矿井火灾全防治Word格式.docx
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目录I
前言1
第一章采区概况及地质特征5
第一节采区概况5
一、交通位置5
二、地形及地貌特征5
三、主要河流及水体5
四、区内小煤矿开采情况5
五、气象与地震5
第二节地质概况6
一、相邻采区地质及水文地质情况6
二、地质构造7
三、煤层及煤质9
四、水文地质10
五、其它开采技术条件14
第二章矿井现有生产概况16
第一节矿井开拓方式、采区16
第二节提运系统16
第三节井下运输系统17
第四节排水系统18
第五节通风系统19
第六节压风系统19
第七节供电系统20
第八节地面生产系统20
第三章大巷运输及设备22
第四章采区开采23
第一节采区范围及储量23
一、储量计算范围23
二、储量级别的划分23
三、煤层厚度的采用、煤分层及不可采边界的确定。
23
第二节采区生产能力及服务年限26
一、采区工作制度26
二、采区设计生产能力26
三、储量及服务年限26
第三节开拓方案27
一、开拓方案的提出27
二、方案比较33
三、结论33
第四节采煤方法及机械配备35
一、采煤方法35
二、主要采煤机械设备选、工作面长度、年推进度35
三、移交生产及达到设计产量时回采工作面个数35
四、采区巷道布置35
五、开采顺序36
六、采区生产能力36
七、巷道断面及支护形式36
八、巷道掘进进度指标37
九、掘进工作面个数及机械配备37
第五章采区通风和安全38
第一节概况38
第二节采区通风38
一、通风系统及通风方式的选择38
二、风井位置、服务范围及服务时间39
三、掘进通风及硐室通风39
四、井下避灾路线39
五、庚组采区风量计算及负压、等积孔的计算40
六、通风设施，防止漏风和降低风阻的措施：
44
第三节降温措施47
一、矿井热害情况及本矿井的致热因素47
二、降温措施47
第四节灾害预防及安全装备47
一、瓦斯灾害防治：
48
二、粉尘的综合防治：
三、矿井防灭火：
49
四、矿井防治水53
五、井下其它灾害防治54
六、矿井安全监测及其它装备54
第六章提升、运输、通风、排水、压缩空气设备56
第一节提升、运输设备56
一、采区轨道下山提升设备选型56
二、采区皮带下山运输设备选型57
第二节通风设备59
一、设计依据59
第三节排水设备59
一、-280m水平水泵房59
二、－225m水平中央泵房排水能力验算：
60
第四节压缩空气设备61
一、设计依据61
二、空压机61
三、压风管路62
第七章地面生产系统63
第八章电气64
第一节供电电源64
第二节电力负荷64
第三节井下供配电67
一、庚一下山采区高低压配电系统：
67
二、庚一下山采区高低压配电设备选型：
三、井下固定照明及保护接地：
第四节安全与生产监测68
第五节安全与生产监测68
第九章井下消防及洒水69
第十章建井工期70
第十一章技术经济72
第一节劳动定员及劳动生产率72
第二节建设资金估算72
一、投资概算：
72
二、投资范围：
73
三、概算编制依据：
第三节采区设计主要技术经济指标73
附录78
1、平煤[2007]68号文；
2、天安**矿庚一下山采区方案设计委托书。
前言
一、概述
平煤集团**矿是武汉院设计的年生产能力为120万t/a的大型矿井，1956年开工兴建，1958年12月建成投产开采一水平，1984年结束一水平进入二水平开采。
目前矿井生产的采区有己二扩大采区、己三及己三下延采区和庚一下山采区。
正在建设的采区有己四采区和三水平己二采区。
矿井采用立井多水平分组大巷、分区石门上、下山开拓，一水平标高-80m、二水平-225m标高，三水平-650m标高。
2005年经河南省煤炭工业局以豫煤行（2005）576号文批准核定矿井综合能力143万t/a。
**矿庚一下山采区安全生产的最大隐患是水害，根据《平煤集团天安**矿庚一下山采区地质说明书》，庚一下山采区充水水源主要是石炭系太原组灰岩含水层水、寒武系白云质灰岩含水层水和己一下山采区的老空水，特别是己一下山采区的老空水，积水量达到190932m3，所以要安全、可靠的开采庚一下山采区，不仅仅需要采取安全的防治水措施，而且还应该在开拓庚一下山采区巷道之前，对己一下山采区的老空水进行探放，以确保庚一下山采区的安全开采。
我院所作的“平煤天安**矿庚一下山采区方案设计”是在己一下山采区老空水疏放完毕的前提下进行的。
二、编制设计文件的依据：
1、平煤天安**矿庚一下山采区设计委托书。
2、平煤[2007]68号文：
《关于**矿庚一下山采区地质说明书的批复》。
3、**矿提供的“**矿庚20－21煤层底板等高线及储量计算图、**矿庚一采区综采柱状图”。
三、设计的主要特点：
1、**矿井下各种灾害齐全（煤与瓦斯突出、水害、瓦斯煤尘爆炸、煤层自燃、地温高、地压大等）。
其中水害为庚一下山采区各种灾害重中之重，设计则采取了相应措施，如要求**矿提前对己一下山采区老空水进行疏放、在各个采煤工作面都要设置一条泄水巷等。
2、庚一下山采区三条下山：
皮带下山、回风下山均沿煤层布置，轨道下山部分沿煤，部分为岩巷，减少岩石工程量，节省了投资。
3、井下主、辅助运输系统，充分利用**矿原有的运输、提升系统，减少了设备投资。
4、本设计只考虑开采锅底山断层次生断层以上（-280m以上）的庚组煤层。
-280m以下庚组煤，因受锅底山次生断层影响，其中三条较大断层交叉，将大部分煤层切割的支离破碎，很难布置正规采面，就是能开采还受到水的威胁，需留隔水煤柱，故本次设计对-280m以下庚组煤不再考虑。
5、为避免-220m以上庚一采区的开采影响，留足够的防水煤柱，先开采次生断层以上的庚20-21-21130采面，最后开采庚20-21-21110采面，具体见开拓方式平面图。
6、充分利用己一上山采区的己一疏水下山作为本采区的回风上山，减少了工程量。
7、根据推荐的方案，将三条下山布置在采区的西部，靠近**矿工业广场煤柱，减少了压煤。
8、移交标准为庚一下山采区在-280m形成完整的生产系统，一个综采面投产，两个掘进头掘进。
四、主要技术经济指标
设计生产能力：
0.45Mt/a
服务年限：
2.03年
工业储量：
138.7万t
可采储量为138.7万吨（扣除下山保护煤柱10.7万t，剩余128万t）
开拓井巷工程量：
2465m，其中岩巷1154m，半煤岩巷1311m。
采区工作人数：
225人
工效：
4t/工
估算总投资：
5280.12万元（不含采掘设备租赁费，顺槽、切眼及煤巷下山、联络巷费用）
吨煤投资：
117元／t。
建设工期：
20.4月（未含对己一下山采区采空水疏放的时间）
五、存在问题与建议
1、根据“平煤天安**矿庚一下山采区设计委托书”，要求庚一下山采区和己一下山采区联合布置，我们认为两组煤层联合布置不合适，原因如下：
（1）己一下山采区剩余的可采储量少且都在锅底山断层及其次生断层附近，因为构造原因煤层变得不太稳定，使煤层顶板破碎，裂隙、节理发育，不易于顶板支护，也使得煤层倾角变化异常，局部煤岩层直立或倒转；
（2）整个己一下山采区被老空水淹没，要恢复系统投入较大，从经济方面考虑，开发剩余的己一下山采区资源不合算。
所以本次庚一下山采区方案设计只对庚组煤层进行设计。
2、在开发庚一下山采区之前，必须对原**矿-225m水平水泵房、水仓及变电所进行核算，根据设计要求进行扩容或扩建。
3、在形成采面之前，应先打区段泄水巷（兼作下区段的回风顺槽）泄水，以保证采面的回采安全。
4、应及时应对突发事件的发生，加强职工培训，熟悉避灾路线。
5、本采区地质构造条件复杂，尤其是断层的走向延伸长度及摆动幅度有待查明。
6、己一下采采区老空积水严重，积水量大，应该采取措施提前探放，以确保庚一下山采区的安全开采。
7、采区范围内灰岩含水层的富导水区域不清，应在生产过程中加强超前探放水工作，避免突水事故发生。
8、煤层顶底板岩石物理力学参数没有测定，需及时取样测定。
9、煤层瓦斯含量测定数据较少，应随生产进度及时取样测定，以便采取瓦斯治理措施
10、需进一步收集有关水文地质资料进行分析研究，找到地下水活动规律，更好的指导矿井生产，减小水害的威胁，确保矿井生产安全。
11、原设计0.3Mt/a时，采面采高按1.15m，但根据庚一上山、庚20－21都是一起开采，再根据**矿提供庚一下山部分六个钻孔，庚20－21夹矸最大厚度0.75m，最小0.2m，所以今次设计采高按2.08考虑。
因从储量计算块段看，只有一个块段为1.88m，其它五个块段都在2.02至2.23之间。
第一章采区概况及地质特征
第一节采区概况
一、交通位置
**矿位于平顶山市区西北约8km处，市区东部及西部分别有京广、焦枝两大铁路干线通过，矿区铁路可直达**矿主井煤楼，铁路运输十分方便。
公路有柏油马路、水泥路与周边县市相通，交通十分便利。
见交通位置图1-1-1。
二、地形及地貌特征
对应庚一下山采区地表属山前坡地，地面标高从+100.0～+135.0m，地势北高南低，与地面对应的村庄有谢庄、刘庄及**矿口（已搬迁），崔庄（已搬迁）等，采区回采时将对其产生不同程度的影响。
三、主要河流及水体
该区段无有地表水体，仅有两条季节性冲沟从区内通过。
地下水补给来源主要是大气降水、井田南部边缘的乌江河水及灌溉农田的红旗渠。
四、区内小煤矿开采情况
区内开采的小煤矿有：
新华四矿，谢庄煤矿，安兴煤矿，据调查了解，这三个小煤矿都开采戊组煤层，距庚组煤层较远，不影响庚一下山采区的开采。
五、气象与地震
本区属南温带、季风区，大陆性半干旱气候。
年平均降雨量为742.6mm，最大降雨量为1323.6mm（1964年），最小降雨量为373.9mm（1966年），降水多集中在7~9月，约占全年降水量的70%左右。
本区蒸发量大，约为降水量的一倍以上，湿润系数0.616。
年均蒸发量为2825mm。
年平均气温为15℃。
常年风向多为北西和北东，以北西风速最大，风速达24m/s。
最大积雪厚度为16cm，冻土深度为22cm，历年最早初冻日期为10月14日（1962年），最晚解冻日期为次年4月18日（1962年），最长冰冻期为170天。
本区地震烈度为6度。
第二节地质概况
一、相邻采区地质及水文地质情况
与**矿二水平庚一下山采区相邻的采区有**矿二水平庚一上山采区、上覆的**矿二水平己组一采区。
**矿二水平庚一上山采区现在正在开采，从实际揭露的地质及水文地质情况看，庚20煤层厚度稳定1.2m左右，与下伏的庚21煤层（厚度0.5~0.8m）之间的间距0.3~1.5m。
地质构造条件简单，无有褶皱构造存在，断层也多以小断层出现，落差也多在2.5m以下，构造发育相对简单，仅在采区上山底部附近见一条落差5~7m的正断层。
煤层顶板以L5灰岩为其直接顶板，完整性较好。
煤层瓦斯含量较低，瓦斯涌出量较小，相对瓦斯涌出量0.99m3/t，煤层倾角变化较大，一般15°
左右，局部变大至35°
左右，庚一上山采区水文地质条件比较复杂，采掘过程中，煤层顶板滴淋水、出水现象比较严重。
庚一皮带上山在探水过程中遇水起钻时涌水量聚增，最大达300m3/h，严重影响安全生产，庚20-21070机巷在掘到32点前16m时，煤层底板突水，涌水量在50m3/h左右，至今稳定在40m3/h左右。
庚20-21070采面被迫后退做切眼，丢煤回采。
庚一采区上山最大涌水量590m3/h，正常涌水量260m3/h.
**矿二水平己组一采区现已报废，从开采实际情况看，己一上山采区煤层稳定，构造简单，开采技术条件相对较好，但水文地质条件相对较为复杂。
上部首采面回采时，采面涌水量30～40m3/h，己17-21070采面1986年6月贯通后，安装期间切眼下部底板突水，涌水量最大达500m3/h，现在虽经地面截流注浆封堵，仍以100m3/h左右的涌水量进入庚一上山采区，由庚一泄水巷排出。
己一下山采区从揭露情况看，煤层因构造原因变得不太稳定，厚度从2.0～17.36m。
地质构造条件变得较为复杂，己一轨道、皮带两条下山揭露的一组断层落差超过5m以上的就有5条，且走向延伸较长，落差有的超过30m以上，对煤层的破坏非常严重，这些断层可能要延伸到庚一下山采区范围内。
也因为构造原因，使煤层顶板破碎，裂隙、节理发育，不易于顶板支护，也使得煤层倾角变化异常，局部煤岩层直立或倒转。
也使得煤层瓦斯含量急聚增加，在己17-21150机巷掘进施工中，曾发生煤与瓦斯突出。
己一下山采区水文地质条件相对较为简单，开采过程中未发现突水现象，但仍受底板水的威胁。
受己一上山采区水文地质条件影响，现在己一下山采区所有老空区均被老空水充满，积水量约19万m3，这将给庚一下山采区的开采带来重大的水患威胁。
二、地质构造
庚一下山采区位于李口向斜构造的西南翼，锅底山正断层的上盘。
区内地质构造条件复杂，主要以断层为主，褶皱构造不发育，仅由于锅底山断层引起的引捩现象显示的宽缓的向斜。
其轴向与锅底山断层走向一致，断裂构造对煤层破坏严重，各主要断层情况描述如下：
1、锅底山正断层（F1）
锅底山正断层，走向NW-SE方向展布，断层面倾向SW，NE盘抬升，SW盘下降，落差100～260米不等，倾角30°
～60°
，为高角度正断层，在43和44勘探线间以阶梯状错动显示。
2、F2逆断层
F2逆断层，走向与锅底山正断层走向展布基本一致，中间稍有弯曲变化，断层面倾向SW，倾角40°
～65°
不等，落差30～90米。
该断层在43勘探线，以43-4、43-5孔控制。
在44勘探线以44-19孔控制、己一轨道下山与皮带下山实际揭露时也有较明显的显示，向西延伸到45勘探线附近，向东延伸到七矿井田。
3、F3逆断层
F3逆断层己一皮下山皮9号测点附近，倾向S45°
W，走向为S45°
E，倾角50°
，落差约13.0米，走向延伸长度约300米。
4、F4正断层
F4正断层位于己一轨道下山皮7、皮8号测点之间，走向为S35°
E，倾向N55°
E，倾角约50°
，落差16米，走向延伸长度约300米。
5、F5正断层
F5正断层位于己一轨道下山皮9号测点附近，走向为SE135°
，倾向SW225°
，倾角约50°
，落差7.0米，走向延伸长度约200米。
6、F6逆断层
F6逆断层，走向NW-SW方向展布，断层落差30米左右，断层面倾角65°
左右，在采区内延伸长度约500米、在43勘探线有43-4、43-5钻孔控制，它实际是F2断层的分支断层。
与F2断层交会后向东延伸到七矿井田范围内，称之为焦店二号逆断层。
7、F7逆断层
F7逆断层由43-17、43′-38、43′-37孔控制，在采区内走向延伸长度约900米，走向NW-SE方向，倾向约43°
左右，倾角55°
左右，落差约22米。
8、F8逆断层
F8逆断层与F7逆断层基本一致，由43-17、43′-37、43′-38孔控制，在采区内走向延伸长度约900米，走向NW-SE方向，倾向NE43°
左右，倾角60°
左右，落差约35米。
它与F7断层在43勘探线以东交会后向东延伸到七矿井田范围内，称之为焦店三号逆断层。
三、煤层及煤质
（一）煤系地层
庚组煤层赋存在石炭系太原组煤系地层之中，其总厚度为68～95m，平均70m，以海陆交互相沉积为特征，沉积岩石岩性主要有：
生物碎屑灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层。
其中盛产蜓科化石及海百合、长身贝、小型三叶虫等生物化石。
其中含有灰岩7～9层，常见有7层，石灰岩以下均有煤层或煤线存在。
因此含有煤层及煤线7~9层，常见者7层，区内仅庚20煤层大部可采，庚21煤层局部可采，其余煤层均不可采，（个别煤层仅见个别可采点）。
（二）煤层
庚20煤层为庚一下山采区主要可采煤层，庚21煤层为局部可采煤层，庚20煤层厚度0~1.74m，平均1.15m；
庚21煤层厚度0~1.12m。
平均0.7m，煤层厚度不稳定。
区内庚20与庚21煤层部分区段合层，部分区段合层，部分区段分叉，合层时煤层厚度可达2.48m，一般在1.5~2.2m之间；
期间夹矸厚度在0.3~0.7m之间；
分叉时，其层间距在0.8~2.12m之间。
庚20-21煤层距下伏的寒武系灰岩12.0～29.9m之间，距上覆的己16-17煤层50～60m之间，平均55m。
煤层厚度变化情况从平面上来看，采区东部较厚，西部较薄，深部较厚，浅部较薄。
煤层走向SE；
倾向NE40°
。
（三）煤质
1、庚20及庚21煤层物理特征
庚20煤层与庚21煤层物理特征相似，煤层多为粒状、片状或鳞片状，结构均一，组织疏松，性脆，断口平坦，具有玻璃光泽或松腊光泽，硬度1～1.5，容重：
庚20为1.254、庚21为1.31。
2、庚20煤层及庚21煤层化学性质
庚20煤层灰分Ag一般在8.9～20.7%，洗后在4～6%之间，可燃基挥发份V在27.38～36.12%之间，常见29～33﹪之间，全硫份较高，其变化范围S在3.49～7.43﹪之间，常见者亦在4～6%之间，洗后亦高达3～5%；
P磷含量较低，一般在0.0007～0.0015%之间，发热量较高Q=7756～8346卡/Kg，胶质厚度在Y=40～55cm之间。
庚21煤层灰分在Ag=4.78～36.45%之间，常见者在9～22%，洗后在4～7%之间；
可燃基挥化份在V=27.23～36.65%之间，常见者亦在28～33%之间，全硫份亦较高，S=3.71～6.68%之间，常见在4～6%，洗后亦高达3～5%之间，极难洗选。
发热量较高Q=7738～8346卡/Kg，常见在9000～8000卡/Kg，胶质层厚度在Y=28.6～49cm。
综上所述：
庚20及庚21煤层属于低～中灰、高硫、难洗、低磷、高发热量的强肥煤，只作为动力和民用煤。
四、水文地质
（一）庚一下山采区基本水文地质特征
1、井田内地表水体
位于井田西南，距井田南界约5km的白龟山水库为本区最大的地表水体，库容量为3.21亿m3，最大库容量6.49亿m3，经北干渠向北与湛河沟通，流量4.99m3/s。
但距矿井较远，对矿井无直接影响。
井田内地表水系发育，与乌江河基本垂直发育有九条季节性冲沟，地表水流向与地层走向近于垂直，与倾向相反，雨后洪水流经季节性冲沟与乌江河汇合，向东泄至湛河。
在矿区南，距庚组煤层露头线350~850m的乌江河由西向东沿煤层露头线流过，在七星公司南与北干渠连通，流量0.966~7.3m3/s，一般为2.5m3/s。
该河切割寒武纪灰岩和第三纪泥灰岩，河水与地下水联系密切，尤其在**矿、七星公司一带，对矿井充水影响较大。
红旗渠自井营经九矿流入井田内，为一农田灌溉水渠，从井田内的第三纪泥灰岩和寒武纪灰岩上流过，对矿井的地下水补给具有明显的影响。
井田内还发育有多条南北向季节性冲沟，雨后洪水汇入湛河向东排泄。
此外，井田内还有许多塌陷积水坑塘。
2、含水层和隔水层
区内主要含水层有第四系冲积层含水层、第三系泥灰岩岩溶裂隙含水层；
二叠系煤地层砂岩孔隙裂隙含水层；
石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水层及砂岩裂隙含水层；
寒武系白云质灰岩岩溶裂隙含水层。
区内主要隔水层有二迭系煤系地层中的泥岩及砂质泥岩隔水层；
石炭系太原组中部的泥岩及砂质泥岩隔水层；
石炭系太原组底部的铝土泥岩隔水层。
第四季冲积层含水层直接接受大气降水和地表水补给，并补给第三系泥灰岩及下伏各基岩含水层；
第三系泥灰岩超覆于寒武系及石炭系各含水层露头之上，岩溶裂隙发育，直接补给并联通其下伏各含水层及地表水的水力联系，构成良好的导水通道。
二迭系煤系地层中砂岩含水层经历年丁、戊、己组煤层开采，己经疏干。
石炭系灰岩及砂岩含水层，总厚度8.73~49.58m。
其中以灰岩富水性最强，灰岩一般可分为7层，平均总厚度达29.78m，灰岩中又以L2、L7两层较厚且稳定，平均厚度达10m，是庚20煤层直接充水含水层。
石炭系灰岩含水层在-220m水平以上岩溶裂隙发育，富水性强，据45-2孔在-38.98m处抽水资料，单位涌水量q=0.35388L/s.m，渗透系数K=1.2113m/d；
在-220m水平以下，岩溶裂隙不发育，含水性较小，富水性弱，据区内44-5孔在-300米处抽水资料，单位涌水量q=0.0007L/s.m，渗透系数K=0.00296m/d.寒武系白云质灰岩含水层，厚度为68～130m，岩溶裂隙发育，富水性强，是矿井充水的主要水源之一。
据勘探时期抽水试验结果，q=0.003369~0.001055L/s.m，K=0.00039774～0.00159m/d。
为碳酸钙镁型水。
石灰系底部铝土质泥岩隔水层，厚度0～12m，平均4.97m，层位稳定，分布广，隔水性强，但厚度变化大，在厚度变薄处，构造破碎带或高压地下水的作用下，仍起不到隔水作用。
石炭系太原组中部泥岩隔水屋，厚度14.25～45.08m，平均27m，为一较好隔水层，但受庚组煤采掘活动破坏后，没有隔水能力。
二迭系地层中泥岩、砂质泥岩隔水层，因其厚度较大，隔绝了上覆含水层的垂直向下补给。
（二）充水因素分析
庚一下山采区开采深度较深，在-225m水平以下大气降水、地表水充水水源不能直接对其含水层进行补给，只有通过浅部含水层顺层向下补给其范围内的含水层。
即通过第四系冲积层含水层、第三系泥灰岩含水层，在石炭系灰岩含水层，寒武系灰岩含水层，露头处补给，然后再顺石炭系灰岩含水层、寒武系灰岩含水层中的富水导水通道向下补给，采区范围内的含水层中据《宝叶襄郏平顶山煤田龙山庙矿区勘探地质报告》和《**矿庚组煤层瞬变电磁法勘探报告》，-220米水平以上，石炭系太原组灰岩含水层、寒武系白云质灰岩含水层岩溶裂隙发育，富水性较强，在-220米水平以下，岩溶裂隙不发育，富水性较弱，瞬变电磁法勘探查出的寒武系灰岩含水层，石炭系太原组灰岩含水层富水导水区及通道，只有3#、11#、14#富导水区域或通道延入或接近庚一下山采区范围。
表明勘探报告的论述与瞬变电磁法勘探的结果一致。
因庚一下山采区地质构造比较复杂，较大落差的断层可能切错石炭系各含水层以及寒武系灰岩含水层，从而引起垂向方向上各含水层的互相补给联通，充入采掘空间，如原己一采区己17-21070采面切眼处由于构造裂隙导通，造成突水，将煤层底板灰岩水即石炭系和寒武系灰岩水导入采面，造成淹没工作面，其涌水因庚一上山采区开采，现仍以100m3/h左右的涌水量涌入庚一采区。
因此，各灰岩含水层，由于构造错动，该采掘活动后彼此之间的水力联系亦
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