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煤矿灾害隐患与安全措施

毕业设计（论文）手册

学院：

职业技术学院

专业班级：

安全0931

姓名：

XXX

指导教师：

王珂琪

2012年6月

目录

一、毕业设计（论文）任务书…………………………………1

二、毕业设计（论文）评阅书…………………………………3

三、附录…………………………………………………………5

四、正文…………………………………………………………6

设计（论文）题目：

煤矿灾害隐患与安全措施

设计（论文）时间：

至

设计（论文）进行地点：

1、设计（论文）内容：

2、设计（论文）的主要技术指标

3、设计（论文）的基本要求

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）任务书

4、应收集的资料及主要参考文献

5、进度安排及完成情况

序号

设计（论文）各阶段任务

日期

完成情况

1

月日~月日

2

月日~月日

3

月日~月日

4

月日~月日

5

月日~月日

6

月日~月日

学生签名：

岗位指导教师签名：

指导教师签名：

系主任签名：

200年月日

毕业设计（论文）评阅书

岗位指导教师评语：

指导教师评语：

评分（建议成绩）：

评分（建议成绩）：

岗位指导教师签字：

指导教师签字：

200年月日200年月日

毕业设计（论文）评阅书

评阅教师评语：

评分（建议成绩）：

200年月日

评分表

项目

论文

岗位指导教师

建议成绩

指导教师

建议成绩

合计

权重

40

30

30

100

分数

答辩委员会意见：

答辩委员会主任：

200年月日

附录

摘要

随着煤矿工业的发展，安全生产已经成为其中重要的部分。

为确保煤矿的安全生产，对煤矿的安全设计十分重要。

根据平岗煤矿的实际情况，结合目前安全生产技术，对平岗煤矿进行了安全设计。

设计针对煤矿常见的安全问题，如水、火、煤尘、瓦斯、顶板等灾害，分析灾害发生的原因，设计具体的灾害预防措施及安全保障措施，以达到防止事故发生或减少事故发生概率，降低事故造成伤害的目的。

根据平岗煤矿开拓方式和地质构造，选择了合理的通风系统，对采掘工作面及硐室通风，井下通风设施和构筑物等进行设计，选择了安全逃生路线，分析了矿井通风系统的合理性和可靠性。

针对平岗煤矿的粉尘灾害，从防尘措施、防爆措施和隔爆措施三个方面进行了安全设计。

对于瓦斯灾害防治，设计采取了以瓦斯抽放为主及一些防爆、隔爆安全措施。

在火灾防治方面，分别设计了煤自然火灾防治措施及外因火灾防治措施。

通过对平岗煤矿水文地质资料的分析，设计了相应的水灾防治安全措施。

同时建立一套完善的安全监测与监控体系，对各种灾害形式进行严密的监控，在灾害发生前将事故处理，确保生产能够安全高效的进行，同时达到无安全事故、无人员伤亡的理想状态。

同时还设计了顶板灾害、运输系统灾害、电气事故灾害的安全措施。

关键词:

安全条件粉尘防治瓦斯防灭火安全监测

目录

目录IX

1矿井概况及安全条件1

1.1井田概况1

1.1.1地理位置1

1.1.2主要自然灾害1

1.1.3矿区开采现状1

1.2安全条件1

1.2.1地质特征1

1.3.1工程性质3

1.3.2井田开拓与开采3

1.3.3提升、通风、排水和压缩空气设备3

1.3.4井上下主要运输设备4

1.3.5工业场地布置特征、防洪排涝、地面建筑及煤柱4

1.3.6供电及通讯5

1.3.7给水、排水和采暖通风及供热5

1.3.8技术经济6

2矿井通风9

2.1概况9

2.2矿井通风9

2.2.1现矿井各采区风量计算9

2.2现有通风方式及通风系统9

2.2.1现有风井数目、位置、服务范围及服务时间9

2.2.2采掘工作面及硐室通风9

2.2.3井下通风设施及构筑物布置9

2.2.4安全逃生途径9

2.2.5通风设备及反风10

2.2.6矿井风量、风压及等积孔11

3粉尘灾害防治12

3.1粉尘12

3.2防尘措施13

3.2.1防尘措施13

3.2.2采掘工作面除尘13

3.2.3井下消防13

3.2.4防爆措施14

3.3隔爆措施15

3.3.1隔爆措施15

3.3.2隔爆水棚（水袋）16

3.4矿井地面生产系统防尘16

4瓦斯灾害防治18

4.1瓦斯18

4.2防爆措施18

4.2.1防止瓦斯积聚18

4.2.2巷道局部积聚瓦斯的处理18

4.2.3防止瓦斯爆炸或窒息18

4.3　隔爆措施19

4.3.1隔爆措施19

4.3.2隔爆水袋19

5矿井防灭火20

5.1概况20

5.2井下外因火灾防治20

5.2.1井下机电设备硐室防火措施20

5.2.3井下电缆20

5.2.4井下电气设备的各种保护20

5.2.5井下电气设备的检查、维护、修理和调整。

21

5.2.6其它火灾的防治措施及装备21

5.2.7井下主要机电设备硐室及防火构筑物21

5.2.8消防灭火装备21

5.2.9开采方面的措施21

5.3矿井瓦斯抽放系统21

5.3.1平岗矿瓦斯赋存情况21

5.3.2平岗矿瓦斯抽排系统22

5.3.3监控监测系统22

5.3.4安全监测监控系统的结构23

5.3.5传感器选择23

6矿井防治水25

6.1矿井水文安全条件分析25

6.1.1矿井开采水文地质情况25

6.1.2矿井充水因素及特征25

6.2矿井防治水措施25

6.2.1矿井开拓、开采所采取的安全保证措施25

6.2.2井下探放水措施25

6.2.3地表水防治措施及工程26

6.3井下防治水安全设施27

6.3.1排水设施27

6.3.2选型计算27

6.3.3防水设施27

7井下其它灾害防治28

防7.1顶板灾害防治及装备28

7.1.1矿山压力显现基本因素分析28

7.1.2一般顶板冒落灾害的治措施及装备28

7.2爆炸材料库28

7.3电气事故防治措施及设备29

7.3.1供电线路及地面变电所事故防治措施29

7.3.2防止电气设备引起的瓦斯燃烧、瓦斯爆炸和触电等事故的措施30

专题矿井安全监测监控32

1.1概述32

结论35

致谢36

参考文献37

附录137

1矿井概况及安全条件

1.1井田概况

1.

目录

键入章标题（第1级）1

键入章标题（第2级）2

键入章标题（第3级）3

键入章标题（第1级）4

键入章标题（第2级）5

键入章标题（第3级）6

1.1地理位置

平岗煤矿位于鸡西煤田南部含煤条带边缘，距鸡西火车站27km。

行政区隶属于鸡西市梨树区。

井田地理坐标为：

东经：

130°43′30″-130°43′45″;北纬：

45°06′00″-45°10′30″。

公路交通：

矿区内有公路与哈绥公路鸡图线国道相通，距鸡西市27km。

铁路交通：

煤矿铁路专用线与国铁梨树镇火车站相连。

井田境界：

上至+350m标高，下至–600m标高，东至F25断层，西至F16断层。

井田走向长10.01km，倾斜长3.2km，井田面积35.2km2。

矿区地表最大标高550m，最低标高310m,地形高差230m左右。

风山河及其它的三条支流，流经矿区东部，自北向南流经穆棱组露头西侧，河流落差大切割深，河床两侧有50-200m宽的山间谷地。

平岗矿区为中温带大陆性气候，11月中旬至次年4月中旬为结冰期，表土冻层厚度一般在1.5-2.0m，最高气温在7-8月份，最高气温38.0℃，最低气温在12月份，最低气温-39.2℃，年平均气温3-3.5℃，年平均降水量600mm，雨季多集中在7-8月份，最大风级7-8级，风向以西北风为主风力一般2-3级，平均风速3.6m/s。

1.1.2主要自然灾害

本区地震裂度为6度。

1.1.3矿区开采现状

二水平中央水泵硐室现有3台PJ-150×7型水泵，每台排水量为300m3/h，二水平正常涌水量为165m3/h。

二水平最大涌水量为205m3/h。

一水平中央水泵硐室现有4台200D43×8型水泵，每台排水量为288m3/h，其正常涌水量（包括二水平涌水）为265m3/h，最大涌水量325m3/h。

矿生产供电来自地面变电所，其电源分别来自梨恒线，梨平线两趟60KV高压输入。

变电所内设一台S9-16000/66主变压器，一台SLF1-20000/60主变压器。

一二水平供电来自地面变电所，电压为60KV，由两趟LJ-24架空线线路输送至山下变电所，再由两趟MYJV3X150高压电缆经皮带道至井下中央变电所，然后由井下中央变电所送出两趟高压电缆输送至采区变电所配电，直至各采掘队组。

1.2安全条件

1.2.1地质特征

1.2.1.1地质及地层

平岗矿区位于鸡西煤盆地西南端，属于穆棱-平岗断裂构造单元的一部分。

近于南北向东倾的单斜地层，为不对称的向背斜复杂化，地层被两条近于南北向的断层切割成二大构造块段。

在这些块段里，相对下降的块段构造简单，地层倾角小（15°-25°）；相对上升的块段构造复杂，地层倾角大（20°-40°）。

一组北45°-55°西贯穿全区的主断裂体系又将全矿区进一步分割成几大构造单元。

各构造单元其构造形态各异，地层产状各异，构造复杂程度各异。

1.2.1.2成煤时期及煤层赋存情况

平岗矿区煤系地层为早白垩系鸡西群城子河含煤组和穆棱含煤组，城子河含煤组位于煤系地层的下部，可采和局部可采煤层共有35#层、33#层、32#层煤层，煤质主要为瘦煤，中部层组的25#层、23#层、22#层煤层的煤质，牌号主要为焦煤，上部层组15#层、14#层煤层的煤牌号主要为主焦煤。

穆棱组位于煤系地层的上部，可采区层有6#层、5#层、3#层、1#层。

穆棱组煤层的煤牌号均为1/3焦煤，以上各煤层的厚度均在0.8-2.0m之间，为薄煤层或中厚煤层。

1.2.2煤层及煤质

1.2.3.1煤层

①含煤性：

平岗矿区开采穆棱组和城子河组的煤层。

穆棱组含煤6-8层，1层全区可采，3层局部可采，

主要可采煤层发育较稳定，煤层本身的煤岩特征明显，煤层结构稳定，岩煤层物性特征明显，煤层间距较为稳定。

横向上变化规律性强，全区内煤层对比清楚。

煤层发育属于较稳定型。

可采煤层总厚度为14.4m，含煤系数1.11%。

②穆棱含煤组：

1#煤层：

为平岗矿区内最上部的可采煤层，单一结构，煤厚0.68-0.92m，顶板为含豆状包裹体的凝灰岩或凝灰砂岩，底板为粉砂岩。

3#煤层：

距1＃煤层48-50m，一般分上、下两层，上、下分层均在0.59-0.89m之间，平均0.78m，上、下分层间距不稳定，大体在2-4m之间，顶板为灰白色细砂岩，底板为0.3m的黄灰色凝灰岩。

3＃煤层在凤山背斜轴以南可采。

1.2.3.2煤质

①物理性质：

肉眼观察多呈光亮和半光亮形，煤层油质光泽和玻璃光泽，块状构造，断口参差不齐，内生裂隙发育，煤层多以凝胶化基质为主，镜煤、亮煤占煤岩总比例的75-90%，丝质组和稳定组占5-20%，岩矿杂质占总量的5%左右，硫磷含量特低。

②化学性质、工艺性能、可选性及煤类：

平岗矿区各煤层组均为中等变质程度的烟煤。

各煤层组、各含煤段的变质程度不一，煤层的有机质含量较多，有害杂质少，精煤灰分低，可选性强。

是可贵的炼焦用煤。

1.3矿井生产情况

1.3.1工程性质

矿井技术改造初步设计。

1.3.2井田开拓与开采

1.3.2.1井田境界

上至+350m标高，下至-600m标高，东至F25断层，西至F16断层。

井田走向长10.01km，倾斜长3.2km，井田面积35.2km2。

1.3.2.2储量

平岗煤矿有地质储量12397.1万t，可采储量7438.2万t。

储量构成情况见储量汇总表、煤柱损失量表、矿井工业资源储量、设计资源储量、设计可采储量表。

表（1-1）平岗煤矿分水平各类煤柱损失量汇总表万t

煤柱分类

+100标高以上

+100-600m标高

合计

断层保煤柱

219.6

69.8

289.4

工业广场保护煤柱

42.9

87.6

130.5

主要井巷保护煤柱

273.9

674.7

948.6

合计

536.4

832.1

1368.5

表（1-2）工业资源储量、设计储量、设计可采储量汇总表单位：

万t

储量类型

+100标高以上

+100-600m标高

合计

工业资源储量

3417.8

8979.3

12397.1

设计资源储量

3209.1

8961.5

1187.1

设计可采储量

1848.6

5589.6

7438.2

1.3.2.3矿井设计生产能力及服务年限

①矿井工作制度

设计年工作日330天，每天三班作业。

日净提升时间为16h。

②生产能力

核定生产能力75万t/a。

③服务年限T=

（1-1）

=7438.2÷75÷1.3

=76a

其中：

T：

服务年限

Z：

可采储量

A：

生产能力

K：

储量备用系数

1.3.3提升、通风、排水和压缩空气设备

1.3.3.1提升设备

平岗煤矿的煤炭主要提升采用带式输送机运输。

采用GDS-1000型钢丝绳皮带提升机，提升能力230万t/a。

矸石主要由斜副井，一段提升机型号为XKT-2.5/20的矿用提升机，提升能力为125万t/a；二段提升机型号为2JK-3/20的矿用提升机，提升能力为119万t/a。

1.3.3.2通风设备

回风井现2台GAF31.5-20-1GZ型通风机，排风能力为8700-15000m3/min。

1.3.3.3排水设备

一水平主水泵型号为200D43×8，现有四台，两台使用，两台备用。

1.3.3.4压缩空气设备

该矿生产现主要在二水平，在地面设一个压风机房，内设有2台4L-20/8型压风机，经核定满足要求。

1.3.4井上下主要运输设备

1.3.4.1地面运输

公路交通：

矿区内有公路与哈绥公路鸡图线国道相通，距鸡西市27km。

铁路交通：

煤矿铁路专用线与国铁梨树镇火车站相连。

本矿目前运输主要以铁路为主，现已形成较为完善的铁路运输线，对矿区的开发、建设提供了较为便利外运条件。

1.3.4.2井下运输

本矿井设计井下煤炭运输采用胶带输送机运输方式，辅助运输采用10t架线式电机车牵引1t或3t固定式矿车运输。

1.3.4.3地面生产系统

①主井生产系统

煤炭由平岗矿皮带井一段、二段皮带运输机运至地面手选厂车间至洗煤筛分车间复式振动筛之中，原煤经过洗煤车间分精煤和中煤两种分别进入各自煤仓。

手选矸石经汽运到矸石山。

皮带井一段、二段皮带运输机并担任运送人员升入井。

②副井系统

副井及下料斜井承担提升矸石、升降人员、运送设备和材料的功能,地面材料、设备在地面车场装入花栏车或平板车，由提升机运入井下。

③地面排矸系统

井下矸石由副井运到地面车场子，由一台ZK10-6/550电机车牵引300M至矸石山车场子，由JD-11.4绞车拉入翻车机，翻入排矸箕斗后由矸石山前JK1600/1224型绞车牵引到矸石山顶部排掉。

1.3.5工业场地布置特征、防洪排涝、地面建筑及煤柱

1.3.5.1工业场地

为确保场内外来物资运输，消防安全通道要求，主干道路面宽12m，次干道路面宽为6m，路面结构为水泥路面。

1.3.5.2场内排水

该区地形由丘陵和构成，该矿井工业场地位置处在一山岗的北侧坡上，场地内东南高西北低，地形坡度变化不大，地形也便于场地内排水。

场地内自然高差为6m。

1.3.6供电及通讯

1.3.6.1供电电源

矿变电所60kv电源分别引自“梨恒线”和“梨平线”，所内一台主变：

S9－16000／66主变压，一台SLF1-20000/60主变压器。

1.3.6.2电力负荷

一水平用电负荷为3780KW，其有功功率为2270KW。

二水平用电负荷为6200KW，其有功功率为3720KW。

1.3.7给水、排水和采暖通风及供热

1.3.7.1水源

①工业场地生活用水水源

供水水源井：

在平岗矿凤山沟上游现有6口机井，用水泵将水抽至地面蓄水水池中。

联合办公楼和27公里水塔的用水均由该蓄水池供应。

储水池：

300m3，L×B×H＝10×5×6m半地下钢筋混凝土矩形水池1座，地下部分为3.5m。

供水泵房：

L×B×H＝10×5×3m矩形泵房1座150m2。

分别设：

生产消防洒水泵：

XBD4／30-125G/Z、Q＝72-12b3/h。

H＝0.42-0.37MPaN＝22kw380V2台。

生活给水泵：

80D-12×9，Q＝20m3/hH＝102m17kw2台

加药设备：

JY-0.6／1.44-B-12台

次氯化钠发生器：

JYM-12台

工业场地设有生活供水管网、生产及消防供水管网。

生活供水为PPV管，干管为Φ80，生产及消防供水管网采用镀锌无缝钢管，干管管网为D100，生产和消防供水管网上靠近建筑物时有室外地下消火栓，其型号为SS100-1.0。

②生产、消防用水水源

地面生产用水由本地区自来水供水网供给；井下消防洒水同时采用地面和井下两种水源。

1.3.7.2用水量

矿井生产及生活用水量451.4m3/d,最高时用水量为300.6m3/h，井下除尘洒水日用水量为680m3/d，时用水量为53.5m3/h。

1.3.7.3排水系统

①排水量

工业场地排水主要是生活污水、浴池排水、锅炉排污水、井下排水和其它排水，予计总排水量为6336m³/d；

②排水系统

平房居民区的生活污水及雨水，未经处理由地面沟渠排入凤山河和穆棱河。

楼房居民区的生活污水、浴池排水、锅炉排水经排水管路排入沉淀池中，经沉淀过滤后由排水管路排入凤山河。

井下排水除部分流入地面静压水池管路排入凤山河。

洗煤厂洗煤废水经洗煤厂内部净化处理后继续循环使用。

③排水构筑物

排水管采用Dg≦250陶瓷管；Dg〉350钢筋砼管。

水泥沙浆接口，埋地铺设。

埋深为2.0m。

采用重力排水，沿地形坡度铺设。

埋深不小于2.0m。

1.3.7.4采暖通风及供热

①采暖

根据气象资料、工艺要求及有关规定，本设计在经常有人工作、休息和生产工艺有要求的建筑物内，设置集中采暖系统。

整个工业场地的采暖热媒均采用95/70℃低温水，热媒来自工业场地锅炉房，行政福利建筑物内散热器采用铸铁四柱型散热器，其余生产系统建筑和工业厂房内散热器采用钢制高频焊螺旋翅片管散热器。

②热水供应

浴室、洗衣房的浴用和洗衣用由专用锅炉房的供给。

③井筒防冻

井筒防冻仅做主皮带中，二采区绞车道。

矿井主皮带井及斜副井由锅炉房内的两台4t锅炉供暖。

经校核均满足需要。

1.3.8技术经济

1.3.8.1移交生产时井巷工程量表

井巷工程量表（1-3）

序号

工程名称

单位

数量

煤岩别

月进度

工期（月）

1

返送绞车道

m

60

半

60

1

2

返送风道

m

150

全岩

50

3

3

二段绞车道风眼

m

20

全岩

60

0.5

4

采区风道下延

m

150

半

100

3

5

采区绞车道下延

m

80

半

100

1

6

工作面

m

90

煤

120

1

1.3.8.2劳动定员及劳动生产率

①全矿井劳动定员

本设计根据矿井原煤年产量120万t，年工作天数330天，确定原煤全员效率为2.95吨/工。

经计算，原煤生产出勤人员3596人，其中，管理人员206人，井下工人2182人，地面工人1027人。

表（1-4）劳动定员汇总表

序号

人员类型

出勤人数

替补人数

在籍人数

Ⅰ班

Ⅱ班

Ⅲ班

合计

1

一、原煤人员

115

199

114

428

94

522

1、生产工人

109

162

108

379

94

473

（1）井下工人

87

133

86

306

83

389

（2）地面工人

22

29

22

73

11

84

2、管理人员

6

37

6

49

49

2

二、供电

2

10

2

14

1

15

3

三、生产服务人员

13

33

13

59

4

63

4

四、生活服务人员

9

22

9

40

3

43

5

五、选煤厂

21

36

21

78

5

83

6

六、消防队

5

5

5

合计

160

305

159

624

107

731

7

七、准轨铁路

5

8

5

18

1

19

总计

165

313

164

642

108

750

②劳动生产率

采区投产后，按年工作日数330d计算，日产量448.2T，全员效率确定为1.6／工。

参考本矿现在实际达到的效率确定的。

全员效率1.6t／工，回采工作效率定为4.52T／工，这是根据回采工作面日产量和按需要配备的-人员求出的。

掘进工作效率为0.2m／工，按矿实际效率确定。

1.3.8.3概算投资

工程投资总额为2018.5万元（井巷工程350.1万元、设备购置1668.4万元）。

1.3.8.4矿井主要技术经济指

表（1-5）主要技术经济指标

名称

单位

指标

备注

矿井设计生产能力

Mt

年生产能力

万t

100

日生产能力

t

3640

矿井服务年限

a

76

矿井设计工作制度

年工作天数

天

330

日工作班数

班

3

灰份Ag

%

23.24

挥发份Vγ

%

27.32

发热量

千卡/Kg

7500

储量

（1）地质储量

万t

12397.1

（2）可采储量

万t

7438.2

煤层情况

（1）可采煤层数

层

2

（2）可采煤层平均厚度

m

1.4

（3）煤层倾角

度

15°

（4）煤的容重

t/m3

1.35

井田范围

走向长度

Km

7.5

倾斜宽度

Km

6.75

井田面积

Km2

49

开拓方式

立斜

井筒类型及斜长

倾角

提升斜井

M

1100

21°

回风斜井

M

400

30°

1.3.8.5