定了安监总煤装〔2011〕33号《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范(试行)》规定,规定要求2011年底前,所有煤矿都要完成监测监控系统、人员定位系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统的建设完善工作;
2012年6月底前,所有煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井,中央企业所属煤矿和国有重点煤矿中的高瓦斯矿井、开采容易自燃煤层的矿井,都要完成“六大系统”建设完善工作;
2013年6月底前,所有煤矿全部完成“六大系统”的建设完善工作。
所有井工煤矿必须按规定建设完善“六大系统”,达到“系统可靠、设施完善、管理到位、运转有效”的要求。
为提高矿井安全性,加快推进“六大系统”建设完善工作,建设单位拟进行井下紧急避险系统建设改造,特委托我公司编制《山西华润联盛车家庄煤业有限公司井下安全避险“六大系统”初步设计》。
三、设计指导思想
依据矿井现状,以“安全第一,预防为主”的理念,根据国家文件精神,提出合理可行的避险措施,选择适宜的安全装备,在灾害发生时能实现避险功能,提高矿井的安全性,使车家庄煤矿的安全生产得到进一步提高。
四、设计的主要特点及安全评价
1、设计的主要特点
该煤矿紧急避险系统是以救生舱和避难硐室为核心系统化的安全体系,通过分布在矿井各个区域的救生舱和避难硐室,构建覆盖全矿井的安全防护网,确保每位井下工作人员都有避难的空间。
紧急避险系统的构建和推广是我国矿山安全领域的一次重大进步,对于提升我国的矿山安全水平和保障矿工的生命安全具有重要的意义。
与我国现有的紧急避险系统相比,该煤矿建立的紧急避险系统具有系统化、信息化、积极防护的突出特点。
系统化是指该系统的各个组成部分不是相互独立的,而是相互依赖相互补充的,有机结合的一体。
矿井下根据不同工作区域的人员分布、瓦斯涌出量和配风情况,合理的安排矿用可移动式救生舱、永久避难硐室和临时避难硐室,使得事故发生后各个区域的井下作业人员在较短时间内到达避难空间。
井下避难空间与矿井的电力、通讯、信号传输和通风系统相互协调,并设立统一的指挥平台,建立系统的应急救援指挥中心。
信息化是指井下的各个避难空间可独立的与井上的指挥平台进行双向通讯,指挥平台可实现井下避难空间和井下人员的定位,并实时监测避难空间的各项参数。
积极防护是紧急避险系统与原有防护系统的一个较大区别,在事故发生后整个体系开始运行,可向井下未及时升井的人员传达避难和救援信息,同时井下避难人员可向井上救援指挥中心提供井下环境参数,引导积极救援,避免了在危险环境中被动盲目等待救援的情况。
由于在井下避难空间可以在96h内保证遇险人员的生命安全,使得井上的救援工作可有序的开展,可根据井下的灾害情况进行积极有效的组织和安排救护队员。
2、安全评价
本矿紧急避险系统采用采区避难硐室和可移动式救生舱相结合的布置方式,根据矿井井下人员分布情况,在一采区距离13102综掘工作面100m处设置容量为36人的采区避难硐室,服务于采区生产辅助人员及顺槽综掘工作面人员,共计29人,考虑1.2的备用系数,设计确定设置一个容量为36人的采区避难硐室;
13101首采工作面作业人员12人,设计考虑在13号煤首采工作面回风顺槽和运输顺槽中各布置一个KJYF96/8型矿用可移动式救生舱,共可容纳16人,满足要求。
五、待解决的主要问题
根据国家及我省煤炭行业地方法规的有关“六大系统”的相关要求,及时建设完善煤矿井下紧急避险系统,必须符合“系统可靠、设施完善、管理到位、运转有序”的有关要求。
紧急避险系统必须随着井下采掘系统的变化及时调整和补充完善,包括紧急避险设施、配套系统、避灾路线和应急预案等。
第一章矿井概况及安全条件
第一节井田概况
一、地理情况
(一)交通位置
(二)气象及地震
井田位于晋西北黄土高原,属温带大陆性气候,四季分明,昼夜温差大。
春季多风,夏季雨量集中,秋季凉爽,冬季寒冷少雪。
年平均气温6.8-10.6℃。
1月份最低平均气温-7.8-11.2℃。
极端最低-29.3℃;
7月份最高平均气温22.3-25℃,极端最高38.4℃。
太阳辐射量平均为559080J/cm2,全年日照时数为2629.2h,无霜期在150-190d之间。
根据兴县气象局资料,该区近10年降水量231.4-688.9mm,年平均为475.16mm,60%以上集中在7、8、9月;
年平均蒸发量为2090.8mm,为降水量的4倍。
年平均风速2.4m/s,最大风速20m/s。
根据中华人民共和国标准GB50011-2001《建筑抗震设计规范》,本区抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g。
二、主要自然灾害
区内主要表现为风化现象,水土流失、崩塌、岩溶、冲沟等现象。
由于粘土岩、泥岩自身的结构成分,易于风化,加之气候干燥,降雨集中,所以对岩石的风化作用有利,强风化层在5-15m,风化层透水性强,强度低,易产生滑坡,上第三系砾岩以上的松散覆盖层更为严重。
水土流失严重,使岩石表面风化后形成的松散堆积物停留于斜坡地带,特别是黄土区,植被少,一遇大雨山水一泄而下,冲刷使山坡表面沉积到低洼的沟谷里。
崩塌和滑坡:
区内沿河谷两岸及大的谷中,均可见到此现象,尤其是小型的。
由于岩体岩性不均一,结构面抗风化力差,地下水或浸润面上升,易产生滑坡。
本区大面积开采煤炭资源,特别是采用先进的回采工艺,势必导致煤柱的留设大量减少,造成煤层顶板大面积垮落,从而引起地表塌陷及裂隙,应引起重视。
对地质灾害的防治与措施:
随时对地表进行监测,发现裂隙或塌陷应立即用黄土填实。
三、矿井开发史及小窑分布及开采情况
(一)矿井开发史
山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司原为村办企业,该矿于1986年建矿,1987年投产,批准开采13号煤层,设计生产能力9万t/a,该矿采用斜井开拓,采煤方法为壁式,炮采落煤,通风方式为抽出式通风,瓦斯矿井。
本次和山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司同时进行兼并重组,井田内批准开采13号煤,生产规模90万t/a。
该矿与本井田之间无越界开采现象。
本次根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件《关于吕梁市离市区煤矿企业兼并重组整合方案(部分)的批复》(晋煤重组办发[2009]112号),同时参与兼并重组。
本矿井为兼并重组矿井,设置一个水平开采来完成矿井的开拓及开采任务,水平标高+854m。
开拓方式为斜井开拓,共有主斜井、副斜井、回风立井三个井筒开拓全井田。
主斜井(直接利用原程家沟煤矿主斜井):
净宽4.0m,倾角21°
,井口标高+1055.215m,落底标高+810.450m,斜长682.0m,安装B=1000mm宽钢绳芯带式输送机,井筒落底于13号煤层底板,并铺设检修轨道,敷设各种管线、配置JT-1.2型提升绞车,满足兼并重组后的检修要求。
轨道侧设台阶、扶手,担负矿井原煤提升任务兼作安全出口,同时作为矿井进风井。
主斜井井筒表土段采用料石砌碹,厚度300mm,并至少向坚硬岩层内延伸5m,基岩段采用锚喷支护,厚度120mm。
副斜井(扩刷原程家沟副斜井):
净宽5.0m,倾角23°
,井口标高+1073.063m,落底标高+854m,斜长550.0m,井筒落底于13号煤层顶板,采用单钩串车提升,装备JK-3.5/30E型单绳缠绕式单滚筒提升机一部,配专用变频电动机710kW,590r/min两台,一用一备,及两套XRB15-6/6人车装置,一用一备,担负矿井设备、材料、矸石、行人等辅助提升及进风任务,设台阶、扶手兼作安全出口。
副斜井井筒表土段采用料石砌碹,厚度300mm,并至少向坚硬岩层内延伸5m,基岩段采用锚喷支护,厚度120mm。
回风立井(新增):
井筒净直径5.0m,净断面19.63m2,垂深281.0m,选用FBCDZ-10-No27型矿用防爆对旋轴流式通风机2台,其中一台工作,一台备用,配套YBF-10型防爆变频电动机,担负矿井回风任务、安设梯子间,作为矿井的另外一个安全出口。
井筒表土段采用钢筋混凝土支护,厚度550mm,并至少向坚硬岩层内延伸5m,基岩段采素混凝土支护,厚度400mm。
(二)小窑
原兼并重组范围的小煤矿形成的采空区范围较为清楚,井田东、西北大部分范围都已开采,在东、南部范围内尚留有13号煤层可回采,整合后的井田边界与邻近矿井矿界明确。
无越界开采现象。
四、矿井水源、电源及通信情况
(一)水源
该矿目前生活用水取自从车家庄引来的自来水,生产用水利用井下排水。
本次设计该矿井上下、生产、生活用水水资源拟建深井,满足生产生活用水。
井下排水经处理达标之后复用,可供生产使用。
(二)电源
该矿采用双回路供电,矿井的一回35kV电源引自奥家湾110/35/10kV变电站,距离约为15km;
另一回35kV电源引自关家崖35/10kV变电站,距离约为3km;
经校核,两回电源均满足规范要求。
(三)通信情况
矿井装备SH-3000DS型矿用程控通信交换机400门,设计扩展为512门。
采用行政、调度合一方式,矿井通信交换机设置在矿调度楼内,中继线与兴县蔚汾镇网通汇接,线路长2km,矿调度室应安装与本地通信网络相通的直拨电话。
井下装备调度通信系统,无线移动通信系统和广播通信系统。
第二节矿井安全条件
一、地质特征
井田内地表大部为新生界第四系上更新统(Q3)所覆盖,井田南部及西北部沟谷中有上第三系上新统(N2)、下石盒子组(P1x)、山西组(P1s)出露,个别地主有极小面积石炭系太原组(C3t)出露。
二、地质构造
井田为一单斜构造,地层走向为NW,倾向SW,倾向为5°
-10°
。
钻孔和矿井开拓揭露,尚未发现断层和陷落柱,亦无岩浆岩侵入现象。
井田构造属简单。
三、煤层及煤质
(一)可采煤层
井田内可采煤层为太原组13号煤层,位于太原组一段顶部,煤层厚度10.89-13.29m,平均12.05m,含1-3层夹矸,结构复杂,夹矸厚度为0.24-1.38m,岩性为泥岩及炭质泥岩。
煤层在赋煤区内稳定可采,北部有剥蚀区。
煤层顶板为泥岩、砂质泥岩,底板为泥岩。
其特征见表1-2-1。
表1-2-1可采煤层特征表
煤层
厚度(m)
层间距(m)
结构
(夹矸数)
顶底及岩性
稳定性
可采性
最小-最大
平均
顶板
底板
13
10.89-13.29
12.05
复杂
(1-3层)
泥岩、
砂质泥岩
泥岩
稳定
赋区
可采
(二)煤质
1、物理性质和煤岩特征
井田内各煤层的物理性质基本相同,表现为黑色、黑褐色,条痕为棕黑色、黑褐色,沥青-玻璃光泽,硬度f一般为2~3,有一定的韧性,参差状、贝壳状断口,内生裂隙较为发育。
(1)宏观煤岩特征
各层煤的宏观煤岩特征相近,宏观煤岩组分以亮煤为主,次为暗煤、镜煤,局部见有丝炭。
宏观煤岩类型主要为半亮型和半暗型,光亮型次之,少量暗淡型。
煤层主要为线理状、条带状结构,层状构造。
(2)显微煤岩特征
车家庄煤矿扩建勘探时分别在ZK21923、ZK21924号钻孔中采取的煤芯煤样13号煤层进行了显微煤岩鉴定。
煤的显微组分以有机组分为主,无机组分次之。
其中有机组分中又以镜质组和丝质组为主,半镜质组和稳定组次之;
无机组分中主要为粘土类,同时含有少量硫化物和碳酸盐类。
13号煤为微三合煤。
镜质组油浸最大反射率(R0max):
13号为0.75%~0.79%。
2、化学性质和工艺性能
该矿在井下J1、J4和J8见煤点分别采取了煤样于2009年9月17日送国家煤及煤化工产品质量监督检验中心进行煤质化验。
根据化验结果,现将13号煤层煤质特征叙述如下。
水分(Mad)原煤1.15%-4.56%,平均2.20%;
浮煤0.76%-1.31%,平均1.12%;
灰分(Ad)原煤18.07%-21.48%,平均19.43%;
浮煤4.93%-8.20%,平均7.09%;
挥发分(Vdaf)原煤35.92%-38.00%,平均36.72%;
浮煤29.13%-36.42%,平均34.25%;
全硫(St.d)原煤1.75%-1.94%,平均1.83%;
浮煤1.22%-1.74%,平均1.60%;
发热量(Qgr.d)原煤22.50-28.42MJ/kg,平均26.24MJ/kg,
浮煤32.04-32.20MJ/kg,平均32.13MJ/kg;
粘结指数(GR.I)42.69-61.00,平均54.55;
胶质层最大厚度(Y) 7.20-12.00mm,平均9.88mm。
四、瓦斯、煤尘、煤的自燃性、地温及地压
(一)瓦斯
据215队勘探时在ZK21922、ZK21924号钻孔采取瓦斯样的瓦斯测试结果,13号煤层的CH4含量为0.01~0.14ml/g·
daf,成分占0.59%~4.71%;
N2含量为1.83~4.73ml/g·
daf,成分占59.47%~85.57%;
CO2含量为0.21~1.09ml/g·
daf,成分占13.84%~34.74%;
C2–C8含量为0~0.052ml/g·
daf,成分占0~1.07%。
属氮气-二氧化碳带。
据吕梁市煤炭工业局吕煤安字[2008]539号文,车家庄煤矿瓦斯相对涌出量为2.30m3/t,绝对涌出量为1.11m3/min,二氧化碳相对涌出量4.97m3/t,绝对涌出量为2.40m3/min,等级为低瓦斯矿井。
山西省煤炭工业厅晋煤瓦发[2010]470号文,程家沟煤矿绝对瓦斯涌出量0.2m3/min,二氧化碳涌出量绝对涌出量为0.42m3/min,矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井。
根据山西省煤炭工业综合测试中心2010年9月编制完成的《山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司矿井瓦斯涌出量预测》,车家庄煤矿13号煤层达到90万t/a产量时,矿井最大绝对瓦斯涌出量为4.65m3/min,最大相对涌出量为2.64m3/min,矿井属低瓦斯矿井。
(二)煤尘、煤的自燃倾向、地温及地压
该矿在井下工作面采取了13号煤层煤尘爆炸性测试样,2008年2月1日送山西省煤炭工业局综合测试中心测试,其结果如下:
火焰长度150mm,加岩粉量65%,煤尘具爆炸危险性。
2010年6月5日在重组矿井车家庄煤业有限公司井下掘进工作面采取了13号煤层煤样,2010年6月7日山西煤矿矿用安全产品检验中心对13号煤层的煤尘爆炸性进行了测试,结果表明:
火焰长度为20mm,抑制煤尘爆炸性最低岩粉量60%,鉴定结论煤尘具有爆炸性。
矿在井下工作面采取了13号煤样送山西省煤炭工业局综合测试中心进行了自燃倾向性测试,吸氧量为0.80cm3/g,倾向性质Ⅰ级,自燃等级为容易自燃,井田内13号煤层为容易自燃煤层,其自燃发火期为3-6个月,生产中要采取相应措施,防止煤层自燃现象的发生。
2010年6月5日在重组矿井车家庄煤业有限公司井下掘进工作面采取了13号煤层煤样,于2010年6月7日有山西煤矿矿用安全产品检验中心对13号煤层的自燃倾向性进行了测试,结果表明:
挥发份为35.69%,硫为1.59%,煤的吸氧量为0.8082cm2/g,自燃倾向性等级为Ⅰ级,属容易自燃煤层。
生产中要采取相应措施,防止煤层自燃现象的发生。
据对矿井开采情况调查,未发现井下有地温异常现象,井田属地温正常区。
由于粘土岩、泥岩自身的结构成分,易于风化,加之气候干燥,降雨集中,所以对岩石的风化作用有利,强风化层在5~15m,风化层透水性强,强度低易产生滑坡,上第三系砾岩以上的松散覆盖层更为严重。
五、井田水文地质
本区属于中低山区,区内地形复杂,侵蚀冲刷剧烈,形成近南北向的山梁及沟谷。
井田总体地势南部高北部低,最高处位于井田中部,海拔1234.90m,最低处位于井田北部,海拔1028.00m,最大相对高差206.90m。
根据矿方资料,井口及工业场地附近的最高洪水位标高为+1040m。
井田属于黄河流域蔚汾河水系,该河流发源于岚县大蛇头乡和尚沟村,全长81.8km,从恶虎滩乡下会村入兴县,由高家村镇张家湾村注入黄河,年迳量为0.621亿m3。
井田内无河流等地表水体,各沟谷平时干涸无水,为雨季泄洪通道。
13号煤层其直接充水含水层组是太原组砂岩裂隙含水层,据ZK21921和ZK923号水文孔抽水试验,单位涌水量为0.00041L/s.m,富水性较弱。
矿井充水的主要因素为其顶板以上砂岩裂隙含水层及第四系潜水层水沿顶板裂隙及塌陷裂隙带向采空区渗透,奥灰岩溶水对矿井充水无影响,地表无常年性河流。
但井田采空区有大量积水,对煤层开采有影响。
根据《山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司矿井兼并重组整合项目地质报告》,矿井水文地质类型为中等。
第三节矿井设计概况
一、工程性质
山西兴县华润联盛车家庄煤业有限公司由原山西兴县车家庄煤矿、原山西兴县东坡煤矿、原山西兴县程家沟煤矿重组而成,井田内批准开采13号煤,生产规模90万t/a。
二、井田开拓与开采
(一)井田境界
2009年12月28日山西省国土资源厅以C140000************0465号《采矿许可证》批准开采13号煤,井田范围由9个坐标点依次连线圈定而成,拐点坐标见表1-
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