教学三矿六大系统说明书.doc

教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 前言 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-1- 前 言 一、概述 国投登封教学三矿位于登封市徐庄乡，距登封市 38km，隶属于国家 开发投资公司（国投集团）控股的国投煤炭郑州能源开发有限公司。矿 井于 1999 年元月动工兴建，设计生产能力为 0.45Mt/a，2000 年 10 月开 始试产，同年 12 月底通过省质检中心验收，投入生产。2007 年 3 月， 原河南省煤炭工业管理局批复生产能力为 0.84Mt/a。矿井采用一对立井 单水平上下山开拓，主采二1煤层，矿井瓦斯等级为低瓦斯，二1煤层属 不易自燃煤层，煤尘具有爆炸危险性，水文地质条件中等，矿井开采技 术条件比较简单。 按照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）中关于“煤矿和非煤矿山要制定和实施生产技术装备标 准，安装监测监控系统、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 年之内完成并 达到设施完备、系统可靠、管理到位、运转有序”的要求，国投煤炭河 南分公司以及国投登封教学三矿领导高度重视，针对目前系统进行全面 的自查，并将井下安全避险“六大系统”建设完善工作列为 2011 年煤矿 安全生产重点工程，力争按照关于加快推进煤矿井下安全避险“六大 系统”试点工程建设完善工作的通知 （豫煤安监技装〔2010〕430 号） 要求，在 2011 年 6 月底前完成“六大系统”建设完善工作任务。 教学三矿现有的安全避险“五大系统” （监测监控系统、井下人员定 位系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统）已在 2010 年底 前安装完成，系统相对比较完善，而紧急避险系统特别是紧急避险设施 建设起步较晚，井下尚未建设井下紧急避险设施，自救器额定防护时间 也达不到 30 分钟。现有的“五大系统”中还存在人员定位系统、通信联 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 前言 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-2- 络系统有盲区，供水施救系统水质达不到饮用水标准，压风设备供风能 力不足等问题。因此，教学三矿亟需对井下安全避险“六大系统”特别 是紧急避险系统进行建设完善工作。 受国投登封教学三矿委托，煤炭工业郑州设计研究院有限公司编制 了国投登封教学三矿井下安全避险“六大系统”建设完善设计方案 。 本设计方案根据教学三矿 2011 年的采掘接替安排，对井下安全避险“六 大系统”的内部条件和技术方案进行分析，包括安全避险技术方案是否 可行、技术方案是否合理先进、避险效果是否明显、项目建设和运行的 外部配套条件是否有保障等主要内容，选择科学合理的实施方案，布署 了 2011 年安全避险“六大系统”建设完善所需的工程及设备。 二、编制设计的主要依据 1、 煤矿安全规程 ； 2、 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） ； 3、 国家安全监管总局、国家煤矿安监局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） ； 4、 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） ； 5、 河南煤矿安全监察局关于加快推进煤矿井下安全避险“六大系 统”试点工程建设完善工作的通知 （豫煤安监技装〔2010〕430 号） ； 6、 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 （AQ1029-2007） ； 7、 煤矿安全监控系统通用技术要求 （AQ6201-2006） ； 8、 煤矿井下作业人员管理系统使用规范 （AQ1048-2007） ； 9、 煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件 （AQ6210-2007） ； 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 前言 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-3- 10、煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本要求及检查验收 暂行办法（征求意见稿） ； 11、2006 年 2 月河南省煤田地质局一队编制的河南省登封市国投 登封教学三矿煤炭资源储量核查报告 ； 12、国投登封教学三矿提供的有关文字及图纸资料； 13、现场踏勘、调研收集到的有关资料； 14、国投煤炭郑州能源开发有限公司关于编制国投登封教学三矿 井下安全避险“六大系统”建设完善设计方案的委托函。 三、设计的指导思想 1、主动救援和被动救援相结合； 2、原有救援设施和新型防护设施相结合； 3、自救器、救生舱和避难硐室相结合； 4、原有安全管理方法和新型安全防护措施相结合。 四、建设完善安全避险“六大系统”的目标要求 1、通过建立健全监测监控系统，实现对井下瓦斯、CO 浓度、温度、 风速的动态监测，为煤矿安全管理和避险救援提供决策和调度、指挥依 据。 2、通过建立人员定位系统，实现对入井人员的动态管理，准确掌握 各个区域作业人员的情况，加强对人员的安全管理和及时有效避险。 3、通过建立救生舱、避难硐室等紧急避险系统，实现煤矿井下灾害 突发紧急情况下的安全避险，为井下作业人员提供应急生存空间。 4、通过完善压风自救系统，确保在井下发生灾变时，现场作业人员 有充分的氧气供应，防止发生窒息事故。 5、通过完善供水施救系统，在灾害发生后为井下作业人员提供清洁 水源或必要的营养液。 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 前言 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-4- 6、通过完善通信联络系统，实现井上下和各个作业地点通信通畅， 为防灾抗灾和快速抢险救灾提供准确的信息。 五、主要技术面貌 1、利用矿井现有的安全监测监控系统（KJ90NB） ，在各避难硐室分 别设置一台监测监控系统分站。设置相应的传感器，对硐室内外的 O2、CH4、CO2、CO、温度等进行实时监测，并且把监测的情况及时上 传至矿井地面调度室。 2、利用矿井现有的井下人员定位系统（KJ251） ，在各避难硐室 分别设置一台人员定位系统基站，在避难硐室入、出口处设置人员定 位识别器，把监测到的人员进出紧急避险设施的情况及时上传至矿井 地面调度室。 3、设计将现有自救器全部更换为 ZH-30 型，额定防护时间不低 于 30 分钟；全矿井共布置四处永久避难硐室，分别位于 11 采区、13 采区、15 采区和 16 采区上下山或附近大巷的避灾路线上，可以保证 所有采掘工作面距离避难硐室不超过 1000m；根据事故类型，优化了 避火、避瓦斯爆炸和避水的逃生路线；科学制定了救灾应急预案。 4、设计利用现有的两台 4L-20/8 型活塞式空气压缩机，建议再增 加三台 WBS-185A/W 型螺杆空压机，单台压缩机排气量 32.5m3/min，正常情况下四台工作，一台备用，事故情况下五台同时 工作。 5、供水施救系统与井下消防、洒水管路合用，井下避难硐室内 设置石英砂及活性炭过滤器对原水做进一步处理，以达到饮用水标准。 6、设计建议把现有的一条 20 对的下井通信电缆更换为 80 对矿 用通信电缆，利用现有的调度电话通讯系统及移动电话系统，在各避 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 前言 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-5- 难硐室的两侧过渡室和生存室分别安设直通矿调度室的直通电话，在 各避难硐室设置移动通讯系统基站，并设无线移动电话一部。 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-6- 第一章 矿井基本情况 第一节 企业概况 河南省登封市国投登封教学三矿位于登封市徐庄乡境内，西北距登 封市 27km，距洛阳市 80km，东至京广铁路新密车站 50km，西南至焦枝 线临汝站 60km，交通较为便利，运输条件可靠。 井田交通位置见图 1-1。 国投登封教学三矿由原国投登封教学三矿（开采二1煤）和登封市 徐庄乡石门沟烟煤矿（开采五3煤）整合而成，隶属于国家开发投资公 司（国投集团）控股的国投煤炭郑州能源开发有限公司。井田东西长 3.3km，南北宽 1.0～1.6km，面积 4.544km2，限采二1和五3煤层。2007 年 3 月，原河南省煤炭工业管理局批复生产能力为 0.84Mt/a。 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-7- 原国投登封教学三矿采矿权人为登封市煤炭发展有限公司，矿井于 1999 年元月动工兴建，2000 年 10 月开始试生产，同年 12 月底通过河南 省质检中心验收，投入生产。矿井设计生产能力 0.45Mt/a，采用一对立 井单水平上下山开拓，主采二1煤层，开采标高为175～-175m。 原登封市徐庄乡石门沟烟煤矿属徐庄乡乡办集体所有制企业，开采 五3煤层，矿井设计生产能力 0.06Mt/a，采用立～斜井开拓，单水平上下 山开采。现有主斜井、副立井和回风斜井各一个，主井担负原煤、矸石、 材料、设备的提升，兼作进风井和安全出口；风井作为出风和专门安全 出口、上下人员；副井用于开拓掘进。历经多年开采，矿井资源基本枯 竭，再加上煤层薄、经济效益低，故矿井一直处于停产状态。 教学三矿西南 2km 处有教学二矿，主采二1煤层；东北 1.5km 处有 王窑煤矿，主采五3煤层；更远处有阳城煤矿、新峰煤矿和新登煤矿等， 主采二1煤层；北部紧邻郑煤集团白坪矿井；东部紧邻即 113 线以东为玉 皇池井田。 第二节 地质条件和煤炭资源 一、地层 教学三矿井田隶属华北地层区，豫西分区嵩箕小区之登封煤田。本 区发育地层有奥陶系中统马家沟组（O2m） 、石炭系中统本溪组（C2b） 、 石炭系上统太原组（C3t） 、二叠系下统山西组（P1s） 、下石盒子组（P1x） 、 上统上石盒子组（P2s）和石千峰组（P2sh）以及三叠系下统圈门组 （T1q）和第四系（Q）地层。 石炭系上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组及上统上石盒 子组为含煤地层。其中二叠系下统山西组为主要含煤地层，由深灰、黑 灰色泥岩、砂质泥岩及浅灰、灰色细、中粒砂岩和煤层组成。含煤 5 层， 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-8- 其中下部的二1煤层为矿井的主采煤层。 二、构造 井田整体为一向 NE 倾伏背斜构造。断裂构造以正断层为主，由 NE 向的箕 F7、箕 F10、箕 F4和箕 F17正断层组成。箕 F4断层断距 25～135m，延伸长 4300m，将井田分为南北两块，沿箕 F4断层向东南发 育一条低角度重力滑动构造箕 F4-2，切割深度仅限于二1煤层上覆岩层， 对二1煤层没有直接影响。另外，箕 F7和箕 F4还派生、伴生了几条小断 层，如箕 F5、箕 F3、箕 F51等支断层。井田构造复杂程度应为中等类型。 三、煤层特征 二1煤层位于山西组下部，上距砂锅窑砂岩（Ss）平均间距 65m，下 距 C3tL7石灰岩 31m。煤层直接顶板大部为细～中粒砂岩，矿井东南侧以 泥质岩为主。煤层直接底板大部分为泥岩、粉砂岩，少量为炭质泥岩， 局部为细粒砂岩（11304 孔附近） 。 据钻孔和井巷揭露的 48 个见煤点可知，二1煤层厚度 0.05～16.71m，平均 5.26m，厚度变形系数 0.57。其中不可采点 1 个，薄 煤层点 3 个，中厚煤层点 5 个，厚煤层点 30 个，巨厚煤层点 9 个。以厚 煤层为主，属较稳定煤层。 四、煤质 主要可采煤层二1煤层煤质为低灰（原煤灰分平均为 13.72） 、特低 硫（原煤全硫含量 0.29～0.44，平均为 0.33） 、低磷（煤中磷（Pd） 含量在 0.001～0.059之间，平均 0.002） 、高热值（发热量 （Qnet,v,d）值为 27.7830.81MJ/kg 之间）贫煤，煤质较好，二1煤主要 作动力用煤，也可考虑作高炉喷吹及气化用煤。 五、水文地质条件 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-9- 本井田处在颍阳～卢店向斜南翼东部，为颍阳～卢店向斜汇水盆地 的补给～排泄区。井田内对二1煤层开采影响较大含水层有寒武系～奥陶 系石灰岩含水层、太原组下段石灰岩含水层、太原组上段石灰岩含水层、 山西组砂岩含水层。 寒武系～奥陶系石灰岩含水层厚度大，出露面积广，降水入渗补给 条件好，富水性较强，为二1煤层底板间接充水含水层；太原组石灰岩含 水层厚度小，井田内零星出露，降水补给条件差，富水性相对较弱，为 二1煤层底板直接充水含水层，涌水量占矿井总水量的 47，对开采二1 煤层有直接影响；山西组砂岩含水层属砂岩孔隙裂隙承压水，富水性弱， 水量小易被疏干，为二1煤层顶板直接充水含水层。 二1煤层顶板直接充水含水层单位涌水量 0.0062～0.0181L/s.m，富 水性弱，水文地质条件简单；二1煤层底板直接充水含水层单位涌水量 q0.353～0.664L/s.m，岩溶裂隙发育，水文地质条件中等。综合分析， 本井田二1煤矿床的水文地质勘查类型为第三类二亚类第二型，即以底板 岩溶充水为主的水文地质条件中等的煤矿床类型。 六、开采技术条件 1、岩石工程地质特征、岩石工程地质特征 根据生产矿井资料，二1煤层直接顶板岩性多为细～中粒砂岩，局部 具炭质泥岩（或泥岩）伪顶，泥岩类顶板多不稳定，砂岩类顶板多为稳 定型，断层两侧为中等稳定或不稳定型；底板岩性多为粉～细粒砂岩， 局部为泥岩，工程地质条件较差，属极软～松软类型。 2、煤层瓦斯、煤层瓦斯 本井田箕 F7与箕 F4断层之间为瓦斯风化带，大部分块段瓦斯含量小 于 5ml/g.daf。井田东北隅由于二1煤层顶板相变为泥岩，瓦斯逸散条件 差，局部瓦斯含量达到并超过 8ml/g.daf。箕 F4断层由于其煤层厚度较大， 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-10- 埋藏相对较深，预计瓦斯含量比箕 F4与箕 F7断层之间地段高。 本井田二1煤层瓦斯成分中 CH4类占 5.84～85.62，CO2占 1.91～6.84，N2占 2.20～72.02。CH4类可燃气体含量为 0.29～9.60ml/g.daf，CO2含量为 0.09～0.237ml/g.daf，N2含量为 0.22～2.175ml/g.daf。 登封市矿山救护队 2010 年对本矿井进行了瓦斯和二氧化碳鉴定，鉴 定结果为矿井绝对瓦斯涌出量 3.87m3/min，相对涌出量为 2.37m3/t；绝 对二氧化碳涌出量 4.09m3/min，相对涌出量为 2.52m3/t，属低瓦斯矿井。 3、煤尘及煤的自燃、煤尘及煤的自燃 根据白坪勘探报告及 2001 年 12 月 10 日煤炭科学研究总院重庆 分院对教学三矿煤炭自燃倾向等级鉴定报告二1煤层爆炸指数为 14.28～15.38，火焰长度 10～20mm，扑灭火焰所需最低岩粉量为 50，二1煤煤尘有爆炸危险性。 1998 年教学三矿井检孔二1煤燃点测试结果原煤样、氧化样、还 原样着火点分别为 386℃、382℃和 390℃，氧化度 50，ΔT1-3为 8℃， 自燃倾向等级为不易自燃；2001 年 12 月 11 日，煤炭科学研究总院重庆 分院对教学三矿煤炭自燃倾向等级进行了鉴定，根据鉴定报告，本井田 二1煤层为不易自燃煤层；历经多年开采，本矿井也从未发生过煤层自燃 现象。 本矿附近的磴槽、三元、马池、缸沟、孙桥等矿井都发生过二1煤层 井下自燃现象，矿井自燃发火期一般 3～6 个月，故矿方在日常的生产中 应加强管理。 4、地温、地温 井田内 11304 孔进行过测温。二1煤层底板温度为 19.26℃，地温梯 度 0.91℃/100m。据白坪勘探报告地温资料，二1煤层底板温度 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-11- 14～27.34℃，地温梯度 0.22～1.61℃/100m，平均地温梯度 0.77℃ /100m，总体属低温、低梯度正常地温区，不存在热害问题。 第三节 矿井生产现状 一、开拓开采系统 教学三矿主采二1煤层，采用一对立井单水平上下山开拓，炮采放顶 煤采煤工艺，开采标高125～-175m。 主副立井位于 11311 钻孔以北 120m 处，井口标高为348.5m，主井 净直径 4.5m，装备一对 6t 单绳箕斗，担负全矿井的提煤任务；副井净直 径 5m，装备一对 1t 矿车单层单车罐笼，担负全矿井的辅助提升任务。 主、副井筒落底在50m 水平二1煤层顶板砂岩中，采用立式车场与 两条大巷相连接，两条大巷布置的二1煤层中，沿煤顶掘进，采用 33.5m 或 33.0m 工字钢对棚支护，胶带运输大巷比轨道大巷层位略 高。轨道大巷铺设 22kg 钢轨作辅助运输之用，胶带运输大巷安装带宽 1000mm 胶带输送机运送煤炭。 矿井以走向长壁开采为主，部分块段采用倾斜长壁开采，炮采放顶 煤采煤工艺，全部陷落法管理顶板。在煤层中沿煤底布置两条采区上 （下）山，回采工作面轨道、运输顺槽沿煤层单巷布置，相邻区段采用 沿空送巷，工作面运输顺槽直接与上山胶带输送机搭接，工作面轨道顺 槽通过中部车场与轨道上山连接。回采工作面采用跳采，后退式回采方 式。 采煤工作面使用 2.2m 单体液压支柱配合 2.4m“π”型钢梁对棚支 护，2010 年 6 月，在 11111 回采工作面应用整体顶梁组合悬移液压支架 支护。 矿井采用副井进风，主井回风的中央并列式通风系统，为负压抽出 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-12- 式。 本矿井现有三个生产采区，分别为 11、12、16 采区，两个接替采区， 分别为 13、15 采区。11 采区位于井田东翼，为一个上山采区，历经多年 开采，采区煤炭资源已经枯竭，目前仅剩一个正规工作面即 11111 工作 面正在生产，预计 2011 年 6 月底回采完毕；12 采区位于井田西翼，采区 煤炭资源已经枯竭，目前正在生产的工作面为 12031 工作面，预计 2011 年 4 月回采完毕，共配备一个掘进头准备 12042 复采工作面；16 采区位 于井田中部，为本矿井的主力采区，采用倾斜长壁开采，目前正在生产 的工作面为 16081 工作面，预计 2011 年 4 月回采完毕，共配备一个掘进 头准备 16101 和 16121 工作面；13 采区位于 12 采区深部，为一下山采区， 目前 13031 工作面已准备完成；15 采区位于井田中深部，为本矿井的主 力采区，目前两条采区下山以及下山排水系统是施工完成，共配备两个 掘进头施工 15031 工作面上下顺槽与 13071 工作面贯通。 二、提升运输系统 教学三矿主、副井提升采用单绳缠绕式双滚筒提升绞车，主井绞车 型号为 2JK-3/20，钢丝绳型号为6V37-34FC，箕斗型号为JS-6 型； 副井绞车型号为 2JK2.51.2B-20，钢丝绳型号为6V34-28FC，罐笼 型号为GLSY-1 型。主、副井均为钢丝绳罐道，井筒上下装有 FHT 型 缓冲托罐防坠装置。副井罐笼安装有 BF-111 型防坠器，按期试验结果均 符合要求。主副井绞车均采用 KTDK-PC 型电控系统。 井下平巷运输采用防爆特殊型蓄电池电机车牵引，机车型号为 CDXT-2.5 型，1t 固定矿车车运料、运矸及设备。 井下现有调度绞车 17 部，主要用于矿井辅助提升。各绞车坡均安装 有“一坡三挡”保护装置，并在挡车杠上部和两侧各安装一道防止工字 钢倾倒的连棚装置，其中西七部、西 15 轨道一部、西 13 两部绞车坡均 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-13- 安装防跑车装置。 煤炭运输采煤工作面切眼及顺槽均采用 SGB-630/150C 型刮板输送 机，采区运输巷采用 STJ-800 型皮带输送机，主要运输巷采用 STJ-1000 型皮带输送机，原煤经主井提升至地面后经胶带输送机运至储煤场；掘 进工作面采用 SGB-420/40T 型刮板输送机配合 STJ-650 型胶带输送机运 输。 三、通风系统 矿井通风方式为中央并列式，通风机工作方式为抽出式，副井进风， 主井回风。回风井安装两台对旋轴流式通风机，一台运行，一台备用， 风机型号为 BDK54-6-№17 型，配用 YBFe315s-6 型电动机，功率为 275kW，叶片安装角为 30～35。目前，矿井总回风量 3360m3/min，通风负压 1250Pa，有效风量率为 86.79，外部漏风率为 13.21。两台主要通风机经河南理工大学现场测定，各项性能均符合要 求。 全矿井反风可通过风机反转改变风流方向。 矿井各采区全部采用分区通风，采煤工作面、掘进工作面、机电硐 室实行独立通风。掘进工作面采用 FBD5/27.5 型局部通风机、 Φ600mm 风筒，压入式通风。局扇实现了“三专两闭锁” 、双风机、双 电源、自动切换功能。现井下各地点风量、风速、温度、有毒有害气体 浓度均符合规程要求。通风系统做到了合理、可靠。 矿井等积孔为 1.96m2，通风难易程度为中等。为提高通风效率，保 证各用风地点的风流稳定可靠，教学三矿采取各项有效措施加强通风设 施的管理维护，构筑安设各种通风设施，每周组织专项检查，保证通风 设施始终处于完好状态。 四、排水系统 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-14- 根据矿井近几年开采情况来看，正常涌水量为 56m3/h，最大涌水量 为 86m3/h。 副井底设有一个中央泵房和内、外环水仓。外环水仓容量 1710m3，内环水仓容量580m3。中央泵房安装有 D280-438 型水泵 3 台，一备一用一检修，总排水能力 720 m3/h，敷设管径为 325mm 的排水 管路 2 趟，一趟工作，一趟备用，直接将井下水沿副井排到地面沉淀池。 五、压风系统 教学三矿地面安装了 2 台 4L-20/8 型空气压缩机，一备一用，风量为 20m3/min，风压 8kg。目前压风系统可以满足生产需要，但不能满足救灾 用气的需要。主风管直径 4 寸，敷设长度为 8700m，共装设压风自救站 38 处，安装压风自救袋 360 个，且安全保护、防护装置齐全，完好率达 100。 六、供电系统 矿井采用 10kV 双回路供电，一趟取自白坪 35kV 变电站，供电距离 6.7km；一趟取自徐庄 35kV 变电站，供电距离 3.8km；供电电源安全可 靠，每一个回路均能满足矿井安全生产的供电需要。 地面工业广场内设置 10kV 变电所一座，站内装有 S9-1000/10 变压 器 2 台，一用一备，电压等级 10/0.4kV，供地面低压负荷；安装 S9- 1000/10 变压器 2 台，电压等级 10/6kV，一用一备，作为主、副井提升绞 车电源；安装 S9-200/10 变压器一台，电压等级 10/0.4kV，作为主通风机 专用变压器。 双回路 10kV 高压入井至中央变电所，电缆型号为 MYJV42-395， 供电距离为 570m。井下中央变电所装备 3 台 KSBG-400/10/0.69kV 变压 器，一台 KBSG-100/10/0.69kV（风机专用） ，各采区变电所 10kV 供电取 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-15- 自中央变电所，变压为 660V 后供至各个采区配电点。各采区变电所全部 实现双回路供电。 七、防灭火系统 矿井地面建有消防水池 2 个，容水量 600m3，水塔一个，容水量 200m3。井下铺设消防管路 1.4 万 m，安装消防阀门 270 余个（轨道巷每 100m 一个，皮带巷 50m 一个） ，已形成较完整的防灭火消防系统。 在防止外因火灾方面，严格执行入井检身制度，严防火种及易燃品 入井。采用阻燃胶带、阻燃风筒，完善消防洒水管路，各种硐室、材料 库、木料厂、胶带机头机尾等地点均按设计配置灭火器、灭火砂箱，巷 道采用工字钢、砌碹或锚喷等不燃性材料支护。 矿井防灭火设备的配置严格按规定进行，井上下设置有消防材料库， 配齐了相关的防灭火器材。防灭火系统的检查有专职人员负责，检查维 护责任到人，管理到位。 八、防尘系统 教学三矿井下生产用水分为地面向井下供水和井下水的重复利用两 种。 ① 地面向井下供水系统。在地面设置消防水池一个，水源可靠。副 井内敷设 4 寸管路一趟，与主轨道巷 4 寸供水管路相接，形成管网，覆 盖全井下。地面供水压力 3MPa，各采区和掘进工作面使用 2 寸管路供水。 目前铺设 4 寸管路 5632m，2 寸管路 9556m。 ② 井下水重复利用系统。在北区水仓安装（BQW20-13.3/15-25）型 变频泵两台，通过 4 寸管路与井下主供水管路相连向井下各用水地点供 水。 现有的两种供水方式可以互相配合，切倒方便，形成了从地面到井 下相对比较完善的防尘洒水管路系统，供水能力基本满足井下各作业地 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-16- 点的用水需要，压力符合要求。同时矿方在采掘工作面采取煤层深浅孔 注水措施，从源头上有效遏制煤尘产生，在各个运输转载点全部安装了 电子喷雾洒水装置，进回风巷安装了净化水幕，爆破作业采用爆破喷雾、 水泡泥、炮前炮后冲刷巷帮等防尘措施。 九、安全避险“六大系统”现状及存在问题 1、监测监控系统、监测监控系统 教学三矿现有的监测监控系统为 KJ90NB 宽带网络型安全生产监测 监控系统，该系统可实时监测出矿井瓦斯浓度、一氧化碳浓度、巷道风 速、硐室温度，通风负压、设备开停等安全参数，并动态反映至监控室 计算机系统，主要由地面主站和井下分站组成。地面主站由两台热备份 工控计算机、数据库服务器、打印机、后备稳压不间断电源（时间大于 2h） 、避雷电装置等设备组成。井下部分由监控分站、不间断电源、瓦斯 断电控制仪以及各种监控设备传感器组成。 KJ90NB 系统为网络化设计，可与矿长、各科室计算机联网查看实时、 历史安全参数和曲线，实现 24 小时不间断自动监测，同时和国投煤炭河 南分公司安全调度中心联网，实现了远程监控。 目前，井下共安装瓦斯监控分站 13 个，KG9701A 型低浓度甲烷传 感器 57 个，覆盖全井下各采掘工作面、刮板输送机、胶带转载点及回风 巷机电设备处，能够及时准确地对井下各地点的瓦斯情况进行监测监控。 本矿井下安装的各类传感器基本符合煤矿安全程规定要求，满足矿 井安全生产的需要。 2、人员定位系统、人员定位系统 本矿采用的 KJ251 井下人员定位系统由重庆煤科院研发，其工作原 理主要是通过井下作业人员佩戴在安全帽上的识别卡芯片与井下读卡器、 井下人员定位系统分站、网络数据交换机进行数据信息采集、识别、加 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-17- 工及传输，从而将井下作业人员的信息情况传输到地面中心站，实现预 设的系统功能和信息化管理。 目前本矿在井下安装人员定位基站 6 处，人员识别器 32 台，入井人 员全部配备人员定位芯片。人员定位系统基本覆盖井下主轨道巷、主胶 带巷及各采掘工作面和闲置巷道，能够及时、准确地将井下各个区域人 员情况动态反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员 的行动轨迹和所处位置，可以进行更加合理的调度组织管理。但随着采 掘工作面的变化，目前仍存在个别盲区，需要进一步完善。 3、紧急避险系统、紧急避险系统 紧急避险系统建设的内容包括为入井人员提供自救器、建设井下紧 急避险设施、合理设置避灾路线、科学制定应急预案等。 1）教学三矿现装备的自救器为 ZH-15 型化学氧自救器，额定防护时 间低于 30 分钟，不满足“安监总煤装〔2010〕146 号”文件要求。自救 器台账详见下表 序号生产日期型号 数量（台） 报废（台） 备用（台）总数（台） 12010 年 5 月ZH-15765035800 22010 年 10 月ZH-15710090800 合 计147501251600 备 注自救器有效期三年 2）目前，本矿井尚未建设井下紧急避险设施。 3）本矿井设置有合理的避灾路线，为了容易辨别方向，矿方采取各 种标志（如设置巷道名称牌、通往安全出口指示牌或指示灯等） ，以便能 迅速地组织工人沿规定的路线及时撤出。 ① 采掘工作面发生火灾与瓦斯事故时，人员避灾线路为采掘工作 面→工作面轨道/运输顺槽→采区轨道上（下）山→50m 水平轨道大巷 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-18- →副立井→地面。 ② 采掘工作面发生透水事故时，人员避灾线路为采掘工作面→工 作面轨道/运输顺槽→采区轨道/运输上（下）山→50m 水平轨道/胶带大 巷→主、副立井→地面。 4）本矿井制定有相对完善的救灾应急预案，组织机构由应急领导小 组和应急抢险指挥部组成。领导小组职责当事故发生后，由领导小组 根据事故性质，共同制定抢险救灾应急方案，统一组织指挥事故应急抢 险工作。指挥部职责负责上传下达事故应急抢险领导小组的指示，统 一调度指挥抢险救灾工作。 4、压风自救系统、压风自救系统 教学三矿在地面安装有两台 4L-20/8 型空气压缩机（一用一备） ，控 制方式分别为一台采用变频控制，一台软启动控制。目前在井下敷设压 风管路 8700 多 m。主轨道巷敷设为 4 寸压风管路，皮带巷敷设为 6 寸压 风管路，各采区和掘进巷道根据风量需要分别用 4 寸和 2 寸管路敷设， 管路基本覆盖井下各地点。 目前，采掘工作面及作业地点共设置压风自救站 38 处，安装压风自 救袋 360 个。现有压风系统可以满足生产需要，但不能满足救灾用气的 需要。 5、供水施救系统、供水施救系统 教学三矿生产用水分为地面向井下供水和井下水的重复利用两种。 ① 地面向井下供水系统。矿井工业场地内设置有消防水池一座，副 井井筒内敷设一趟 4 寸供水管路，与主轨道巷 4 寸供水管路相接，形成 管网，覆盖全井下。地面供水压力 3MPa，各采区和掘进工作面使用 2 寸 管路供水。目前铺设 4 寸管路 5632m，2 寸管路 9556m。 ② 井下水重复利用系统。在北区水仓安装有 BQW20-13.3/15-25 型 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第一章 矿井基本情况 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-19- 变频泵两台，通过 4 寸管路与井下主供水管路相连向井下各用水地点供 水。 现有的两种供水系统可以互相配合、切倒方便，基本满足矿井的生 产需要。但供水系统的水质达不到饮用水标准，需要进一步改造完善。 6、通讯联络系统、通讯联络系统 教学三矿现使用的通讯设备为 JSY3000 型数字型程控交换机，该交 换机可以连接 256 门电话，装设了符合要求的防雷电装置，通讯系统接 地电阻值为 1.1Ω，符合国家小于 4Ω 的规定。副井井筒内敷设了两趟铠 装通讯电缆，一趟为 60 对线，另一趟为 20 对线。目前本矿地面使用电 话门数为 140 部，井下分布电话共 58 部。 本矿现有移动通讯系统为KT106 型矿用无线通讯系统，系统主要 设备包括地面管理主机及软件、语音网关设备、井下以太网交换机、井 下无线信号基站、手机、井下防爆兼本安直流稳压电源。配备基站 40 处。 本矿井井下固定电话通讯系统比较可靠，但井下移动电话系统设置 分站太少，很多区域出现盲区，需要进一步改造完善。 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第二章 煤矿安全事故及避灾分 析 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-20- 第二章 煤矿安全事故及避灾分析 第一节 煤矿安全事故分析 一、煤矿生产系统特点 我国的现代化矿井多是“一井两面”或“一井一面”的生产模式， 日产万吨以上。随机械化的发展，大中型矿井以发展综采为主，例如， 大柳塔煤矿是神华集团神府东胜煤炭有限责任公司所属的一座特大型现 代化矿井，全矿年产原煤 1411 万 t、其中大柳塔井 934 万吨、活鸡兔井 477 万 t；平均日产原煤 4.1397 万 t；全矿最高月产原煤 144.8 万 t；全矿 最高日产原煤 7.08 万 t；全员工效 106.34t/工；回采工效 440.29t/工。其 矿井井巷布置充分利用了煤层赋存稳定，开采条件好的优势，采用平硐 开拓方式，盘区式布置，沿煤层布置大巷，沿大巷两侧直接布置条带工 作面。开拓系统由 4 条平巷组成，一条带式输送机大巷，两条辅助运输 平巷，一条总回风巷。回采工作面长度设计为 220240m，平均 234m， 工作面走向长度为 20004000m，平均 3400m，减少工作面搬家次数，工 作面可采储量达到 300700 万 t。生产高度集中化，给生产系统简单化的 同时，也会遇到不便。井下无论发生火灾、水灾，还是出现爆炸、塌方， 都可能会造成巷道堵塞，通风系统破坏，且通向地面出口的距离较远， 给抢险救灾行动带来困难。 现代化矿井逐渐形成具有生产规模大、运输距离长、工作面连续推 进距离长特点，这些给煤矿生产带来高产高效的同时，也给井下人员安 全撤离带来困难。我国煤矿生产系统的两大主要特点 1、现有生产系统呈管网式布置半封闭式结构，作业场所又处于移动 和变动之中，一旦发生灾害事故，容易引发其他灾害的伴生或耦合形成 重特大事故，甚至波及全矿井。 教学三矿井下安全避险 “六大系统 ”建设完善 设计方案 第二章 煤矿安全事故及避灾分 析 煤炭工业郑州设计研究院有限公司-21- 2、另一大特点是生产场所逐年往深部延伸。我国煤矿目前的平均开 采深度约为 420m 左右，平均每年增加 10～20m。随着采深的增加，瓦 斯压力年均增加 0.1～0.3MPa，绝对瓦斯涌出量每年增加 14 亿 m3左右。 地应力、地温也随之增高。冲击地压、煤与瓦斯突出等自然灾害的威胁 逐步加重，治理的难度也在增大。随着煤炭工业经济增长方式的转变， 煤矿生产方式和结构发生了大的变化，生产机械化程度大幅度提高，高 产高效矿井生产集中化程度不断加大，这种新的生产方式对安全保障又 提出了新的要求。例如,由于采掘强度的加大，采掘工作面产尘强度剧增， 矿井瓦斯涌出量也随之增大，要求矿井通风系统的可靠性和抗灾变能力 更高、更强。也就是说，煤矿开采自然条件变化、生产技术进步和变革 都会对煤矿安全保障能力提出新的更高要求。这样就提出了在现代化矿 井中如何有效的减少人员伤亡，从而使得建立井下避灾系统显得尤为重 要。 二、煤矿灾害特点 煤矿井下灾害系统在空间上呈立体分布、时间上呈动态发展有其独 特的运行特性。 1、随机性与模糊性