避难硐室设计.docx
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避难硐室设计
大同煤矿集团有限责任公司
朔州煤电公司小峪煤矿
井下避难硐室设计说明书
小峪煤矿生产技术科
二0一三年四月十八日
会审综合意见
时间
2013年月日
地点
调度五楼会议室
主持
会审单位及人员签字盖章
总工程师:
安全矿长:
生产矿长:
机电矿长:
开拓矿长:
安全副总:
机电副总:
机电副总:
开拓副总:
运输副总:
通风副总:
助理:
生产科:
调度室:
安监站:
机电科:
地测科:
通风科:
监测大队:
质标办:
会审综合意见:
矿长批注:
目录
第一章概述···········································4
第二章煤矿基本概况···································4
第一节自然属性···································4
第二节矿井建设情况·······························8
第三节煤矿生产现状·······························9
第三章避难硐室地点选择及工程概述····················12
第一节避难硐室地点选择···························12
第二节避难硐室工程概述···························13
第四章避难硐室容积和系统设计·························16
第一节避难硐室规格·······························16
第二节避难硐室系统设计···························16
第五章避难硐室基本功能及主要技术参数·················18
第一节避难硐室基本功能···························18
第二节避难硐室主要技术参数·······················23
第六章井巷工程量统计与材料消耗·······················26
第七章避难硐室维护与管理·····························27
第一章概述
建立并完善煤矿井下安全避险“六大系统”是国家安全发展的需要,煤矿井下紧急避险系统是国家强制推行的先进适用技术装备,为规范和促进小峪煤矿井下紧急避险系统的建设、完善和管理工作,根据《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发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号文件)精神、《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号文件)精神和《关于加快推进煤矿井下紧急避险系统建设的通知》(安监总煤装【2013】10号文件)以及大同煤矿集团有限公司相关文件规定,结合小峪煤矿实际情况,特编本设计。
本设计主要内容为井下永久避难硐室建设、配套以及与矿井安全监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络等系统相连接,形成井下整体性的安全避险系统。
第二章煤矿基本情况
第一节自然属性
一、地理位置,企业性质,隶属关系,地形地貌,交通情况
地理位置:
小峪煤矿地处山西省大同市怀仁县境内,其地理位置为东经112°51′30″~112°54′40″,北纬39°48′01″—39°51′21″。
企业性质:
国有企业
隶属关系:
大同煤矿集团有限责任公司
地形地貌:
本区属于高原地带的山岳地区,煤田的西北边缘为近期喷发的玄武岩组成的牛心山,西及西南部为管涔山,东为口泉山,南部与朔州平原相接,其间呈一带状的向斜盆地。
井田内地形复杂,沟谷切割剧烈,地形高峻,井田内最高点位于01孔以西,标高1430.7m,最低点位于大西沟沟口处,标高1220.7m,相对高差210m。
交通情况:
铁路专用线向东14km与北同蒲线的宋家庄站相接,向北可至大同,向南可至太原,矿区有公路向东约10km与大运二级路相通。
二、井田位置,边界范围,拐点坐标,井田面积,相邻矿井边界关系
井田位置:
小峪井田位于大同煤田的东南边缘。
边界范围及拐点坐标:
井田边界范围由10个点圈定,其井田控制座标祥见下表:
井田边界控制座标
点号
横坐标(X)
纵坐标(Y)
1
4413400
19659591
2
4413100
19659596
3
4413136
19661746
4
4413427
19661741
5
4413467
19663592
6
4469153
19662853
7
4409116
19660063
8
4410116
19660647
9
4410541
19659139
10
4413381
19659091
井田面积:
井田东西长约4.5km,南北长约4.3km,井田面积15.1449km2。
相邻矿井边界关系:
小峪井田东邻柴路和官沟煤矿,南邻王坪和砂石煤矿,西部有簸箕掌煤矿和铺龙湾煤矿,北与东沟煤矿和柏山村煤矿相邻,相邻矿井均未侵入本井田,对小峪井田开采没有影响。
三、井田地质情况,地层,含煤地层,构造
井田地质情况:
地质构造简单,主要地质构造为断层,其次为褶曲,其它地质体有岩墙和陷落柱,它们对采掘工作都有一定影响。
地层:
本区出露地层由老至新有:
1、上太古界五台群的花岗片麻岩;
2、寒武系粉砂岩、泥灰岩、白云岩、鲕状灰岩等;
3、奥陶系灰岩;
4、石炭系含煤地层为主要可采煤层25#(8#)、22#(5#)、19#(3#)、18#(2#)四层煤;
5、二迭系含煤地层为主要可采煤层16#(山4#);
6、白垩系地层井田内分布很少;
7、第四系为风积层,由黄色亚砂土、亚粘土组成。
含煤地层:
井田内含煤地层是二迭系下统山西组和石炭系上统太原组。
共含可采煤层5层,分别为山西组的16#(山4#)煤层和太原组的18#(2#)、19#(3#)、22#(5#)、25#(8#)煤层。
四、主要可采煤层情况,煤层赋存条件、煤层层数、厚度,资源储量,煤质,煤种
本井田内含煤地层是二迭系下统山西组和石炭系上统太原组。
主要可采煤层5层,从上到下为:
16#(山4#)煤层:
由1~9个(一般为2~4个)煤分层组成,煤厚0.4~7m,一般厚3.32m。
煤层厚度变化不大,层位稳定,结构比较复杂,属较稳定~稳定煤层。
18#(2#)煤层:
由2~7个(一般为2~4个)煤分层组成,一般厚2.84m。
煤层结构复杂,层位稳定,变化不大,属较稳定~不稳定煤层。
19#(3#)煤层:
煤层厚2.7~15.6m,一般厚6.89m。
由2~16个煤分层组成。
本煤层层位稳定,结构复杂,厚度变化较大,属较稳定~稳定煤层。
22#(5#)煤层:
煤层厚0.7~16.6m,一般厚7.41m左右。
由2~18个煤分层组成。
煤层层位稳定,结构复杂,厚度变化较大,属较稳定~稳定煤层。
25#(8#)煤层:
煤层厚度3~11m,一般厚5.63m左右,由1~4个煤分层组成。
煤层层位稳定,结构简单,厚度变化不大,属稳定煤层。
煤种与煤质:
依据中国煤炭分类国家标准(GB575)划分,本井田主要可采煤层为中~中高灰分、特低~中硫、发热量、富油、难选的气煤。
是很好的动力用煤。
其中16#(山4#)、18#(2#)、19#(3#)、22#(5#)煤层硫分含量低,一般<0.5%,25#(8#)煤硫分含量相对高一些,可达1.89%。
16#(山4#)、18#(2#)煤灰分含量较大,一般35%左右,19#(3#)、22#(5#)煤灰分含量低,一般20~31%左右。
煤层发热量4300~5900大卡/千克。
资源储量:
截止2011年底,地质储量42120万t,可采储量25590.2万t。
五、水文地质情况,开采技术条件
1、水文地质情况
矿井水文地质条件简单,井田内无古窑,也无明显的含水层,历年来未发生过突水事故。
矿井正常涌水量40m3/h,最大涌水量90m3/h。
2、开采技术条件
井田内地质构造及水文地质条件简单,井田内无古窑,也无明显的含水层,周边矿井及小窑对该矿井充水无直接影响。
工作面为走向长壁回采,采用自然跨落法结合人工强制放顶管理顶板。
该矿属低沼气矿井,从1977年达产60万t/a以来,矿井沼气涌出量虽然呈逐年增加的趋势,但至今仍属低沼气矿井(见2011年鉴定结果)。
该矿煤尘具爆炸危险性(具体参数见煤尘具爆炸特性鉴定报告)。
该矿现采+1110水平的16#(山4#)、19#(3#)和+1100水平的22#(5#)煤层,顶板属不稳定、中等稳定~稳定类型,岩性为泥岩、炭质泥岩、细砂岩、粉砂岩、粗晶高岭岩,普氏硬度f=5.4~13.4。
第二节矿井建设情况
一、设计时间及单位
小峪煤矿始建于1954年元月,同年十二月建井,1960年月12月建成投产,设计能力0.6Mt/a,1977年达产。
1979年由山西省煤矿设计研究院设计,进行了一期改扩建,将设计能力提高到1.2Mt/a。
该工程于1980年12月开工建设,1983年12月建成投产,1985年达产。
二、立项、批准时间及单位,建设期及投产期,设计生产能力,核定生产能力
小峪煤矿始建于1954年元月,同年十二月建井,1960年月12月建成投产,设计能力0.6Mt/a,1977年达产。
1979年进行了一期改扩建,设计生产能力1.2Mt/a,该工程于1980年12月开工建设,1983年12月建成投产,1985年达产。
2005年8月4日,山西省煤炭工业局以晋煤规发(2005)544号文批复,小峪煤矿核定生产能力为2.1Mt/a。
2011年综采一队由普通综采改变为综放队,与此同时对矿井通风系统、行人系统、运输系统等进行了技术改造,完善了+1100水平供电系统和供排水系统。
矿井综合生产能力得到大幅度提升,2012年重新核定生产能力为300万吨∕年。
第三节煤矿生产现状
矿井开拓方式为斜井盘区式,分上下两个水平。
开采煤层为山4#、3#、5#煤层。
布置方式上水平为煤层群联合布置;下水平为分层布置。
全矿井共开采四个盘区:
分别为东Ⅳ、南Ⅰ、301、402盘区。
矿井主要以综合机械化走向长壁后退式采煤方法为主,使用采煤机割煤、装煤,工作面使用刮板输送机运煤,顺槽及采区运输巷均采用皮带运输机运煤,液压支架管理顶板。
一、主提升系统:
主斜井井筒倾角16°30′,斜长640m,净宽3.73m,净断面10.1m2。
其内装备STJ1000/2×400S型钢丝绳芯胶带输送机一部,提升速度为2.8m/s,电动机功率2×400KW,提升能力为600t/h。
二、辅助提升系统:
一号副斜井井筒净宽4m,净断面11.84m2,斜长427m,倾角18°9′,采用单钩串车提升,地面安设一台JK-3×2.2/20型提升绞车,电机功率400KW,担负全矿井的辅助提升任务。
井内设有行人台阶、扶手等。
三、井下运输系统:
井下大巷采用胶带输送运煤。
四、通风系统:
1、通风方式、方法
小峪煤矿通风方式为中央并列式,通风方法为抽出式。
2、进回风井数量及风量
共有四个进风井:
分别为一号进风井(即串车井)进风量为4563m3/min、一号副进风井进风量为2325m3/min、强力皮带井进风量为2513m3/min、二号运料进风井进风量为3644m3/min;二个回风井:
二号回风井回风量为5338m3/min、一号回风井回风量为7928m3/min。
3、矿井需风量、实际风量、有效风量
全矿井计划供风量12151m3/min,实际供风量13045m3/min,矿井总有效风量为11981m3/min。
4、矿井瓦斯等级、瓦斯和二氧化碳的绝对、相对涌出量
矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井,全矿井瓦斯绝对涌出量为14.53M3/min;二氧化碳绝对涌出量为7.48M3/min;瓦斯相对涌出量为3.26M3/T;二氧化碳相对涌出量为1.68M3/T。
5、主要通风设备及运行参数,风量,风压,通风阻力,等积孔
小峪煤矿共有两种型号的主扇,一号井(西风立井)有型号为AGF606-2.44-1.3的主扇两台,一台运行,另一台备用。
主扇的电机功率为500KW,风机叶片角为10o,排风量为7828m3/min,负压为2290Pa,等积孔3.3,主扇转速750r/min。
二号井有型号为AGF606-1.88-1.12-2型的主扇两台,一台运行,另一台备用。
主扇的电机功率为710KW,风机叶片角为-10o,排风量为5378m3/min,负压为2380Pa,等积孔2.2,主扇转速993r/min。
6、分区通风情况
小峪煤矿有四个盘区(其中一个为准备盘区),全部为独立通风。
五、井下排水系统:
矿井田水文地质条件简单,无直接充水含水层,正常涌水量为40~60m3/h,最大涌水量90m3/h。
各采掘面的积水通过45Kw水泵、4寸排水管排至盘区水仓,再由盘区水仓进入容量为1100m3的中央水仓,最后由中央水仓排至地面净化站。
中央水泵房有三台水泵,一台工作,一台备用,一台检修,水泵型号均为5DA-8×9,电压660V,电机功率110KW;两趟管路,一台工作,一台备用。
六、地面运输及生产系统:
地面铁路有“小峪口编组站”;小峪混凝土路面至小峪口村旁与同太路相接,对外公路联系方便。
选煤楼筛选及储煤、装车系统均满足能力要求。
七、供电系统:
小峪煤矿地面有35KV中央变电站一座,6KV变电所两座,即一号井坑口变电所和二号井坑口变电所。
35KV中央变电站为双电源供电,主供电源来自王坪110KV变电站,备用电源来自怀仁站。
来自王坪110KV的架空线路全长6.5km,采用LGJ-120mm2钢芯铝绞线,备用电源架空线路全长16.5km,采用LGJ-120mm2钢芯铝绞线。
站内2台主变,一用一备,型号均为SF9-12500/35(35±2×2.5%)。
一号井坑口变电所和二号井坑口变电所担负一号井和二号井井下用电及部分地面工业广场用电和部分居民用电。
两变电所电源均来自35KV变电站,中变至一坑变架空线路钢芯铝绞线长1.1km,型号为LGJ-185mm2,电力电缆长50m,型号为YJV-240mm2;中变至二坑变架空线路钢芯铝绞线长1.3km,型号为LGJ-185mm2,电力电缆长85m,型号为YJV-240mm2。
两变电所之间采用环形供电方式,确保了主风机及井下的安全供电。
八、消防、防尘系统:
小峪矿地面建有4个静压水池,防尘供水管路分别从一、二号回风斜井敷设至井下,胶带输送机巷每50m设一处支管和阀门,其他巷道每100m设一处支管和阀门。
全矿井设有装、卸载喷雾37处,在四个进风井、二个回风井、主要回风大巷以及采煤工作面进回巷、8个掘进工作面等处均设有风流净化水幕。
为预防隔绝煤尘爆炸,按规定设置了隔爆水棚。
采掘工作面均采用了综合防尘措施。
九、通讯系统:
矿井通信系统分为行政和生产调度两个系统。
中国网通和中国铁通公司在小峪煤矿各自设有1台数字程控电话交换机。
调度通信系统安装1台DDK—6M型数字程控电话交换机,容量180门。
十、监控系统:
矿井安全生产调度监测监控系统设KJ95一套,井上下安装有甲烷、压力、设备开停、风门开关等各类传感器222台,安全监控系统中心站能够对各总进、回风巷、工作面的瓦斯浓度、风速、CO等井下环境和瓦斯浓度变化进行实时监控,对主要设备的开停进行监控及生产调度。
地面中心站设在地面调度室内,能够及时掌握情况,便于指挥生产。
十一、现主要生产煤层、采区、工作面情况:
小峪煤矿现主要生产山4#、3#、5#煤层,全矿现有东Ⅳ、南Ⅰ、301、402等四个生产盘区。
矿井共有生产队组14个,其中综放队1个、普通综采队2个、机掘队7个、普掘队4个。
其中3#层东Ⅳ盘区布置1个综放队、1个普掘队(维修);山4#层南Ⅰ盘区布置1个普通综采队.3#层南Ⅰ盘区布置2个机掘队、1个普掘队;5#层301盘区布置1个普通综采队、2个机掘队、1个普掘队;5#层402盘区布置3个机掘队。
第三章避难硐室地点选择及工程概述
第一节避难硐室地点选择
根据安监总煤装【2011】15号文件《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知》中第5条“永久避难硐室是指设置在井底车场、水平大巷、采区(盘区)避灾路线上,具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室,服务于整个矿井、水平或采区,服务年限一般不低于5年;临时避难硐室是指设置在采掘区域或采区避灾路线上,具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室,主要服务于采掘工作面及其附近区域,服务年限一般不大于5年;可移动式救生舱是指可通过牵引、吊装等方式实现移动,适应井下采掘作业地点变化要求的避险设施。
”的规定。
另外考虑到避难硐室不宜设置在变电所、火药库或者停车点,因为它们存在火灾隐患;避难硐室还应该远离各种地质构造区域,如断层、岩层断裂破碎带,大的地下位移如地震有可能破坏避难硐室及其内部设备;避难硐室的位置还要考虑不能设置在井下容易积水的地点,避免水患,要选择在足够强度的煤层或者岩层中,并且要有足够的非可燃物保护厚度。
综合分析以上因素,确定在417大巷利用63.3米巷道和一个贯眼(11.5米)建设1个永久避难硐室。
避难硐室南为实煤体、西为矿界保安煤柱、东为417皮带大巷、北为416轨道大巷和盘区专用回风巷;对应上部为山4#煤层未开采(冲刷),层间距5—15m之间。
北部、东部有一个综采、二个机掘队正在生产。
第二节避难硐室工程概述
一、原有巷道:
原有巷道一段为417皮带巷,长度63.3米,断面规格为宽×高=3.2×3.2m锚杆、锚索、金属网支护。
此段巷道原设计高度2.6米需要起底0.6米,保证巷道统一高度达到3.2米。
然后喷浆作为气瓶室和生存室。
另外一段为连接1269顺槽贯眼,长度11.5米,断面规格为宽×高=3.2×3.2m锚杆、锚索、金属网支护。
此段巷道原设计高度2.6米需要起底0.6米,保证巷道统一高度达到3.2米。
然后喷浆作为硐室通道2(过渡室)。
二、新掘巷道:
1、硐室通道1:
硐室通道1设计长度11.5米,与416大巷连接,距离1268巷贯眼净煤柱10m(断面规格为宽×高=3.2×3.2m锚喷支护)。
2、电器室及卫生间:
电器室及卫生间布置在生存室北侧实煤体中,距离硐室通道1净煤柱21.2m(断面规格为长×宽×高=5×4.5×3.2m锚喷支护)。
3、气瓶室:
气瓶室共2个,一个布置在生存室北侧实煤体中,距离电器室及卫生间净煤柱21.3m;另一个布置在生存室东端永久密闭处(断面规格为长×宽×高=5×4.5×3.2m锚喷支护)。
通道及硐室均为矩形断面。
三、工程设施:
1、地沟:
地沟规格为宽×深=0.5×0.5m,沿硐室周边布置距离硐室帮0.2米,长度共106米。
2、防爆永久闭:
417大巷(生存室)东部,1268巷贯眼处设置一道防爆永久闭,厚度2.6米,
3、防爆密闭门:
硐室通道1设置两道防爆密闭门,硐室通道2设置三道防爆密闭门。
密闭门安装在防爆密闭墙中,密闭墙两段各锲入煤帮30cm。
4、防盗门:
气瓶室、电器室及卫生间均安设防盗门。
5、休息座椅:
生存室内安设休息座椅,座椅中心间距3.0米。
6、管线及照明:
生存室、气瓶室、电器室及卫生间均铺设通讯、监控、定位和电源管线,另外沿硐室中心线安装一排矿用照明灯,间距5.0米。
四、新掘巷道支护设计
1、硐室通道1:
①顶板布置4排锚杆、1排锚索,锚杆间排距为1000×1000mm;锚索间距为2000mm。
②两帮各布置3排锚杆,间排距为900×900mm。
2、电器室及卫生间:
①顶板布置6排锚杆、2排锚索,锚杆间排距为860×900mm;锚索间排距为1500×1800mm。
②两帮各布置3排锚杆,间排距为900×900mm。
2、气瓶室:
①顶板布置6排锚杆、2排锚索,锚杆间排距为860×900mm;锚索间排距为1500×1800mm。
②两帮各布置3排锚杆,间排距为900×900mm。
新掘硐室顶板锚杆选用∮22×2400mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆;锚索选用∮18.7×5000mm的钢绞线。
树脂药卷规格为K2335型快速药卷和Z2360型中速药卷,每根锚杆配一支K2335型快速药卷、一支Z2360型中速药卷;每根锚索配一支K2335型快速药卷、两支Z2360型中速药卷。
锚杆托板选用170×170×10mm的拱形预应力铁托板;锚索托板选用300×300×10mm的方形铁托板。
新掘硐室护帮锚杆选用∮18×2300mm的普通圆钢锚杆。
树脂药卷规格为Z2360型中速药卷,每根锚杆配一支Z2360型中速药卷。
锚杆托板选用150×150×10mm的铁托板。
顶帮均铺设金属网后喷浆,厚度100mm。
第四章避难硐室容积和系统设计
第一节避难硐室规格
一、避难硐室生存室内按避难人数100人考虑,每人应不小于1.0m2,过渡室的净面积应不小于3.0m2的使用面积计算:
S生=1.0×100=100m2
S过=3.0m2
二、避难硐室生存室和过渡室的设计宽度均为3.2m(喷浆后硐室净宽3.0米),生存室容量的备用系数为1.2,计算其长度:
a生=100×1.2÷3.0=40m;
a过=3.0×1.2÷3.0=1.2m;
三、根据永久避难硐室施工需要,生存室设计长度为45m>40m;过渡室设计长度为3m>1.2m;均满足要求。
具体参数见各永久避难硐室设计图。
第二节避难硐室系统设计
避难硐室采用向外开启的两道门结构。
两道门均采用既能抵挡一定强度的冲击波,又能阻挡有毒有害气体的防爆密闭门。
两道门之间为过渡室,密闭门之内为避险生存室。
防护密闭门上设观察窗,门墙设单向排水管和单向排气管,排水管和排气管加装手动阀门。
过渡室内设压缩空气幕和压气喷淋装置。
永久避难硐室的系统主要组成包括防爆密闭门、防爆密闭墙、防盗门、空气循环系统、压缩空气幕系统及其附属系统。
一、防爆密闭门:
防爆密闭门的设计遵循灵活、快捷、手动、密闭性良好等原则。
门体要求能够抵御瞬时1000℃高温、0.3MPa的爆炸冲击波、有毒有害气体对人体的伤害。
门体的结构设计采用绕流和分流技术,防护密闭门上设观察窗。
二、防爆密闭墙
防爆密闭墙同样要求能够抵抗瞬时1000℃高温和1.0MPa的爆炸冲击波。
通过采用C40强度的混凝土并配筋来实现要求。
为了加强其抗冲击波能力,墙体周边掏槽,深度不小于0.3m,墙体设计施工成楔形,门前设不少于两趟单向排气管和一趟单向排水管,排水管和排气管应加装手动阀门。
三、防盗门
分别在气瓶室、电气室和卫生间安装一道管理物品的防盗门。
四、空气循环系统
永久避难硐室内部的空气循环通过压风管路实现。
进风系统将压风管路从地沟直接送入到永久避难硐室内。
在避难硐室内部布置成弥撒式和防护罩式相结合的布气系统,最后通过单向排气管路实现避难硐室内的空气循环,整个避难硐室内始终保持不低于100Pa的正压,防止毒害气体的渗入,在无压风的情况下,可采用高压氧气瓶供氧方式。
五、空气幕系统
空气幕系统安装在两端防护密闭门处,目的是阻隔逃生人员进入避难硐室时有毒有害气体的进入。
空气幕系统的动力采用高压空气,系统的启动与硐室密闭门相连动,使得在密闭门打开后,在门口形成气幕门阻断有害气体进入,设计由安装厂家完成。
六、附属系统
附属系统包括人员定位系统、监测监控系统、通讯联络系统、供水施救系统、压风自救系统等,这些附属系统能保证避难硐室内部人员在救援队伍赶来之前保持良好状态。
第五章避难硐室基本功能及主要技术参数
第一节避难硐室基本
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