最新煤业综采64106工作面一通三防专项设计.docx
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最新煤业综采64106工作面一通三防专项设计
答案:
29.在查询设计器的查询去向的设置中,不能实现的输出是________。
settalkoff
5、4,传输层、应用层6.存储转发式、B/S7.128.0.0.0—191.255.255.2558.点对点方式,多点方式,中继方式9、信息交换方式10、同步传输
C.SELECTSUBS(学号,3,2)AS专业,AVG(成绩)AS平均分FROM选课WHERE课程号=”101”ORDERBY专业
【答案】DISTINCT
return
11.设D=5>6,VARTYPE(D)的输出值是________。
D.以上说法均不正确
A、明确本地资源与网络资源之间的差异
**煤业
64106综采工作面“一通三防”专项设计
编制:
审核:
日期:
2017年7月10日
第一章64106工作面通风设计
第一节工作面概况
64106工作面是**煤业项目重组前原矿方遗留工作面,工作面顺槽长度1140米,接收时已回采470米。
工作面东部和北部为矿井边界,南部是采区辅运大巷,西部是64105备用工作面,周边无小窑破坏区。
工作面基本参数:
本工作面回采煤层为4煤,煤层平均厚度为10.01m。
工作面长度为150m,剩余采长560米,工作面采用综采放顶煤生产工艺,布置有2条顺槽:
主运顺槽(兼进风)和辅运顺槽(兼回风),工作面采取U型通风方式。
煤尘瓦斯及自燃情况:
根据**省煤矿设备安全技术检测中心2013年度矿井瓦斯等级鉴定报告表明,CH4绝对涌出量为0.65m3/min,CO2绝对涌出量为1.67m3/min,为瓦斯矿井。
根据**煤矿设备安全技术检测中心对我矿煤样进行的鉴定:
64106煤层自燃倾向性为Ⅱ级,属易自然发火煤层,发火期为3~6月;煤尘爆炸指数为53.89%,具有爆炸性。
第二节工作面通风系统
1、通风方式
64106工作面通风方式为主运巷进风、辅运巷回风的“U”型全负压通风。
2、通风路线
⑴新鲜风流
地面→副平硐→东一辅运大巷→东二辅运大巷→64106主运绕道→64106主运→工作面。
⑵回风风流
工作面→64106辅运→末端回风联巷→东二回风大巷→东一回风大巷→回风斜井→地面。
3、工作面风量的确定
根据《煤矿通风能力核定标准》(AQ1056-2008),每个采煤工作面的实际需要风量,应按工作面气象条件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人员和爆破后的有害气体产生量等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
3.1采煤工作面的需要风量
每个采煤工作面实际需要风量,应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
(1)按气象条件计算
Qcf=60×70%×Vcf×Scf×kch×kcl(1-1)
式中:
Qcf——采煤工作面需要风量,m3/min;
Vcf——采煤工作面的风速,按采煤工作面进风流的温度从表1-1中选取,m/s。
;
Scf——采煤工作面的平均有效断面积,按最大和最小控顶有效断面的平均值计算,m2;
kch——采煤工作面采高调整系数,具体取值见表1-2;
kcl——采煤工作面长度调整系数,具体取值见表1-3;
70%——有效通风断面系数;
60——单位换算产生的系数。
表1-1采煤工作面进风流气温与对应风速
采煤工作面进风流气温(℃)
采煤工作面风速(m/s)
<20
1.0
20~23
1.0~1.5
23~26
1.5~1.8
表1-2kch—采煤工作面采高调整系数
采高(m)
<2.0
2.0~2.5
2.5~5.0及放顶煤
调整系数(kch)
1.0
1.1
1.2
表1-3kcl——采煤工作面长度调整系数
采煤工作面长度(m)
长度风量调整系数(kcl)
<15
0.8
15~80
0.8~0.9
80~120
1.0
120~150
1.1
150~180
1.2
>180
1.30~1.40
(2)按瓦斯涌出量计算
Qcf=125×qcg×kcg(1-2)
Qcf——采煤工作实际需要风量,m3/min;
qcg——采煤工作面回风巷风流中平均瓦斯绝对涌出量,m3/min;抽放矿井的瓦斯涌出量,应扣除瓦斯抽放量进行计算;
khg——采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,正常生产条件下连续观测1个月,日最大绝对瓦斯涌出量与月平均日绝对瓦斯涌出量的比值;
125——按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过0.8%的换算系数。
(3)按二氧化碳涌出量计算
Qcf=67×qcc×kcc(1-3)
Qcf——采煤工作实际需要风量,m3/min;
qcc——采煤工作面回风巷风流中平均二氧化碳绝对涌出量,m3/min;
kcc——采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,正常生产条件下连续观测1个月,日最大绝对二氧化碳涌出量与月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值;
67——按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5%的换算系数。
(4)按炸药量计算
(1)一级煤矿许用炸药
Qcf≥25Ahf(1-4)
(2)二、三级煤矿许用炸药
Qcf≥10Ahf(1-5)
式中:
Ahf——采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg;
25——每千克煤矿一级许用炸药需风量,m3/min;
10——每千克煤矿二级许用炸药需风量,m3/min。
(5)按工作人员数量验算
Qcf≥4Ncf(1-6)
式中:
Ncf——采煤工作面同时工作的最多人数,人;
4——每人需风量,m3/min。
(6)按风速进行验算
①验算最小风量
Qcf≥60×0.25Scb(1-7)
Scb=Icb×hcf×70%(1-8)
②验算最大风量
Qcf≤60×4.0Scs(1-9)
Scs=Ics×hcf×70%(1-10)
式中:
Scb——采煤工作面最大控顶有效断面积,m2;
Icb——采煤工作面最大控顶距,m;
hcf——采煤工作面实际采高,m;
Scs——采煤工作面最小控顶有效断面积,m2;
Ics——采煤工作面最小控顶距,m;
0.25——采煤工作面允许的最小风速,m/s;
4.0——采煤工作面允许的最高风速,m/s;
70——有效通风断面系数。
2.64106工作面需风量计算
64106工作面通风参数见表1-4。
表1-464106工作面通风参数表
温度(℃)
面长(m)
最大控顶距(mm)
最小控顶距(mm)
采高(m)
回采工艺
14~18
150
6096
5296
2.9
综采放顶煤
CO2
(m3/min)
CH4
(m3/min)
最大人数(人)
风速
(m/s)
平均控顶距(mm)
柴油机车
1.64
0.77
58
1.0
5696
1×30KW
kch
kcl
炸药量
kcg
kcc
1.2
1.2
不涉及
2.0
2.0
(1)按按气象条件计算
Qcf=60×70%×Vcf×Scf×kch×kcl
=60×70%×1.0×2.9×5.70×1.2×1.20=1000m3/min
(2)按瓦斯涌出量计算
Qcf=125×qcg×kcg=125×0.77×2.0=192.5m3/min
(3)按二氧化碳涌出量计算
Qcf=67×qcc×kcc=67×1.64×2.0=219.8m3/min
(4)按炸药量计算
64106工作面采用综采放顶煤生产工艺,故此项不涉及。
按上述条件计算,64106工作面需风量取其中最大值1000m3/min。
(5)按工作人员数量验算
Qcf≥4Ncf=4×58=232m3/min
(6)按风速进行验算
①验算最小风量
Qcf≥60×0.25Scb=60×0.25×6.09×2.9=265m3/min
②验算最大风量
Qcf≤60×4.0Scs=60×4.0×5.29×2.9=3682m3/min
经过工作面最大工作人数、最低风速、最高风速的验算,64106工作面需风量1000m3/min符合要求。
第三节通风设施
1、在64106辅运绕道内安装有一组正反风门,风门规格为2.6×2.8m。
两道风门之间安装机械闭锁装置,每道风门安装风门开关传感器。
正常情况下,反风门常开、正风门常闭,有效隔断风流;反风时关闭反风风门。
2、64106辅回联巷(64106回风巷至东二回风)内砌筑有2道调节风门,每道安装1800×800mm风门一道、1200×1000mm插板式调节窗一道,用以调整64106工作面风量和行人。
3、工作面进风隅角设置有一道挡风障,隔断新鲜风流进入后溜采空区;正常生产时,工作面机尾距辅运巷10m处吊挂一道引风障,风障自工作面煤壁接至支架将工作面风流引入回风隅角,稀释回风隅角有毒有害气体。
第二章64106工作面防灭火设计
第一节预防煤层自燃安全技术措施
为防止64106工作面在生产或停产期间煤层自燃发火,确定该综放面生产期间采用以加快回采推进度为主,采空区注氮、注浆等为辅的综合防灭火措施;停产期间以降低风量为主、采空区注氮、采空区气体化验、采空区预测预报为辅的综合防灭火措施。
一、注氮防灭火
(一)、注氮防灭火原理
氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体,其化学性质相对稳定,在常温、常压条件下氮气很难与其它物质发生化学反应,所以它是一种良好的惰性气体,随着空气中氮气含量的增加,氧气含量必然降低。
据有关资料介绍:
当氧气含量低到5~10%时,可抑制煤炭的氧化自燃;氧气含量降至3%以下时,可以完全抑制煤炭等可燃物的阴燃与复燃。
基于上述氮气的性质及煤的氧化机理,向采空区及遗煤带注入氮气,使其渗入到采空区冒落区、裂隙带及遗煤带,降低这些区域的氧含量,形成氮气惰化带,可达到抑制采空区自燃,同时还能防止瓦斯爆炸事故的发生。
(二)、供氮能力计算
(1)供氮能力计算
根据回采工作面的实际情况,采用吨煤注氮量、氧化带内的氧含量两种方法进行计算、比较,取其最大值。
①.按吨煤注氮量计算。
该方法是指采煤工作面每采出1t煤所需的防火注氮量。
根据国内外经验,每吨煤需5m3氮气,其矿井供氮能力可按公式
(1)计算:
QN=5AK/24
(1)
式中:
QN——供氮能力,m3/h;
A——日产量,取2727t;
K——工作面回采率,取80%。
可计算得供氮能力:
QN=5×2727×90%/24=511m3/h)
②.按工作面采空区漏风量计算。
根据中《煤矿用氮气防灭火技术规范》规定:
制氮设备或装置的供氮能力应按矿井注氮工作面防火需要选取,供氮能力(1个工作面注氮量)可按下计算:
QN=60KQ0
式中:
QN——供氮能力,m3/h;
K——备用系数,取1.2;
Q0——采空区氧化带内漏风量,m3/min;采空区氧化带的范围受工作面的通风状况、采空区的冒落等诸多因素的影响而在很大的范围内变化,因此采空区氧化带的漏风量的变化范围也较大,此范围内的漏风量一般按工作面风量的1/60~1/100选取;采取堵漏风措施后,采空区氧化带内的漏风量取为5m3/min;
C1——采空区氧化带内平均氧浓度,%;目前国内应用较普遍的是将采空区氧浓度在10~18%之间的区域视为氧化带,因为氧化带的范围不同而平均氧浓度值也不同,一般可选为15%;
C2——采空区惰化防火指标,其值为煤自燃临界氧浓度,%;煤的自燃临界氧浓度值随煤种、煤质、赋存条件等因素的不同而变化,其具体数值应根据实验室试验而取得,此值得范围一般为7%~10%。
根据《煤矿安全规程》中的规定:
采用氮气防火注入的氮气浓度不得低于97%,注入后采空区内氧气浓度不得大于7%,所以此值取7%;
CN——注入氮气的氮气浓度,%;根据《煤矿安全规程》中的规定:
采用氮气防火注入的氮气浓度不得低于97%,注入后采空区内氧气浓度不得大于7%。
同时根据《煤矿用氮气防灭火技术规范》关于氮纯度的规定:
向采空区注入氮气的纯度要视其能将采空区的氧浓度降低到煤自燃临界氧浓度而定。
而向火区注入氮气浓度应不低于97%,因此取97%;
可计算得供氮能力:
QN=60×1.2×5×(0.15-0.07)/(0.97+0.07-1)=720(m3/h)
通过以上两种方法的计算、比较,确定64106工作面的注氮能量为720m3/h。
(三)、设备选取
根据**煤业初步设计和矿井安全专篇,我矿选用GT-1000型变压吸附制氮装置两套,配两台M250—2S型螺杆式空压机;注氮管路为4寸无缝钢管,自管道斜井井筒敷设至井下,经主运顺槽埋入工作面采空区。
(四)、注氮方式和防灭火方法
(1)注氮方式:
注氮方式分为开放式注氮和封闭式注氮。
开放式注氮——对正在开采的采空区进行注氮;
封闭式注氮——对已封闭的采空区或火区进行注氮。
在不影响工作面的正常生产和人身安全时,可采用开放式注氮。
火灾及其火灾隐患影响工作面的正常生产,或突然性外因火灾,或瓦斯积聚区域达到爆炸界限时,可采用封闭式注氮。
(2)注氮防灭火方法
连续性注氮——工作面开采初期和停采撤架期间,或因地质原因,或因机电设备原因造成工作面推进缓慢,宜采用连续性注氮。
间断性注氮——工作面正常回采期间,可采用间断性注氮。
64106自然发火危险主要来自生产工作面后部采空区,因此,64106正常生产条件下注氮方式采用开放式注氮,注氮方法采用间断性注氮;当64106工作面停产或推进缓慢根据采空区气体观测情况可以改用连续性注氮,加大注氮力度。
(3)注氮工艺
根据我矿实际情况,选用埋管注氮工艺,即在工作面的胶带顺槽(进风顺槽)埋设一趟管路,其中第一个氮气释放口设在工作面进风隅角。
当第一个释放口埋入采空区30m后开始注氮,同时埋入第二趟注氮管路(注氮管口的移动步距暂时选定为30m,可通过实际注氮效果考察进行修正)。
当第二趟注氮管口埋入采空区30m后向采空区注氮,同时停止第一趟管路注氮,并又重新埋设注氮管路,如此循环,直至工作面采完为止。
如果发现注氮压力异常或管路堵死,必须立即倒换管路。
二、注浆防灭火
(一)、注浆防火机理
一是浆液中的固体物沉淀,充填于浮煤裂隙之间,包裹浮煤,隔绝氧气与煤体的接触,杜绝漏风,防止氧化;二是浆液中的水分有助于增加煤的外在水分,抑制煤自热氧化的发展,同时有利于已自热煤体的散热。
由于本矿区黄土含沙量大,泥浆沉淀快,易发生堵管或爆管,因此必须在浆泥中加入一定量的浮分子和胶凝剂,使其能够使用当地注浆材料(干燥、松散黄土),并实现高浓度浆液的制备及管路输送,提高注浆效率。
(二)、预防性注浆工艺
预防性注浆就是将水、浆材按适当比例混合,配制成一定浓度的浆液,借助输浆管路输送到可能发生自燃的区域,用以防止煤炭自燃,是使用最为广泛、效果最好的一种技术。
根据矿井开拓布局和采煤方法,设计在工业场地东南,主斜井井口北侧设FMH-40T全自动防灭火注浆系统一套,为全矿注浆服务,注浆方法采用当工作面束管采样分析系统检测到煤层自燃隐患时即进行注浆,即向采空区灌注浆液。
在注浆工作中,注浆与回采保持有适当距离,以免注浆影响回采工作,对其可行性、技术参数及效果分析等分析如下:
(1)、注浆方法
注浆方法采用生产中通常采用的采空区埋管注浆方法,即在辅运顺槽敷设管路,并用胶管接短钢管(预埋采空区内),随着工作面的推进隔一定距离拔管一次,每次灌到下顺槽能见到水为止,并要求随采随灌。
当远离管口的地方注浆效果不佳时,可采用洒浆的方法从工作面向采空区喷洒泥浆。
(2)、注浆材料
注浆材料采用矿井工业场地附近的粘土就地取材,使用矿井周围的黄土,容易开采,数量充足。
对粘土要求如下:
a.颗粒要小于2mm,而且细小颗粒(粘土:
≤0.005mm者应占60%~70%)。
b.主要物理性能指标:
密度为2.4~2.8;
塑性指数为9~11(亚粘土);
胶体混合物(按MgO含量计)为25%~30%;
含砂量为25%~30%(粒径为0.5~0.25mm以下);
容易脱水和具有一定的稳定性。
c.不含有(或少含有)可燃物。
(3)、制浆工艺流程
注浆防灭火系统由联合制浆机、水泵、渣浆泵、浮分子添加机、流量计和输浆管网系统等部分构成,见图6-1-2。
经主斜井、4号煤辅运大巷、
工作面顺槽至注浆地点
图6-1-2黄泥注浆防灭火系统工艺流程图
(4)、参数计算及选择
工作制度:
与矿井工作制度相匹配,但需注意以下原则:
注浆工作是与回采工作紧密配合进行。
设计注浆为三班注浆,每天纯注浆时间为10h,若矿井自燃发火严重,且所需注浆的工作面较多,宜采用四班注浆,每天注浆时间为15h。
①.注浆所需土量
日注浆所需土量按下式计算:
式中:
Q土=K·G/V煤
Q土—日注浆所需土量,m3/d;
G—矿井日产量,根据设计,日产量为2727t;
V煤—煤的容重,根据地质报告,4号煤层容重为1.54t/m3;
K—注浆系数,为注浆材料的固体体积与需要注浆的采空区容积之比,取0.05。
则:
Q土=0.05×2727/1.47=120.78(t)
②.日注浆所需实际开采土量
Q=αQ土
式中:
Q—日注浆所需实际开采土量,m3/d;
α—取土系数(考虑土壤含一定杂质和开采,运输过程中的损失);取1.1。
Q=αQ土=1.1×120.78=132.86(t)
③.注浆泥水比的确定
注浆泥水比应根据泥浆的输送距离,煤层倾角,注浆方式及注浆材料和季节等因素通过试验确定,参照大同局经验,一般情况下为1:
5,冬季时为l:
6。
④.每日制泥浆用水量
每日泥浆用水量按下式计算:
Q水1=Q土·δ
式中:
Q水1—制备泥浆用水量,m3/d:
δ—泥水比的倒数,取5。
则:
Q水1=132.86×5=664.29(m3/d)
⑤.每日注浆用水量
每日泥浆用水量按下式计算:
Q水2=K·Q水l
式中:
Q水2—注浆用水量,m3/d:
K水—用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数,取1.1。
则:
Q水2=1.1×664.29=730.72(m3/d)
⑥.每日注浆量
Q浆1=(Q水1+Q土)M
式中:
Q浆1—日注浆量,m3/d:
M—泥浆制成率,取0.93
其余符号同前。
则:
Q浆1=(664.29+120.78)×0.93=730.12(m3/d)
(5)注浆管路的选择
①注浆管路布置
64106回采面采空区是**煤业注浆重点区域,因此,注浆主管路应针对回采面进行铺设,其它地点的注浆,则根据需要从主管路上分叉连接。
由地面注浆站铺设一趟管路至回采面,管路铺设路线为:
地面注浆站→管道斜井→东一、东二回风大巷→64106辅运顺槽→64106工作面采空区
②注浆管道
主要注浆干直径是根据管内泥浆的流速来选择。
在设计中,泥浆给定后,先确定泥浆在管道中流动的临界流速,再求出泥浆的实际工作流速,使之大于临界流速即可。
实际工作流速:
式中:
v——管道内泥浆的实际工作流速,m/s;
Q浆max——小时注浆量,取40m3/h;
d——管道内径,m。
取108mm
v=1.2m/s
该实际工作流速处于临界流速最大值(泥浆钢管的临界流速通常为1~4m/s),可满足工程需要。
地面注浆管道一般选用铸铁管;井下注浆管道采用无缝钢管,其钢管直径取108mm;支管直径取75mm;;工作面管道直径取4寸胶管。
(6)系统布置及主要设备
该系统具有室内作业,不受天气影响,封闭制浆,车间环境干净整洁等特点,制浆的主要设备见表6-1-1。
表6-1-1注浆设备一览表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
1
FMH-40T防火注浆系统
FMH-40T
套
1
2
管路(无缝钢管)
φ108×6
米
2300
3
污水泵
PN
台
6
4
供水管(软管)
φ30
米
200
(三)、注浆前疏水、注浆后防止溃浆、透水安全技术措施
1、各工种作业人员要坚守岗位,各负其责,保证注浆各环节正常运转。
2、注浆时,根据所用注浆管路长度适时安排人员巡查管路,是否有漏液处;注浆地点前后50范围内除监护人员外,其余人员不得逗留。
3、要严格遵守注浆顺序、注浆方式、注浆结束标准,不经批准,注浆过程中不得擅自停止注浆或放水。
4、注浆期间,注浆工应密切注意管路及各处阀门的情况,发现跑浆或管路漏浆时,应首先通知注浆站停止送浆,同时派人关闭上一级阀门,然后进行处理。
且处理人员要站在出浆口反向一侧,出浆口严禁对准任何人。
5、检查管路跑浆及处理泄露浆液事故时,应先将管路内的浆液排除放干净,确认管路内无压力时再拆开管路,或将管路接头盖住后再拆除,面部及手部或身体其他部位不得对着接口处,以防止浆液高压伤人。
6、对浆液的杂物、过滤网前杂物进行清理。
7、每次注浆完毕,都必须使用清水清洗注浆管路,直到注浆管出水口为清水为止。
8、为防止密闭墙内积水,每个地点注浆完毕7----10天后,要打开密闭墙反水管堵盖进行观察,若有水则需将水排出,积水排完后重新接好反水管堵盖。
9、防止地表水流入井下。
灌浆时,要及时填塞地表塌陷坑及钻孔,防止地表水流入井下。
10、灌浆材料应满足相关规定的要求严格控制浆液泥水比并控制灌浆量不应过大。
三、均压防灭火
(一)、停产期间
1、64106工作面在满足工作面需风量和有害气体不超限的前提下,尽量降低工作面风量,即正常回采时保持配风在1000m3/min;工作面停产期间按要求可以将其风量降至正常风量的50%,即500m3/min,但考虑到巷道最优排尘风速,将工作面停产期间风量调整为600m3/min。
通过降低工作面风量以减小64106采空区主辅顺槽两出口的压差,减小采空区漏风量。
2、保持工作面上下出口净断面达原设计断面的95%以上,保持工作面两道材料设备堆放整齐、风流顺畅;停产期间在进风隅角设置挡风帘,减少进风隅角向老塘漏风量;在回风侧设置引风帘,增大回风隅角的风量,冲淡并排除回风隅角有害气体,减少工作面上下端头压差。
3、在正常回采过程或停产中,出现CO大量涌出等自燃迹象危及生产安全的,采用安装局扇增压防火时,另制定专项措施。
(二)、采后封闭期间
工作面回采结束后及时对采空区进行封闭,要求主辅顺槽密闭墙同在进风侧或回风侧,避免出现密闭墙选址不正确造成人为压力差;密闭墙施工完成后及时对采空区进行注浆,并观测墙内气体。
四、煤层自然发火预测预报措施
1、**煤业公司煤层自然发火等级为II级,属自燃煤层。
根据本矿实际情况,确定CO为我矿煤层自然发火的指标气体。
2、由瓦检员兼任所在区域的查火工,职责范围做到覆盖全矿井,瓦检班长负责划分区域,责任到人。
3、查火工必须对责任范围的煤巷,半煤岩巷道和采煤工作面每天至少全部巡查一遍,对冒顶处,断层破碎带重点监测。
排查的主要范围包括:
3.1、生产区域的回采工作面(包括进回风隅角)、掘进煤巷、采空区、老巷和其它可能发火的地点。
3.2、非生产区域通风的煤巷、半煤岩巷。
3.3、高冒点(冒高超过设计0.8米)、围岩与顶板松软的地点。
3.4、采空区密闭以及盲巷密闭。
4、查火工必须至少携带光瓦、多种气体检定器、测温仪等基本仪器仪表和监测束管及其相关工具下井,测定气体浓度、温度,并记录责任区域内所有“一通三防”设施的使用情况。
5、防火密闭,采煤工作面上隅角、回风巷及其它可能发火地点,每周观察一次,观测内容包括气体成分、温度、压差等,并做好记录。
有发