枣庄张山子二号井六大系统设计816Word格式.docx
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高级工程师
工程师
机电
顾明云
徐以兴
张礼君
助理工程师
电气
刘桂平
王正正
经济
张京川
高级经济师
前言
枣庄市张山子煤业有限公司二号井位于枣庄市台儿庄区张山子镇北部，紧邻张山子煤矿东部边界。
枣庄市张山子煤业有限公司二号井设计生产能力为15万吨/年。
矿井采用一对立井开拓，井底水平-76m。
中央并列式通风，主井进风，风井回风，现主采4煤层。
矿井为瓦斯矿井，无煤与瓦斯突出，煤尘无爆炸危险性，煤层为三类不易自燃煤层。
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，张山子煤业有限公司二号井领导高度重视，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2013年煤矿安全生产重点工程，力争按照《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）；
国家安监总局、国家煤矿安监局《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》（安监总煤装〔2011〕15号）；
国家安监总局、国家煤矿安监局《关于煤矿井下紧急避险系统建设管理有关事项的通知》（安监总煤装〔2012〕15号）；
国家安全监管总局、国家煤矿安监局《关于加快推进煤矿井下紧急避险系统建设的通知》（安监总煤装[2013]10号）的要求，在2013年6月底前完成“六大系统”建设完善工作任务。
受张山子煤业有限公司二号井委托，我院编制了《枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计》。
本设计根据张山子煤业二号井2013年的采掘接替安排，对井下紧急避险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，布署了矿井井下紧急避险系统建设完善所需的工程及设备。
一、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。
二、编制设计的主要依据
1．《中华人民共和国矿山安全法》、《煤炭法》、《矿产资源法》、《安全生产法》等及其它相关法律、法规。
2．《煤矿安全规程》（2011版）；
3．《煤炭工业矿井设计规范》；
4．《煤矿巷道断面和交岔点设计规范》；
5．《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）；
6．《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）；
7．《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）；
8．国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）》的通知（安监总煤装〔2011〕33号）；
9．国家安全监管总局，国家煤矿安监局《关于煤矿井下紧急避险系统建设管理有关事项的通知》（安监总煤装[2012]15号）；
10．国家安全监管总局，国家煤矿安监局《关于加快推进煤矿井下紧急避险系统建设的通知》（安监总煤装[2013]10号）；
11．《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）；
12．《煤矿井下作业人员管理系统使用规范》（AQ1048-2007）；
13．《煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件》（AQ6210-2007）；
14．《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）；
15．《山东煤矿安全监察局关于贯彻落实国发〔2010〕23号文件进一步加强煤矿安全监察工作的意见》（鲁煤安监发〔2010〕11号）；
16．山东省煤炭工业局关于印发《山东省煤矿井下安全避险“六大系统”验收标准及评分办法（试行）的通知（鲁煤安管[2012]142号）；
17．山东煤矿安全监察局关于印发《煤矿井下安全避险“六大系统”监察办法（试行）》的通知；
18．张山子煤业有限公司二号井生产地质报告；
19．张山子煤业有限公司二号井提供的有关文字及图纸资料；
20．张山子煤业有限公司二号井关于编制《枣庄市张山子煤业有限公司二号井井下安全避险“六大系统”设计方案》的委托函；
21．现场踏勘、调研收集到的有关资料；
三、“六大系统”主要技术特征
1．监测监控系统
该矿于2008年8月安装完成的KJ66NA型煤矿安全监控系统现已正常投入使用。
系统中心站采用树形结构,共配置5台KJ66N-F型分站,各类传感器60余台，现经枣庄市煤炭检测中心测试运行正常，符合国家安全标准。
KJ66NA型安全监控系统投入运行以来，该矿不断强化基础管理工作，细化了《张山子煤业有限公司二号井安全监控系统管理规定》、《安全监控中心安全生产责任制》，制订了《安全监控系统瓦斯超限应急处理预案》，依据《煤矿安全规程》和《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》严格管理，定期做报警断电试验，每天维护人员对设备巡查一遍并填写“巡查记录”。
目前，安全监控系统运转正常，主控软件查询功能和报表输出等功能优越，与省局正常联网，局域网内的每一个授权用户都可以查询张山子煤业有限二号井的安全监测数据。
为检测监控系统的各项数据真实可靠性，根据有关文件和山东煤矿安全监察鲁南监察分局的要求，该矿经枣庄市煤炭检测中心对KJ66NA系统运行情况、系统的通讯状况及各类传感器进行了检测，测试结果符合有关文件要求，并颁发《安全检验合格证》。
2．人员定位系统
该矿现已安装了一套KJ256型井下人员定位系统，配置双主控服务器，设在矿井调度室指挥中心，该系统由地面中心站、数据传输通道、井下数据监测分站、无线编码发射器等组成。
KJ256型人员定位系统，于2008年8月安装完成并投入使用。
中心站采用树形结构,共配置6台KJ256-K型分站和8个接收器。
覆盖井下全部作业场所，井下主要在井底车场、变电所、部分主机电硐室、人员出入较为密集的主要巷道及工作面顺槽口。
在避难硐室新增1台分站，并在避难硐室出、入口处设置人员定位识别器。
所有入井人员必须携带识别卡，识别卡专人专用（一人一卡制），井下各位置点识别卡分别与其附近的分站连接，识别卡信息经分站识别接入后传输至生产调度指挥中心，指挥中心可实时监测井下各地点人员分布情况。
3．紧急避险系统
全矿井在-76m水平大巷建设一个可容纳40人的临时避难硐室,在避难硐室内配备ZY45型压缩氧自救器。
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．压风自救系统
地面压风机房安装两台压风机，型号为OGFD-19.6/8，额定排气量为19.6m3/min，额定排气压力为0.8MPa，额定电压380V，额定功率110KW。
空压机启动控制设备随机配套，具有超温、超压、断油保护，地面压风机均为双回路供电。
压风自救装置型号为ZYJ（A）共8套，分别安装在14下扒钩2套、41103运输巷3套、41103回风巷3套，目前压风自救装置使用正常。
供风管路规格有Φ108、Φ57两种规格，在主井井筒内敷设一趟φ108无缝钢管连接至井下各采区大巷，最后用Φ57无缝钢管输送至采掘迎头地点
5．供水施救系统
张山子煤业有限公司二号井供水施救系统与防尘供水管路为同一管路，防尘供水采用地面静压水池压入井下，水池容量为200m3；
供水水源取自工业场地水源井，供水水泵型号DAl80×
9，数量2台，流量20m3/h,扬程50m。
供水系统水量、水质满足供水自救的要求。
矿井供水施救装置型号为ZGS，共5套，分别安装在14下扒钩1套、41103运输巷2套、41103回风巷2套，目前供水施救装置使用正常。
供水管路规格有Φ108、Φ57、Φ25三种规格，在主井井筒及车场绕道内敷设一趟φ108无缝钢管连接至井下各个水平，然后通过φ57无缝钢管连接至井下各采区大巷，最后用Φ25无缝钢管输送至采掘迎头地点。
6．通信联络系统
通信联络系统包括行政管理通信、生产调度通信、无线通信、矿用智能应急救援语音广播系统等。
该矿于2008年8月安装了一套TC－232B型程控数字调度交换机，安装于工业场地办公楼。
行政管理通信通过当地通信部门“虚拟”接入市话网。
井下通讯系统由KT23型无线通讯系统和井下固话系统组成，配备了6个无线通讯基站，2008年8月安装并投入使用，本次设计又新增1台无线通讯基站。
井下中央变电所、井底交接班硐室、避难硐室、采掘工作面爆破时撤离人员集中地点等重要场所设有直通调度室的直通电话，能在灾变期间及时通知人员撤离和实现与避险人员通话。
设计利用矿井现有的调度电话通讯系统，在避难硐室的生存室安设直通矿井调度室的直通电话。
通讯线网使用公共通信电缆，为确保通信电缆的安全可靠，井下干线电缆敷设路径应全部仔细核查，若有可能发生碰、砸电缆的地方应考虑加穿钢管保护。
直通电话至分线盒的通信电缆采用矿用阻燃通信电缆，且直通电话需定期测试维护，以确保其在非常情况下可靠使用。
四、存在问题及建议
1．本设计是针对安全避险“六大系统”进行的建设方案，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）由矿方建设完成，但需改进完善，与临时避难硐室设计进行对接，以便满足本次设计的需要。
2．“六大系统”建设应随采掘情况的变化加以完善。
第一部分矿井概况
第一节矿井基本情况
一、位置、交通
张山子煤业有限公司二号井位于韩台煤田西部，行政区划隶属于山东省枣庄市台儿庄区张山子镇，紧邻张山子煤矿东部边界，其地理坐标为：
东经：
117°
25′15″～117°
27′00″
北纬：
34°
33′15″～34°
34′45″
扩大区西距京沪铁路利国车站6km，利国站至徐州市约40km，韩庄运河从井田北部通过，可常年通行各类货船，伊家河流经该区，并与运河沟通，机船可通行。
公路交通亦较方便，京福高速公路在区内通过，煤矿至台儿庄、利国、贾汪均有公路相通。
公路、铁路、水运交通较方便（见张山子煤矿交通位置示意图）。
图1-1枣庄市张山子煤业有限公司二号井交通位置图
二、地形地貌
井田内地势平坦，地形南高北低，地面标高32.95～36.05m，平均标高34m左右，南有中低山丘，最高+288m，运河两岸地势低平，标高32m左右，全区被第四系冲积黄土所覆盖。
三、地面水系
区内地表水系：
井田西部最大的地表水体是微山湖，湖面辽阔，常年积水，它直接补给该区北部韩庄运河和南部伊家河。
韩庄运河宽200m，伊家河为人工挖掘，宽30m。
韩庄运河常年有水，由西向东流经该区，伊家河为韩庄运河的一条支流。
该井田历年洪水最高水位+35m。
四、气象特征
该井田气象属北温带季风区，属季风型过度性气候。
据枣庄市气象台和气象部门提供，结合以往的气象资料叙述如下：
近20年最高气温39.6℃（1988年7月7日），最低气温-19.2℃（1990年2月1日），平均气温13.9℃。
1月、2月份气温最低，7月份气温最高。
历年雨季一般始于6月下旬，9月中旬结束，以7、8月份雨量最多。
近20年年最大降水量905.2mm，年最小降水量415.3mm（1988年），平均年降水量660.5mm，日最大降水量220.2mm。
该区地处季风带，四季风向变化较大，全年以东风为多，其次是东南风、南风和东风。
春、夏、秋、三季以东南风为主，冬季多西北风。
风向更迭期在3月和9月。
平均风速2.9m/s；
最大风速15m/s。
近20年平均积雪2.5cm，最大积雪6cm（1990年1月31日），最小积雪1cm（1988年12月）。
近20年最大冻土深度14cm（1988年12月17日），最小冻土深度5cm（1992年）。
最早冻结日期10月28日（1966年），最晚冻解日期3月25日（1970年）。
五、地震情况
该区属地震烈度7度区，根据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，该区所属地震动峰值加速度分区为0.10～0.15g。
六、矿井基本概况：
该矿采煤方法采用走向长壁采煤法，采煤工艺为炮采。
一、地层
该井田为华北型沉积的隐蔽式煤田，根据钻孔揭露，第四系之下有山西组、太原组、本溪组和奥陶统马家沟组。
该井田含煤地层为太原组及山西组。
井田内地层由老到新分述如下：
1．奥陶系马家沟组（O1-2m）
奥陶系马家沟组，厚约600m，为煤系之基底，岩性为浅海相的深灰色厚层致密质纯灰岩及豹皮灰岩，夹白云质灰岩组成。
裂隙发育，含大量方解石脉，发育有小溶洞。
2．本溪组（C2b）
厚约45m。
主要由灰～深灰色、杂色泥岩，薄～厚层石灰岩、G层铝土岩及奥陶系石灰岩风化侵蚀面上残余铁质泥岩（山西式铁矿）组成。
含石灰岩四层（十二～十五），其中以第十四层灰岩较厚而稳定（约8.00m左右），为灰至灰白色，含白云质及白色燧石结核。
多依其赋存情况而含水，与G层铝土、山西式铁矿为本组之标志层。
本组地层与奥陶系呈假整合接触。
3．太原组（C2P1t）
本组厚约180m，本组地层在井田的北部保存完整，总的剥蚀情况是南部严重，向北逐渐减弱，直至保存完整。
主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩、薄层石灰岩和煤层组成。
属海陆交互相沉积。
其厚度由西向东逐渐变薄。
含石灰岩十三层，多位于泥岩之下，为煤层顶板。
其中石灰岩三、五及石灰岩十下层位、厚度稳定，分布普遍，为良好的标志层。
其它各层灰岩，可做为岩、煤层对比的辅助标志层。
三灰、十下灰中常含硅质结核。
本组含煤10层，均为薄煤层，其中局部可采煤层为煤15上、煤17二层煤。
属泥炭沼泽相沉积。
本组与中石炭统本溪组整合接触，以本溪组顶部十二层灰岩顶面与太原组分界面。
4．山西组（P1ŝ）
最大残留厚度为86.98m左右。
井田内南部全部被剥蚀，向北剥蚀渐弱，直至保存完整。
其岩性主要由深灰色至灰黑色泥岩、灰白色中、细粒砂岩、砂泥岩互层及煤3、煤4二层煤层组成。
山西组与下伏石炭统太原组整合接触，以太原组顶部一层含海百合茎、长身贝化石的黑色泥岩之顶面为其界面。
5．第四系（Q）
第四系在该井田内厚4.50～21.50m，平均厚13.59m。
井田内以南部较薄，向北逐渐变厚。
由土黄色耕植土、棕黄色至黄褐色砂质粘土、姜结石及底部砂砾或薄层灰色粘土组成。
其中姜结石层局部厚7.00m左右。
有粘土充填其中，为弱含水层。
耕植土中多见淡水贝壳，属湖泊相沉积。
二、井田地质构造
（一）褶曲与断层
张山子煤业有限公司二号井地处韩台煤田西部，东部及南部为各煤层露头线。
根据钻孔揭露资料，该区为一向西北倾斜的单斜构造，地层走向北东，倾向北西。
地层倾角南及东南部露头部位局部倾角较陡，平均倾角约30°
左右，最大达50°
以上。
主要发育两组断裂构造，分别为北东向和近东西向。
井田内局部见岩浆活动。
太原组煤层在该井田内未见有岩浆侵入。
根据地质报告，该矿井地层为一单斜构造，产状较陡，断裂构造发育程度简单，构造复杂程度属简单类型。
断层是该井田主要构造形式，主要有北东向、近东西向两组断层。
该区内共发现断层3条，均为正断层，分别为北东向的F1断层，近东西向的F2、F8断层，其落差均大于100m，贯穿全井田，对矿井构造形态起到主要的控制作用。
现将各断层分述如下：
1．F1断层：
走向北东，倾向北西，倾角75°
，落差260～280m，贯穿全井田，向北延出井田。
由13、16、17、18四条勘探线穿过，74-40、16-1与2003-8、2003-9两对钻孔控制，属控制断层。
2．F2断层：
为井田南部主要断层，自西向东，走向由北东东向转为近东西向，倾向南，倾角75°
，落差40～100m，落差自西向东逐渐增大，自3线以东所有勘探线均穿过，由74-40号孔穿过，5线74-11、2003-1，6线74-28、74-27，7线74-38、74-19，8线补22、74-34，9线74-25、79-10，11线74-31、79-12等6对钻孔控制，属查明断层。
3．F8断层：
位于井田东南部，为边界断层，自西向东，走向由北东东转北东，倾向北西，倾角75°
，落差200m，贯穿全井田，井田内延展长度2900m，向北延出。
由16-1号孔穿过，17-1、17-2及18-1、2003-1两对钻孔控制，属控制断层。
断层特征见表1.2.1
断层控制程度一览表表1.2.1
断层
名称
走
向
倾
倾角
（°
）
落差
（m）
长度
控制情况
控制
程度
F1
NE
NW
75
260
∫
280
1700
74-31、16-1，
2003-8、2003-9
两对孔控制
F2
NEE
EW
SE
40
100
4900
5线74-11、74-8对孔
6线74-28、74-27对孔
7线74-38、74-19对孔
8线补22、74-31对孔
9线74-25、79-10对孔
11线74-31、79-12对孔
等6对钻孔控制
查明
F8
200
2900
16线16-1穿过；
17线17-1、17-2穿过；
18线18-1、2003-1对孔
（二）岩浆岩
根据钻孔和张山子煤矿井下所揭露的资料，该井田西区岩浆活动剧烈。
各煤层受岩浆岩侵入影响严重，都存在岩浆岩侵蚀煤层的现象。
该矿井F1断层以东新区，穿过山西组地层的2003-10号孔，揭露2煤层位岩浆岩厚度较大，而3煤、4煤均无岩浆侵入现象，且均为气煤，未变质。
尤其3煤层在老区普遍有巨厚层岩浆岩，而该区突然消失。
三、煤层
该井田内含煤地层为石炭、二叠系，煤系地层2003-10号孔揭露厚度为273.83m。
含可采或局部可采煤层4层，分别为煤3、煤4、煤15上、煤17，平均纯煤总厚7.62m，含煤系数为2.8％。
现分述如下：
1．煤3：
位于山西组的中部。
井田内仅局部赋存，主要分布范围在F2断层以北，F1断层以东，F2断层以南完全被剥蚀。
区内残存伪厚0～4.24m，平均厚度4.24m。
其顶板为灰色粉砂岩，底板是粉砂岩。
赋存范围内稳定，厚度较大。
为该井田的可采煤层之一。
2．煤4：
位于山西组底部，上距煤3为21.99m，下距太原组石灰岩（三）30.85m（由西浅部向东深部逐渐变薄）。
伪厚0～2.29m，平均厚度2.29m。
为井田内较稳定煤层。
其顶板一般为灰色细粒砂岩，底板一般为粉砂岩，伪底为灰色泥岩，含植物根化石。
该煤层厚度大，为井田的主要可采煤层之一。
3．煤15上：
位于太原组中部，上距煤13在15.60～25.32m之间，下距16煤层26.30～50.00m，平均35.25m。
伪厚0～1.05m，平均为0.65m。
井田内17-1及2003-10号钻孔揭露该煤层。
为较稳定煤层。
其顶板为石灰岩，局部有泥岩伪顶，底板为灰色泥岩，含植物根化石。
为该井田内局部可采煤层。
4．煤17：
位于太原组下部，上距煤16在4.30～24.00m之间，下距太原组底部约20.00m，伪厚0～1.05m，平均为0.67m。
为该井田内较稳定煤层。
其顶板一般为石灰岩，局部有泥岩伪顶，底板一般为灰色细粒砂岩。
四、煤质
1．煤层物理性质及煤岩特征
根据钻孔煤芯及矿井现场资料，该区主要可采煤层，山西组煤层（煤3、煤4）：
黑色，弱玻璃光泽，亮煤为主，次为暗煤，夹镜煤条带，为半亮～半暗型煤。
太原组煤层：
黑色，玻璃光泽，较硬，贝壳状断口，具规则的细条带状结构，裂隙充填有黄铁矿或方解石膜，煤岩类型一般为半亮煤。
2．煤的工业用途
根据邻矿资料，煤3、煤4为气煤，煤15上、煤17为气肥煤，可作民用和工业用煤。
五、水文地质
1．概况
该区位于韩台煤田的西部。
韩台煤田位于徐州背斜的东南翼，岩层走向近东西。
井田地势平坦，地面标高+33～36m，北部略低于南部。
地表水系发育，煤田西部最大的地表水体是微山湖，伊家河自西向东穿过井田中部，运河自西向东流经井田北缘。
井田内主要地层有第四系、二叠系和石炭系，煤系基底为奥陶系。
井田内主要含水层有：
第四系姜石层，局部与下伏基岩直接接触，可补给基岩水；
二叠系山西组3层煤顶部岩浆岩裂隙含水层、石炭系上统石灰岩和奥陶系石灰岩。
该井田南部第四系冲积层下伏大面积基岩含水层露头，特别是奥陶系石灰岩岩溶裂隙发育，可直接接受大气降水补给，又可接受第四系补给，水量十分丰富。
据张山子煤矿历年矿井涌水量观测资料，矿井涌水量明显受大气降水影响。
2．含水层
⑴第四系姜结石含水层
据张山子井田资料，灰白色～黄褐色钙结核，上部粒径1～5mm，中下部粒径增大到5～30mm，个别粒径达40mm。
其间充填黄色粘土。
姜石层由南向北逐渐增厚，最厚达19.9m（74-5孔）。
其上为灰黄色粘土，厚0～3.50m，底部普遍分布一层厚约1m的隔水粘土层。
该区仅两孔，厚度10～15.88m。
一九七四年十月曾在伊家河南125m处的28号水井进行简易抽水试验，涌水量为0.528m3/h。
张山子煤矿一号井沿煤层掘至露头，揭露姜结石含水层，于一九七四年雨季观测，其涌水量约10m3/h。
⑵下二叠系山西组3层煤顶部岩浆岩裂隙含水层
据2003-3号孔资料，3层煤顶部岩浆岩为闪长玢岩，厚约40m，依张山子煤矿井下观测资料，此层位涌水量15m3/h左右。
据邻近大兴井田96-10号孔抽水试验资料，岩浆岩水量很小，单位涌水量仅0.032L/sm。
⑶太原组三层灰岩
据张山子煤矿资料，三层灰岩含水层厚约3.60m，有两个分层。
上分层厚约1.60m，下分层厚约1.50m，中间夹泥岩约1.00m。
该层分布广泛，层位稳定，裂隙比较发育。
2003号孔三灰伪厚5.65m，浅部钻孔（74-10、74-17、74-24）揭露该层溶洞发育，有漏水现象。
矿井老区最下层可采煤层（4层煤）距三层灰岩约28.00m，张山子煤矿到目前为止井下巷道尚未揭露。
3．矿井充水因素分析
矿井主要
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