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第十四章 劳动安全与工业卫生 第一节 概 述 本矿井煤层赋存深、开采强度大、机械化程度高，故而影响矿井高产、稳产及劳动安全的因素较多。其中主要有瓦斯、地温、地压、地质构造、矿井涌（突）水、粉尘、自然发火、噪声、震动以及先进设备的操作要求等。针对上述影响因素，本报告均采取了相应的安全技术措施加以防范、控制和监测，并编制了安全专篇、瓦斯治理专篇、降温专篇、消防专篇、环境影响报告书，主要按照下述规程、规范及相关法律要求制定安全、生产、人员、环境、企管等管理制度。 1．中华人民共和国劳动法； 2．中华人民共和国环境保护法； 3．煤矿安全规程（2001）； 4．矿山安全管理条例； 5．工业企业设计卫生标准； 6．企业法。 第二节 瓦 斯 防 治 1．瓦斯含量 本井田所在矿区所有矿井均属高瓦斯矿井或有突出（危险）矿井。其中东部的潘一、潘二、潘三、谢桥矿均不同程度地发生过瓦斯突出，单翼最大瓦斯涌出量达31.93m3/t；中部的顾桥、张集矿井均为高瓦斯矿井。各矿井的煤层钻孔最大瓦斯含量自东至西呈逐渐减小的趋势。从生产实际看，中西部的张集、谢桥矿井第一水平均没有发生过煤层瓦斯突出，且在日常生产中工作面在同等生产能力条件下，瓦斯涌出量及瓦斯超限的频率也呈现东大西小的趋势。本矿井为矿区最西部的矿井，与谢桥矿井相邻，从谢桥矿井的生产实际资料看，目前的瓦斯含量与地质精查报告所提供的数据基本相当。据此估测，本矿井所提供钻孔瓦斯含量值与实际瓦斯含量值的偏离幅度不会太大。 本井田精查地质报告共测试煤样133个，取样钻孔为33个。与90km2井田面积相比，钻孔数目较少，但钻孔分布较均匀，相邻钻孔测试值相差较小，且走向及倾斜方向赋存规律相关性较强（其中11-2、8煤层相关性小），主采煤层瓦斯含量（可燃基）与埋藏深度回归关系见表14-2-1。综合考虑本矿井瓦斯含量等值线图（见图14-2-1），邻近生产矿井瓦斯地质资料和实际生产统计分析值及本矿井的钻孔瓦斯实测最大值等因素，确定在瓦斯含量等值线图的基础上校正1.20系数后作为本矿井瓦斯含量，并以此作为依据预测工作面及矿井的瓦斯涌出量，以期较充分地反映矿井的瓦斯涌出水平。瓦斯实测最大值见表14-2-2。 邻近矿井的瓦斯实际生产统计值与地勘资料见表14-2-3。 瓦斯含量与埋藏深度回归分析表 表14-2-1 煤层 瓦斯含量与埋藏标高（H） 瓦斯含量与基岩面深度（Hg） N 公 式 r 公 式 r 13-1 19 CH4-2.975-0.00903H 0.682 CH41.1600.00632Hg 0.694 11-2 18 CH4-1.317-0.00490H 0.327 CH40.8520.00429Hg 0.384 8 9 CH4-2.721-0.00574H 0.482 CH4-0.5210.00615Hg 0.561 5 10 CH4-6.014-0.0133H 0.735 CH4-1.1110.0146Hg 0.798 1 11 CH4-4.374-0.0090H 0.717 CH4-0.4300.00786Hg 0.702 瓦 斯 实 测 最 大 值 表14-2-2 煤 层 项 目 13-1 11-2 8 5 1 孔 号 157 157 158 158 十六22 标 高 -826.69 -895.95 -832.60 -884.44 -800.61 距基岩面深度m 568.48 635.76 466.55 519.54 405.41 瓦斯含量m3/tr 6.05 7.13 4.17 8.86 5.23 瓦斯成份 90.58 70.41 78.03 80.58 93.19 潘谢矿区13-1煤层瓦斯含量 表14-2-3 矿井 一水平标高 m 距基岩面 m 实测瓦斯含量 m3/tr 地勘钻孔最大瓦斯含量m3/tr 备 注 潘一 -530 280～290 14.05 13.05 突出矿井 潘三 -650 240～290 10.87 13.46 突出矿井 顾桥 -780 340～360 10.4 13.21 高瓦斯矿井 张集 -600 280 8.48 17.29 高瓦斯矿井 谢桥 -610 260～290 8.0 8.60 高瓦斯矿井 刘庄 -762 450 5.0 6.05 高瓦斯矿井 注括号内数为推测数 本矿井13-1煤层瓦斯风氧化带下界面距基岩面平均垂深为133m，其它煤层为124～258m，各煤层总平均约209m,比相邻矿井约深30m～50m，首采层13-1煤层基岩面露头约-390m，瓦斯风氧化带为-530m含量2.0m3/tr， -762m处瓦斯含量取6.0m3/tr，大于首采区内所有钻孔瓦斯含量测试值，以及全矿井-750m以上所有钻孔测试值。若实际揭露时实测值大于钻孔测试值20左右（淮南矿区实际生产瓦斯含量与地勘测量值比值大多在此范围内），则可满足生产管理要求，并可较充分地反映瓦斯涌出强度。 由于井田内瓦斯测样相对稀少，建议在基建及生产过程中补充完善瓦斯勘探工作，为实现矿井的安全高产提供可靠的瓦斯资料。 2．瓦斯涌出量 13-1煤层为本矿井主要可采煤层，一水平瓦斯含量较邻近矿井低30～50左右，在采取适当的瓦斯治理措施后，13-1煤层是可以达到设计生产能力要求的。所以，本矿井13-1煤层瓦斯涌出量按首次采动原始煤层瓦斯含量计算。与本矿井相邻的其它矿井，为充分发挥13-1煤层的生产能力，生产中已采取开采解放层11-2并辅以预抽卸压瓦斯等措施。既防止了开13-1煤层时的瓦斯突出危险，又加大了煤层生产能力，从而取得了良好的效果。建议13-1煤层进入二水平生产时，视瓦斯含量增大情况，适时决策是否采取解放层开采措施。 本矿井瓦斯涌出量采用本矿区经验公式计算。 回采工作面瓦斯主要来源于本煤层、围岩及邻近层。本煤层瓦斯涌出量根据煤层厚度、采高、产量、采场丢煤、采场所在位置的瓦斯含量、掘进预排系数等因素综合计算；邻近层涌向开采层的瓦斯根据邻近层层位、含量、厚度等因素进行计算。其中8煤层和5煤层开采时，邻近层瓦斯涌出量较大。 东二（13-1）、东二（11-2）采区均划分为3个区段。各区段瓦斯涌出量见表14-2-4。 不同时期各回采工作面瓦斯涌出量计算结果见表14-2-5。 岩巷掘进工作面瓦斯涌出量在采区瓦斯涌出量中统一考虑。 煤巷掘进工作面瓦斯涌出量主要影响因素有掘进速度、煤层厚度、瓦斯含量等。 不同时期各煤巷掘进工作面瓦斯涌出量计算结果见表14-2-6。 采区瓦斯涌出量由本采区内采、掘工作面瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量及其它地点瓦斯涌出量等部分组成。 13-1、11-2煤层各区段瓦斯涌出量计算表 表14-2-4 工作面 名 称 煤厚 m 采高 m 瓦斯 含量 m3/tr 相对涌出量（m3/t） 日 产 量 t 绝 对 涌出量 m3/min 需抽放 m3/min q本 q邻 q总 东二13-11 4.01 4.01 4 1.81 0.29 2.10 9000 13.13 东二13-12 4.01 4.01 5 2.72 0.47 3.19 9000 19.94 4.94 东二13-13 4.01 4.01 6 3.62 0.54 4.16 9000 26 11 东二11-21 3.8 3.8 3 0.91 0.19 1.10 9000 6.88 东二11-22 3.8 3.8 4 1.81 0.37 2.18 9000 13.63 东二11-23 3.8 3.8 5 2.72 0.53 3.25 9000 20.31 7.45 注括号内数字为采区内由上而下区段号。 各时期回采面瓦斯涌出量计算表 表14-2-5 时 间 工 作 面 名 称 煤 厚 m 采 高 m 瓦 斯 含 量 m3/tr 相对涌出量（m3/t） 日产量 t 绝 对 涌出量 m3/min 需抽放 m3/min q本 q邻 q总 投 产 东二13-13 4.01 4.01 6.0 3.62 0.54 4.16 9000 26 11.0 第4年 东二11-23 3.80 3.80 5.0 2.72 0.53 3.25 9000 20.31 5.31 第10年 东二84 2.37 2.37 4 1.82 1.04 2.86 4500 8.9 东三11-24 2.20 2.20 5 2.72 0.71 3.43 4500 10.72 第15年 东三84 2.0 2.0 4 1.82 1.07 2.89 4500 9.03 东二54 3.78 3.78 6 3.76 1.80 5.56 4500 17.38 4.52 第28年 东一13-1 3.74 3.74 6 3.62 0.60 4.22 2000 5.86 东三13-1下4 3.87 3.87 6 3.62 0.68 4.30 8000 23.9 8.90 各时期煤巷掘进面瓦斯涌出量计算表 表14-2-6 时 间 工 作 面 名 称 瓦 斯 含 量 m3/tr 月进度 m 巷 道 长 度 m 断 面 m2 瓦斯涌出量 （m3/min） q壁 q落 q总 投 产 东二11-2上山综掘 4 350 800 13 2.54 0.57 3.11 东二13-1顺槽综掘 5 350 1000 15 3.94 0.82 4.76 第 4 年 东二11-2顺槽综掘1 4 350 1000 13 2.54 0.57 3.11 东二11-2顺槽综掘2 5 350 1000 15 3.17 0.82 3.99 东三13-1采区上山煤普 4 200 600 16 1.90 0.4 2.30 第 10 年 东二8顺槽综掘（1） 3 400 1200 12 1.47 0.45 1.92 东二8顺槽综掘（2） 4 400 1200 14 1.96 0.70 2.66 东三11-2顺槽综掘 5 400 1200 14 2.15 0.87 3.02 东三11-2顺槽普掘 4 200 600 12 1.72 0.30 2.02 第 15 年 东二5顺槽综掘（1） 5 350 1000 13 4.15 0.71 4.86 东二5顺槽综掘（2） 6 350 1000 15 4.98 0.98 5.96 东三8顺槽综掘（1） 4 400 1200 12 1.66 0.60 2.26 东三8顺槽普掘 3 200 600 10 0.62 0.19 0.81 第 28 年 东一13-1顺槽普掘1 5 200 600 15 2.20 0.54 2.74 东一13-1顺槽普掘2 5 200 600 15 2.20 0.54 2.74 东一13-1大巷普掘 6 200 600 13 2.58 0.48 3.06 东三13-1下顺槽综掘 6 350 1000 15 4.73 1.10 5.83 东三13-1下顺槽普掘 6 200 600 15 2.60 0.50 3.10 矿井瓦斯涌出量是衡量矿井瓦斯等级的重要标志，矿井的通风安全日常管理、井下设备选型、矿井开采工艺等均应与矿井瓦斯等级相适应。 矿井瓦斯涌出量包括各采区瓦斯涌出量，并考虑一定的老空区瓦斯涌出系数。矿井一水平瓦斯涌出量计算结果见表14-2-7。 采区及矿井瓦斯涌出量 表14-2-7 时 间 名 称 日 产 t 回 采 m3/min 掘 进 m3/min 采 空 区 m3/min 老 空 区 m3/min 瓦斯涌出量 q相 m3/t q绝 m3/min 投 产 东二13-1 采区 10000 26.0 7.87 3.39 3.73 5.90 40.99 矿井 10000 26.0 7.87 3.39 3.73 5.90 40.99 第 4 年 东二11-2采 区 10000 20.31 9.40 2.97 3.27 5.18 35.95 矿井 10000 20.31 9.40 2.97 3.27 5.18 35.95 第 10 年 东二8 采区 5000 8.9 4.56 1.35 1.48 4.69 16.29 东三11-2 采区 5000 10.72 5.04 1.58 1.73 5.49 19.07 矿井 10000 19.62 9.60 2.93 3.21 5.09 35.36 第 15 年 东三8采区 5000 9.03 3.07 1.82 2.09 4.61 16.01 东二5 采区 5000 17.38 10.82 4.23 4.86 10.74 37.29 矿井 10000 26.41 13.89 6.05 6.95 7.68 53.3 第28 年 东一13-1 采区 2000 5.86 8.54 2.16 2.48 13.71 19.04 东三13-1下采区 8333 23.9 8.93 4.92 5.66 7.5 43.41 矿井 10333 29.76 17.47 7.08 8.14 8.70 62.45 由表14-2-7可以看出矿井最大相对瓦斯涌出量为8.70m3/t，矿井投产时相对瓦斯涌出量为5.90m3/t，均小于邻近矿井；但矿井绝对瓦斯涌出量投产时即为40.99m3/min,后期最大达62.45m3/min,根据煤矿安全规程第133条的规定，本矿井为高瓦斯矿井。 3．瓦斯抽放 根据各采掘工作面瓦斯涌出量预计结果，13-1煤层回采工作面在投产时瓦斯平均涌出量26m3/min，最大可波动至36.4m3/min，设计配风量为35m3/s，稀释瓦斯量为21.0m3/min，尚需抽放瓦斯5.0～15.4m3/min，瓦斯抽放率为19.2～42.3。此后，13-1煤层进入瓦斯含量较低的区段或采区生产时，回采工作面瓦斯涌出量也随之降低。11-2煤层瓦斯含量在同标高处均低于13-1煤层，因而其瓦斯涌出量也小于13-1煤层。5煤层瓦斯含量与13-1相同，且邻近层瓦斯涌出量较大，但因其煤层薄、开采强度低，因而其回采工作面瓦斯涌出量也低于13-1煤层。因此，本矿井东区生产时瓦斯治理的重点应立足于13-1煤层。 13-1煤层综掘工作面瓦斯涌出量为4.76m3/min，稀释风量为12m3/s（已考虑瓦斯涌出量不均匀系数1.50），设计配风量20m3/s（考虑通风降温需要）。完全可以满足稀释瓦斯的需要。实际上，综掘工作面配风量最大风排瓦斯能力可以达到12.0m3/min。 根据以上分析，本矿井需设置瓦斯抽放系统以解决回采面瓦斯涌出量大的问题；煤巷掘进工作面暂不考虑瓦斯抽放，若实际生产过程中出现瓦斯异常增大现象，在通风稀释不能满足要求时，再考虑煤巷掘进工作面的抽放措施。 本矿井瓦斯抽放方法采用矿区内运用较为成熟的顶板长钻孔抽放技术。即在回风顺槽内，每隔100m左右向煤层顶板开凿一钻场，（距回风顺槽20m左右），每一钻场内布置5～6个水平岩石长钻孔，孔长约225m，呈辐射状至工作面后方25m处。孔底位于顶板垮落裂隙带以内，并距煤层顶板约4～6倍采高，以有效地抽取本层的采空区瓦斯和邻近层瓦斯。随着采煤工作面向深部接替，要求瓦斯抽放量越来越大，这时可采取顶板孔和顺层孔相结合的综合方法，或采取顶板抽放巷道与顺层孔相结合的综合抽放方法，必要时还可采取开采解放层卸压并进行预抽后再回采方法。 矿井投产时瓦斯抽放量按必须达到的最大抽放量15.4m3/min考虑，浓度取35。抽放负压为2600mmH2O柱；矿井进入深部及多煤层同时开采时，预计瓦斯抽放量将达到28m3/min，负压达到4000mmH2O柱，浓度为30～40。最大混合量93.3m3/min。当西区打开后，西区工业场地内再建一套瓦斯抽放系统，为矿井西翼生产服务。 初期在工业场地内建立集中式瓦斯抽放系统，根据瓦斯抽放流量，瓦斯抽放总管管径选D4268（最大抽放能力118m3/min），总管布置于中央回风井内，经总回风石门到达采区上山和工作面回风顺槽。 矿井投产时，瓦斯抽放管路布置见图14-2-2。 4．瓦斯抽放设备选型 （1）设计依据 矿井瓦斯抽放流量为93.3m3/min、负压39200Pa、瓦斯混合浓度30～40。 根据矿井瓦斯抽放流量、负压，设备选型考虑了2个方案。 方案Ⅰ选用CBF600－2型水环真空泵2台，n246r/min、Q208m3/min、H－55010Pa，配套防爆电动机为YB355L21－6型（250kW、380V、980r/min）2台，其中1套工作，1套备用。 方案Ⅱ选用ZBEI605/6型水环真空泵2台，n266r/min、Q213m3/min、H－55010Pa，配套防爆电动机为YB355L2－6型（280kW、6kV、980r/min）2台，其中1套工作，1套备用。 上述2个方案中，方案Ⅰ选用的CBF600－2型水环真空泵是新一代节能产品，该泵在20000～101300Pa的抽吸区域，对泵的过流 部件作了优化设计，大大提高了运行效率。比2BE1型水环真空泵更加节能。并且叶轮线速度较低，使运行更加平稳，噪声也较低。 由上述设备比较结果，设计推荐选用方案Ⅰ。即CBF600－2型水环真空泵2台。 5．瓦斯防治综合措施 虽然本矿井瓦斯涌出量较邻近生产矿井小，但本矿井瓦斯钻孔测样相对稀少，其瓦斯含量及赋存状况有待进一步验证。为确保矿井生产安全，本矿井按高瓦斯设计并采取相应的综合措施加以防治。 （1）矿井建设和生产过程中要注意搜集瓦斯资料。实测煤层瓦斯含量、压力、透气性系数、钻孔瓦斯涌出初速度、衰减系数、抽放半径等参数，不断总结煤层瓦斯赋存的规律性，尤其是要注意掌握瓦斯在区域构造带附近的赋存特点，每年必须进行一次矿井瓦斯等级鉴定工作，根据实际瓦斯资料，建立健全日常通风安全管理制度。 （2）揭煤前必须按规定打前探钻孔测定瓦斯压力，并鉴定煤层的突出危险性，根据鉴定结果采取相应措施后再揭穿煤层。 （3）加强通风管理，合理分配风量，确保各用风地点有足够的新鲜风流，严禁工作面之间串联通风。 （4）建立个体巡回检查和安全技术监控双重监测体系，以掌握各地点的瓦斯动态情况，预防超限，一旦瓦斯超限，现场人员必须停止工作，切断电源，必要时人员撤至安全地点。 （5）矿井安全监控系统必须随时保持完好状态，一旦某监测点出现故障，必须及时修复更换。 具体设计详见刘庄矿井初步设计瓦斯治理专篇。 第三节 降 温 措 施 一、热环境分析 1．地面大气环境 本矿井地处淮河冲积平原，属过渡性气候，季节性明显，夏季炎热。年平均气温15.1℃，相对湿度73.8；6～9月份天气较热，7月份最热，平均气温为27.3℃，相对湿度为83.6。由于夏季地面入风温度较高，从而导致井下高温；同时，地面大气温度季节性变化，同样也影响到井下风温的季节性变化。 2．地质地热环境 造成本矿井地温分布异常的基本原因是 （1）地质构造 本井田位于淮南复向斜中的次一级褶皱陈桥背斜之南翼，地质构造较为复杂。精查地质资料和F22～F31块段高分辨率三维地震资料表明共发现落差大于等于15m的断层80条，其中正断层72条，逆断层8条。断裂构造沟通了地幔的热流通道，将深部热流导入浅部致使岩温升高。 由于岩层结构的变化改变了热流方向，垂直层理方向的导热性能小于沿层理方向的导热性能，加之断裂构造的影响，从而导致了井田不同地带温度场分布的差异。 （2）新生界松散覆盖层厚 本矿井煤系地层被新生界松散层所覆盖，盖层厚度由南向北为60m到550m，由于新生界盖层导热性能差，阻碍了深部上导的热流向大气散发而积聚在煤系地层内，致使井田地温变高。由于北部盖层较南部厚，故北部地温高于南部。 （3）新老地层的影响 本井田位于陈桥背斜之南翼，从背斜轴往上，地层由老渐新，由于热源主要来源于深部热流，下部煤层地温必然比上部煤层温度高，以背斜轴的地温为最高，使得同一水平，上部煤层到下部煤层温度逐渐增高。 （4）井田地温场的基本参数 ① 恒温带深度及温度 恒温带深度30m 恒温带温度16.8℃ ② 地温梯度 本井田在地质勘探中共有44个钻孔进行了井温测定。其中有12个测温孔资料出现异常未予采用，实际使用32个孔测温资料；其中近似稳态孔5个，简易孔27个。由32个井温测定成果分析，地温梯度大于3℃/hm的有21个测温孔，有规律的分布于北部。南部地温梯度小于3℃/hm。 ③ 地温 根据提供的32个井温资料分析，-762m水平各煤层地温为37.9℃～40.3℃，平均为39.1℃。 由上述分析可知，本矿井无井下热水影响，属中常～高地温（梯度）类深井地热型矿井。地温是导致矿井高温的主要因素。 3．矿井生产环境 矿井正常生产而形成的特定环境因素较多，如机电设备运转时放热，运输中的煤矸放热，矿井通风风流的压缩热以及煤体暴露后的氧化放热等，都将对矿井风流热交换产生重要影响。 （1）机电设备运转时放热 本矿井开采强度大，井下采、掘、运等各生产环节机械化程度高，机电设备的装机容量急剧加大。综采工作面生产能力达2.85Mt/a，装机容量达3000kW左右；煤、岩掘进工作面的设备总动力达400kW左右。机电设备运转时放热对作业环境的影响较大。 （2）运输中的煤矸放热 从采掘工作面中采落下来的煤矸，温度接近围岩的初始温度，在将其从采掘工作面运送到地面的过程中，煤矸便将自身热量传递给风流，引起风流温升。 （3）氧化放热 本矿井大多数煤层属易自燃煤层，煤和含煤、含碳、含硫围岩及支护材料的氧化散热，也是局部气温升高的热源。 （4）风流压缩热 本矿井开采深度大，一水平开采深度达787m，风流自然压缩使风流温升较大。 综上所述，导致本矿井热害的主要环境因素有地质构造、地面大气条件、井巷围岩放热、机电设备运转时放热、运输中的煤矸放热及其它局部热源、风流压缩热等。 二、综合防治对策 鉴于影响本矿井热环境的因素较多，热源散热量大，在矿井设计中，已采取或考虑了一些综合防治对策。 1．合理开拓部署采取分区开拓、分区通风、集中出煤的开拓方式，可缩短进风风流线路长度，有利于减少新鲜风流在通风路径中的热增量，降低采掘工作面风流的温升。 2．选择合理的开采方法。回采工作面采用倾斜长壁后退式回采，U型通风，以减少采空区的散热量。 3．合理集中生产。本矿井投产时只移交1个综采工作面，配备5个掘进头，最大限度地减少了热源面，有利于集中使用风量，充分发挥通风降温的作用。 4．合理增大工作面风量，把井巷风流速度控制在经济、允许风速范围内，尽量缩小风流与井巷围岩的热交换面积，减少围岩传热量。同时，适当增大工作面风量，不仅能降低风流温度，而且能合理提高工作面风速，改善人体的散热条件。本矿井回采工作面配风量为36m3/s，风速为3.6m/s；掘进工作面配风量为10～20m3/s，风速为0.5～1.0m/s。 5．大型机电硐室实行独立通风，以减少机电设备向进风流中的散热。 6．井筒在通过表土层和基岩含水层时，采用封堵和注浆等措施，减少井筒淋水，降低风流的含湿量，减少进风流热焓。 7．采用煤层注水、煤岩巷湿式掘进，以降低煤岩体温度。 8．采空区进行黄泥灌浆充填，及时封闭等措施，抑制采空区的氧化散热。 三、矿井气温预测计算 由于本矿井井筒深,地温高,机电设备散热量大，热源因素多，尽管在设计中采取了一些综合防治对策，避免和减少了一部分热源向风流中散热，但采掘工作面气温仍较高。根据矿井气温预测计算软件预测结果可知矿井达产时回采工作面末端气温高达35.1℃,掘进工作面迎头气温为33.1℃～34.7℃。均超过了国务院颁发的矿山安全条例第五十三条“井下工人作业地点的空气温度不得超过28℃，超过时，应采取降温和其它防治措施”的规定。因此，根据条例规定，本矿井必须采取降温措施。 四、降温方式的确定 本矿井采煤工作面风速已达3.6m/s，掘进工作面供风量为20m3/s，故采、掘工作面风量增大潜力非常有限，此外，大型机电硐室均已采取了独立风流措施，采、掘工作面气温仍大于33℃，故采、掘工作面还必须采用制冷降温措施。 五、制冷降温系统的确定 制冷降温系统按服务对象或服务范围分有集中式和分散式。鉴于本矿井超温工作面数目多，分布较广，需冷量大。如采用井下分散式局部制冷降温，小型硐室、水池较多，供水、供电系统分散，管理复杂；冷凝热排放不容易，如采用水沟排放，部分热、湿又随风流带回到工作面，降温效果差，不宜采用。 集中式制冷降温系统按照布置和组合方式不同，主要有地面集中制冷系统、井下集中制冷系统和地面与井下联合集中制冷系统三种形式。根据本矿井的具体情况，结合目前国内矿井制冷降温系统技术现状，本设计暂推荐井下集中制冷降温系统，即制冷站设在井下-762m水平的东二（13-1）采区下部车场与回风石门之间，前期安装2台EXLSDLG-1700DI型冷水机组，制冷量3.4MW，后期再增加1台冷水机组。从制冷机蒸发器出来的低温冷水，用隔热管道经大巷或石门、采区上（下）山，送至各工作面空冷器中，与风流进行间接热交换后，再返回到蒸发器中。冷却水采用隔热管道经副井排至地面，冷凝热利用冷却塔在地面排放。 具体的设计见刘庄矿井初步设计降温工程专篇。 第四节 井 筒 防 冻 一、设计资料 副井进风量130～200m3/s 主井进风量80～130m3/s 室外空气计算温度－12.7℃ 热媒参数130/70℃ 二、井筒防冻设计 为防止井筒在冬季结冰，危害生产、危及人身安全，在进风井设井筒进风加热装置，以保障入井空气温度不低于2℃。 为减少能耗，各进风井筒防冻均采用无风机方式，入井风量的34.4经空气加热器，加热至30℃后进入进口房与65.6的冷空气混合至2℃以上进入井筒。 井筒防冻耗热量详见表14-4-1。 井筒保温耗热量一览表 表14-4-1 井筒名称 前 期 后 期 主 井 1479466W 2404133W 副 井 2404133W 3698666W 由于室外温度每变化1℃，井筒防冻负荷将产生7的变化，而在冬季至少有50的时间室外空气温度高于设计值-12.7℃。为节约能源，在井筒防冻供热管道中设置流量调节装置，以达到最小的能耗，实现最佳的井筒防冻效果。 第五节 火灾、粉尘、水灾防治 一、防灭火 1．自然发火灾害预防 本矿井主采煤层除13-1煤层为不自燃～不易自燃外，其它均以很易自燃～易自燃为主，自然发火期一般为3～6个月，邻近生产矿井实际最短发火期为20天左右。所以本矿井需建立综合防灭火系统。 根据井田内煤层赋存特征、工作面布置、采煤方法、煤层自燃特性，设计在东区采取加快推进速度、喷洒阻化剂和建立灌浆系统措施；在西区除加快推进速度、喷洒阻化剂外，还需建立注氮防灭火系统（西区多为倾斜条带布置，且13-1、5煤层均可采取放顶煤开采）。 东区灌浆站设于地面工业场地内，能力按年产3.0Mt计算，灌浆系数为0.04，泥水比为15，日灌浆量1343m3，每天2班灌浆，每班灌浆6小时，灌浆总管（D15910）设于中央回风井井筒内，总管经-762m回风石门、采区回风上山至回采工作面轨道顺槽，在工作面后方实施埋管灌浆，灌浆难以密实地区辅以喷洒阻化剂措施。为了实时监测采空区及老空区的发火动态情况，设有束管监测系统（接入矿井安全监控系统中）。为及时处理巷道高冒区及工作面收作、停顿引进的火灾隐患，除加强安全管理外，设计配备了KZMB-4型综合灭火装置2台，可及时压注泥浆、凝胶直接灭火。 本矿井顺槽采用沿空留巷准备方式，区段之间无隔离煤柱，因此风流与邻近老空区直接相通，从而易引发老空区自然发火。为此，应密切加强老空区温度和CO等发火标志气体的监控。可实施均压通风、矸石或砂包垛堵漏、设凝胶隔离带等措施，必要时，顺槽采用留窄煤柱沿空掘巷准备方式，以改善发火和矿压状况。 2．其它火灾预防 1 井上、下设消防材料库，并按矿井防灭火规范的要求配备灭火器材和设备。 （2）相关工作面及硐室内部配备灭火器材，硐室进出口均设有防火栅栏两用门或防火密闭门。 （3）胶带机巷道设烟雾、温度监测报警器和自动喷雾装置。 （4）矿井地面设消防水池、消火栓；井下设消防洒水管路，并按规定每隔一定距离设支管、阀门、消火栓、喷头、水龙带等。 （5）遇有明火时，应视火灾性质、灾区通风和瓦斯情况，立即采取一切可能的方法直接灭火，控制火势，防止灾情扩大。 （6）主要进、回风巷之间的联络巷、采区上山联络巷中设反风风门；地面主扇风机房及风硐内设反风设施。 二、防尘措施 本井田各煤层煤尘均具有强爆炸性，为减少粉尘飞扬，改善井下作业场所环境卫生，防止煤尘爆炸，应采用以防为主的综合防尘、降尘及限制煤尘爆炸的措施。 1．回采工作面采用煤层注水技术，在回风顺槽内进行长孔高压注水，以湿润煤体。 2．采煤机、掘进机内外喷雾系统必须保持完好，工作时喷雾系统同时运作。 3．掘进工作面必须采取湿式钻眼、水炮泥，并配备压风呼吸器，装岩前先洒水降尘。 4．建立消防及洒水系统，在采掘工作面运输巷道及转载点，配置降尘设备。破碎机上设防尘罩和喷雾头。 5．在相邻采区间、煤层间的联络巷内，主要进、回风大巷内，采掘工作面进回风巷道内，煤层掘进巷道内均设置隔爆水棚。 6．落尘巷道内定期洒水湿润粉尘，并及时冲洗和清扫煤尘运出井外。 7．建立人工测尘制度，监测粉尘的分布及浓度，井下作业地点空气中粉尘浓度应符合有关规定；喷砼工必须佩带防尘器具方可操作；接尘人员必须定期进行健康检查。 三、防治水 矿井防治水主要采取以下3种措施 1．堵隔 本矿井采用在回采上限至风氧化带留有61.5～105m的防水（砂）煤柱、断层两侧留设断层煤柱、工作面注浆、有关硐室进出口设防水密闭门等方法作为堵隔水措施。井口标高、主要建（构）筑物地坪均按历年最高洪水位设计。 2．疏导 对水压大或水量小的漏水可采取疏导引出措施；1煤层回采前必须对底板水采取疏水降压措施。 3．排出 巷道系统中的水沟、水泵；井底车场内的水泵房、水仓、管子道、井筒内的主排水管路均属排水设施。 上述3种措施应根据不同情况分别或综合采用，此外，在巷道过断层、岩溶裂隙带及采掘工作面上方老空区、灌浆积水区等复杂地带必须采取探水措施。 第六节 提升、运输及供电安全 一、提升 本矿井主、副、中央回风井均采用多绳摩擦轮提升，提升钢丝绳与提升容器的连接采用楔形连接装置，提升容器主悬吊部分和提升钢丝绳的安全系数均符合有关规程规范要求。 主、副、中央回风井井上、下均留有大于10米的过卷、过放距离。主、副、中央回风井提升设备除设有电气保护外，井上、下还设置有木质楔形罐道，以吸收容器运动能量，对容器进行制动；楔形罐道顶部设有防撞梁，以最终挡住过卷的容器；在提升容器顶部设有安全蓬以保护井筒检修人员安全。副井及中央回风井井筒内均设置梯子间，它是通往地面的安全出口。在主、副、风井的井口套架上还设有防坠托罐装置。 为满足提升防滑要求，主井提升系统设有箕斗定量装载设备，副井及中央回风井提升系统井上、下配备有专人把钩，使之不得超员、超载。为保证不因风井提矸箕斗在卸载时因掉矸产生的火花而发生安全事故，矸石箕斗采用斗箱倾斜方式卸载，并在井底集矸仓、井底罐道梁处均作相应的处理，在井底集矸仓处增设洒水装置。 风井装卸载电气设备采用防爆型产品，其他设备尽量布置在井口外的新鲜空气环境中。提升系统的电气设备尽量布置在提升大厅及导向轮层。另外在风井井底装有瓦斯监控设备，当井底瓦斯浓度超限时，瓦斯监控设备即进行报警或切断风井井底及井筒中电气设备的电源。 提升设备电控系统具有完善的过卷、过速、过流、过电压、欠电压、提升错向等保护功能，并能根据故障的不同性质采取不同处理措施，重要的保护功能冗余设置。 提升信号的发、收逻辑顺序均符合有关规定，与容器运行相关联的安全门、摇台、装卸载溜槽等均有相应闭锁，提升机尾绳还设有运行状态监视装置。 二、煤及矸石运输 井上、下运煤及矸石胶带输送机均配置有专用的微机控制系统，可根据煤及矸石在煤仓及矸石仓仓位、胶带输送机运行状况等按设定程序依次起、停各胶带输送机，可自动调节胶带输送机张力，可按选定加、减速度软起动胶带输送机。本系统具有胶带输送机跑偏（二级）、打滑、超速、断带、纵向撕裂、机头堆煤、烟雾超标、温度过高和受煤仓和矸石仓满仓等保护功能。并在胶带输送机沿线设置拉线急停开关和扩音电话。另外，在运矸胶带输送机上均铺设了档板，避免了运矸时因掉矸而伤人。 三、供电 矿井各变电所的供配电装置均配有满足规程规范要求的各类保护；在110kV变电所的10kV母线上，统一设置了高次谐波滤波器；为限制单相接地电容电流，采取在10kV各段母线上设置电容电流自动跟踪补偿装置，以满足规程的要求。 结合刘庄矿井高瓦斯的特点，井下（包括井筒）选用相适应的电气设备。地面如瓦斯抽放站等特殊场所，也配备了相适应的防爆设备。 根据有关规定，矿井各类线路、变电所、建构筑物均设有完善的防雷措施；电气设备和用电场所都设有可靠的接地保护；安装弱电设备的房间都采取了防静电措施。 所有电气项目的设计均注重了对防火的要求。 第七节 工业与民用建筑抗震 根据地质资料综合评定，刘庄矿井工业场地属中压缩性均匀性地基土，建构筑物的场地类别为Ⅱ类场地土。场地抗震性根据安徽省地方标准安徽省工程建设场地抗震设计规范（GB50011-2001），本地区抗震设防烈度为六度。设计基本地震加速度值为0.05g。 刘庄矿井工业场地乙类建筑，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。丙类、丁煤建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。地基和基