四井六大系统设计Word文档下载推荐.docx

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15、《金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范》（AQ2023—2011）

16、《金属非金属地下矿山紧急避险系统建设规范》（AQ2033—2011）

17、《金属非金属地下矿山压风自救系统建设规范》（AQ2034—2011）

18、《金属非金属地下矿山供水施救系统建设规范》（AQ2035—2011）

19、《金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范》（AQ2036—2011）

20、矿井现场实际资料。

第一章矿井概述

第一节井田概况及地质特征

一、交通位置

梅河煤矿四井位于吉林省梅河口市红梅镇境内，位于梅河口市215°

方位约14.5km处，是梅河煤田的一部分，梅河煤矿本部设于梅河口市红梅镇，梅河煤矿四井地理坐标为：

东经125°

37′52.3″～125°

39′43.0″，北纬42°

25′37.6″～42°

26′40.7″。

该矿井是辽源矿业（集团）有限责任公司梅河煤矿基本生产矿井之一，属国有企业。

梅河煤矿四井距矿本部3.5km，北部矿区铁路专用线与沈吉线黑山头车站相连，距梅河口车站15.0km，距辽源车站80.0km。

梅河煤矿四井的主要交通干线公路有两条：

一条是沿沈吉铁路的沈梅公路，另一条是纵贯井田北部的矿区公路，交通极为方便（见交通位置图1.1-1）。

二、矿井建设概况

该矿井采用阶段片盘斜井开拓，两段斜井开拓整个井田，由吉林省煤矿设计院设计于1973年。

同年由原煤炭工业部批准，并于1974年1月1日破土动工，1979年10月1日正式投产，设计生产能力为21万t/a，后经采煤方法、运输系统、通风系统技术改造，现核定生产能力90万t/a。

改造后的主要技术原则及主要经济指标；

1、矿井设计生产能力0.21Mt/a，核定生产能力0.9Mt/a。

2、矿井开拓方式为四条斜井两个水平，分别为+55和-300m水平，现生产水平为-240m。

3、根据矿井开拓布置方法，皮带井为主要提升井，装备带宽800mm的带式输送机；

副井为辅助提升井，采用串车提升，利用原有JK-2.5/20型提升机，配套电动机功率310kW。

4、矿井采用混合式通风系统，抽出式通风方式。

改造后皮带井和副井入风，专用回风立井排风，矿井总风量为58m³

|s。

三、矿井水文地质条件

1、地表水系

矿区位于大柳河冲积平原，大柳河由井田西南的大杨树河、小杨树、白银河及横道河汇集而成，流向由西南向东北，流经海龙、朝阳镇与伊通河合并为辉发河，最后流入松花江。

大柳河因受大气降水及潜水补给，枯水期流量小，雨季流量为10～15m3/min间变化。

矿区不受河水危害。

另外还有磨盘山水库之人工水渠――海龙水渠和白石沟河，从本区西北及西南部经37、36、39等勘探线流出本区，东北部曙光水库，与东部井田边界相距约150m。

本区属北寒温带大陆性气候，夏热冬冷，最高气温34.09℃，最低气温-34.8℃，降雨集中在六～八月，最大降雨量为113毫米／日，十月下旬开始结冻至翌年四月解冻，冻结深度1.6m左右。

最大风力为9级，一般在3～4级，最大风速为28～30m/s。

四井处于矿区东部，井田内有白石沟小河海龙水渠，为季节小河，几年来开采地表出现的塌陷坑已回填完。

梅河矿地区从地貌可分为两级阶地：

一级阶地地势较平坦，阶地宽2～3公里。

四井矿区分布在二级阶地。

大柳河上游标高＋350～357m，下游标高＋333～＋340m，大柳河在矿区2.5Km处大致与矿区走向平行向东北流，河面宽100～150m，其流量为10～15m3/min。

矿区阶地宽3Km里左右。

阶地上游标高＋357～＋382m，下游标高＋340～＋353m。

当地侵蚀基准面标高为+335米，矿体分布标高为+330～-500米。

矿区地下水主要有第四系冲积砂砾石孔隙水、下第三系古新统梅河组砂砾岩孔隙裂隙水和构造断裂带脉状裂隙水。

2、地表塌陷坑情况

梅河煤矿四井井田范围内由于12层、13层煤几年来开采后形成的塌陷坑已回填完，经多年观测未发现有渗水现象。

3、采空区、老窑及相邻矿井情况

梅河煤矿四井从1979年投产至今已有31年，现生产水平已至-300m标高，从+300～-240m各个水平经开采形成大范围的采空区，虽然巷道按走向布置，但是个别地段标高并不完全一样，同时由于巷道冒落所以采空区会有积水存在。

中心井井田属于梅河煤矿四井井田露头，开采最低标高+220m,中心井+220m水平与四井+220水平相通，两井与+220水平进行封闭。

中心井涌水由梅河四井+220水平进行排水，中心井现在涌水量约为48m³

/h。

4、含水层及隔水层

（1）、含水层

第四系冲积砂砾石孔隙含水层：

该层主要由砂、砾石及亚粘土组成。

分布于整个矿区。

砂砾层由粗、中、细砂及砾石组成，砂成分主要由石英、长石等组成。

水位标高+330～+335m,一级阶地砂砾层厚度15～20m，二级阶地厚度10～18.65m。

井田内砂砾层底部普遍发育有厚度约0.2～0.5m的砾石层，其砾径10～400mm，分选较好，磨圆度好。

砂砾层含水丰富，透水性较强，与煤层露头直接接触，是矿井充水的主要来源。

砂层水的补给靠大气降水的间接补给，井田内砂层渗透系数19.9～23.6m/d，单位涌水量q=1.5～2.5m3/s，属强富水。

新生界下第三系古新统梅河组砂砾岩孔隙裂隙含水层：

该层主要由砂岩、砾岩工业煤层。

厚度150～210m，由灰绿色、灰白色的粉砂岩、细中粒砂岩组成,含粉砂质及少量炭屑。

砂岩成份以石英、长石为主，含少量绿色矿物，分选较好,胶结较差，极松散，层理不发育，主要以风化裂隙水为主。

砂、砾岩孔隙、裂隙微承压含水层：

厚度40～150m，由浅绿色粉砂岩、灰白色砂岩组成。

层理不发育，胶结较差。

构造断裂带脉状裂隙含水层：

本矿井地质构造较发育，大小断层较多，孔隙裂隙含水层沿断层进入采区，对开采煤层造成影响。

（2）、隔水层:

泥岩隔水层：

厚度30～150m，由灰褐色、茶褐色的块状泥岩组成，呈块状，结构致密，破碎面呈贝壳状、参差状和平坦状断口，层理不发育。

5、地下水补给、迳流、排泄条件

大气降水的渗入补给，是地下水的主要补给来源。

矿区地势较高，排水条件较好。

同时区域地下迳流也起着重要作用。

在其移动过程中，被较大河流所排泄。

垂直蒸发排泄也是矿区地下水的另一种主要排泄途径。

6、矿坑充水因素分析

（1）、直接充水水源

煤系地层及非煤系地层中砂岩、砂砾岩孔隙裂隙水和构造破碎带中的地下水为矿坑直接充水水源。

（2）、间接充水水源

主要为第四系冲积砂砾石孔隙水及地表水体，该水源在构造条件的作用下，亦可能转化为直接充水水源。

7、矿井涌水量

矿井现进入深部开采阶段，分两个煤层：

12、13号煤层，属急倾斜中厚煤层。

近几年普遍采用放顶煤综采开采法，开采标高-300m水平，砂层底板最低标高＋312m，H＝612m。

根据目前生产矿井涌水量统计结果，矿井涌水量最大120m3/h，最小89m3/h，一般为98m3/h。

利用比拟法预测该矿井开采至-500m时全矿井最大涌水量见下表：

计算公式

预测开采至（-500m）

面积

（m2）

降深

（m）

涌水量

（m3/h）

Q=Q0

112000

812

137

利用比拟法预测该矿井开采至-500m时全矿井最小涌水量见下表：

72000

89

表中公式符号：

F、F0—预测井、现开采井开采面积

S、S0—预测井、现开采井水位降深

Q、Q0—预测井、现开采井涌水量

以上结果是根据坑道实际排水量资料计算，其结果可靠。

随着开采深度的增加，应注意对坑道进行水文观测及排疏干工作，以保证矿山安全。

综观上述，该矿井的水文地质条件复杂程度为：

以孔隙裂隙充水为主的第四系松散岩类孔隙水在构造的作用下，亦可形成直接充水水源的水文地质条件中等复杂程度的矿井。

现矿井正常涌水量98m³

/h，矿井最大涌水量120m³

四、工程地质及环境地质

1、工程地质

根据该矿地层岩性、地质构造、岩石风化程度及水文地质特征等条件，将矿区分为3个工程地质岩组。

分述如下：

（1）、松散岩组

主要为第四系全新统腐殖土、冲积亚粘土、中粗沙、砂砾石厚度20～35m，分布在河流两侧的阶地、漫滩及沟谷低洼处。

腐殖土、亚粘土厚度5～15m，可塑性强，遇水呈泥状。

中粗沙及砂砾石含水丰富，厚度4～25m，分选性差，粒径3～5mm，最大10mm。

（2）、碎屑岩组

主要为新生界下第三系古新统梅河组炭质泥岩、泥岩、粉砂岩、砂岩、砂砾岩组。

砂岩及砂砾岩组:

主要为新生界下第三系古新统梅河组粉砂岩、砂岩、砂砾岩组。

厚度6～30m，最大厚度140m，分布稳定，岩芯多呈长柱状，部分短柱状，没有做测试，但从开采情况看，属软弱岩层。

泥岩类岩组:

其岩性主要为新生界下第三系古新统梅河组炭质泥岩、泥岩，多为为矿区工业煤层的直接顶、低板。

总观各层，岩层厚度10～70m，最大厚度160m，据钻孔岩芯观察，泥岩类水平层理发育、易碎、岩芯多呈碎块状，极少部分呈短柱状，抗风化程度弱，属软弱岩层。

总观上述二岩组，其煤层顶、底板大都为泥岩类，个别部位为粉砂岩，局部底板为砂砾岩。

顶、底板沿走向和倾向均有不同程度的变化，岩石质软、易风化冒落、自然饱和吸水率大，抗冻性差，顶底板均属不稳固型。

（3）、软弱破碎带

主要为各类岩石的风化带及构造破碎带。

该区岩石风化带厚度一般20～35m，构造破碎带最宽可达10m左右，均含有不同程度的潜水或微承压水，构造破碎严重地破坏了岩层的完整性，使本来就属于不稳固型的煤层顶、底板更加不稳固。

加之地下水的活动，使岩层的稳定性和完整性受到进一步破坏，易发生坍塌掉块和冒顶。

纵观上述各组，砂岩及砂砾岩类岩石较稳固，而泥岩类，特别是矿层顶底板，在构造和地下水活动的影响下，易发生不良的工程地质问题，如坍塌、掉块、冒顶等。

岩石抗风化能力和抗冻性均较差。

故此该矿床属矿体及围岩均软弱岩层为主的工程地质条件复杂类型矿床。

2、环境地质

矿区是极少发生地震的地区，据记载没有发生过3级以上地震。

由于矿区职工住宅及公路都在平坦地势之处，不存在发生泥石流和滑坡。

崩塌等自然灾害。

矿区开采过程中，地表会出现沉降和塌陷现象，在开采过程中首先做好地表沉陷预测工作，根据预测结果提前采取防护措施或对民房进行加固及搬迁处理。

对下低洼地带，要防止积水，采取人工回填或对地表积水采取疏导使积水引向矿区外货流入干线河流，消除谁隐患。

井下地温变化不十分明显，无地热现象，属恒温带。

温度对开采深度影响不大，一般深度每增加100m,温度增加1℃。

由于矿区开采标高较深，因此对矿区地质环境影响不大。

矿井每年矸石排放量为2500～3500m³

左右，有堆放的矸石山。

矸石山位于平坦处，不会造成泥石流现象。

环境地质条件属中等类型。

五.瓦斯、煤尘及煤的自燃

梅河煤矿四井2011年瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量为10.37ｍ3/t，绝对瓦斯涌出量为11.96ｍ3/min；

矿井无瓦斯突出现象。

根据2011年煤尘爆炸性和自燃倾向性鉴定结果：

煤尘有爆炸危险性，煤层自燃倾向易自燃。

第二节主要系统

一、提升系统

根据矿井开拓布置方式，主提升井为皮带井，装备带式输送机，选用带宽800mm的STJ800/2×

220Q型钢丝绳心胶带输送机，电动机功率220kW×

2。

副井为辅助提升井，采用串车提升，利用原有JK-2.5/20型提升机，配套电动机310kW。

井下暗付井为辅助提升井，安设JKB－2.5*1.7PT型防爆提升机一台，配套隔爆变频调速电动机280KW。

担负全矿井人员、矸石、设备、材料的提升下降任务。

井下暗主井为皮带，选用带宽800mm钢丝绳芯胶带DTC80/20/250输送机，电动机功率250kW。

担负全矿井出煤任务。

二、运输系统

1、井下煤炭运输

为实现井下煤炭运输的连续性，顺槽、大巷及上山均采用刮板运输机和胶带运送机运输。

工作面煤炭采用刮板运送机运输至下顺槽，通过刮板输送机或顺槽胶带运送机运至-240煤库，由煤库上-240穿层皮带，上暗主井-180下延皮带、暗主井倾角皮带、+75罐笼皮带、罐笼煤库、+75折返皮带，最后由主井大倾角皮带输送提至地面。

2、井下辅助运输

井下矸石、材料及设备的运输采用CCG6.0/600E型防爆型柴油机车牵引1tU型矿车，倾斜巷道采用JDHM-25型缓速绞车（电机功率30KW,牵引力20吨）牵引矿车运输。

人员通过人车入井，平巷不设人车。

三、通风系统

矿井通风方式为混合式，通风方法为抽出式。

矿井移交生产时为四条井筒，其中皮带井，入风井及副井入风，风井回风。

矿井初后期总风量为58m³

/s，初期最大风压为975.7Pa，后期最大风压为1014.2Pa。

初期等积孔为2.2㎡，后期等积孔为2.1㎡。

利用现有的BDK-6-No18配KW型防爆对旋轴流式通风机二台，一台工作，一台备用，可满足通风要求。

四、排水系统

根据矿井开拓布置方式，该矿井排水系统为三段排水。

一段排水在-300m水平设置水泵，将矿井水由井下-300m水平排至地面-180m。

设有MD155-30×

6水泵三台，配套防爆电动机功率132KW。

二段排水由-180m水平排至+55m水平，在-180m水平设水泵房，设有MD155-30×

10水泵三台，配套防爆电动机功率220KW。

三段排水由+55m水平排至露天蓄水池，在+55m水平设水泵房，设有MD280-43×

9水泵三台，配套防爆电动机功率450KW。

一段排水管路采用φ159mm无缝钢管2趟，正常涌水期1趟工作，最大涌水期2趟工作，吸水管路采用φ159mm无缝钢管。

排水管路经管子道沿回风井井筒敷设至-180m水平水泵水仓，其连接方式以法兰连接为主，局部以焊接相辅。

二段排水管路采用φ159mm无缝钢管2趟，正常涌水期1趟工作，最大涌水期2趟工作，吸水管路采用φ159mm无缝钢管。

排水管路经管子道进入+55m大巷、+55水泵水仓，其连接方式以法兰连接螺栓固定为主，局部以焊接相辅。

三段排水管路采用φ159mm及φ218mm无缝钢管各1趟，正常涌水期1趟工作，最大涌水期2趟工作，吸水管路采用φ218mm无缝钢管。

排水管路经副井至地面蓄水池+55水泵水仓，其连接方式以法兰连接螺栓固定为主，局部以焊接相辅。

五、压风系统

空气压缩机站设置在四井地面，压风管路通过主井、+55运输大巷、暗付井到各水平大巷，最后由各水平大巷到各采区风溜道及掘进道口。

利用矿井现正在使用的两台JN250-8型空气压缩机，一台工作，一台备用，空压机流量46.55m3/min，压力0.80MPa,配套电机250KW，电压6kV,每台空气压缩机配一台C-7型储气罐。

压风（自救）系统管路干线选用规格φ160mm*4，支线管路选用规格φ109mm*3.5。

六、供电系统

梅河四井供电现状：

矿井采用两回路电源供电，两回路电源分别引自梅河口变电所的梅采线和四梅线，电压等级60KV，均采用LGJ-120型钢芯铝绞线架空线，长度均8km.正常时，两回路同时带电，一回路工作，一回路备用。

梅河四井设一座地面变电所，变电所一次侧设1台S9-5000/63/6.3型和1台SJ-3150/63G型变压器，正常时，两台变压器同时带电，一台工作，一台备用。

七、监测监控系统

梅河四井现采用KJ19N型安全监控系统，根据井下生产规模和巷道布置，以及检测参数的要求，梅河四井共设置18个KJ19-F型分站。

监控分站分别设在井下中央变电所及水泵房、采煤工作面，掘进工作面、煤仓、矿井总回风巷及井上的通风机房等处。

对井下瓦斯、一氧化碳、风速、负压、温度、带电状态、风门状态烟雾、设备开停状态进行检测，并通过远动开关实现风电、瓦斯电闭锁，在矿井通风机房装设地面分站，对通风机房内的设备开停状态、风门位置、风机轴温、电机的电压、电流个风道内的瓦斯浓度，一氧化碳浓度、负压、风速等参数进行检测，所有检测数据经分站微机处理后通过网络传至监控中心。

在四井地面监控中心配置KJ19N（已有）监控主机，备机各一台，传输接口一台，16端口网络集成器一台，以及图形数据终端、打印机、UPS电源等。

八、通信联络系统

梅河煤矿四井通信现采用程控电话与外界联系。

地面调度室设有TLD-2000D型数字程控调度交换机1台，可安设电话100门；

井下采用KTH3防爆型矿用电话机，入井通信电缆在井口门有熔断器和防雷装置。

井下采煤工作面、掘进工作面；

皮带输送机机头、中央变电所、采区配电点、各井井底车场、装载硐室、乳化泵站、井下火药库、瓦斯抽放泵站及避难硐室按设防爆型矿用调度电话机；

地面井长办公室、矿灯房、主要通风机房、地面各斜井绞车房等场所都安设了生产调度电话。

四井原有一条入井通信电缆，技改后，增加1条，两条通信电缆分别经两条井筒入井，入井通讯电缆型号为MHYA32-50*2*0.8。

井下通信电缆与电力电缆保持足够的间距。

井下通信电缆分线箱采用JHH隔爆型电缆分线箱。

人车装设KXT5型载波扩音电话，并直通绞车房，保证跟车人载运行途中任何地点都向绞车司机发出紧急停车指令。

第三节生产布局

根据矿井采区巷道布置情况，四井共有4条井筒，分别为主井、副井、两个回风立井，主井为大倾角皮带斜井兼做入风井，副井为轨道斜井为主入风斜井，两个回风立井为主回风立井。

矿井现开采水平为-300m水平，为10101-2区，工作面采用综合机械化采煤方式采煤工艺，采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。

工作面支护形式为液压支架,落煤方式为机械落煤,最大控顶距6.25m,最小控顶距为5.65m,工作面平均断面为12.4m2。

上下出口的支护形式均为单体支柱配合π型钢梁支护。

入、回风巷的支护方式为U钢、锚网支护，巷道断面8.5m2。

掘进工作面分别为10103-2区风、溜道，风道采用炮掘方法掘进。

溜道采用综掘机方法掘进道。

现掘进工作面2个。

第四节劳动定员

　　矿井设计生产能力0.9Mt/a、年工作制330d，三班作业。

矿井人员在籍系数根据《煤炭工业矿井设计规范》GB50215-2005中有关规定选取。

经计算，当矿井达到设计生产能力并满负荷生产时，全矿在籍职工总人数为855人，其中原煤生产人员560人，其他人员295人。

最大班入井人员245人。

第二章安全避险“六大系统”方案设计

第一节监测监控系统

1.矿井安全检测监控系统概述

梅河煤矿四井2011年瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量为10.37ｍ3/t,绝对瓦斯涌出量为11.96ｍ3/min；

据煤炭科学研究总院抚顺分院瓦斯通风防灭火实验中心提供的煤炭自燃倾向性属I类容易自燃煤层，自燃发火期2个月，煤尘具有爆炸性，煤尘爆炸指数51.85％。

根据《煤矿安全规程》有关规定、《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）/<

煤矿安全监控系统通用技术要求>

（AQ6201-2006）和国家安全总局《煤矿井下安全避险六大系统建设完善基本规范（试行）》

（【2011】33号文），梅河四井配置KJ19N型（已装设）煤矿监控检测系统，系统运行正常，达到了联网监控，监控设备能满足生产需要，且有20%的备用设备。

安全监控系统有四井调度室统一监控。

监控系统对矿井生产中的甲烷、一氧化碳、温度、风筒、负压、风速、通风设备开停、封门开关等，环境参数和被控设备亏点情况进行24小时实时不间断的监测监控。

矿井安全监测监控系统地面中心站设于四井调度室，中心站设备采用双回路电源供电，另配备UPS型不间断后备电源，并留与上一级主管部门联网接口。

中心站配置监控主机2台（已有），其中1台工作，1台备用，备用电源容量保证系统工作不小于2h。

2、安全监测监控和传输设备选择

根据井下安全生产条件，采用KJ19N矿井安全监控系统，本系统组成的所有设备符合GB3836.1-2000，GB3836.2-2000，GB3836.4-2000中的各项规定符合《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）的各项要求，并经国家制定的防爆检验机关检查合格，持有防爆合格证和“MA”证书，监测监控系统各配备套设备与安全标志证书中的所列产品一致。

系统是由地面中心站设备和井下设备组成，系统中心站设备有监控主机、备用机、打印机、传输接口、UPS电源、交流稳压电源、避雷器、计算机软件（包括操纵系统、中心站软件、应用程序及其存贮介质）等。

监控系统井下设备主要有KJ19-F监控分站、KYD-2Y煤矿用电池箱、载体催化式甲烷传感器CJC4（N）\煤矿用一氧化碳传感器GTH500、煤矿用风速传感器GFW15、煤矿用负压传感器GDP5、煤矿用温度传感器GWD40、矿用风门开闭状态传感器GFK40、基点设备开停传感器KGT-31、