矿井灌浆防灭火专题设计.docx

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矿井灌浆防灭火专题设计

辽宁工程技术大学课程设计

沙湾煤矿四采区防火灌浆系统设计

学生姓名：

欧尼酱

专业班级：

通风13

学号：

时间：

2017.1.9

学院：

安全科学与工程学院

中文题目：

沙湾煤矿四采区防火灌浆系统设计

外文题目：

ShawanMineFouthMiningAreaFireGroutingSystemDesign

课程设计共12页图纸共1张

完成日期2017年1月答辩日期2017年1月

摘要

通过对镇雄县沙湾煤矿四采区的煤层发火条件进行分析，选择合理的采区防火灌浆布置方案，运用适当的灌浆方法，提高煤炭产量和煤炭回采率，减少煤炭自然发火对煤矿生产的威胁。

此外，对矿井的生产系统进行分析，确定通风网络，合理分配风量，选择适宜防火灌浆设施，满足井下作业的需求。

在确保安全的前提下，提高煤矿生产效益。

关键字：

采区布置;防火;灌浆系统;安全;提高效益

Abstract

ThroughanalyzingthegeologicalconditionsofminingareaintheFourthofZhenxiongShawanmine,choosetherightlayoutschememiningarea,usingtheappropriatemethodofcoalminingtoimprovetherateofcoalproductionand,reducethethreatofgeologicalhazardstocoalproduction.Inaddition,theanalysisofmine'sventilationsystemistodeterminetheventilationnetwork,areasonableallocationofairvolume,selectthesuitableventilationfacilities,tomeetthedemandforundergroundwork.Thepremiseofensuringsafety,improvingcoalproduction.

Keywords:

MiningAreaLayout;FireProtection;DistributionofwindSecurity;Improveefficiency

1井田概况

1.1含煤地层

从钻孔揭露的资料看：

矿区含煤地层为上二叠统龙潭组（P2l）与长兴组（P2c），地层总厚度177.45～187.92m,平均184.99m，含煤11～14层，平均12层。

自上而下编号的有C1～C10煤层，并有许多透镜状煤层未编号，有些工程又未见有编号煤层或者变为炭质泥岩，仅有顶、底板特征。

煤层总厚5.75～7.29m，平均6.63m，含煤系数3.58%，本区可采煤层主要有C5b、C6a、C6c三层。

煤层倾角平均16°。

1.2可采煤层特征

（1）C5b煤层

C5b煤层为本次勘探次要可采煤层，是本次勘探的主要对象，该煤层位于龙潭组第三段（P2l3）上部，上距煤系顶部（Ⅰ7标志层）43.01～48.75m，平均46.34m。

煤层厚度0.93～1.31m，属薄至中厚煤层。

据12个工程点统计C5b煤层

（平均厚度）=1.17m，S（标准差）=0.110645，Cr（变异系数）=0.094838=9.48％，属稳定型煤层。

最薄区位于矿区东部边缘，中厚煤层区主要分布在勘探区中西部，煤层厚度变化小,呈向东部逐渐变薄的趋势。

该层煤结构较简单，一般含1层夹矸。

为棕色、灰白色细晶、隐晶高岭石泥岩，其厚度为0.02～0.07m。

顶、底板岩性均为炭质泥岩及泥岩。

煤层多以半亮—光亮型煤为主。

（2）C6a煤层

为矿区主要可采煤层，位于龙潭组第三段（P2l3）上部，上距C5b煤层一般1.84～5.46m，平均3.36m。

煤层厚1.30～2.28m，属中厚煤层。

据14个工程点统计,C6a煤层

（平均厚度）=1.98m，S（标准差）=0.12424，Cr（变异系数）=0.059162=5.92％，属稳定型煤层。

本区煤层厚度变化小，有由东向西变的薄趋势。

该煤层结构含夹矸一般1层，夹矸一般厚0.02-0.04m。

夹矸岩性为灰褐色细～隐晶高岭石泥岩。

顶、底板岩性均为粉砂质泥岩、炭质泥岩、泥岩。

煤层多以半暗—半亮型煤为主。

（3）C6c煤层

为矿区次要可采煤层，位于龙潭组第三段（P2l3）上部，上距C6a煤层一般4.51～5.22m，平均4.85m。

煤层厚0.81～1.23m，属薄煤层。

据14个工程点统计，C6c煤层

（平均厚度）=1.05m，S（标准差）=0.0655，Cr（变异系数）=0.05838=5.84％，属稳定型煤层。

该煤层结构单一，顶板岩性为炭质泥岩、粉砂质泥岩及泥岩。

底板岩性为粉砂质泥岩、泥岩、局部为细砂岩。

煤层多以半暗—半亮型煤为主。

1.2煤质

（1）煤的物理性质及煤岩类型

各煤层一般呈灰黑色，以条带状结构为主，局部为似均一状和线理状结构及鳞片状结构，层状、致密块状构造，风化后多呈碎块状和粉粒状。

具沥青、金刚光泽，参差状断口。

硬度小，内生裂隙不发育，每5厘米10条左右。

肉眼煤岩类型有：

暗淡型、半暗型、半亮和光亮型。

C5b煤层以半亮-光亮型为主，C6a、C6c煤层以半暗型为主。

（2）煤的化学性质

1、工业分析

1）水分（Mad）

C5b原煤Mad为0.66～1.75%，平均1.25%，属特低全水份煤，精煤0.54～1.97%，平均1.07%，洗选后变化不大。

C6a原煤Mad为0.38～1.32%，平均1.01%，属特低全水份煤，精煤0.57～1.14%，平均0.83%，洗选后变化不大。

C6c原煤Mad为0.73～1.75%，平均1.13%，属特低全水份煤，精煤0.60～1.37%，平均0.87%，洗选后略有变化。

2）灰分（Ad）

C5b原煤灰分Ad为17.69-29.40%，平均24.37%，属中灰煤，精煤5.96-17.42%，平均11.79%，洗选后灰分含量明显降低40.75-66.31%。

C6a原煤灰分Ad为21.56-34.92%，平均26.71%，属中灰煤，精煤9.41-17.40%，平均13.60%，洗选后灰分含量明显降低50.17-56.35%。

C6c原煤灰分Ad为18.73-27.96%，平均23.26%，属中灰煤，精煤6.62-18.65%，平均12.25%，洗选后灰分含量明显降低33.30-64.66%。

3）挥发分（Vdaf）

C5b原煤挥发分Vdaf为9.47-12.36%，平均10.82%,为低挥发分煤,精煤Vdaf为6.87-8.52%，平均7.80%。

洗选后挥发分明显降低。

C6a原煤挥发分Vdaf为9.23-16.13%，平均11.71%,为低挥发分煤；精煤Vdaf为7.17-10.31%，平均8.61%。

洗选后挥发分明显降低。

C6c原煤挥发分Vdaf为8.39-15.04%，平均11.08%,为低挥发分煤,精煤Vdaf为6.86-10.67%，平均8.39%。

，洗选后挥发分明显降低。

上述C5b、C6a、C6c均属低挥发分煤。

2、煤的元素组成

（1）主要元素：

1）碳（Cdaf）

C5b原煤碳（Cdaf）干燥无灰基为64.57-73.86%，平均67.84%;精煤（Cdaf）干燥无灰基为76.82-86.31%,平均81.38%；C6a原煤碳（Cdaf）干燥无灰基为55.60-71.43%，平均65.75%;精煤（Cdaf）干燥无灰基为76.86-91.69%,平均83.29%；C6c原煤碳（Cdaf）干燥无灰基为62.59-73.24%，平均67.44%，精煤碳（Cdaf）干燥无灰基为74.52一91.30%，平均81.26%。

2）氢（Hdaf）

C5b原煤的氢（Hdaf）干燥无灰基为2.12-2.79%，平均2.46%,精煤的氢（Hdaf）干燥无灰基为3.15-3.55%，平均3.27%；C6a原煤的氢（Hdaf）干燥无灰基为2.21-3.85%，平均2.85%,精煤的氢（Hdaf）干燥无灰基为2.96-3.92%，平均3.52%；C6c原煤的氢（Hdaf）干燥无灰基为2.02-3.68%，平均2.71%,精煤的氢（Hdaf）干燥无灰基为2.38-3.91%，平均3.37%。

3）氮（Ndaf）

C5b原煤的氮（Ndaf）干燥无灰基为0.83-1.08%，平均0.90%，精煤的氮（Ndaf）干燥无灰基为0.91-1.36%，平均1.18%,C6a原煤的氮（Ndaf）干燥无灰基为0.69-1.24%，平均0.93%，精煤的氮（Ndaf）干燥无灰基为0.96-1.61%，平均1.29%,C6c原煤的氮（Ndaf）干燥无灰基为0.82-1.36%，平均1.10%，精煤的氮（Ndaf）干燥无灰基为0.83—1.54%，平均1.72%。

4）氧（Odaf）

C5b原煤的氧（Odaf）干燥无灰基为0.60-2.67%，平均1.65%，精煤氧（Odaf）干燥无灰基为0.71-2.00%，平均1.50%；C6a原煤的氧（Odaf）干燥无灰基为1.13-4.98%，平均2.33%，精煤氧（Odaf）干燥无灰基为1.26-3.87%，平均2.55%；C6c原煤的氧（Odaf）干燥无灰基为1.54-3.19%，平均2.11%，精煤氧（Odaf）干燥无灰基为1.02-3.64%，平均2.31%。

（2）有害元素：

1）硫（St,d）

C5b原煤硫含量（St,d）：

1.39～2.82%，平均2.18%，属中高硫煤；精煤为0.36-1.21%，平均0.78%。

平面上的变化规律为：

由南到北逐渐降低（图3～12）。

C6a原煤硫含量（St,d）：

0.44-2.65%，平均1.87%，属中高硫煤；精煤为0.31-1.32%，平均0.92%。

平面上的变化规律为：

由南到北、由西到东逐渐降低（图3～13）。

C6c原煤硫含量（St,d）：

0.47-2.44%，平均1.53%，属中高硫煤,精煤0.27-1.09%，平均0.70%。

平面上的变化规律为：

由东、西两侧向中部6勘探线逐渐降低（图3～14）。

上述三层煤的硫以黄铁矿硫为主外，其次为有机硫，硫酸盐硫含量很低。

一般精煤的硫含量低于原煤。

2）磷（Pd）

矿区C5b、C6a、C6c主采煤层含磷量都有很低，原煤磷含量Pd：

0.002-0.061%，属特低～低磷煤。

3）砷（As,d）

C5b、C6a、C6c三层原煤砷含量（As,d）：

0.000-0.001%，含量低。

属一级含砷煤。

4）氯（Cl,d）

三层原煤氯含量（Cl,d）：

0.009-0.050%，含量极低。

属特低氯煤。

（3）微量元素

C5b、C6a、C6c三煤层中锗（Ged）含量1.0-14.60ppm;镓（Gad）含量0-29.4ppm，含量极低，无利用价值。

1.3煤的自燃倾向性

1.3.1具有自燃倾向性煤层

2012年6月，业主委托云南省煤炭产品质量检验站对C6煤层及C5煤层分别做了煤层自燃倾向性鉴定。

鉴定结论为C5煤层自燃倾向性为Ⅱ类，即自燃煤层；C6煤层自燃倾向性为III类，即不易自燃煤层。

矿井未对C6c煤层进行鉴定，根据相邻矿井情况，C6c煤层自燃倾向性为III类，由于矿井开采的C5煤层自燃倾向性为Ⅱ类，本次设计C6c煤层暂按Ⅱ类自燃设计。

C5煤层的实验最短发火期为36天.

1.3.2矿井发火规律分析

自燃发火是一种复杂的物理化学现象，到目前为止，还没有一种完善的理论能详尽无遗地解释自燃的全部过程和相应的现象。

从生产管理的角度看，可以暂不追究煤炭自热、自