煤矿矿井综合防灭火专项设计.docx
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煤矿矿井综合防灭火专项设计
2017年下对门煤矿
矿井综合防灭火专项设计
编制人：
李艳波
编制日期：
二0一七年四月二十日
纳雍县曙光乡下对门煤矿矿井防灭火专项设计会审表
会审地点
会审日期
会审意见：
会审单位及人员
序号
职务
会审意见
签名
1
机电矿长
2
生产矿长
3
安全矿长
4
总工程师
5
矿长
第一章矿井概况........................................5一、矿井基本情况........................................5
二、开拓与开采系统......................................5
三、主要可采煤层赋存及储量......................6
四、地质构造......................................8
五、水文地质.................................................8
六、煤的自燃性及地温........................................10第二章矿井通风..............................................11
一、通风系统................................................11
二、矿井监测系统............................................11第三章井下内因火灾防治......................................12
一、自燃防灭火预测............................................13
二、矿井内因火灾防灭火措施....................................16
第四章井下外因火灾防治......................................19
一、电气事故引发火灾防治措施及装备............................20
二、其它火灾的防治措施及装备..................................26
第五章供水系统..............................................37
一、井下给水系统.............................................37
2、井下洒水系统.............................................38
第6章建立完善的自救和互救系统...........................39
第7章火灾事故应急处理预案................................40
1、总则.....................................................40
2、事故类型和危害程度分析...................................43
三、应急处置基本原则.........................................44
第一章矿井概况
一、矿井基本情况
矿山位于纳雍县城南西约45km处，属纳雍县曙光乡所辖。
开采范围极值地理坐标：
东经105°16′11″～105°16′42″，北纬：
26°43′11″～26°43′40″。
下对门煤矿矿山距307省道15km，距阳长镇政府所在地约15Km，距纳雍一电厂16Km，距纳雍二电厂8km；距纳雍县城45Km，至滥坝火车站56Km，交通方便（见交通位置图1－1－1）。
根据《下对门煤矿资源/储量核实报告》：
矿区地形属云贵高原中低山丘陵浅切割地貌，总体呈西部高，北东低，最高点位于西部的山头，标高1810.6m，最低点位于北东的冲沟出口处，标高约1520m，相对高差约290m。
区内气候宜人，冬无严寒，夏无酷署，雨量充沛，属亚热带季风气候区。
据纳雍县气象站资料：
年平均气温15℃，日极端最高气温32℃（1988年），日极端最低气温-3.5℃（1991年）；年平均降雨量1382mm，平均相对湿度85%，无霜期240天。
二、开拓与开采系统
主井、副井井口位于工业场地内，主井井筒从煤层顶板穿层布置在基岩之中，采用半圆拱型锚网喷支护，主井井筒内安设胶带运输机，主要作为矿井的原煤运输。
副井井筒沿M32煤层的伪倾斜方向布置在M32煤层之中，副井主要作为矿井的材料运送和矸石运送等。
回风井井口位置布置在工业场地附近的的＋
主斜井在+1518.45m标高以302.6°的方位，10.5°倾角掘进262m至+1475m（水平标高），布置井底联络平巷；副斜井在+1518.52m标高以302.8°的方位，5°倾角顺着M32煤层掘进至1500标高布置1500车场，然后顺着M32煤层掘至+1496m标高后落平，布置44m井底联络斜巷与井底联络平巷贯通；回风斜井在+1545.24m标高以299.9°的方位，17°倾角掘进70m，然后以相同的方位，变坡为24.6°掘进59m至+1496m标高揭M34煤层布置平巷与副井贯通，形成通风系统，井筒利用斜巷联系各煤层进行开采。
矿井划分为一个水平（+1475m），受F1断层的影响，以F1断层为界将井田划分为东块段和西块段，东块段划分为一个采区，即一采区；F1断层以西为二采区。
三、主要可采煤层赋存及储量
（1）M16煤层：
位于龙潭组中段下部，上距长兴组灰岩底界35－45m，含夹矸0－0.12m，层位及厚度稳定。
颜色呈灰黑色，粉色至深黑色，结构简单。
倾角3～9°，平均4°。
厚度0.90～2.32m，平均厚度1.60m，顶板为粉砂质粘土岩，底板为泥质粉砂岩。
（2）M29煤层：
位于龙潭组下断上部，上距M16煤层11.2m，无夹矸，层位及厚度稳定。
颜色呈灰黑色，粉色至深黑色，结构简单。
倾角3～9°，平均4°。
厚度0.67～1.90m，平均厚度1.40m，顶板为砂质泥岩，底板为灰黑色泥岩。
（3）M31煤层：
位于龙潭组下段上部，上距M29煤层22.4m，含矸0～0.4m，层位及厚度稳定。
颜色呈黑色，灰黑色至深黑色，结构简单。
倾角3～9°，平均4°厚度0.80～2.78m，平均厚2.10m，顶板为泥质粉砂岩，底板为泥岩。
（4）M32煤层：
位于龙潭组下段中上部，上距M31煤层10.8m，含矸0～0.3m，层位及厚度稳定。
颜色呈黑色，粉色至深黑色。
倾角3～9°，平均4°厚度0.75～2.13m，平均厚1.50m，顶板为泥质粉砂岩，底板为泥岩。
（5）M34煤层：
位于龙潭组下段中部，上距M32煤层6.4m，无夹矸，层位及厚度稳定。
颜色呈黑色，灰黑色至深黑色，结构简单。
倾角3～9°，平均4°厚度0.82～2.31m，平均厚1.60m，顶板为泥质粉砂岩，底板为泥岩。
（6）M35煤层：
位于龙潭组下段中部，上距M34煤层20.4m，无夹矸，层位及厚度稳定。
颜色呈黑色，灰黑色至深黑色，结构简单。
倾角3～9°，平均4°厚度1.00～2.20m，平均厚1.70m，顶板为泥质粉砂岩，底板为泥岩。
（7）M36煤层：
位于龙潭组下段中部，上距M35煤层10.5m，无夹矸，层位及厚度稳定。
颜色呈黑色，灰黑色至深黑色，结构简单。
倾角3～9°，平均4°厚度0.90～1.93m，平均厚1.50m，顶板为泥质粉砂岩，底板为粉砂质粘土岩。
获得工业资源/储量601.4万t。
计算永久煤柱损失共56.4万t，其中断层煤柱损失9.7万t，防水煤柱损失1.1万t，井田边界煤柱损失45.6万t。
共获得设计资源/储量340.84万t。
共获得设计可采储量263.15万t。
四、地质构造
在矿区内岩层呈单斜产出，走向N26～30°，倾向3～9°左右，平均倾角4°，本矿地层受加嘎背斜构造影响较大，但在小区域内构造较为单一，倾向北西，区内无大的断裂和褶曲，在矿井中部发育一条断层F1，为正断层，断面倾向北西，呈南南西向延伸，该断层断距在12m左右，对矿井内煤层稳定性和连续性无较大影响。
矿井范围内无对矿体造成破坏的陷落柱、剥蚀带等地质构造。
M16、M29、M31可采煤层在井田南东角有煤层露头出露，M32、M34、M35、M36煤层露头线均在矿井范围以外。
煤层风氧化带倾宽度按30m考虑。
五、水文地质
1、概述
本井田呈一带状山地，属侵蚀单斜构造地形。
山势由西向东渐低，最高海拔标高+2358.9m，一般高差360～520m左右。
区内水系不发育，仅有三条季节性水沟。
2、岩层含水性
（1）第四系（Q）--------------------弱含水层
分布广泛，厚度不大，但厚度变化较大，钻孔所见最厚达39米，以残积、坡积物为主。
总体上该层为孔隙弱含水层
（2）三叠系下统飞仙关组（T1f）----------弱含水层
出露于矿区东部区域，全处侵蚀基准面以上，厚度大于150m，下距M16煤层20m左右，主要为粉砂岩组成基岩裂隙较发育，地下水补给及排条件较好，未见常年性井泉出露。
（3）二叠系上统大隆组（P3d）-----------弱含水层：
大隆组（P3d）：
由黑灰色薄至中厚层硅质岩夹数层黄绿色玻屑泥灰岩组成。
硅质岩单层厚0.16－0.25m，脆而硬，菱面体节理发育。
厚度4.4-9.87m。
一般7m，与下伏长兴组整合接触。
该段地层露头上的灰岩遭受风化作用较强烈，基岩裂隙发育，含基岩裂隙水，总体上为弱含水层。
（4）长兴组（P3c）----------------中等含水层
为灰、深灰色中厚至厚层含燧石团块生物屑灰岩夹灰绿色钙质粉砂岩及粘土岩。
厚度32m。
下伏龙潭组整合接触。
长兴组岩溶裂隙发育，为岩溶裂隙水及岩管道水，含水性好。
（5）、二叠系上统龙潭组（P3l）
d、龙潭组（P3l）：
为含煤段。
岩性为细粒砂岩、粉砂质粘土岩夹煤层。
为弱风化裂隙水。
6、二叠系峨眉山玄武岩组（Pβ）-----隔水层：
为深色中厚至厚层泥岩，泥灰岩和玄武岩组成，厚度75m左右。
与上覆龙潭组呈假整合接触。
f、断层
区内无大的断裂和褶曲，在矿井中部发育一条断层F1，为正断层，断面倾向北西，呈南南西向延伸，该断层断距在12m左右，矿井开采时容易和地表构成导水通道。
3、井田充水因素
，直接充水水源为含煤岩系地层龙潭组基岩裂隙水和老窑采空区积水、地表冲沟水,故本矿区属于以裂隙充水为主，水文地质条件复杂程度为“中等类型”。
4、含水层、地表水、地下水及其相互关系和对开采的影响
有无名小河在矿区外围北部流过，地表水大多为雨季“V”型冲沟水，冲沟流程短，水量较小，汇入岩溶洼地滲入地下。
矿区地势北高南底，地下水径流由北向南径流，并受到地形因素影响，矿区东北地区岩溶侵蚀形成缓丘，地形坡度较小，侵蚀基准面标高约为1500.0m（位于矿区北部外围无名小河河流水面）。
矿区范围内不存在河流、山塘、湖泊等较大的水体，对矿井的开采没有影响。
5、矿井涌水量
《安全专篇》采用比拟法计算矿井井正常涌水量45m3/h，最大涌水量135m3/h。
六、煤的自燃性及地温
1、煤的自燃性：
据六枝工矿集团鉴定各煤层煤炭自燃倾向性为三类：
属不易自燃煤层。
根据2008年4月贵州煤田地质局实验室检测，各煤层属于三类不易自然煤层。
2、地温
区内未发现地温异常区，地温正常。
第二章矿井通风
一、通风系统
纳雍县下对门煤矿鉴定为高瓦斯矿井，采用抽出式通风，主要通风机2台，一台工作，一台备用。
通风机型号为FBLCZ-No16/2×75型对旋轴流式风机，风量40.2～89.4m3/s，静压888～3354Pa。
容易时期（单机运行配单级导叶），困难时期（双机运行）。
回风井井口（回风上山出口）安设有防爆门，反风方式为直接反转风机进行反风。
矿井等积孔为2.06m2，全矿井总进风量为18373/min,总排风量为1894m3/min，总排瓦斯浓度均小于0.2%。
矿井绝对瓦斯涌出量为3.323/min；绝对二氧化碳涌出量为1.20m3/min。
二、矿井监测系统
矿井安装KJ90NA集中监测系统，人员跟踪定位系统和工业电视监视系统，并严格按照《煤矿安全规程》、《矿井通风安全监测装置使用管理规定》等有关规定，在采煤工作面、掘进工作面、机电硐室、回风巷、地面通风机房和瓦斯抽放站等需要安装的地点，安装甲烷传感器、一氧化碳传感器、风速传感器、局扇开停传感器、温度传感器、负压传感器、风门传感器、摄像头等。
主要以监测采面及掘工作面瓦斯、风速、电器设备开停、局部通风机运转、总回负压等参数。
KJ90NA型煤矿安全监控系统是由数据处理系统、信息传输系统、传感器及其它关联设备组成，可集中快速地对矿井中的瓦斯、一氧化碳、风速温度、风硐压力等各种环境参数及开关量进行实时监控和连续监测。
它主要分地面和井下两部分。
地面由工控计算机,数据接口；井下由分站和各种传感器等组成。
地面中心站配置监控主机2台﹙1台备用﹚，打印机1台。
第三章井下内因火灾防治
矿井的内因火灾是井下煤炭在长期的缓慢氧化积热而产生的，根据煤矿生产的特殊情况，主要产生的地点有：
一是采空区；二是掘进及回采期间两顺槽的高冒区、破碎带；三是片帮、冒顶，围岩破碎的煤巷;四是长期积煤点;五是通风不良的煤巷;六是煤仓、煤堆等。
导致产生的原因主要是工作面回采速度慢，采空区浮煤自燃;煤炭自燃而未彻底灭掉的火区;有漏风供氧条件；检查不到位,未及时发现；煤巷掘进工作面的冒顶区未及时采取防火措施供风量不足等原因。
据矿井历年来的煤炭自然发火情况，我矿最易发生火灾事故的地点有：
综采工作面采空区及两顺槽冒顶区，长期裸露煤巷冒顶区、破碎带、喷浆不严密的煤巷冒顶区等。
经近几年采取积极有效的措施（主要是采用合理的采煤方法，提高回采率，加快回采进度，合理的通风系统、通风方法，采取注氮系统，采空区喷洒阻化剂措施及发火监测系统等），以及煤巷全面采用锚网支护，大大减少了巷道冒顶聚热区，从而避免自然火灾影响生产事故。
一、自燃防灭火预测
1、资料来源
（1）、平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司《纳雍县曙光乡下对门煤矿M34煤层瓦斯含量测定及瓦斯涌出量预测评价报告》。
（2）、《贵州省煤田地质局实验室检测报告》。
（3）、国家关于矿井防灭火的管理规定及要求。
2、煤的自燃倾向性类别
根据2008年4月《贵州省煤田地质局实验室检测报告》，中井煤矿各煤层属于三类不易自然煤层。
目前矿井主要可采煤层M16、M29、M31、M32、M34、M35、M36均为三类不易自然煤层。
3、煤的自燃条件
（1）、内因火灾的形成必须具备以下四个条件：
①具有自燃倾向性的煤，呈破碎状态，并集中堆积；
②通风供氧；
③蓄热环境；
④维持煤的氧化过程不断发展的时间。
要形成自燃，以上四个条件缺一不可，若采取措施破坏其中一个或两个，乃至全部条件，便可有效的防止自燃。
（2）、煤层自燃发展过程的三个必要条件：
①煤层具有自燃倾向性；
②有连续的供氧条件；
③热量易于积聚。
（3）、煤的自燃预兆
煤的自燃通常经历：
潜伏阶段（低温氧化阶段）、自燃阶段、着火阶段、燃烧阶段和熄灭阶段，见下表
煤的自燃阶段及征兆
阶段
征兆
潜伏阶段
（低温氧化阶段）
其特征比较隐蔽，煤重略有增加，煤被活化（化学活泼性增加），着火温度降低。
潜伏阶段的长短取决于煤的变质程度和外部条件。
自然阶段
其特征是巷道内或老塘及密闭内空气中氧含量降低，一氧化碳、二氧化碳含量逐渐增加，空气湿度增大并成雾状，在支架及巷道壁上有水珠，在自然阶段末期温度达100℃出现煤焦油味。
着火阶段
其特征是放出大量一氧化碳、沼气及其它碳氢化合物与水分等。
由于这个阶段还没有完全燃烧，所以二氧化碳还不明显，火区温度及岩石温度显著升高，在巷道还可以出现特殊的火灾气味、烟雾
燃烧阶段
其特征是生成大量二氧化碳，在高温下，分解生成更多的一氧化碳，巷道中出现强烈的火灾气体，烟及明火。
火源附近温度高达1000℃左右
熄灭阶段
其特征是二氧化碳的浓度继续增高，氧气和一氧化碳则急骤降低，烟及火焰消失，灾区空气及岩石温度逐渐降低
4、煤炭自燃的综合防治措施
（1）、煤层自燃的预测预报
①鉴于煤在低温氧化阶段产生CO，因此，CO是早期揭露火灾的敏感指标。
在矿井的采煤工作面回风巷、掘进煤巷等有自然发火的地点设置CO传感器，若发现CO浓度超限，便可采用便携式CO检测仪追踪监测确定高温点。
②采用红外探测法判断高温点的位置，红外探测法其基本原理是根据红外辐射场的理论，建立火源与火源温度场的对应关系，从而推断出火源点的位置。
③用钻孔测温辅助监测。
对顶煤破碎或有自燃危险的地点，埋设测温探头，定期监测温度变化情况。
（2）、预防措施
①均压通风控制漏风供氧。
均压通风是控制煤层开采中采空区等漏风的有效措施。
首先，要在保证冲淡CH4、风速、气温和人均风量的前提下，全面施行区域性均压通风，其调压措施包括单项调压和多项措施联合调压，具体实施中，首先形成工作面均压，而后逐步扩大到邻近工作面采空区的区域性均压。
②喷浆堵漏、钻孔灌浆。
对煤层开采中的可疑地点或已出现隐患地点进行全封闭喷浆和打浅密集钻孔注浆，是防止自然发火的2个有效措施。
③注凝胶防灭火。
采用注凝胶技术处理高温点或自然发火是煤层开采中防灭火的重点措施，其方法是将凝胶注入高温点或火点的周围煤体中，其作用是既可以封堵漏风通道，又可以吸热降温。
④注惰性气体防灭火。
采用注惰性气体向有发火征兆的采空区内使自燃煤层与空气隔绝，防止煤层自燃发火。
二、矿井内因火灾防灭火措施
1、选择合理的采煤方法
本矿采用长壁后退式采煤法，回采率高，巷道布置简单，回采速度较快，有较好的防火性。
煤层倾角平均在3-8°，布置为走向长壁工作面，有利于提高工作面生产能力；全部垮落法管理顶板，回采中若采空区遗煤较多，不利于防止采空区煤炭自燃。
开采时，要注意观察，加强自燃征兆的早期识别工作，发现可疑情况及时采取措施，每个工作面回采结束后及时进行采空区及巷道密闭。
在回采过程中，应加强管理，尽量一次采全高，不留或少留顶底煤，减少采空区遗煤。
2、提高回采率，加快回采进度
（1）、工作面采用采煤机落煤、装煤，工作面可用刮板输送机运煤，生产中需加强管理，确保适宜的回采进度，可在空间上、时间上减少煤炭的氧化。
（2）、急时清理运输巷道中因运输过程的撒落的煤炭，工作面尽量不要留煤皮（顶煤或底煤），清干净回采下来的煤炭，不让其留滞在采空区，提高回采率。
降低煤层自燃发火的可能性要从以下几个方面着手：
①少丢煤或不丢煤；
②控制矿山压力，减少煤柱破裂；
③合理布置采区；
④回采时应尽量避免过分破碎煤体；
⑤加快工作面的回采速度，使采空区自热源难于形成；
⑥及时密闭已采区和废弃的旧巷；
⑦注意选择回采方向，不使采区回风巷过分受压或长时间维护在煤柱里。
3、选择合理的通风系统、通风方法
煤层自燃发火期是指在开采过程中暴露的煤炭，从接触空气到发生自通风因素的影响主要表现在采空区、煤柱和煤壁裂缝漏风。
自发火期，是自燃发火危险程度在时间上的量度，发火期愈短的煤层自燃发火危险程度愈大。
统计确定煤层最短自燃发火期，对矿井开拓开采以及生产管理都有重要意义。
（1）、实行独立通风。
这样可降低矿井总风阻，增大矿井通风能力，减少漏风，易于调节风量；且在发生火灾时便于控制风流，隔绝火区。
（2）、本矿采用中央并列式通风方式，各采掘面有独立的进、回风系统。
（3）、矿井采用抽出式通风方法，工作面采用长壁后退式回采“U”形通风方式，采空区漏风小，有利于防止煤层自燃。
4、正确选择通风构筑物的设置地点
（1）、风门、风墙、密闭等通风设施，应设置在围岩坚固、地压稳定的地点，还应避免引起采空区或附近煤柱裂隙漏风量的增大。
（2）、回风巷中的风门应尽量设置在离回风侧较近的一端，进风巷中的风门应尽量安设在离进风侧较近的一端。
5、发火监测系统
对开采具有自燃倾向性的煤层时，应及时掌握自燃发火动向，必须作好观测点的建设，气样采集、分析、记录和火灾的判断。
（1）、本矿井监测点设置：
①有自燃发火倾向的工作面回风顺槽至少每天检测一次；本矿井自燃发火观测点设置在工作面回风顺槽距回风联络巷20m处，采用CO传感器实时监测。
②当矿井有自燃发火区时，自燃发火观测点设置于密闭墙侧，每班至少检测一次。
（2）、人的感官可以察觉的自燃征兆
①巷道中出现雾汽或巷壁“挂汗”；
②风流中出现火灾气味，如煤油味、松香味、臭味等；
③从煤炭自燃点流出的水和空气较正常的温度高；
④当空气中有毒有害气体浓度增加时，人们有不舒服的感觉，如头痛、头晕、精神疲乏等。
（3）、有下列情况之一者，定为自燃发火
①煤炭自燃出现明火、火灾烟雾、煤油味等；
②煤炭自燃使环境空气、煤层围岩及其它介质温度升高并超过70℃；
③采空区或风流中出现一氧化碳（CO），其浓度已超过矿井实际统计的临界指标，并有上升趋势。
在有自燃倾向煤层的掘进工作面和回采工作面必须需设置CO传感器和温度传感器对采空区或回风流中CO和温度进行实时监测。
（4）、有下列情况之一者，定为自燃发火隐患
①采空区或井巷风流中出现一氧化碳，其发生量呈上升趋势，但尚未达到矿井实际统计的临界指标；
②风流中出现二氧化碳（CO2），其发生量呈上升趋势，但尚未达到矿井实际统计的临界指标；
③煤炭、围岩及空气和水的温度升高，并超过正常温度，但尚未达到70℃；风流中氧（O2）浓度降低，其消耗量呈上升趋势。
另外必须对井下工人进行相关培训，加强预测预报工作，做到预防为主。
第四章井下外因火灾防治
外因火灾的主要特点是突然发生，来势迅猛，发生的时间和地点出人意料之外。
由于这种突发性和意外性，常使人们惊慌失措而造成恶性事故。
矿井中一切能够产生高温、明火、火花的以及由于可燃材料制成的器材和设备，如使用不当都可能会引起外因火灾。
外因火灾的防治主要应从两个方面着手：
一是防止失控的高温热源；其次是在井下尽量采用不燃或耐燃的材料和制品。
一、电气事故引发火灾防治措施及装备
1、井下机电设备硐室防火措施
（1）、井下变电所必须装设向外开的防火铁门，铁门全部敞开时不妨碍运输，严禁存放无关的设备和物件，并采用防爆型的照明设备。
（2）、硐室应用不燃性材料支护。
（3）、硐室内必须设置足够数量的扑灭电气火灾的灭火器材，并要求井下工作人员熟悉本职工作区内灭火器材的存放地点。
在各硐室内设CO2灭火器或干粉灭火器至少3个，设置盛满细砂的砂箱1个，砂箱用1.5～3.0毫米铁板制作，容积不少于0.2m3。
（4）、硐室不应有滴水，有带油的电气设备溢油或漏油时，必须立即处理。
（5）、硐室入口处悬挂“非工作人员禁止入内”的警示牌，并悬挂与实际相符的供电系统图。
（6）、硐室内的设备，必须分别编号，标明用途，并有停送电的标志。
（7）、井下硐室不准存放汽油、柴油、煤油，擦拭机械用的棉纱、布头等，要存放在铁桶内封闭，并定期送到地面处理。
2、井下电气设备的防火措施
（1）、井下所有电气设备采用矿用隔爆型或本质安全型电气设备，并具有“产品合格证”、“防爆合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”。
（2）、向井下供电的变压器严禁直接接地，严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。
（3）、井下低压动力为660、1140V，照明为127V
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