采煤工作面一通三防设计说明书.docx

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采煤工作面一通三防设计说明书

********

***回采工作面“一通三防”设计说明书

编制单位：

***

编制人：

***

时间：

*****

***回采工作面“一通三防”设计审批单

设计审批单：

设计说明书名称

**回采工作面“一通三防”设计

总工程师

主管副总经理

通风副总工程师

通防部部长

安监部部长

生产技术部部长

机电部部长

调度信息中心主任

*******

***回采工作面“一通三防”设计

一、工作面概况

1、瓦斯

根据煤炭科学研究总院沈阳研究院2010年6月出具的***瓦斯含量及矿井瓦斯涌出量预测研究报告中确定：

41盘曲平均相对瓦斯涌出量为5.91m3/t，平均绝对瓦斯涌出量为19.65m3/min。

根据2012年矿井瓦斯等级鉴定报告，矿井绝对瓦斯涌出量为6.61m³/min，相对瓦斯涌出量为1.97m³/td，41盘区平均绝对瓦斯涌出量为4.09m³/min，相对瓦斯涌出量为1.22m³/td，属瓦斯矿井。

2、煤尘

煤炭科学研究总院沈阳研究院对***煤样进行煤尘爆炸性试验，爆炸指数为35.46—47.10%，煤尘具有爆炸性。

3、煤的自燃倾向性

煤炭科学研究总院沈阳研究院对***煤样进行最短自然发火期试验，确定煤层为自燃煤层，发火温度为336℃。

发火期为3—6个月，最短59天。

二、***工作面通风初步设计

（一）工作面通风方式及风流路线

该工作面采用“U”型全负压通风；

进风流路线：

辅运大巷——工作面运输顺槽—工作面

回风流路线：

工作面—工作面回风顺槽——东翼回风大巷——回风立井——地面

（二）工作面需风量计算

1）按瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算

Q采=100×qC×Kc

式中：

Q采—采煤工作面需要风量，m3/min；

qC—回采工作面瓦斯绝对涌出1.20m3/min（根据4102回采工作面瓦斯涌出量预测）;

Kc—工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，即该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比，取1.5.（最大瓦斯涌出量预测为1.20m3/min，平均瓦斯涌出量预测为0.8m3/min）

Q采=100×1.2×1.5=180m3/min

采煤工作面按瓦斯（或二氧化碳）涌出量计算需风量

工作面编号

一盘区4103综采面

瓦斯绝对涌出量（m3/min）

1.2

瓦斯不均衡系数KCH4

1.5

需风量Q采（m3/min）

180

2）按工作面气象条件计算

Q采=60×V采×S采

式中：

Q采—采煤工作面需要风量，m3/min；

V采—采煤工作面风速，m/S；

S采—采面工作面平均断面积。

Q采=60×1.0×15.2

=912m3/min

采煤工作面按气象条件计算需风量

工作面编号

一盘区4103综采面

采高（m）

5.6

平均断面积（m2）

15.2

长度（m）

178

风速（m/S）

1.0

温度℃

21

温度调整系数K温

1.0

控顶距（m）

3/1

需风量Q采（m3/min）

912

3）按工作面最大班人员数量计算

采煤工作面的需风量：

Q采=4×nc

式中：

4—每人每分钟应供应的最低风量，m3/min；

nc—采煤工作面同时工作的最多人数。

按80人计

Q采=4×80=320m3/min

采煤工作面按同时作业人数计算采煤工作面需风量

工作面编号

一盘区4103综采面

作业人数（个）

80

需风量Q采（m3/min）

320

按1）、2）、3）项中取最大原则，取Q采=912m3/min，工作面取958m3/min。

4）按风速验算

根据现行《煤矿安全规程》的规定，综采工作面的最低风速不得小于0.25m/s，最大风速不得大于4m/s的要求进行验算，即综采工作面风量应满足。

0.25×MINc≤Q采≤4×MINc

式中，MINc—回采工作面平均有效面积，15.2m2

0.25×16.4≤Q采≤4×16.4

采煤工作面风速验算表

工作面编号

一盘区4103综采面

采高（m）

5.6

平均断面积S（m2）

15.2

60×0.25S（m3/min）

228

需风量Q采（m3/min）

958

60×4S（m3/min）

3648

（四）通风管理措施

1）采煤工作面风量必须达到计划供风要求，测风员每10天进行一次测风，根据需要随时测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌板上，及时做好风量调节。

2）确保通风系统稳定。

工作面范围内共有一组无压风门，综采队必须加强风门管理，通防队必须加强风门维护，严禁两道风门同时敞开，确保4103工作面通风系统稳定可靠。

3）工作面如果有配风不正常，有毒有害气体超标，应立即停止生产，由通防部进行处理，恢复正常后再进行生产。

三、瓦斯防治

（一）瓦斯检查（设点、次数）

工作面瓦斯检查牌板设置在上、下巷距工作面50m范围内，瓦斯检查员必须检查工作面以下地点：

①进风流②工作面风流③工作面煤墙④上隅角⑤后溜子尾⑥回风流。

以上地点每班检查三次，每次检查三遍以结果最大者记录入检查手册，并做到瓦斯检查手册、瓦斯日报表、瓦斯牌板检查数据“三对口”。

检查内容：

瓦斯浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、风流温度、检查时间等。

瓦斯检查员必须认真执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度，并认真填写瓦斯检查记录本及瓦斯检查牌、瓦斯台账。

瓦斯检查员每班至少对上述地点检查三次，间隔时间不得低于2小时，不大于3小时。

每次检查结果必须电话汇报信息站及填写在记录本上。

（二）工作面瓦斯抽放设计

1）瓦斯抽放系统概况

矿井在6#横川建设有一套EMY130/160移动瓦斯抽放泵站，主要采用上隅角埋管抽放，解决上隅角瓦斯。

2）瓦斯抽放管路铺设及布置

①在工作面回风顺槽布置一趟¢355mmPE瓦斯抽放管路，用于连接工作面上隅角采空区瓦斯抽放。

②在6#瓦斯抽放泵站以西至回风立井布置一趟¢355mmPE瓦斯抽放管路，用于排放瓦斯。

3）瓦斯抽放安全措施

①抽放主管路应在低洼处安装防水器及测定流量、温度、负压的装置。

②抽放管路应进行防腐处理。

③抽放管路应设可靠的接地装置及绝缘装置。

④泵站出、入气管应分别安装防爆、防回火网装置。

⑤矿安全监测系统应对泵站瓦斯浓度、流量、负压、泵温实现连续监测，泵房传感器应有断电功能。

⑥抽放管路安装时要求接头严密不漏风，螺丝垫片齐全紧固，管路铺设平直，转弯圆滑。

⑦其它未提及部分严格按照《煤矿安全规程执行》。

四、工作面防灭火设计

我矿主要采取以黄泥灌浆、三相泡沫为主，制氮、气雾阻化、喷洒阻化剂、瑞米封堵为辅，束管系统连续监测的综合防灭火措施。

（一）黄泥灌浆及注三相泡沫系统

1）灌浆、三相泡沫系统及管路铺设

风井安装一套MZG-60型黄泥灌浆系统，灌浆管路采用¢108mm无缝钢管沿风井—东翼回风大巷—工作面回风顺槽—工作面上隅角—采空区。

KSF型三相泡沫在灌浆系统泥浆里添加。

KSB-

型三相泡沫发泡器在距上隅角50m处连接到灌浆管路上。

2）灌浆方法

工作面预防性灌浆采用随采随灌和采后灌浆相结合的方法。

①随采随灌，随着工作面向前不断推进，滞后工作面20—30m从回采工作面上隅角埋管灌浆（灌浆一次）；②采后灌浆，在回采工作面采完，将整个采空区封闭后进行预防性灌浆，防治封闭后的采空区遗煤自燃。

A随采随灌灌浆量

①Q黄土=KMHLC=0.05*5.6*3*178*0.75=112.14m³

式中：

Q黄土——灌浆用土量；K——灌浆系数，取0.05；

M——煤层开采厚度，取5.6m；H—灌浆区的走向长度，取3m；

L——灌浆区的倾斜长度，取178m；C——煤炭回收率，取75%

②Q水=KSSQ黄土=112.14*1.1*4=493.42m³

式中：

Q水——灌浆用水量；KS——灌浆用水备用系数，取1.1；

S——水土比（取2—5）；

③Q浆=（Q黄土+Q水）*M

=（112.14m³+493.42m³）*0.91

=551m³

式中：

M——泥浆制成率，取0.91

B采后灌浆量

①Q黄土=KMhLC=0.05*5.6*100*178*75%

=3738m³

式中：

Q黄土——灌浆用土量；K——灌浆系数，取0.05；

M—煤层开采厚度，取5.6m；L—灌浆区长度，取100m；

h——灌浆区的倾斜长度，取178m；C——煤炭回收率，取75%

②Q水=KSSQ黄土=3738*1.1*4

=16447.2m³

式中：

Q水——灌浆用水量；KS——灌浆用水备用系数，取1.1；

S——水土比（取2—5）；

③Q浆=（Q黄土+Q水）*M

=（3738m³+16447.2m³）*0.91

=18368.5m³

式中：

M——泥浆制成率，取0.91

④日灌浆量

因灌浆系统灌浆能力为60m³/h，排除灌浆泵隐患影响及其它影响，确定平均每小时灌浆量为42m³/h,每天灌浆时间为12h，预计采后灌浆时间为45天。

3）注三相泡沫量，灌浆时每小时添加三相泡沫25Kg，随采随灌共预计添加三相泡沫8100Kg，采后灌浆预计添加三相泡沫10800Kg。

共计添加三相泡沫18900Kg。

4）灌浆后排水措施

黄泥灌浆后脱水和排水十分重，工作面边采边脱水进入运顺，然后经水沟自流到运顺水仓，通过水仓水泵排到中央水仓，经水仓排至地面蓄水池。

采后集中灌浆必须要探查灌浆积水位置、水量及水流方向，采用打钻防水、砌挡密闭墙、堵水等办法处理，确保安全生产。

（二）制氮系统

1）制氮系统及管路铺设

我矿井下3#横川制氮硐室安装有2套DT-800/0.6型制氮设备，制氮能力为800m³/h。

注氮管路采用¢108焊接无缝钢管从制氮硐室—辅运大巷—工作面运输顺槽—下隅角采空区

2）注氮工艺

回采工作面采空区采用埋管注氮，在工作面运输顺槽铺设一趟注氮管路，当管路埋入采空区10m时开始注氮；但管路埋入40m时，埋设第二趟管路。

当第二趟管路埋入10m时向采空区注氮，同时停止第一趟管路注氮。

循环往复至工作面采完。

3）注氮量计算

①按产量计算

QN=A/（24PTn1n2）*（c1/c2-1）

=1500000/（24*1.4*330*0.9*0.8）*（0.2/0.07-1）

=349m³/h

式中：

QN——注氮流量，m³/h；T——年工作日，取330d；

A——年产量，t;P——煤的密度，1.4t/m³；

n1——管路输氮效率，90%；n2——采空区注氮效率，80%；

c1——空气中氧含量，取20%；c2——采空区防火惰化指标，取7%。

②按吨煤注氮量计算

QN=5AK/（330*24）

=5*1500000*0.75/（330*24）

=710m³/h

式中：

QN——注氮流量，m³/h；K——工作面回采率，取75%；

A——年产量，t。

现矿井制氮设备制氮能力为800m³/h，满足矿井生产时注氮防灭火要求。

（三）阻化剂防灭火

1）阻化剂系统简况及管路铺设

工作面安装一套****型阻化剂喷雾泵，管路采用Φ19高压胶管沿工作面上、下隅角敷设于工作面后部溜子后部，沿工作面走向共安装6个喷雾头（上、下隅角、25#、50#、75#、100#支架处），喷洒阻化剂时（浓度10—15%），阻化剂形成雾状，随着采空区漏风飘进采空区，阻化剂附在遗煤表面上，阻止煤氧接触，起到隔氧阻化作用。

2）阻化剂防灭火工艺过程

将氯化镁按10—15%比例加入气雾阻化储液箱中溶解后，经汽雾阻化发生器转化为气雾，随采空区漏风进入采空区。

3）每班喷洒阻化剂量计算

根据工作面煤的厚度、采煤高度、采空区遗煤量计算喷洒阻化剂量，根据综放工作面防灭火气雾阻化的经验，每吨煤喷洒阻化剂量5—10kg，平均按8kg计算，则每割一刀煤喷洒阻化剂总量为：

①喷洒阻化剂总量：

V=（MHBPCK）/（RD）

=（178*5.6*0.8*1.4*0.25*8）/（0.8*1050）

=2.66m³

式中：

V——每割一刀煤需喷洒阻化剂总量，m³；

M——工作面倾斜长度，取178m；

H——工作面平均采高，取5.6m;

B——每刀割煤宽度，取0.8m；

P——煤的容重，取1.4t/m³；

C——工作面煤的损失率，取25%；

R——雾化率，取80%；K——吨煤吸药量，取8kg/t;

D——阻化剂比重，取1050Kg/m3

②喷洒时间

T=V/（m*Q）

=2.66/（6*0.25）

=1.8h

式中：

T——每割一刀煤喷洒阻化剂所需时间，h

m——气雾发生器的个数；

Q——气雾发生器的流量，取0.25Kg/h;

根据上述计算，每班喷洒阻化剂时间确定为不少于6小时。

（四）堵漏与均压防灭火

1）堵漏防灭火工艺

随着工作面推进，如果上、下隅角不能完全充分跨落，应及时用袋子墙进行封堵，并进行黄泥灌浆处理，防治漏风造成采空区遗煤自燃。

2）均压防灭火工艺

保证工作面风量充足，尽可能降低工作面进回风口的压差，减小采空区漏风，抑制遗煤自燃。

（五）构筑防火门（墙）

在工作面上、下巷停采线以外10m范围内各构筑一道防火铁门，墙体用砖块构筑，厚度不小于750mm，在上、下巷800m处分别构筑一道防火门（内插式），墙体用砖块构筑，厚度不小于750mm。

（六）束管监测

1）束管监测系统简况及布置方式

矿井安装一套KSS-200型束管监测装置，中心机房设在副井口束管检测室。

该系统主束管敷设12芯、支束管敷设8芯至工作面上隅角，分别在工作面30#、60#、90#及上隅角埋设4个采样头。

2）束管监测工艺

束管监测通过抽取采空区气体进行分析，实时掌握采空区各项指标气体浓度变化情况，从而判断采空区遗煤自燃发火状况。

束管监测采样装置遇埋在采空区，当工作面推进30m后，重新在工作面布置采样头，直至工作面推采完成。

五、工作面综合防尘设计

（一）防尘系统

工作面防尘系统采用地面200m3静压供水系统。

工作面进、回风巷分别接¢108mm无缝焊接防尘洒水管路，上巷管路每隔100m设置一个球阀，下巷管路每隔50米设一个球阀。

（二）综合防尘

1）喷雾

采煤机、掘进机（含二次负压降尘装置）使用内外喷雾装置。

放煤口、液压支架间、转载点均安设喷雾装置。

2）净化风流

矿井主要巷道按照规程规定均安设自动化全断面净化水幕，实施风流净化。

工作面进、回风顺槽，上、下安全出口以外50m处各安设一道手动净化水幕，由此向外每间隔500m各安设自动化全断面净化水幕一道，水幕覆盖全断面，生产期间须正常使用。

皮带机头、机尾及各转载点全部安装自动化喷雾。

3）巷道冲洗

每天对回顺冲洗一次巷帮积尘，每班对工作面支架冲洗一次。

4）个体防护

采煤机、掘进机司机、放煤工、支架工以及井下工作人员都必须佩带防尘口罩。

5）隔爆设施

①隔爆水袋（棚）的布置

在4103采面运、回顺各布置两道隔爆水袋棚组。

第一组隔爆水棚距切眼不超过200米，第二组隔爆水棚距施工联络巷不超过100米

②隔爆水袋棚的规格及吊挂要求

水袋棚组用水量按巷道断面进行计算，隔爆水棚水量不小于200L／㎡，水棚的排间距1.2米，棚区长度不少于20米。

水袋棚距离顶板、两帮间隙不得小于100毫米，距巷道底板不少于1.8米，棚组内各排水棚安装要平齐，水棚与巷道交岔口、转弯处、变坡处的距离不少于50米。

6）粉尘检测

矿井配备测尘员两名，配备测尘仪2台，对各个作业场所进行粉尘检测，每月应不少于三次，对粉尘超限地点及时采取针对性措施。

7）除尘风机及降尘剂除尘

工作面安装一台型号为KCS-ZZ的湿式除尘风机，除尘风机在工作面设备列车上安装，随着设备列车外移跟着移动。

工作面割煤时必须开启除尘风机。

3工作面安装一台降尘剂泵站，降尘剂泵连接在工作面机组喷雾上，降尘液通过降尘剂泵站到机组喷雾，通过喷嘴喷出，有效遏制煤尘飘散。

降尘剂每班计划使用25KG，根据实际使用情况，可及时添加和减小降尘剂添加量。

六、工作面监测监控设计

（一）传感器布置

1）各类传感器的布置地点

3工作面上隅角安设一个瓦斯传感器和一氧化碳传感器；工作面回风流安设一个瓦斯传感器；工作面回风巷口各安设一个瓦斯传感器、温度传感器、风速传感器和一氧化碳传感器；工作面运顺安设一个风速传感器和远程断电装置。

2）瓦斯传感器断电范围

上隅角瓦斯传感器报警值设为1.0%，断电值设为1.2%，复电浓度值为1.0%；回风流瓦斯传感器报警值设为0.8%，断电值设为1.0%，复电值为0.8%；回风巷瓦斯传感器报警值设为1.0%，断电值设为1.2%，复电值为1.0%。

3）传感器吊挂位置

探头悬挂地点

位置

综采上隅角0#CH4、温度、CO探头

距放顶线≤0.8m,距顶≤0.3m,距上帮≤0.8m

综采回顺1#CH4探头

距工作面煤墙10—15米,距顶≤0.3m,距帮≥0.2m

综采回顺2#CH4、CO、温度、风速探头

距回顺口10—15米，距顶≤0.3m,距上帮≥0.2m

综采运顺CH4、风速探头

距运顺转载点10—15米，距顶≤0.3m,距上帮≥0.2m

采煤机机载式瓦斯断电仪

采煤机机组上

七工作面避灾路线

（一）瓦斯、煤尘爆炸事故避灾路线

①根据灾害地点确定逃生路线：

当人员处于灾害的进风侧时，迅速迎着风流逃生到辅运大巷，然后升井；

②当人员处于灾害的回风侧时，如果人员沿回风流离辅运巷不远或者灾害范围大，无法越过灾变地点，应及时佩戴好自救器，沿回风流逃生；

③如果人员沿回风流离辅运巷较远，灾害范围较小，能越过灾变地点，在确保安全情况下，越过灾变地点，沿新鲜风流逃生。

（二）水灾事故避灾路线

应选取能通行且最短的路线逃生。

后附：

1、工作面通风系统图；

2、工作面防灭火系统图；

3、工作面防尘系统图；

4、工作面避灾路线图；

5、工作面瓦斯抽放系统图；

6、工作面监测监控布置图