长滩煤矿防灭火设计说明.docx
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长滩煤矿防灭火设计说明
第一部分长滩煤矿矿井概述
准格尔旗长滩阳圪楞煤炭有限责任公司长滩煤矿（以下简称长滩煤矿）行政隶属准格尔旗薛家湾镇，井田位于准格尔煤田南部详查区的西部，在原详查区的9～走2勘探线之间西部边缘。
该矿井是在原准格尔旗长滩煤矿（简称原长滩煤矿）和原准格尔旗阳圪楞煤炭有限责任公司阳圪楞煤矿（简称原阳圪楞煤矿）资源整合的基础上，经过两次扩界后成立的。
重新扩界划定后的矿区围由自治区国土资源厅于2008年6月2日以“国土资采划字【2008】0095号文”进行了批复，批复扩界后的井田面积为5.4813km2，矿区保有地质储量19483.8万t。
长滩煤矿曾进行过多次技术改造和改扩建，最近一次改扩建初步设计是在原整合后的1.3075km2井田围由煤矿集团设计研究院承担，于2005年12月编制完成《长滩煤矿改扩建初步设计》，改扩建后的矿井生产能力为0.6Mt/a。
自治区煤炭工业局以“煤局字【2005】200号文”进行了批复；煤矿安监局对矿井改扩建初步设计安全专篇进行了审查，并以“煤安二处字【2006】11号文”进行了批复。
2007年12月，为提高煤炭资源回收率和煤矿机械化水平，鄂尔多斯市人民政府同意原长滩阳圪愣煤矿和原长滩煤矿的资源整合申请，并以鄂府函【2007】404号文上报自治区煤矿整顿关闭领导小组办公室；自治区煤矿整顿关闭领导小组办公室于12月30日以“煤整办字【2007】”37号文《关于同意准格尔旗长滩阳圪愣煤矿和长滩煤矿资源整合的复函》同意两个煤矿进行资源整合，并依据现行的产业政策和安全生产方面的要求，为提高矿井生产规模、资源回收率和综合机械化、安全生产水平，以及矿井安全质量标准化建设，“两矿整合后，生产能力须提高到120万t/a以上，形成一个法人主体、一套生产系统，实现综合机械化采煤工艺和达到安全质量标准化矿井”。
2008年6月2日，自治区国土资源厅以“国土资采划字【2008】0095号文”对矿井整合后的矿区围进行了批复，批复后的井田面积为5.4813km2，保有地质储量19483.8万t。
鉴于矿井整合后的井田面积扩大，煤炭资源储量丰富，开采技术条件优越，为进一步提高矿井生产能力和安全质量标准化，加快完成地区煤炭产业升级，带动当地区域经济的发展，充分体现国土资源部关于矿井生产规模与资源储量相匹配的指示精神，2008年8～9月，由工程开发编制完成《长滩煤矿120万t/a改扩建矿产资源开发利用方案》及《安全设施设计》，并上报国土资源厅，同时建设单位又委托相关有资质部门和机构完成了矿井120万t/a改扩建的环保、水保及地灾的评估及方案报告，国土资源厅于2008年12月29日颁发采矿许可证，采矿许证号：
51。
批准矿井生产规模为120万t/a。
第二部分煤层概况
一、煤的自燃倾向性
地质勘探在区选了两个钻孔的样品进行试验。
根据22个原煤自燃样品试验，煤的吸氧量在0.50～0.86cm3/g之间，煤的自燃等级为Ⅰ～Ⅱ级，有一半为容易自燃煤。
地质报告中的煤样分析结果见表5-1-1。
煤样分析结果表
表5-1-1
原样编号
化验编号
煤种
煤吸氧量
煤吸氧量cm3/g
自燃等级
4-1-M1
2008-12676
原煤
0.62
Ⅱ级（自燃）
2
12677
原煤
0.51
Ⅱ级（自燃）
3
12678
原煤
0.77
Ⅰ级（容易自燃）
4
12679
原煤
0.72
Ⅰ级（容易自燃）
5
12680
原煤
0.69
Ⅱ级（自燃）
6
12681
原煤
0.67
Ⅱ级（自燃）
7
12682
原煤
0.90
Ⅰ级（容易自燃）
8
12683
原煤
0.55
Ⅱ级（自燃）
9
12684
原煤
0.58
Ⅱ级（自燃）
10
12685
原煤
0.58
Ⅱ级（自燃）
6-1-M1
12696
原煤
0.56
Ⅱ级（自燃）
2
12697
原煤
0.78
Ⅰ级（容易自燃）
3
12698
原煤
0.73
Ⅰ级（容易自燃）
4
12699
原煤
0.75
Ⅰ级（容易自燃）
5
12700
原煤
0.69
Ⅱ级（自燃）
6
12701
原煤
0.41
Ⅱ级（自燃）
7
12702
原煤
0.78
Ⅰ级（容易自燃）
8
12703
原煤
0.50
Ⅱ级（自燃）
6-1-M9
2008-12704
原煤
0.57
Ⅱ级（自燃）
10
12705
原煤
0.86
Ⅰ级（容易自燃）
11
12706
原煤
0.82
Ⅰ级（容易自燃）
13
12707
原煤
0.83
Ⅰ级（容易自燃）
3-3-M1
2008-12647
原煤
0.76
Ⅰ级（容易自燃）
2
12648
原煤
0.60
Ⅱ级（自燃）
3
12649
原煤
0.58
Ⅱ级（自燃）
4
12650
原煤
0.62
Ⅱ级（自燃）
5
12651
原煤
0.72
Ⅰ级（容易自燃）
6
12652
原煤
0.64
Ⅱ级（自燃）
7
12653
原煤
0.68
Ⅱ级（自燃）
8
12654
原煤
0.47
Ⅱ级（自燃）
9
12655
原煤
0.65
Ⅱ级（自燃）
10
12656
原煤
0.45
Ⅱ级（自燃）
11
12657
原煤
0.44
Ⅱ级（自燃）
13
12658
原煤
0.76
Ⅰ级（容易自燃）
7-3M1
2008-12719
原煤
0.82
Ⅰ级（容易自燃）
2
12720
原煤
0.83
Ⅰ级（容易自燃）
3
12721
原煤
0.64
Ⅱ级（自燃）
4
12722
原煤
0.78
Ⅰ级（容易自燃）
5
12723
原煤
0.74
Ⅰ级（容易自燃）
6
12724
原煤
0.71
Ⅰ级（容易自燃）
7
12725
原煤
0.60
Ⅱ级（自燃）
8
12726
原煤
0.62
Ⅱ级（自燃）
9
12727
原煤
0.61
Ⅱ级（自燃）
10
12728
原煤
0.81
Ⅰ级（容易自燃）
11
12729
原煤
0.67
Ⅱ级（自燃）
12
12730
原煤
0.61
Ⅱ级（自燃）
13
12731
原煤
0.61
Ⅱ级（自燃）
14
12732
原煤
0.78
Ⅰ级（容易自燃）
15
12733
原煤
0.86
Ⅰ级（容易自燃）
16
12734
原煤
0.78
Ⅰ级（容易自燃）
二、煤层自燃资料来源
煤矿矿用安全产品检验中心（安科安全生产检测检验）2009年12月对我矿5#煤层、6#煤层煤尘爆炸性、煤自燃倾向性进行了鉴定，鉴定结果5#煤层、6#煤层煤尘有爆炸性，煤属于Ⅰ级容易自燃。
鉴于此，设计矿井各煤层均按容易自燃煤层进行安全设施设计。
煤层自燃发火期参照周边准格尔煤田的矿井资料，煤层自燃发火期一般为40天～60天。
三、设计拟采用的防灭火措施
设计井田各煤层均按容易自燃进行设计。
依据相关矿井防灭火规程、规和标准，借鉴周边矿区的防灭火经验，采取了以“预防为主，防治结合，针对难点，综合治理”的主要措施有：
合理进行巷道布置、及时封闭采空区、灌浆防灭火、喷洒或压注阻化剂、凝胶压注堵漏、配备惰气防灭火装置、束管监测等防治措施。
第三部分开采煤层自燃预测和防治措施
一、煤的自燃预测及分析
1、煤的自燃预测
（1）煤的炭化程度（变质程度）
根据有关资料，一般认为煤的自燃倾向性，是随炭化程度增高而减少的，事实上，同牌号的煤也有自燃难易之分，这是由煤的化学物理性质的多样性所决定的。
本井田含煤地层为下二叠统组（P1s）和上石炭统组上部（C2t2），其中5上、5号煤位于下二叠统组（P1s），6上、6、9号煤位于上石炭统组上部（C2t2），煤种为中～高发热量、低～中灰分、特低硫～中硫、特低磷、低燃点的长焰煤。
区各煤层的镜煤最大反射率在0.5365％～0.5695％之间，平均为0.5579％，煤的变质程度为低变质的烟煤I阶段。
本区各煤层均有煤尘爆炸危险性。
（2）煤岩成分
在丝煤、暗煤、亮煤、镜煤四种煤岩成分中，具有纤维构造而表面吸附能力很高的丝煤在常温下吸氧能力特别强，着火点低，可以起着“引火物”的作用，所以含丝煤愈多，自燃倾向愈大。
根据地质报告，区煤呈黑色，风化后呈褐色，条痕褐黑～黑褐色，呈暗淡的沥青光泽，局部可见油脂光泽，丝炭发育的层段显丝绢光泽。
常见贝壳状及参差状断口，外生和生裂隙不发育，脆性差。
燃点一般为300℃左右，燃烧试验为剧燃。
残灰呈粉状～块状，灰白～灰色。
煤风化后煤质疏松，呈土状，燃烧时火焰不大。
（3）煤的含硫量
同牌号的煤中，含硫矿物愈多，愈易自燃。
煤中所含硫铁矿，低温氧化时生成硫酸铁和硫酸亚铁，使煤体膨胀而变得松散，增大氧化表面积。
硫铁矿氧化时放出的热量，也促进煤炭自燃。
区各煤层原煤全硫含量在0.28％～1.95％之间，平均为0.77％。
垂向上，下部煤层较上部煤层硫含量增高，依据GB/T15224.2-2004硫分分级标准全区为特低硫分～中高硫分煤，平均为低硫分煤。
煤中硫成分以硫化铁硫（Sp,d）为主，有机硫次之，硫酸盐硫甚微，煤层中硫铁矿多以薄膜充填裂隙中，较易洗选。
（4）煤的水份
煤中所含水份对自燃倾向影响比较复杂，近年来有人认为，同一种煤水份愈多，着火温度愈高，但当它干燥（如不发生氧化）后，着火温度又变为最低；炭化程度低而水份多的煤，水份蒸发后，煤的自燃危险性增加，这是因为水份蒸发使煤的粉碎性增加，从而增大其吸氧面积；炭化程度高而水份少的煤，水份蒸发对煤的自燃危险性影响不明显。
根据地质报告，各煤层原煤水分一般波动在2.20％～9.75％之间，平均为3.88％；浮煤水分一般变化在1.20％～6.55％之间，平均为3.26％。
浮煤水分较原煤水分有所降低。
其中5上煤层一般波动在2.22％～6.92％之间，平均为4.07％，5号煤层水分含量在2.06％～6.50％之间变化，平均为4.11％。
（5）煤的破碎程度
煤的破碎程度越高，吸氧面积越大，自燃危险性越高。
（6）煤的瓦斯含量、孔隙度及导热能力等物理性质也是影响自燃倾向的因素。
煤炭的孔隙率越大，越易自燃；变质程度相同的煤，脆性越大，越易自燃。
根据地质报告，井田各煤层常见贝壳状及参差状断口，外生和生裂隙不发育，脆性差。
（7）煤层厚度、倾角、埋藏深度。
煤层厚度与倾角愈大，自燃危险性愈大。
在厚煤层开采时，由于开采条件复杂，回收率较低，盘区煤柱易遭破坏，采区封闭不严，漏风较大等原因造成容易自燃。
此外，煤是不良导热体，煤层愈厚，愈易造成良好的热积聚条件。
煤层埋藏深度增加，煤的原始温度增加，自然水份减少，也将使自燃危险性增加。
（8）地质构造
煤层遭到地质作用（如褶曲、断层、破碎带及岩浆侵入等）破坏的地点，自燃发火比较频繁。
原因是地质构造破坏处，煤质较松，有大量裂隙；围岩裂隙渗水，都使煤的氧化能力提高。
岩浆侵入区，煤层受到局部干馏，煤的孔隙率增加，强度降低，自燃危险性也可能增大。
本井田地质构造简单。
（9）围岩性质
煤层顶板坚硬而裂隙发达，冒落后块度较大，采空区漏风大，供氧条件良好。
若底板也较坚硬，则煤柱所受地压大，易破坏，均有利于煤层自燃；如顶板松软，冒落后采空区充填较致密，且能很块压实，则采空区遗煤的自燃危险性大大减少。
根据地质勘探报告，煤层伪顶、直接顶底板以泥岩、砂质泥岩为主，占83.6%，余为砂岩占16.4%，砂岩中以粉砂岩为主。
岩石物理力学性质测试结果表明：
5号煤顶板泥岩自然状态单轴抗压强度11.0MPa，底板泥岩
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