12#层404西部盘区设计安全专篇说明书.docx
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12#层404西部盘区设计安全专篇说明书
前言
四台矿12#层404西部盘区初步设计生产能力为60万吨/年,为保障煤矿安全生产和职工人身安全,防止煤矿重大事故,根据《煤矿安全监察条例》及《煤矿建设工程安全设施设计审查与竣工验收暂行办法》(煤安监政法字【2001】第14号)文的规定,煤矿建设工程在初步设计时,必须编制“安全专篇”而作为整个工程设计的一部分。
一、编制设计的依据
1、依据国家煤矿安全监察局煤安监监一字【2002】65号文“关于印发《煤矿(井工、露天)初步设计安全专篇编制内容》的通知”。
2、依据《煤矿安全监察条例》,2001年版《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》以及国家、地方一系列安全生产方针、政策的要求而编制。
3、依据同煤集团公司下达的设计任务书及四台矿技术科编写的《14-2#层404西部盘区初步设计说明书》。
二、设计的指导思想
按照“煤安监监一字【2002】65号文”的要求,在矿井地质、矿井现有生产技术条件和生产现状的基础上,认真分析,研究矿井采、掘、机、运、通各系统及其各环节所涉及的安全问题,重点对盘区今后的开拓布置、采掘布局、采煤方法及采掘机械装备进行设计,对盘区投入生产后的各种安全设施进行完善和配套,针对可能存在的不安全因素,编制相应的灾害防治措施。
1、认真贯彻执行国家及煤炭行业颁布的有关煤矿建设和生产的政策法规,严格执行《煤矿安全规程》的规定。
2、采用较先进的开采工艺和技术,推广和应用新技术、新工艺、合理确定开采规模。
3、加强盘区“一通三防”等各项安全工作,完善盘区安全设施,提高矿井防灾抗灾能力。
4、尽量利用现有设备、设施,以减少机械设备等固定资产的资金投入,力争做到投资省、见效快、效益好。
三、设计的主要特点及安全评价
按照“煤安监监一字【2002】65号文”的要求,在熟悉掌握本盘区地质、生产技术条件和生产现状的基础上,针对盘区系统,各环节可能存在的不安全因素,进行了分析评估。
本设计在上覆11#煤层采空的情况下,对盘区煤柱及工作面保护煤柱的留设安全性和可靠性进行了验算和论证。
编制矿井五大自然灾害的防治措施,通过本设计可使盘区生产具备基本的安全生产条件,盘区的投产做到了技术可靠,生产布局合理,安全设施配套完善。
从而进一步保障煤矿生产和职工的人身安全,防止煤矿重大事故的发生。
四、待解决的主要问题
1、应在安全检测监控,及对上部和四周小窑采空的探测方面增加投入,加大工作力度。
2、进一步加强完善技术管理工作,在技术上要保证安全生产。
3、加强对地质资料的收集,做到有疑必探、先探后掘。
4、过上覆斜交煤柱开采技术还不太成熟,需收集好本盘区开采技术资料,为以后各盘区的顺利开采提供可靠的资料。
第一章盘区概况及安全条件
第一节概况
一、位置及四邻关系
12#层404西部盘区位于我矿井田中西部,具体范围如下:
北起4445000线;南至443800线;西起541251线;东至543000线。
盘区走向长1200米、倾斜长1718米,面积为1.96km2。
二、地形地貌及地面建筑
本区均为丘陵沟壑地形,大部分被黄土、植被覆盖,西北部有陈家窑矿主付井筒及地面建筑;东部为胡家窑煤矿及郭家窑矿。
三、河流水系
地面地形多为小山包与沟壑相组成,没有积水小盆地,有三条较大的水沟,平时为干河,只是下雨时有短暂的洪水流过,并全部流出本区矿界外,短时间内有降水水量补给地下,潜水对煤层的开采影响很小。
四、气象、地震
本区属大陆性气候,昼夜温差较大,冬季干燥寒冷,风沙严重,最高气温37℃,最低气温-29℃,年平均气温6.5℃,季节转换对井巷岩层及顶板影响不大。
据记载,大同及附近地区最大的一次地震发生于明朝(公元1626年6月28日),震级为里氏7级,震源在浑源,灵丘之间,震中烈度9度,根据《中国地震烈度区测量》划定的地震烈度,大同平原及元岗地区地震烈度为8度,本区建筑物和构筑物接按地震8度设防。
第二节安全条件
一、地质特征
1、本区煤系地层为中生代,侏罗系(中统)大同组。
2、煤层赋存情况:
本区12#层东西向整体为一单斜构造,西高东低。
3、构造特征:
本区内构造主要为较多小断层。
二、煤层及煤质
1、本区12#层煤厚较稳定,煤厚平均为1.75m,最薄为1.12m,最厚为2.05m,变异系数<30%,可采指数为1.0。
2、12#层与上部11#层层间距平均为16.1m(3.2m~24.8m),其中北部层间距较厚,南部相对较薄。
3、12#层顶底板岩性如下:
直接顶:
粉细砂岩互层(局部为粗砂岩),厚度为3.58m,浅灰色,主要成分石英,次为长石,分选较差,含云母碎片,及植物化石;
老顶:
粗砂岩,厚度为12.25m,灰白色主要成分为石英,次为长石,含暗色矿物,胶结较坚实;
直接底:
细砂岩,厚度为1.13米,浅灰色,主要成分石英,次为长石。
3、煤种工业牌号及煤质分析:
⑴本区12#层工业牌号为RN2(2号弱粘结煤),黑色沥青光泽,容重1.3吨/米3,半亮型。
⑵煤质工业指标如下表:
表二:
煤质指数表
层别
名称
灰分
挥发分
含硫量
发热量
符号
Ag
Vv
SQg
QDt
12#层
平均值(%)
19.94
31.38
10.40
5465千卡/千克
四、矿井瓦斯
本区属高瓦斯煤层,煤尘自然发火期最短为半年,煤尘爆炸性指数为30%。
五、水文地质
⑴本区上方有10#、11#层采空区,有一定积水,对开拓掘进有一定影响。
⑵煤层含水量较弱。
六、小窑情况
西北部有陈家窑矿主付井筒及地面建筑;东部为胡家窑煤矿及郭家窑矿。
七、主要自然灾害
盘区主要自然灾害也是矿井涉及的自然灾害。
有顶板、水灾、火灾、煤尘、瓦斯等灾害事故。
八、矿井地质勘探安全条件资料的评价及存在问题:
1、地质勘测对储量的控制达到B级,批准开采的404西部盘区12#煤层属稳定煤层。
2、盘区瓦斯赋存规律,煤尘爆炸性和煤层自燃发火期和自燃倾向性已了解,属高瓦斯矿井、高瓦斯盘区。
3、盘区水文地质资料提供较详细。
第三节盘区设计概况
一、工程性质
本盘区为开拓12#煤层404西部盘区,属矿井延深开采。
二、盘区开拓及开采
1、盘区边界:
盘区走向长1200米、倾斜长1718米,面积为1.96km2。
依据井田范围,地质特征,现有的采掘情况及采掘设备确定。
盘区边界确定:
北起4445000线;
南至443800线;
西起541251线;
东至543000线。
2、盘区工业储量
根据矿地测科储量计算:
工业储量=376万吨
可采储量=210.7万吨
3、盘区设计生产能力及服务年限
工作制度
依照煤矿设计规范,年工作日数按300天计算,“四、六”制作业,每天三班生产、一班检修。
盘区生产能力
1、生产能力
AB=h1×h2×n×A0=1.05×1×1×2000≈2100(t/d)
式中:
A0-回采工作面平均生产能力,A0=2000t/d;
n-同时生产的回采工作面个数,n=1;
h1-盘区掘进出煤系数,h1=1.05
;
h2-工作面间出煤系数,h2=1。
2、盘区生产能力验算
⑴运输设备能力验算
为保证盘区生产能力A1≥
=
=390(
)
式中:
A1-盘区皮带最低运输能力,
;
K-产量不均衡系数,K=1.3;
T-盘区皮带日出煤时间,取T=10h;
n-运输设备正常工作系数,n=0.7。
本盘区使用SSJ1200/3×200型皮带机,其运输生产能力为1000
大于盘区生产能力390
,故验算合格。
⑵盘区通风能力
为满足生产能力,要求AB≤A2
A2=
=
=4000(
)
式中:
A2-通风系数能满足的生产能力,
;
V-巷道允许最大风速,V=6
;
S-回风巷净断面,S=10.0m2以上;
C-日产吨煤供风量,C=0.9
。
根据计算AB<A2,故验算合格。
⑶盘区生产能力
年生产天数按300天计算,则年生产能力为:
AB=2100×300/10000=63万吨/年,取生产能力60万吨/年。
三、设计服务年限
根据储量计算,本盘区可采出煤量为210.7万吨,盘区设计生产能力为60万吨/年,则盘区服务年限为:
T=
=
=3.51年≈4年
式中:
T-盘区服务年限,年;
Q采出-盘区可采出煤量,Q采出=210.7万吨;
AB-盘区生产能力,AB=60万吨/年;
4、盘区开拓方式
(1)盘区巷道位置选择
从12#402盘区煤仓直接开拓皮带暗斜井暗斜井至盘区皮带巷,从404一暗斜井下部车场开拓联络石门至盘区轨道巷,在皮带暗斜井南20米掘回风联巷及回风立眼与10#404-2回风巷沟通。
平行于1045大巷布置三条盘区巷,从东向西依次为轨道巷、皮带巷、回风巷,巷间煤柱20米,其中12#404(西)盘区轨道巷与上层10#404盘区回风巷平距40米,东西向布置工作面顺槽,单翼回采。
(2)盘区巷道布置原则
①回采工作面长度及其推进长度符合设备要求;
②本盘区内断层及陷落柱较大,应考虑断层及陷落柱影响;
③小窑有越层越界开采现象,应考虑小窑影响;
④因本盘区生产能力较大,应考虑运输能力。
(3)盘区巷道布置方案
平行于1045大巷布置三条盘区巷,从东向西依次为轨道巷、皮带巷、回风巷,巷间煤柱20米,其中12#404(西)盘区轨道巷与上层10#404盘区回风巷平距40米,东西向布置工作面顺槽,与上层工作面顺槽对应布置,单翼回采。
新增盘区巷共3890m(其中盘区轨道巷1310m、盘区皮带巷1317m、盘区回风巷1263m)。
通风系统:
前窑进风斜井→1045轨道大巷→12#404西轨道石门→
→工作面皮带顺槽→工作面→轨道顺槽→12#404-2西部盘区回风巷→回风立眼→10#404总回风巷→前窑回风斜井→地面。
煤流系统:
回采工作面→皮带顺槽→12#404西部盘区皮带巷→皮带暗斜井→4#煤仓→1045皮带大巷→2#井底煤仓→南山主斜井→地面洗煤厂。
辅助运输:
副斜井→1045轨道大巷→12#404西联络石门→12#层404-1西部盘区轨道巷→轨道顺槽→工作面。
(4)盘区工作面布置
123#层404西部盘区共布置工作面7个,与上覆10#、11#层工作面顺槽对应布置。
(5)主要采掘设备
①回采工作面主要设备
⑴按1.2-2.0m采高考虑,可选择BC560/12/19型支撑掩护式液压支架。
支架形式及参数:
支撑掩护式,双伸缩
适用煤层:
1.4~1.8m
工作阻力:
5500KN
泵站压力:
31.5MPa
重量:
11.2t
运输尺寸:
4400×1400×1200mm
工作面倾斜长度最大为150米,共需103架;
⑵采煤机选择:
IMG200型采煤机
采高范围1.3-2.5m
⑶工作面运输机选择:
SGZ-630/220型刮板输送机,一部;
⑷皮带运输机:
DSP-1063/1000;
⑸转载机:
SZQ-40;
⑹破碎机:
PCM-160;
⑺乳化液泵站:
MRB-400/31.5;
⑻移动变电站:
KBSGEY-1100,KBSGEY-800各一台;
⑼回柱绞车:
JH2-14,3台;
⑽11.4绞车:
4部;
②掘进工作面主要设备
a:
掘进机:
EBZ-132SH
b:
皮带运输机:
SJ-80型
c:
耙岩机:
LP-30B型
③井巷掘进指标
根据机械配备程度和所掘巷道断面大小,掘进围岩特征、支护形式,并参考相同队组生产能力选取如下指标:
半煤巷机掘队 300米/月
半煤岩巷普掘队 180米/月(主要掘进顺槽机窝、回风绕道、联巷、盘区轨道巷)
全岩巷90米/月。
三、盘区运输系统及设备
1、运输方式为胶带输送机运输,系统如下:
工作面→转载机→顺槽皮带巷→14-2#层404西部盘区皮带巷→14-2#层404西部皮带暗斜井→11#404西部皮带巷→2#煤仓→南山主斜井→地面洗煤厂。
2、设备选型及验算
根据验算,盘区皮带选择SSJ1200/3×200KW皮带两部,盘区生产能力为60万吨/年(即390
),能满足该盘区生产能力。
3、辅助运输
12#层404-1轨道巷及回采顺槽配备JH2-14,11.4绞车进行进出液压支架及大型设备的运输,上述绞车配合平板车、矿车进行辅助运输。
四、盘区通风设备
工作面顺槽掘进使用28KW局部通风机,配风量350m3/min,以上能满足要求,如果上述风机不能有效地稀释瓦斯,则使用2×15KW对旋局部通风机,掘进切巷时采用2×15KW的对旋局部风机,如果以上风机不能有效地稀释瓦斯,则使用2×30KW的对旋局部通风机配风量550m3/min以上,采用直径700~s胶质阻燃风筒。
五、盘区排水设备
1、掘进及回采期间均设置3寸以上排水管路及37KW以上水泵,并与盘区巷排水管路接通。
2、在12#层掘进巷道时,低洼积水位置,在巷道掘进一水泵窝,规格长×宽×高=3×2×1.5m3。
六、供电及通讯
1、盘区供电
404盘区变电所位于该盘区轨道巷和回风巷之间,该峒室设计长度为50米,断面为4.5×5m2,该盘区404、404-1、404-2巷开拓长度均为980米,考虑到盘区巷走向长度较短,故在负荷中心设计一个变电峒室。
考虑到404西翼盘区正式服役时,11#层-404(一暗)(二暗)盘区已退役,故该盘区变电峒室6KV双回路供电电源将复用二暗变电所两趟入井(均来自前窑35KV变电站)2414、2424供电线路,该变电峒室距前窑35KV变电站为1100米。
该变电峒室仍采用辐射式供电方式,双回路供电电源分列运行,供电范围为:
1个综采,2个机掘,1个普掘,1个开拓队,盘区皮带大巷运输,盘区水泵,盘区局扇。
负荷统计:
队组
负荷名称
规格型号
额定功率
(KW)
额定电压
(KV)
台数
计算负荷
(KW)
综
采
队
机组
MGTY-300-700-1.1D
2×300+20+80
1.14
1
700
工运机
SGZ-830/630
2×315
1.14
1
630
转载机
SZB-830/200
200
1.14
1
200
破碎机
PCM-160
160
1.14
1
160
液泵
MRB-200/31.5
125
1.14
2
250
露化水加压泵
MRB-125/90
90
0.66
1
90
胶带输送机
SPG-1000/200
200
1.14
2
400
两顺槽绞车
JD-11.4(25、18.5)KV
54..9
0.66
3
54.9
机
掘
队
机组
EBJ-160SH
314
1.14
2
628
皮带
DSP-800
2×40
0.66
2
160
铁溜子
40T
40
0.66
2
80
掘开
进拓
队队
耙煤机
30
0.66
2
60
铁溜子
40T
40
0.66
2
80
皮带
DSP-800
2×40
0.66
2
160
盘区绞车
绞车
SQ-1200
75
0.66
1
75
盘区皮带
皮带
SQJ—1200
2×200
1.14
1
400
盘区水仓
水泵
132
0.66
2
264
盘区局扇
风机
28
0.66
5
140
∑PN1=3368KW∑PN2=1023.9KW∑PN3=140KW
∑PN1—1140V用电设备的总额定容量KW
∑PN2—660V用电设备的总额定容量KW
∑PN3—盘区局扇用电设备的总额定容量KW
供电系统图附后
2、信号、通讯和照明
信号
盘区各点联络采用载频信号系统。
通讯
盘区变电所、采掘工作面巷口,盘区皮带头均安设与地面及矿调度室直通的移控电话形成通讯系统。
照明
盘区内照明使用20W防爆灯照明,回采工作面各转载点掘、进工作面巷口和盘区运输巷每隔25米安装一盏照明灯。
七、经济技术指标
1、盘区设计能力:
60万吨/年
2、盘区服务年限:
4年
3、盘区工作制度:
“四六”制
4、主采层煤质:
⑴ 煤种牌号:
RN2
⑵ 灰分:
10.76%
⑶ 硫分:
1.50%
⑷ 发热量:
7959千卡/千克
5、盘区储量:
⑴ 工业储量:
301万吨
⑵ 可采储量:
174万吨
⑶可采出煤量:
130万吨
6、煤层情况:
⑴ 可采煤层数:
一层
⑵ 可采煤层总厚:
1.75m
⑶ 煤层倾角:
2°~8°
⑷ 煤的容重:
1.30吨/米3
7、盘区范围:
⑴ 走向长度:
1200米
⑵ 倾斜长度:
1718米
8、盘区投产工作面个数及长度:
综采:
一个
9、主采层采煤方法:
近水平长壁单翼开采
11、掘进工作面个数:
2个
12、巷道工程总量:
⑴ 锚杆支护:
14336m
⑵ 锚索支护:
14336m
13、盘区皮带大巷运输方式:
皮带运输SSJ1200/2×200
14、盘区主提升设备容量:
1600T/h
15、盘区辅助运输设备:
JD—25、JD—11.4绞车
16、盘区瓦斯等级:
高瓦斯
17、主排水:
⑴ 水泵型号:
功率40KW
⑵ 水泵台数:
3台
18、盘区开竣工时间:
18个月
19、回收率:
66.2%
20、掘进率:
80米/万吨
第二章盘区通风与安全
404盘区目前开采11#、12#层(东部盘区),根据矿采掘部署,现拟开拓404盘区12#层(东部),404盘区12#层(西部)开采的风量仍将由前窑主扇负担,前窑主扇的型号为KZS-NO24,目前叶片运行角度为35o,风井排风量为5481m3/min,主扇负压为2500Pa,根据矿开采设计,编制通风设计如下:
第一节目前404盘区通风系统
404盘区各采掘工作面所需风量由前窑主扇负担。
全盘区现在共有两个综采工作面,一个机掘工作面,一个炮掘工作面,目前404盘区通风系统为:
前窑进风斜井→1045轨道大巷
→10#404盘区轨道巷→采掘工作面
→前窑回风斜井。
第二节12#层404东部盘区通风方式的选择及通风系统
1、在开采12#层404西部盘区时,由于10#、11#层采空区无火区,结合我矿通风现状,开采12#层404西部盘区仍采用抽出式通风方式。
2、开采12#层404西部盘区通风系统为:
前窑进风斜井→1045轨道大巷→12#404西轨道石门→
→工作面皮带顺槽→工作面→轨道顺槽→12#404-2西部盘区回风巷→回风立眼→10#404总回风巷→前窑回风斜井→地面。
第三节12#层404西部盘区通风能力核定
根据矿采掘计划,404盘区12#层(西部)进行开拓期间,其风量由前窑主扇负担,为保证各项工作安全、有序地进行,现对12#层404东部盘区进行通风能力核定。
一、盘区状况
404西部盘区12#层生产期间,盘区共布置有:
一个综采工作面、一个备采工作面、两个机掘工作面、一个停掘工作面、一个普掘工作面、一个机窝、一个变电所、一个水仓、两条尾巷。
二、选取适用于本盘区的通风能力核定办法进行核定
因404西部盘区12#层年产量在30万吨/年以上,所以采用“由里向外核算法”进行本盘区的通风能力核定。
1、井下各用风地点需风量计算
12#层404西部盘区井下各用风地点需风量计算过程见第四节。
2、主扇担负区域的需风量计算
生产矿井主扇担负区域需要风量按各采煤、掘进工作面,硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算。
现有通风系统必须保证各用风地点稳定可靠供风。
Q区=(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备+∑Q其它)×K矿通m3/min
Q区满应足条件:
Q区总进≥Q区
式中:
∑Q采----采煤工作面实际需要风量的总和,m3/min;
∑Q掘----掘进工作面实际需要风量的总和,m3/min;
∑Q硐----各硐室实际需要风量的总和,m3/min;
∑Q备----备用工作面实际需要风量的总和,m3/min;
∑Q其它----矿井除了采、掘、硐室地点以外的其它巷道需风量的总和,m3/min;
K矿通----矿井通风系数,取1.15;
Q区----12#404西部盘区实际总需要风量,m3/min。
Q区=(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备+∑Q其它)×K矿通
=(1100+450×2+360+100+60+600+450+150×2)×1.15
=3870×1.15
=4450m3/min
由第八节可知,前窑主扇可以满足担负区域12#层404西部盘区的需要风量要求。
3、主扇负担区域通风能力计算
Pn=
+
(万吨/年)
式中:
P采i——第i个回采工作面正常生产条件下的年产量,万吨/年;
P掘j——第j个掘进工作面正常掘进条件下的年进尺换算成煤的产量,万吨/年;
m1——回采工作面的数量;
m2——掘进工作面的数量。
由上可知,前窑主扇担负12#层404西部盘区共有1个综采工作面,2个机掘工作面,一个普掘工作面;即:
m1=1,m2=3。
根据上年度同类采、掘工作面正常生产条件下的年产量,确定12#层404盘区各个采掘工作面的年生产能力。
P12#404西部=
+
(万吨/年)
式中:
P8403——8403回采工作面正常生产条件下的年产量,取51万吨/年;
P机掘——2405巷掘进工作面正常掘进条件下的年进尺换算成煤的产量,取3.7万吨/年;
P机掘——5405巷掘进工作面正常掘进条件下的年进尺换算成煤的产量,取3.7万吨/年;
P普掘——2411巷掘进工作面正常掘进条件下的年进尺换算成煤的产量,取1.6万吨/年;
故:
P404西=
+
=51+3.7+3.7+1.6
=60万吨/年
由上可知,12#404西部盘区的通风能力为60万吨/年。
第四节各地点风量计算
1、采煤工作面的需要风量(Q采,m3/min)
A、回采工作面需风量计算(Q采,m3/min)
1)按气象条件计算
Q采=Q基本×KT×KH×K1×KM×KD,m3/min
式中:
Q采—采煤工作面需要风量,m3/min
Q基本—不同采煤方式工作面所需的基本风量,取200m3/min
KT—回采工作面温度调整系数取1.02
KH—回采工作面采高调整系数,取1.4;
K1—回采工作面长度调整系数,取1.3
KM—采煤方法系数,取1.6
KD—顶板管理系数,取1.0
故:
Q采=200×1.02×1.4×1.3×1.6×1.0=594m3/min
2)按照瓦斯涌出量计算
Q采=100×q采×KCH4
式中:
Q采—回采工作面实际需风量,m3/min。
q采—回采工作面回风巷风流中瓦斯(或二氧化碳)的平均绝对涌出量,取4.4m3/min。
KCH4—采面瓦斯涌出不均衡通风系数,取2.5。
Q采=100×qCH4×K=100×4.4×2.5=1100m3/min
3)按工作面温度选择适宜的风速进行计算
Q采=60×V采×S采(m3/min)
式中:
V采—采煤工作面风速,取1.1m/s;
S采—采煤工作面的平均断面积,取12.1m2。
Q采=60×V采×S采
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