矿井延伸防突设计修编.docx
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矿井延伸防突设计修编
河南煤业化工集团鹤煤公司
第六煤矿
三水平延深防突设计（修编）
说明书
鹤煤公司六矿
二○○九年九月
鹤壁煤电股份有限公司
第六煤矿
三水平延深防突设计（修编）
说明书
编制：
牛现伟
审核：
总工程师：
鹤煤公司六矿
二○○九年九月
前言
根据新实行《防治煤与瓦斯突出规定》，原有防突设计已不符合现行规定要求，因此对2003年4月鹤煤公司设计处编制的《六矿三水平延伸防突设计》进行修编。
六矿井位于鹤壁市东，与市区紧邻，南与八矿相接，西北与五矿、三矿相邻，隶属鹤壁市鹿楼和石林乡。
地理位置为：
东径114°10′37″～114°13′28″，北纬35°52′49″～35°58′23″。
煤矿东距京广铁路17km，北距安阳～李珍铁路20km，鹤壁～汤阴铁路与京广铁路相接，鹤壁至安阳、汤阴均有公路相通，交通便利。
六矿1964年投产，设计生产能力为75万t/a，经改扩建后，生产能力提高到120万t/a，核定生产能力130万t/a，目前生产水平为二水平，标高为-300m，三水平处于开拓延伸中。
一、设计依据
1、2003年4月鹤煤公司设计处编制的《六矿三水平防突设计》；
2、六矿地质、通风、机电、设计等相关资料；
3、2009年8月1日实施的《防治煤与瓦斯突出规定》。
二、设计的指导思想
认真贯彻执行《防治煤与瓦斯突出规定》要求，防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则，做到突出矿井采掘工作“不掘突出头，不采突出面”。
区域综合防突措施包括：
1、区域突出危险性预测；
2、区域防突措施；
3、区域措施效果检验；
4、区域验证。
局部综合防突措施包括：
1、工作面突出危险性预测；
2、工作面防突措施；
3、工作面措施效果检验；
4、安全防护措施。
我矿三水平执行区域防突措施、局部防突措施工作流程如下：
区域防突措施
执行安全防护措施后采掘作业
工作面防突措施
执行安全防护措施后采掘作业
工作面措施效果检验
工作面预测
区域措施效果检验
每掘10到
50m进行区域验证
坚持“安全第一，预防为主”的方针，结合本矿井的地质特点及设计情况，全面分析矿井建设与生产的安全技术条件，合理确定本矿井的安全技术装备标准，提出切实可行的安全生产技术措施和安全设施。
真正做到为今后的安全施工和生产创造良好的条件，为职工的生命安全及矿井的生产管理提供可靠的安全保障。
三、编制内容依据的法律、条例、规程、规范
1、《中华人民共和国煤炭法》
2、《中华人民共和国矿山安全法》
3、《煤矿安全监察条例》
4、《煤矿安全规程》
5、《煤炭工业设计规范》
6、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》
7、《防治煤与瓦斯突出规定》
三、设计的主要特点及安全评价
1、矿井通风系统为混合抽出式，主井、新副井、老副井、中央风井进风，小庄风井、东风井回风，两个风井均设有返风道，矿井通风系统比较复杂。
2、六矿井属煤与瓦斯突出矿井，矿井建有安全监测系统，井下各工作地点配置了相关的安全仪器，能够对各作业地点进行监测、监控，避免瓦斯爆炸事故的发生。
根据矿井的安全条件，结合矿井开拓开采方式，设计对危害六矿安全生产的各种因素进行了详细的分析研究，提出了相应的安全防治技术措施，尤其对可能造成重大灾害的瓦斯、煤尘等提出了重点的防范措施，贯彻以“预防为主，防治结合”的安全方针，矿井在施工和生产时要严格安全生产管理，充分利用掌握好各种设备，在生产建设过程中能取得良好的安全保障效果。
四、编制内容依据的法律、条例、规程、规范
1、《中华人民共和国煤炭法》
2、《煤矿安全法》
3、《煤矿安全监察条例》
4、《煤矿安全规程》
5、《煤炭工业设计规范》
6、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》
7、《防治煤与瓦斯突出规定》
第一章地质概况
第一节地质构造
六矿位于鹤壁煤田东部，总体构造形态为地层走向近SN，倾向E，倾角0～38°，一般为20°左右的单斜构造。
主要构造形迹为轴向近EW、向E倾伏的一系列宽缓背、向斜与煤矿中部近SN、NE向的小型背、向斜相复合和NE、NNE向正断层。
一、断层
本区内井田总体构造为单斜形态，煤层走向NNW，倾向SE，一般在20左右。
在总体单斜的基础上，亦发育一些宽缓褶曲，断层较为发育，多为高角度断层，断层走向多呈NW向，平行或雁形排列，并有成组出现的规律，如F44、6F9、F40、F46等。
-450～-600m间控制断层11条，其中由浅部延伸而来4条，新发现7条（断层特征见表）。
二、褶曲
六矿井田主体呈单斜形态，亦发育着宽缓的褶曲。
总体看来，南翼走向相对比北翼平稳，深部较浅部褶曲宽缓简单，主要褶曲分析如下：
1、张庄向斜：
轴向近EW转NE向，从浅部一直延伸到深部，是六、八矿的边界，浅部由77-37、876-13孔控制，深部由687-1、687-3孔控制，工作面也有揭露，两翼倾角20～25，宽度为400～800m。
2、682-11背斜：
位于六矿南部，轴向近EW，两翼倾角21～28，宽度为400～600m，延伸到深部。
浅部由72-2、682-8、682-11孔控制，深部轴线由2-2孔控制，工作面也有揭露。
450m～-600m间断层特征表
序号
断层名称
断层
位置
走向
倾向
倾角
落差（m）
断层走向长
（m）
断层性质
断层
控制程度
1
F40
三水平北翼
N20E
NW290
75
150-550
5000
正断层
由大77、大40、后7等十几个钻孔控制
2
F40-4
三水平北翼
N46E
NW316
60
15-50
1200
正断层
由14-2、687-21两个孔控制
3
6F9-2
三水平东翼
N20-30E
NW
60-70
20-30
1275
正断层
由682-14、682-10、876-7等孔控制
4
6F15-1
三水平东翼
N72E
NW162
70
30-50
1200
正断层
由682-12、686-17、687-8等孔控制
5
6F15-2
三水平东翼
N35E
NW305
70
40
600
正断层
由70-10、687-8等孔控制
6
6F7
三水平东翼
N60E
SE150
60
50
1600
正断层
由676-31、672-12、670-18等孔控制
7
6F5
三水平东翼
N80E
SE170
75
40
600
正断层
由670-5、670-19等孔控制
8
6F11
三水平北翼
N18E
NW
70
10-24
510
正断层
由675-15、686-5两个孔控制
9
6F12
三水平北翼
N50E
NW320
60
30
1500
正断层
由677-14、12-19、677-13等孔控制
10
6F13
三水平北翼
N55E
NW
50-60
10-20
300
正断层
由10-1、687-16两个孔控制
11
6F14
三水平北翼
N55E
NW
50-60
10-20
820
正断层
由687-19孔控制
3、611-14～682-4向斜：
轴向近EW，轴线大致位于64-1、676-4、671-14、682-4连线上，浅部紧密，深部宽缓，两翼倾角上部为20～25、下部为10～12，并有工作面揭露，深部轴线由687-6孔控制。
4、675-8背斜：
轴向NE，轴线位于675-8、677-18、13-24连线上，浅部有工作面揭露，南翼倾角26，宽度为400m，深部因应力集中，发育了6F12断层。
5、75-7向斜：
轴向NE，轴线位于675-7、677-15、687-17连线上，过F46后转为NNE向，浅部有工作面揭露，南翼倾角为23（两翼较缓），宽度为400～800m，深部由687-17等孔控制。
6、676-32向斜：
轴向NW，轴线位于672-12、676-32、675-1、676-11、676-2、677-15、675-2、676-37、668-11连线上，至中央轨道下山消失，两翼倾角上部为20～22、下部为13～15，宽度为300～350m。
7、677-20背斜：
轴向NW和676-2向斜平行，轴线在677-6、677-10、677-16、677-12连线上，向东南倾伏，至后12孔消失，两翼倾角为15～20，宽度为300～350m。
从全矿范围来看，浅部褶曲比较复杂，发育了交叉的两组褶曲，即NE向和NW向。
在两组褶曲相交处，出现了一些特殊构造，如背斜与背斜相交处形成穹隆；向斜与向斜相交成构造盆地；向斜与背斜相交处形成鞍壮构造，由于F46断层，使这些特殊构造表现不明显。
矿区深部补勘区褶皱比较简单，只用NE向一组褶曲，也较为宽缓。
第二节煤层情况
一、煤层
本区含煤地层包括石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组，其中山西组二1为主要可采煤层，其次为太原组一11煤层局部可采，现分别详述如下：
二1煤：
位于二叠系下统山西组的下部，层位稳定，其顶板为黑色泥岩或砂质泥岩，老顶为灰色细～中粗砂岩；煤层底板为泥岩或砂质泥岩，老底为灰色细～中粒长石碳砂岩。
二1煤煤厚0.72～17.5m，平均厚度7.48m。
黑色，强玻璃金刚光泽，以粉状、碎块状煤为主，夹少量块状煤。
一11煤：
位于山西组的底部，层位稳定，其顶板为太原组下部的L1石灰岩，底板为中石炭统本溪组铝质泥岩。
一11煤煤厚0～2.00m，平均厚度1.35m，为局部可采煤层，偶含1～2层夹矸，该煤层厚度变化大，属不稳定煤层。
该煤为黑色，具有金刚光泽，粉粒状及块状，有参差状断口，含较多的黄铁矿结核、透镜体及散晶。
二、煤质
本区二1煤灰分产率为7.70～33.38%，平均为18.34%，瘦煤区灰分产率为11.15～17.61%，属低、中灰分煤；全硫含量为0.21～0.62%，平均0.35%，属特低硫煤；含磷量为0.016～0.030%，平均0.024%，属低磷煤；该煤可作炼焦配煤、动力用煤和炼制型焦的原料。
本区一11煤灰分产率为15.34～33.66%，平均为22.94%，属中灰分煤；全硫含量为1.66～5.23%，平均2.96%，属中高硫煤；含磷量为0.008～0.110%，平均0.057%，属中磷煤；根据我国环保有关规定，应在降灰、脱硫后使用，该煤可作合成氮肥、动力用煤或民用燃料。
三、煤尘及煤的自燃性
1、煤尘
据六矿及相邻煤矿煤尘爆炸性测定，二1煤具有爆炸危险性，其爆炸性火焰长度为5～55mm，抑制爆炸的最低岩粉量为45～70%；根据鹤壁一矿资料，一11煤属爆炸危险性煤层，其爆炸火焰长度为5～20mm，抑制爆炸的最低岩粉量为30%，均属有爆炸危险性煤层。
2、煤的自燃倾向
六矿二1煤为贫瘦煤和瘦煤，以往未进行煤的自燃倾向测定，椐本矿采掘资料显示，井下煤层曾发生过自燃，发火期为92～157个月，属易自燃发火煤层；一11煤为贫煤，据12—1孔取样测定资料，还原样与氧化样的着火点之差ΔT为51℃，属易自燃发火煤层，自燃发火期为4～6个月。
第三节瓦斯地质
一、瓦斯
根据矿井地质报告，六矿从1964年投产至1969年，绝对瓦斯涌出量为16.32～45.95m3/min，相对瓦斯涌出量14.64～29.43m3/t，矿井瓦斯等级为高沼气矿井。
1970～2009年，绝对瓦斯涌出量为19.63～79.82m3/min，相对瓦斯涌出量12.55～42.60m3/t，并先后发生33次煤与瓦斯突出和3次瓦斯爆炸事故，突出最大煤量398.4t，突出最大瓦斯量50052m3，矿井目前矿井瓦斯鉴定等级为煤与瓦斯突出矿井。
六矿二1煤层具有储气条件好，瓦斯含量高，逸散条件差，构造发育，煤的坚固性系数低，突出危险性指标高等特点，特别是在向斜轴部及其附近，断层尖灭处等地带采煤时，应加强瓦斯涌出检测、通风和防突工作，防患于未然。
二、瓦斯压力
由鹤煤（集团）公司科研所测得在南翼六采区独立回风掘进工作面（标高-300m），瓦斯压力为1.1Mpa；北翼专用回风巷三横川（标高-360m），瓦斯压力1.6Mpa。
已远远超出突出临界值0.74Mpa。
三、煤层透气性
本井田煤层透气性系数为0.012～0.018m2/atm2·d，百米钻孔自然瓦斯涌出量为0.02m3/100m·min，瓦斯抽放困难。
四、坚固性系数
在突出点附近煤的坚固性系数f仅为0.25～0.35，而在煤层的正常区段坚固性系数f≥0.6，在突出点前后的10m区域，煤层变软，f值变小。
第四节对矿井地质勘探安全条件资料的评价及存在问题
《第六煤矿矿井地质报告》河南省煤炭工业局豫煤行[2002]70号予以批准，可作为今后矿井生产的依据。
矿方在以后的生产过程中应注意以下几个方面的问题：
1、断层影响带如裂隙带、次级裂隙带一般不太引人注意，易发生突水，对矿井造成危害，在以后的开采时应特别引起注意。
2、封闭不良或未封闭的钻孔导水也是矿井开采的一大危害，它往往成为沟通含水层的通道。
因此深部新一水平其它原老钻孔的揭露层位、部位，封闭情况等都要引起注意。
3、作为矿井涌水量最具随机性的成分是奥陶系水量和采空区的水，它们具有来水量大和破坏性大的特点，开采时应慎重对待，尤其重视触及奥陶系含水层的断层富水带的新一水平初次突水。
建立奥灰长观孔是掌握其动态的唯一途径，因此，应完善该观测系统。
4、本区二1煤为具突出危险煤层。
大部分断层的结构面由于属压扭性，构成了煤层瓦斯运移的阻气边界，从而使其附近瓦斯聚集，含量较高，压力较大，开采中瓦斯动力现象增多，特别是小断层附近，大断层的尖灭端，地层产状变化和向斜轴部附近等地带，煤层瓦斯含量较高，瓦斯压力大，煤体坚固性系数低，煤与瓦斯突出的危险性较大，应加强通风管理和瓦斯检测工作，防患于未然。
5、六矿北部钻探工作量少，煤层埋藏较深，勘探程度较低。
为能确保煤矿生产的高产高效，建议在深部采区增加勘探工作量，切实查明构造形态及煤层赋存状态。
特别是对将要动用的采区，应进行三维地震勘探，以了解小构造的发育情况。
第二章三水平开拓及开采方式
第一节开拓方式及开采顺序
一、延深范围
东：
以-800等高线为界；
西：
以-450等高线为界；
南：
到六矿、八矿边界；
北：
到六、五矿和六、三矿边界。
二、设计生产能力及服务年限
⑴设计生产能力：
120万t/a
⑵矿井服务年限：
T=Zk/A·K=9097.8120×1.4=54年
三水平服务年限T=6109120×1.4=36年
式中：
T——计算服务年限，年；
Zk——可采储量，万吨；
A——年产量，万吨；
K——储量备用系数。
⑶工作制度：
按矿井设计规范规定，年工作制度300天，每天三班作业，每天净提升时间14小时。
三、开拓方式
矿井采用立井、暗斜井多水平开拓，二水平标高-300m，三水平标高-600m。
⑴暗斜井：
均为煤层底板岩巷，皮带暗斜井倾角3°～20°，斜长1766m，选用带宽1000mm皮带运煤。
轨道暗斜井倾角19°，斜长930m，选用φ2.5mm单筒提升绞车。
⑵水平大巷：
皮带、轨道暗斜井落底到-600水平，在-600水平布置三水平大巷，做井底车场及相应硐室，大巷及硐室布置在煤层底板岩层中。
四、开采顺序
1、沿煤层倾斜方向，采用自上而下按阶段依次回采。
2、沿煤层走向，对于采区来说采用前进式开采，对于采区内部来说，采用后退式开采。
第二节采区巷道布置及采煤方法
一、采区划分与巷道布置
三水平范围内采用上下山开拓，水平标高-600m，每个采区均布置三条底板岩石上（下）山，即皮带上（下）山、轨道上（下）山、专用回风上（下）山，共划分6个采区，即30、31、33、32、34、36采区，移交30采区，首采工作面为3001综采面。
为提高瓦斯抽放率、加大抽放力度，30采区在距煤层底板10～20m位置布置区段岩中巷。
（见1：
5000开拓工程及机械配备移交标准平面图）
二、采煤方法
根据六矿地质条件及《煤矿安全规程》的规程，30采区采煤方法采用倾斜分层走向长壁全部冒落采煤法，回采工艺为综合机械化采煤，采用4MG200—w1型双滚筒采煤机割煤，液压支架选用ZFH2400—16/26型。
随着科学技术的发展和技术水平的提高，在加强瓦斯抽放，使瓦斯抽放率符合《煤矿安全规程》要求，解除煤层突出危险的条件下，采用综合机械化采煤工艺回采顶分层，综合机械化放顶煤工艺回采剩余底分层。
第三节供电及通讯
一、供电
矿区110KV大湖变电站紧邻工业广场，是鹤煤集团的区域变电站，该站内主变为110/35/6KV、31500KVA三卷变压器2台，6kv母线为单母线分段。
矿井供电电源取自该变电站。
从6KV母线段分别馈出21个回路向各配电点供电。
对于一级用户均采用双回路放射式结线形式供电，以保证供电的可靠性。
三水平延深工程供电范围主要包括：
三水平中央泵房变电所、电机车库变电所、30采区移动变电站和主皮带、主暗轨道、猴车道等。
其中主皮带、主暗轨道、猴车道等由二水平中央变电所供电。
三水平中央泵房变电所供电电源电缆为3回。
其中2回YJV22—6kv—3×150mm2由二水平中央变电所两段母线T接引出，经主皮带巷至三水平中央泵房变电所，单回电缆长度2000m；另1回YJV42—6kv—3×185mm2从大湖变电站33#盘馈出，经电抗器→新副井井筒→二水平→主皮带巷→三水平中央泵房变电所，电缆长度为3100m，其中井筒部分电缆长度600m，井下部分电缆长度2500m；在三水平中央泵房变电所形成三段6kv母线分列运行的供电方式，供电安全可靠，且具有灵活性。
掘进工作面风机由专用变压器供电，以满足“三专”供电的要求。
二、通讯
通讯系统利用六矿现有的DDK-6M程控交换机，容量为400门。
在满足二水平通讯的前提下，利用新付井井底LJA-1-50分线箱，再增设两趟30对通讯电缆，型号HUVO30×2×1.2，单回通讯电缆长度2100m；分别在三水平中央变电所、电车库、主皮带机头、6个掘进头各1部，猴车道3部、采区移动变电站2部，共14部防爆拨号电话。
第三章矿井通风
第一节概况
一、系统概况
六矿采用混合抽出式通风方式，主井、新副井、老副井、中央风井进风，小庄风井、东风井回风。
小庄风井主要承担南翼通风，东风井主要承担东翼及北翼通风。
采煤工作面采用U型通风，掘进工作面采用压入式通风。
六矿通风系统比较复杂，且为煤与瓦斯突出矿井，瓦斯涌出量较大，因而矿井需风量也大。
由于用风地点较多，需风量大，通风线路长，一些巷道受压变形严重，通风断面较小，生产过程中存在一些地点供风困难。
目前六矿的突出问题是开拓煤量很少，采掘失调，生产接替十分紧张。
因此，三水平如何开拓、通风系统如何布置，近期内是否需要新开北翼风井等问题，成为直接影响矿井生产急待解决的一个重大问题。
为此，2000年11月鹤壁煤业（集团）公司六矿与焦作工学院签定了《鹤壁煤业集团六矿通风系统合理性研究及其改造》项目。
此项目于2001年7月完成。
并提交了《鹤壁煤业集团六矿通风系统合理性研究及其改造课题报告》，此报告也是这项三水平延深设计的依据之一。
二、通风设备
三水平工程移交时，中央风井已停运。
小庄风井于1978年投入运行，现安装两台风机，1、2号风机均为AGF606-1.88-1.12风机，1号风机作为备用风机。
东风井于1995年投入运行，现安装两台AGF606-2.44-1.2风机，现运行为1号风机，2号风机作为备用风机。
小庄风井设反风道，东风井为反转反风，反风量可达到正常风量的40%以上。
第二节矿井通风
一、通风系统
三水平投产通风线路：
首采工作面3001通风线路：
主、副井→井底车场→｛皮带暗斜井轨道暗斜井→3001底板岩石抽放巷→下顺槽→工作面→上顺槽→2145底板岩石抽放巷→回风暗斜井→东风井。
二、风井数目、位置及服务范围
1、六矿由主井、新副井、老副井进风，中央、小庄、东风井回风，小庄风井主要承担南翼通风（31、33采区），东风井主要承担东翼通风（30、32、34采区），中央风井主要承担北翼通风。
2、风井位置
⑴小庄风井位于井田南部，井口坐标为：
X=3972955，Y=516514，Z=163.225。
⑵中央风井位于井田中央部，井口坐标为：
X=3974956.496，Y=517193.297，Z=151.2。
⑶东风井位于井田东部,井口坐标为:
X=3976025，Y=518740，Z=175.5。
三、采掘工作面及硐室通风方式
1、掘进工作面采用局部扇风机压入式通风；
2、采煤工作面采用主扇风机负压通风，U形通风方式，即一进一回。
3、井下各硐室利用矿井主扇负压及调节风门，风窗通风。
四、矿井风量、风压及等积孔
1、矿井风量（Q）
⑴按实际配风量计算
六矿生产模式为“两综一炮”，三个面生产达到120万t/a，依据焦作工学院的通风网络解算结果。
31、33采区须实行跳采，所在南翼布置一个综采面，北翼布置两个工作面（即一个综采面，一个炮采面）。
小庄风井配风量
工作面名称
风量（m3/s）
备注
综采工作面
1×23
煤巷掘进
3×10
岩巷掘进
2×5
硐室
10
计
73
备用系数
73×1.15
合计
83.95
东风井配风量
工作面名称
风量（m3/s）
综采工作面
1×23
炮采工作面
1×23
煤巷掘进
6×10
岩巷掘进
3×5
硐室
12
计
133
备用系数
133×1.15
合计
152.95
全矿井总需风量为Q=83.95＋152.95=236.90m3/s=14214m3/min。
⑵按高沼气矿井
Q=0.0926q瓦·T·K＋Q硐
式中：
Q——矿井总供风量，m3/min；
q瓦——矿井瓦斯平均相对涌出量，m3/t；
T——矿井平均日产量，t；
K——风量备用系数。
Q=0.0926×27.58×4000×1.3＋900
=14180m3/min
⑶按同时下井人数计算需要的风量
Q=4·N·K=4×560×1.45=3248m3/min
取三者最大值，即矿井总风量，14214m3/min
2、矿井负压及等积孔
⑴三水平投产初期
①经过解算三水平投产初期各风机工况和主要用风地点风量为：
解网风机工况表
风机名称
风机角度
（°）
所在分支
风量（m3/min）
风压
（Pa）
功率
（kw）
小庄风井风机
25
158
5996
3102
310
东风井风机
45
160
9699
2936
474
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