安顺金银山煤矿矿井专项防灭火设计_图文.doc

安顺金银山煤矿矿井防灭火专项设计 目录 前言 4 第一章矿井概况及生产条件 6 第一节矿井概况 6 第二节矿井设计概况 14 第三节安全条件 17 第二章矿井通风、监测系统 21 第一节矿井瓦斯、煤尘、自燃和地温 21 第二节矿井通风 21 第三节矿井监测系统 24 第四节井下人员定位系统 29 第三章煤层自燃防灭火预测 30 第一节概述 30 第二节煤的自燃机理及自燃分析预测 30 第三节开采煤层自燃预测 35 第四章矿井防灭火措施 41 第一节开拓开采措施 41 第二节通风系统措施 42 第三节自燃发火观测站设臵 43 第五章矿井防灭火系统 47 第一节火灾预报束管监测 47 第二节阻化剂防灭火系统 55 第三节自燃煤层的灭火措施 58 第四节其他监测系统 45 第六章井下外因火灾防治 64 第一节电气事故引发火灾防治措施及装备 64 第二节胶带运输机着火的防治措施 69 第三节其它火灾的防治措施及装备 70 第七章消防洒水系统 82 第一节井下消防给水系统 82 第二节井下洒水系统 83 第三节井下用水量计算及标准 85 第八章煤层自燃发火事故应急预案 88 第一节事故应急救援组织及职责 88 第二节煤层自燃发火事故应急救援预案 90 第九章灾害救护 100 第一节矿井防灭火检测及其它装备 100 第二节建立完善的自救和互救措施 100 前言 金银山煤矿位于贵州省安顺市西秀区蔡官镇,行政区划属安顺市西秀区蔡官镇龙天村管辖,矿区地理坐标为东经10559′32″-10600′06″;北纬2621′31″-2622′36″。矿井距安顺市17km,距320国道8km,至贵阳--昆明铁路安顺站约18km,交通方便。矿井为贵州万锋集团矿业公司下属矿井,现已取得采矿许可证,采矿许可证号为C5200002011041120111285,为合法生产矿井。矿井设计生产能力9万t/a。 矿井采用斜井开拓,通风方式为中央并列式通风,主、副斜井进风,回风斜井回风。矿区内含可采或局部可采煤层4层,分别为全区可采煤层M0 、M8、 M9、M14,根据贵州省能源局文件黔能源煤炭[2012]4号关于安顺市煤矿安全生产监督管理局的批复,金银山煤矿矿井相对瓦斯涌出量为9.60m3/t,矿井绝对瓦斯涌出量为2.13m3/min。 矿井瓦斯等级瓦斯矿井。 根据贵州省煤田地质局实验室2010年10月提交的安顺金银山煤矿M0、M8、M9、M14煤层爆炸性及煤炭自燃倾向性鉴定报告,金银山煤矿M8煤层为二类自燃煤层,煤尘无爆炸性。矿井按Ⅱ级自燃煤层设计和管理。 为贯彻“安全第一,预防为主”的指导思想,提高矿井防灭火能力,特编制金银山煤矿矿井防灭火专项设计。 一、设计目的 1、为贯彻“安全第一,预防为主,综合治理”的安全生产方针,提高金银山煤矿本质安全型矿井建设及安全管理水平,有效控制矿井生产过程中出现的危险及有害因素,降低矿井生产安全风险,预防事故发生,保护矿井做作业人员的健康、生命安全及财产安全。 2、合理有效的控制煤层自燃,避免事故发生,提高矿井安全生产的持续性发展。 二、设计依据 1、煤矿安全规程规定,开采有自燃倾向性的煤层,在矿井和新水平的设计中必须采取综合包括开拓开采、巷道布臵、开采方法、回采工艺、通风方式和通风系统等以及包括灌浆或注砂、喷注阻化剂、注入惰性气体、均压技术等预防煤层自燃发火措施。 2、设计规范规定,二级自燃矿井以建立注浆或注砂为主,以阻化剂或均压技术为辅的防灭火系统和预测预报系统并配备惰性气体装备。 3、根据贵州省煤田地质局实验室2010年10月提交的安顺金银山煤矿M0、M8、M9、M14煤层爆炸性及煤炭自燃倾向性鉴定报告鉴定结果,煤层自燃等级为Ⅱ级,有自燃倾向性。 4、贵州兴源煤矿科技有限责任公司2012年2月提交的西秀区蔡官镇金银山煤矿开采方案设计扩能。 5、国家关于防灭火的管理规定和要求。 三、设计的主要任务 1、对金银山煤矿的地质条件及矿井设计概况进行综述。 2、对生产过程可能出现的自燃事故进行分析,并编制选择相应的防治措施和装备,做到“安全第一,预防为主,综合治理”。 3、根据矿井生产特点,对矿井自燃,一氧化碳和温度进行实时监测,以便矿领导和相关人员及时了解情况,采取有效措施。 四、依据的法律、条例、规程、规范、细则 1、2012年国家安全监察总局、煤矿安全监督管理总局下发的关于煤矿防灭火管理规定及要求。 2、煤矿安全规程。 3、煤矿一通三防安全知识,煤炭工业部。 4、中华人民共和国煤炭法。 5、中华人民共和国矿山安全法。 6、中华人民共和国安全生产法。 7、中华人民共和国劳动保护法。 8、其他各种行业性规定。 第一章矿井概况及生产条件 第一节矿井概况 一、交通位臵 金银山煤矿位于贵州省安顺市西秀区蔡官镇,行政区划属安顺市西秀区蔡官镇龙天村管辖。地理坐标东经10559′32″-10600′06″;北纬2621′31″-2622′36″。矿井距安顺市17km,距320国道8km,至贵阳--昆明铁路安顺站约18km,交通方便,详见图1。 二、矿区井界 根据贵州省国土资源厅2010年5月颁发的西秀区蔡官镇金银山煤矿采矿许可证证号C5200002011041120111285,金银山煤矿原矿区范围由7个拐点圈定,矿区面积约1.5487km2。有效期10年,2020年5月到期,年生产能力9万t,开采标高为1450m至1140m。 三、矿井自然概况 1.地形地貌 矿区为低中山峰丛谷地地貌,南高北低,海拔标高1320-1611.3m,最高点位于矿区内南西部哨口,海拔1611.3m,最低点位于矿区外北部冲沟中,海拔1320m,相对高差292.3m,矿区内出露地层主要为煤系地层,一般标高1340-1520m,矿区地侵蚀基准面及最低排泄面位于矿区北部的三岔河,海拔1320m。 2.气候条件 矿区属亚热带温暖湿润气候,冬无严寒,夏无酷暑,气候湿润,雨量充沛,相对湿度78--88,年降雨量1000--1300mm,年蒸发量1050-1200mm,雨季多在5-9月,枯季多在12月至次年4月。 3.水系及其主要河流 矿井范围内无河流、在矿区西北角有一团结水库,水库坝顶标高1463.20m,最高水位1461 m,最低水位1458m,面积0.0171km2,水库容量约17.5万m3。矿区东部水库坝顶标高1442.0m,最高水位1438 m,最低水位1430m,面积0.009975km2,水库容量约15.0万m3。东部堰塘坝顶标高1428.0m,最高水位1416m,最低水位1415m,面积0.0022km2,容量约3.3万m3。南部堰塘坝顶标高1457.20m,最高水位1451m,最低水位1449m,面积0.0028km2,容量约2.8万m3。一般水量,受大气降水控制。上述水库及堰塘均用于农业灌溉。 4.地震 根据中国地震动参数区划图GBl83062001,矿区地震烈度为Ⅵ度。 四、矿区地质特征 矿区出露地层为二叠系上统龙潭组P3l、长兴组P3c,下三叠系大治组第一段T1d1及第四系等。龙潭组是矿区的含煤地层。 1、第四系Q 以残积、坡积物为主,不整合于其它地层之上,为黄色、褐黄色风化土及基岩碎块,厚度小于10m。主要分布于低洼处。 2、三叠系下统大冶组第一段T1d1 上部为灰、深灰色薄层灰岩,含泥质条带,夹鲕状砾屑灰岩及页岩,厚140-160m,平均厚150m左右。下部灰、灰黄色薄层状粉砂质泥岩或泥质粉砂岩,厚9.5828.45m,平均厚19.02m左右。总厚149.58188.45m,平均厚169.02m左右,与下伏地层呈整合接触。 3、二叠系上统长兴组P3c 岩性为灰色、深灰色、棕灰色厚层燧石灰岩,近层面含有沥青质。厚11.8918.66m,平均厚13.28m左右。地表多呈陡岩,与下伏龙潭组呈整合接触。 4、二叠系上统龙潭组P3l 灰色、深灰色、黑色,泥岩、粉砂岩、细砂岩、灰岩、煤层为主,局部夹铝土质泥岩、炭质泥岩,含煤17层,全区或局部可采煤层4层即M0 、M8 、M9 、M14,其余不可采煤层。 该组地层总厚371.97m,与下伏地层呈假整合接触。 五、地质构造 矿区位于蔡官向斜北西翼,总体呈单斜构造,地层倾向为160-180,一般176。倾角3-10,一般8,未发现较大断层, 构造复杂程度为简单类型。 六、煤层及煤质 1、可采煤层及其特征 全区可采煤层M0 、M8、M9、、M14煤层,各可采煤层分述如下 M0煤层,厚0.80-1.20m平均1.05m,偶含夹矸一层0.18m,结构简单,煤层稳定,全区可采,顶板为泥岩、泥质粉砂岩,底板为泥岩、粉砂岩。 M8煤层,厚0.83-1.80,平均1.35m,结构简单,煤层稳定,全区可采,顶板为泥岩,底板为泥质粉砂岩。 M9煤层,厚0.74-1.75,平均1.31m,局部结构复杂,煤层较稳定,大部可采,顶板为灰岩,底板为泥质粉砂岩。 M14煤层,厚0.50-1.30,平均0.85,局部结构复杂,煤厚极不稳定,局部可采,顶板为灰岩,底板为泥岩。 可采煤层特征见下表 可采煤层层间距 2、不可采煤层 M4、M5 、M7 、M13、M16 、M17为不可采煤层。 3、煤质 1煤的宏观特性 M0煤层为块状、粉状,似金属光泽,以亮煤为主,暗煤次之。结构以 中条带状为主,细条带及线理状次之,为半亮型煤。 M8煤层为上部为块状、下部为粉状,似玻璃光泽,参差状断口,以暗煤为主,亮煤次之。条带状结构,为半暗型煤。 M9煤层为块状,似金属光泽,参差状断口,以亮煤为主,暗煤次之,具条带状结构,为半亮型煤。 M14煤层为块状,玻璃光泽,参差状断口,以亮煤为主,夹镜煤条带,为半亮型或光亮型煤。 裂隙中可见方解石薄膜、粘土矿物及黄铁矿等充填物,多含浸染状黄铁矿。 2煤的化学性质 省煤田地质局实验室检测,煤工业分析结果见表2-3-4。其中 M0煤层原煤为中灰高硫中热值煤,浮煤为低灰低中硫高热值煤; M8煤层原煤为中灰高硫中热值煤,浮煤为特低灰中高硫高热值煤; M9煤层原煤为高灰高硫中热值煤,浮煤为特低灰中高硫高热值煤; M14煤层原煤为高灰高硫中热值煤。 硫份变化很大,无一定规律,以黄铁矿硫为主。 表4 可采煤层煤质特征表 七、煤层的自燃性及地温 1、煤层的自燃性 根据贵州省煤田地质局实验室2010年10月提交的安顺金银山煤矿M0、M8、M9、M14煤层爆炸性及煤炭自燃倾向性鉴定报告,金银山煤矿M8煤层为二类自燃煤层。矿井按Ⅱ级自燃设计和管理。 2、地温 本井田无地温异常现象,属正常地温矿井。 八、存在问题及建议 1、矿井浅部老窑由于开发年代久远,原调查访问的可靠程度有一定的局限性,因此建议对矿井井田范围内的小煤窑开采情况进行详细调查,在今后的采掘活动中应引起高度重视,同时加强管理工作,防止误透小煤窑事故发生。 2、进一步研究断层形态,结合井下和钻孔资料,详细研究小构造的发育规律及对煤矿生产的影响程度。 3、以往的勘探工作对防止矿井自燃工作不够深入,建议在今后的的巷道掘进和生产过程注意收集地质资料,以作进一步补充完善,从而指导矿井生产。 第二节矿井设计概况 一、矿井设计生产能力 金银山煤矿设计生产能力为9万吨/年。 二、矿井开拓开采 1、矿井井界 矿井井界由贵州省国土资源厅划定,矿区地理坐标东经10559′32″-10600′06″;北纬2621′31″-2622′36″,由7个拐点圈定,矿区面积约1.5487km2。开采标高为1450m至1140m。 贵州省安顺市西秀区蔡官镇金银山煤矿矿区拐点坐标 2、矿井储量 根据中地地矿建设有限公司2010年5月提交的贵州省安顺市西秀区蔡官镇金银山煤矿资源储量核实及详查地质报告及贵州省国土厅文件贵州省安顺市西秀区蔡官镇金银山煤矿资源储量核实及详查地质报告矿产 资源储量评审备案证明。核实截至2010年4月底金银山煤矿煤炭平面矿区范围内准采标高1450m-1140m内资源储量887万t。 矿井工业资源量为783.6万吨; 矿井设计资源量为559.07万吨; 矿井设计可采资源量为526.14万吨; 由于矿井2010年2013年共三年不断开采,年平均采出量为9万吨计算,共采出27万吨,因此,矿井现有可采资源量为499.14万吨。 3、设计服务年限 本矿井设计年生产能力9万吨,服务年限为24.2年,满足煤炭工业小型煤矿设计规范的要求。 4、井田开拓方式、井筒装备与布臵 矿井采用斜井开拓,主、副斜井及回风斜井位于井田西南部缓坡地带。主斜井井口坐标X2916986,Y35598947 ,Z1437m,方位角α206,倾角β22,胶带运输机运输,全长647米;副斜井井口坐标X2916936 , Y35598956, Z1435m,方位角α206,倾角β22,全长640米;回风斜井井口座标X2917028, Y35598903 ,Z1439m,方位角α209,倾角β21,全长642米。 在副斜井井底车场附近布臵井底联络巷贯通运输石门,并在车场附近布臵水泵房、主副水仓。 5、采区划分和开采顺序 1采区划分 根据矿区范围及矿井开拓方式,以二个水平,水平标高分别为1140m、 1197m,分煤组布臵方式开采。M8、M9煤层作为一个煤组首先开采,M0、M14煤层单独开采。结合矿井已有巷道布臵情况,M0、M8、M9煤组划分为一个水平1197m水平;M14煤层划分为一个水平1140m水平。矿井划分为五个采区。M0煤层作为上煤组,M8、M9煤层作为中煤组, M14煤层作为下煤组。结合矿井已有巷道布臵情况,M0煤层划分为一个采区;中煤组划分为三个阶段,以M8 1271m标高、M9 1250m标高,M8、M9煤层1197m 标高为界;下煤组划分为一个阶段,以1140水平为界。基于此,全矿井划分为五个采区,标高范围以M8 1271m标高、M9 1250m标高至M8、M9煤层1197m标高为一采区,以M8 1271m标高、M9 1250m标高以上M8、M9煤层为二采区,1197m标高以下M8、M9煤层为三采区,1140m水平以上M14煤层为四采区, M0煤层为五采区。 2开采顺序 1因中煤组距上煤组间距平均为148.09m。根据该矿开拓方案,煤组开采顺序 中煤组→下煤组→上煤组; 2采区开采顺序 一采区→二采区→三采区→四采区→五采区; 3煤组内煤层间的开采顺序 煤组内阶段下行式、采区内区段下行式,区段内煤层下行式; 6、矿井通风 矿井共布臵三个井筒,分别为主斜井,副斜井,回风斜井,其中主斜井,副斜井为进风井,回风斜井回风,为并列式通风。矿井通风方法为机 械抽出式。 矿井主要通风线路主、副斜井→轨道平巷及皮带运输巷→M9煤轨道上山及M9煤皮带上山→1806进风行人联络巷→1806采面下巷→1806采面→1806上巷→M8煤回风上山→M8煤回风平巷→回风斜井→引风道→地面。 掘进工作面采用局部通风机压入式供风。 矿井主要通风机型号选用FBCDZ-6-№18B两台,一台使用,一台备用,配套电机功率为2110KW。其供风量为40.289.4m3/s,风压范围888 3354Pa。矿井最大总风量为3980m3/min.。 7、采煤方法与顶板管理 目前矿井采用的走向长壁后退式采煤法,全部垮落法管理顶板。采煤方法是炮采。工作面长度100米,选用SGZ630/220型刮板输送机运煤,采用DW18-30/100S型单体液压支柱配合HDJA800型金属铰接顶梁支护顶板,“四、五”排支护,错梁错柱式布臵,最大控顶距4.2m,最小控顶距3.4m。 第三节安全条件 一、构造情况 金银山煤矿位于扬子陆块Ⅰ黔北台隆Ⅰ1遵义断拱Ⅰ1A 织纳小区蔡官向斜北西翼。构造以北东向展布为主。见区域构造纲要图 金银山煤矿 区域构造纲要图 矿区内总体呈单斜构造,地层倾向为160-180,一般176。倾角3-10,一般8,未发现较大断层, 构造复杂程度为简单类型 二、水文地质 1、水文地质类型 根据安顺市西秀区蔡官镇金银山煤矿水文地质调查报告,区域范围内地下水主要分为碳酸盐岩溶水、裂隙水、部分为滑坡水。碳酸盐岩溶水分布于裸露及半裸露岩溶山区,泉水流量大;裂隙水为大气降水渗入风化裂隙、构造裂隙而形成,泉水流量小。矿区地侵蚀基准面及最低排泄面位于矿区北部的三岔河,海拔1320m。 根据各含隔水层水文地质特征、断层导水性及动态变化特征,区内地下水补给来源主要为大气降水,地表水及地下水排泄条件良好。 综上所述,本区水文地质类型属裂隙充水矿床,水文地质条件中等。 因矿区内采空区积水位臵、范围、积水量完全掌握,但应进一步进行水文地质调查,并根据查明情况采取相应措施。 2、老窑及周边矿井水 矿区内有老窑分布,且开采历史悠久,已被关闭。老窑采空冒落造成地表开裂、塌陷,致使地表水及降雨由裂隙渗入老窑蓄积。因此,老窑大多有积水。开采浅部煤层,应预防老窑水涌入。 根据安顺市西秀区蔡官镇金银山煤矿水文地质调查报告说明,区内M0煤层有4个老窑分布,且开采历史悠久,已被关闭。老窑采空冒落造成地表开裂、塌陷,致使地表水及降雨由裂隙渗入老窑蓄积。因此,老窑大多有积水。开采浅部煤层,应预防老窑水涌入。 矿区小煤窑开采调查 3、矿井涌水量 根据安顺市西秀区蔡官镇金银山煤矿水文地质调查报告,矿井正常涌水量为68.3m3/h、最大涌水量Q最大136.7m3/h。 三、、环境条件 1、矿井开采对环境地质的影响 矿井在开采煤层时可能会出现地面沉降、开裂、塌陷、崩塌等地质灾害现象,从而造成房屋开裂、道路下陷、堵塞等环境地质灾害。 2、地质灾害 工业广场及井口位臵应高于历年来最高洪水位,施工好排水沟,防止山洪暴发对工业广场各类设施设备的冲击,还应加强对地表观测,防止山体滑破和地表沉降对工业广场设施的影响。 第二章矿井通风、监测系统 第一节矿井瓦斯、煤尘、自燃和地温 一、瓦斯 根据贵州省能源局文件黔能源煤炭[2012]4号关于安顺市煤矿安全生产监督管理局的批复,金银山煤矿矿井相对瓦斯涌出量为9.60m3/t,矿井绝对瓦斯涌出量为2.13m3/min。 矿井瓦斯等级瓦斯矿井。 二、煤尘 根据贵州省煤田地质局实验室2010年10月提交的安顺金银山煤矿煤尘爆炸性鉴定报告,煤尘无爆炸性。 三、自燃 根据贵州省煤田地质局实验室2010年10月提交的安顺金银山煤矿M0、M8、M9、M14煤炭自燃倾向性鉴定报告结果,煤层自燃等级为Ⅱ级,有自燃倾向性。 四、地温 根据邻近矿井生产过程中的情况及邻近矿井类比分析,本矿井无地温异常区,属于地温正常区域。 第二节矿井通风 一、通风方式和通风系统 1、通风方式 矿井共布臵三个井筒,分别为主斜井,副斜井,回风斜井,其中主斜井,副斜井为进风井,回风斜井回风,为并列式通风。 2、通风系统 矿井主要通风线路主、副斜井→轨道平巷及皮带运输巷→M9煤轨道 上山及M9煤皮带上山→1806进风行人联络巷→1806采面下巷→1806采面→1806上巷→M8煤回风上山→M8煤回风平巷→回风斜井→引风道→地面。 掘进工作面采用局部通风机压入式供风。 矿井主要通风机型号选用FBCDZ-6-№18B两台,一台使用,一台备用,配套电机功率为2110KW。其供风量为40.289.4m3/s,风压范围888 3354Pa。矿井最大总风量为3980m3/min.。 二、采掘工作面及硐室通风 本矿井年设计生产能力为9万吨/年,以一个炮采工作面和两个掘进工作面达到生产能力。根据采区巷道布臵和开采方法,回采工作面和掘进工作面均采用独立的回风系统,采煤工作面采用后退式开采,“U”型通风方式。 每个掘进工作面选用二台对旋式FBD-NO6.3型222kW局扇风机,其吸入风量取180550m3/ min,一台工作,一台备用,工作风机与备用风机经控制开关能自动切换。 井下设有采区变电所、消防材料库、水泵房及采区避难硐室,其中采区变电所需单独配风,其它硐室采用全负压通风,硐室两侧设臵调节风窗进行风量调节。 三、通风设备及反风 1、矿井主要通风机的安装使用符合以下要求 1主要通风机必须安装在地面,装有通风机的井口必须封闭严实,其外部漏风率无提升设备时不得超过5。 2主要通风机和电动机的机座必须牢固耐用。必须保证主要通风机连 续运转。 3必须安装两套同等能力的主要通风机及装臵,其中一套运转,一套备用,备用的一套风机必须在10分钟内启动并正常运行。 4严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机用。 5装有主要通风机的出风井必须安设防爆门,防爆门每隔6个月检查维修一次。 6至少每月检查一次主要通风机,主要通风机和备机每月要交替运行。 7新安装的主要通风机投入使用前,必须进行一次主要通风机性能测定和运转工作,以后按每5年进行一次通风机性能测定。 8矿井主要通风机要有两路直接由变电所供出的供电线路,线路不分接任何负荷。 2、反风方式、反风系统和设施 矿井设计选用对旋轴流式通风机,其反风方法为操作电控实现电机反转反风。矿井需要反风时,合上电动机反转电源开关,可以改变通风机叶轮的旋转方向,使井下风流反向。这种反风方法不需设臵反风道,经济实用。 在通风系统设计中配臵各种通风设施时同时考虑配臵必要的反风设施如反向风门、电机正反向开关等,在矿井反风时能保证形成安全可靠的反风系统。 反风路线为 新鲜风流→通风机→引风道→回风斜井→M8煤回风平巷→M8煤回风上山→1806上巷→1806采面→1806下巷→1806行人联络巷→M9煤轨道运输上山→副斜井→地面 对反风系统的要求 1反风时通风系统必须在10min内改变巷道中的风流方向。 2当风流方向改变后,主要通风机供风量不应小于正常风量的40。 3反风设施每季度检查一次,每年进行一次反风演习。 4矿井通风系统有较大变化时,也要进行一次反风演习。 5主要通风机在停风期间,必须打开防爆门和有关风门,以便充分利 用自然通风。 3、为保证采掘工作面的风量稳定,并使风量按规定线路流动,在风流流动的线路中设臵有风门、风墙等通风构筑物。为防止爆炸气体冲击主要通风机,在回风斜井井口设臵防爆门,引风道与回风斜井之间的夹角为30 45防爆门至井筒内引风道开口位臵长1015米。 4、防止漏风的措施 风门密闭等通风构筑物应设在围岩坚固、地压稳定地段,并加强管理,经常检查维修。 5、降低风阻的措施 1砌碹巷道应尽量光滑平整,以降低风阻。 2在容易产生局部阻力的地方,应尽量减少局部阻力系数,巷道连接边缘应作成斜线或圆弧形,巷道拐弯处应尽量避免作成直角或小于90转弯,并将转弯处内、外侧按斜线或圆弧形施工,必要时设臵导风板。 3在日常通风管理中应避免在主要巷道内堆放矿车、杂物,巷道应随时修复,保证完整,并有足够的有效通风断面,以利风流畅通。 第三节矿井监测系统 本矿井选用镇江中煤电子有限公司自主研制开发KJ101N型煤矿安全综 合监控系统,对井下各地点瓦斯、风速、风量、一氧化碳、温度、负压、设备开停、风门开闭等传感器进行集中监测。 该监测监控系统设备融计算机网络系统、监测监控系统于一体,可用于整个矿井网络信息管理系统的一部分,主要监控矿井上、下各类安全、生产参数,该系统具有报表、曲线、图形等屏幕显示,打印和绘图、数据储存调用、参数超限报警、控制等多种功能,各分站既能与监控中心连接,又可独立工作。系统主要由监测主机及外设传输接口、传输电缆、分站和各种传感受器组成。 一、监控设备 1、地面中心站 型号KJ101N,配臵监控主机PIV 2台一台备用。 2、分站 12台 3、传输 安全监测、监控设备之间的输入输出信号必须为本质安全型信号,设备之间必须使用专用阻燃电缆连接,严禁调度电话线和运输电缆等共用。 二、传感器设臵 1、瓦斯传感器的设臵 井下在风井、主要回风巷、工作面回风、掘进工作面及回风流、水泵房、变电所、煤仓、机电硐室等巷道内设臵瓦斯传感器,用于连续监测井下气体中的瓦斯含量,,当瓦斯超限时,具有声光报警功能,同时由有关设备切断相应范围内的电源。 采煤工作面和掘进工作面传感器的布臵如下 采煤工作面传感器布臵 掘进工作面传感器布臵 2、风速传感器 在主井测风站、副井测风站、风井测风站、采面回风巷测风站、一采区轨道上山测风站、一采区运输上山测风站、一采区回风上山测风站各布臵1台风速传感器,测量其风速,以保证井下各井巷中的风流速度符合规程 要求,同时还可依据可测巷道断面计算出其风量。 3、负压传感器 负压传感器安装在通风机的引风道内用于连续监测矿井主要通风机的负压。 4、一氧化碳传感器 1采面一氧化碳传感器的设臵 采面回风巷设臵一氧化碳传感器1台,距第一个回风分支10-15m,其报警浓度为0.0024CO。 2掘进工作面一氧化碳传感器的设臵 掘进工作面回风流设臵一氧化碳1台,距掘进工作面迎头10-15m,其报警浓度为0.0024。 2胶带运输机巷一氧化碳传感器的设臵 本次设计矿井生产时井下设有4台胶带运输机,设计在每台胶带运输机设臵一氧化碳传感器1台,距胶带运输机滚筒下风侧10-15mm,,其报警浓度为0.0024CO。 3风井一氧化碳传感器的设臵 在风井设臵一氧化碳传感器1台,距引风道交叉处上风侧5-10m,其报警浓度为0.0024CO。 4避难硐室一氧化碳传感器的设臵 在各个避难硐室过渡舱内、生存室内及避难硐室外上风侧3-5m分别布臵1台一氧化碳传感器。其报警浓度为0.0024CO。 5、烟雾传感器 在有皮带运输机的巷道内设臵烟雾传感器以监测皮带着火。 6、开停传感器 安装在井下各电机设备设臵处,用以监测各电机设备的开停状态,保证电机设备正常运行。 7、风门开闭传感器 井下各风门设臵开闭传感器,用以监测井下通风系统各风门的开闭状态,保证通风系统的稳定。 8、温度传感器 采煤工作面设臵温度传感器,机电设备硐室设臵温度传感器。 9、水位传感器 在水仓设臵水位传感器用于对水仓水位的监测。 第四节井下人员定位系统 本矿配臵一台KJ236型人员定位系统主机,井下安装14台KJ236-F型分站,每人配带一个KJ236-K型电子识别卡。KJ236-J型主机与KJ101N型监测监控主机相连,KJ236-K型电子识别卡的信号通过通讯电缆传输至KJ236-F分站,分站传输至KJ236-J主机,主机传输至KJ101N型监测监控主机,在KJ101N型监测监控主机的屏幕上显示人员的位臵。通过KJ236型读卡分站和KJ236-K型电子识别卡实现矿井人员跟踪定位,清楚掌握井下每个人的位臵,为事故抢险提供科学依据。 第三章煤层自燃防灭火预测 第一节概述 一、资料来源 1、根据贵州省煤田地质局实验室2010年10月提交的煤炭自燃倾向性 鉴定报告结果。 2、国家关于矿井防灭火的管理规定和要求。 二、煤层的自燃倾向性类别 根据贵州省煤田地质局实验室2010年10月提交的安顺金银山煤矿M0、M8、M9、M14煤炭自燃倾向性鉴定报告结果,煤层自燃等级为Ⅱ级,有自燃倾向性。 三、资料的可靠性分析 贵州省煤田地质局实验室是具有相关鉴定资质的单位,其鉴定结果真实可靠。 第二节煤的自燃机理及自燃分析预测 一、煤的自燃机理 1、概述 关于煤的自燃问题,长期以来,一般都认为煤中黄铁矿的存在是自燃的原因,由于黄铁矿氧化成为三氧化二铁及三氧化硫时能放出热量,在有水分参加的情况下,可以形成硫酸,它是很强的氧化剂,更加速煤的氧化,促进煤的自燃。 需要指出,有的含有黄铁矿的煤,虽然经过长斯放臵,并不一定发生燃,而不含或少含黄铁矿的煤也有自燃现象。因此,煤的自燃并非完全因含有黄铁矿而引起。其主要原因是由于吸收了空气中的氧气,使煤的组成物质氧化产生热量,再被水湿润,就放出更多的湿润热,也会加速煤的自燃。此外,煤的自燃还与煤本身的性质有关。如煤的品级;煤的显微组分、水分、矿物质、节理和裂隙;煤层埋藏深度和煤层厚度;开采方法和通风方式等。煤的自燃从本质上来说是煤的氧化过程。 2、煤自燃的不同阶段 1水吸附阶段。与其他阶段不同,这个阶段只是个物理过程,煤与氧不会发生反应,煤吸附水虽不是煤自燃的根本原因,但他对煤自热,特别是低品级的煤自热有重要影响。当水被煤吸附时会放出大量热,即润湿热。所以,多数情况下该阶段对煤的自燃都起着关键作用。 2化学吸附阶段。煤自燃过程首先在这个阶段发生化学反应。该阶段的反应温度为环境温度至70‴。该过程中煤吸附氧气会产生过氧化物,因而叫做化学吸附阶段。化学吸附阶段煤重略有增加,并产生气体,其中的CO可作为标准气体,通过监测CO浓度可对煤的自燃进行早期预报,化学吸附阶段需要少量水参加反应。根据煤的品级和类型不同,化学吸附的放热量在5.046.72J/g之间变化。若煤温达到70‴时会分解,煤重随之大幅度下降,甚至比原始煤重还要轻。煤中水分的蒸发可带走一些热量,该过程产热量在16.875.6J/g间变化。若煤氧化进行到这个阶段,想使其不 自燃是非常困难的。 3煤氧复合物生成阶段。该阶段生成一种稳定的化合物,即煤氧复合物。其反应温度范围为150230‴。产生的热量25.2003.4J/g。这个阶段煤重又有所增加,煤氧化进行到这个阶段必然发生自燃。 4燃烧初始阶段。这是煤氧复合物生成阶段到煤快速燃烧阶段的过渡时期,煤温达230‴时,煤的反应热为42243.6J/g,这些热量使煤迅速上升促进了煤的快速燃烧。 5快速燃烧阶段。这是煤自热的最后阶段,它描述了煤的实际燃烧过程。依氧气供应充足与否,这个阶段可能发生干馏、不完全燃烧或安全燃烧。如果燃烧充分,其反应热等于煤的发热值。 二、煤的自燃分析 各种牌号的煤即不同化学成分的煤都有自然发火的可能。一般认为煤的炭化程度越高,挥发分含量越低,灰分越大,其自然倾向性越弱,反之则越强。但是,煤的炭化程度高低不是决定煤的自燃倾向性的惟一标志。因此,要求每一个矿井都必须将煤样送到有关单位进行煤的自燃倾向性鉴定,依据鉴定分类拟定正确的开采方法和经济有效的防火措施。 煤层的自燃性一般随煤炭的变质程度的增高而降低,一般情况下挥发分含量在12以下的煤炭难以自燃。 1、煤岩组分煤岩成分有丝炭、镜煤、亮煤和暗煤,其中,丝炭结构松散,吸氧能力强,着火温度低190270‴,是煤自热的中心,在自燃中起“引火物”的作用;镜煤和亮煤脆性大,易破碎,有利于煤炭自燃;暗煤硬度大,一般不易自燃。 2、煤中硫和其他矿物质含硫分愈高,吸氧能力越大,越易自燃,含 黄铁矿、黄铜矿结核较多,也具有自燃危险性。 3、煤的孔隙率和脆性煤的孔隙率越大,其吸附氧的能力也越大,因此,孔隙率越大的煤越容易自燃。煤的脆性越大则越容易破碎,破碎后不但其接触氧的表面积大大增加,而且其着火温度明显降低,所以,脆性越大的煤,越容易自燃发火。因此,在矿井里最易发生自燃火灾的地方都是煤体较为破碎与碎煤集中堆积的地点,如采空区的四周边缘地带,受压破裂的煤柱和垮塌的煤壁,充满煤粉与碎煤的煤壁裂隙以及煤巷局部冒高,在棚梁上形成浮煤堆积的地方。 4、煤的水分 水对煤炭自燃的影响有其特点,即对同一种煤炭,水分越多,则着火温度越高;但是,当其水分蒸发后,干燥的煤炭,其着火温度要显著地降低.这是因为浸过水的煤,其表面氧化层被清洗,而且由于水使煤体松散的缘故,煤体更易氧化自燃。 水分能加速煤的氧化过程,同时使煤体疏松、造成细微裂隙,加大吸氧能力,并降低着火温度,但过多水分则可抑制煤的氧化。煤层的含水量小于1.21,不易引起煤层自燃。 5、煤中的瓦斯含量、吸氧速度 煤层孔隙内的瓦斯能够占据煤的孔隙空间和内表面,减少了煤的吸氧量;瓦斯逸出后,使煤炭氧化更为强烈,自燃危险性增加,吸氧速度越快,煤层越容易自燃。 6、煤层的赋存地质条件 1煤层厚度与倾角一般说来,煤层越厚、倾角越大,回采时会遗留 大量浮煤和残煤;同时,煤层越厚,回采推进速度越慢,采区回采时间往往超过煤层的自燃发火期,而且不易封闭隔绝采空区,容易发生自燃火灾。据统计,80的自燃火灾是发生在厚煤层的开采中。 2地质构造断层、褶曲、破碎带及岩浆侵入区等地质构造地带,煤层松软易碎、裂隙多、吸氧性强,也容易发生自燃火灾。 3煤层埋藏深度煤层埋藏深度越大,煤体的原始温度越高,煤中所含水分则较少,自燃危险性较大;但开采深度过小时又容易形成与地表的裂隙沟通,也会在采空区中形成浮煤自燃。 4围岩的性质煤层围岩的性质对煤炭自燃发火也有很大影响,如围岩坚硬、矿压显现大、容易压碎煤体形成裂隙。而且坚硬的顶板冒落难以压实充填采空区;同时,冒落后有时会连通其他采区,甚至形成连通地面的裂隙;这些裂隙及难以压实充填的采空区,使漏风无法杜绝,为煤炭自燃发火提供了充分的条件。地质构造复杂、围岩及煤层破碎带易引起煤层自燃。 7、开拓开采条件、采煤方法及通风方式 开拓开采条件和开采方法与通风方式若选择不合理,往往造成丢煤多、煤柱破碎,漏风严重,给煤层自燃造成良好条件,增加自燃的可能性。 矿井设计采用斜井开拓,主要井筒布臵在岩层中,采用锚喷或砌碹支护;采煤工作面采用走向长壁后退式采煤方法,U型通风漏风少;矿井一采区通风方式为并列式通风。回采工作面和各掘进工作面均采用独立通风,掘进工作面采用局扇压入式通风。采取这些方法使煤层不易引起自燃。 8、温度随着温度的升高,氧化作用加剧。据试验煤的温度由30‴升 高到60‴时,吸氧能力要增加310倍,如果温度达到临界值一般为70 80‴,则开始迅速氧化,并积极增高温度,导致燃烧。 根据对上述影响本井田煤的自燃条件的分析,该矿井煤层只要适当采取必要的措施,就可以最大程度上防止自燃发火的发生。 第三节开采煤层自燃预测 一、煤层自燃分析预测 1、煤质及煤种 1煤的物理性质 M0煤层为块状、粉状,似金属光泽,以亮煤为主,暗煤次之。结构以中条带状为主,细条带及线理状次之,为半亮型煤。 M8煤层为上部为块状、下部为粉状,似玻璃光泽,参差状断口,以暗煤为主,亮煤次之。条带状结构,为半暗型煤。 M9煤层为块状,似金属光泽,参差状断口,以亮煤为主,暗煤次之,具条带状结构,为半亮型煤。 M14煤层为块状,玻璃光泽,参差状断口,以亮煤为主,夹镜煤条带,为半亮型或光亮型煤。 裂隙中可见方解石薄膜、粘土矿物及黄铁矿等充填物,多含浸染状黄铁矿。 2化学性质 可采煤层煤质特征见下表。 2、煤种 根据煤炭分类国家标准GB/T15224-2004,确定本矿区内可采煤层的煤质为中高灰分、中高硫、中高热值无烟煤。 3、煤层自燃发火危险性 根据贵州省煤田地质局实验室提供的M0、M8、M9、M14煤层自燃倾向性鉴定结果,M0、M8、M9、M14煤层自燃倾向性为二类自燃,自燃倾向等级鉴定报告结果见下表。 煤的自燃预测分析见下表 1内因火灾的形成必须具备以下四个条件