井下紧急避险系统建设方案设计.docx
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井下紧急避险系统建设方案设计
煤业有限公司
井下紧急避险硐室建设方案
前言-1-
第一章矿井概况2
第二章采掘地点分布情况-15-
第三章紧急避险设施分布依据及地点-17-
3.1紧急避险设施分布地点依据-17-
3.2紧急避险设施数量及分布地点-20-
第四章紧急避险设施类型及容积-21-
4.1永久避难硐室-21-
4.2临时避难硐室-23-
第五章紧急避险设施基本功能及整体性设计-25-
5.1紧急避险设施基本功能-25-
5.2紧急避险系统整体性设计-28-
第六章施工工期-35-
6.1紧急避险设施施工进度指标-35-
6.2紧急避险系统建设实施情况-35-
第七章紧急避险系统装置配备-36-
前言
建立并完善煤矿井下安全避险“六大系统”是国家安全发展的需要，煤矿井下紧急避险系统是国家强制推行的先进适用技术装备，为规范和促进某煤业有限公司井下紧急避险系统的建设、完善和管理工作，根据《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发【2010】23号）精神、安监总煤装【2011】15号文件《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知》、国家安全监管总局、国家煤矿安监局（安监总煤装〔2012〕15号）关于煤矿井下紧急避险系统建设管理有关事项的通知以及相关文件规定，结合煤矿实际情况，特编本方案设计。
本设计中的紧急避险设施建设主要为永久避难硐室及临时避难硐室。
紧急避险系统建设的主要内容包括为入井人员提供自救器、建设井下紧急避险设施、合理设置避灾路线、科学制定应急预案等。
紧急避险设施应具备安全防护、氧气供给保障、有害气体去除、环境监测、通讯、照明、人员生存保障等基本功能。
建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”是指建设完善紧急避险系统与矿井安全监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络等系统相连接，形成井下整体性的安全避险系统。
第一章矿井概况
据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发[2009]64号《关于某市灵石县煤矿企业兼并重组整合方案（部分）的批复》，某煤业有限公司（以下简称红杏某煤业）由灵石县晋山煤矿有限公司（以下简称晋山煤矿），山西灵石天辰煤业有限公司（以下简称天辰煤业）及山西灵石尹家庄煤业有限公司（以下简称尹家庄煤业）三矿整合而成，整合主体为某煤业，隶属于灵石县红杏煤业有限公司。
井田面积12.0794km2，批准开采2－11#煤层，生产能力600kt/a。
某市煤炭工业局文件市煤规发【2010】90号《关于某煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计的批复》对该矿井兼并重组整合初步设计进行了批复；某煤矿安全监察分局对矿井安全专篇进行了批复；由某市煤炭工业局批复开工。
随后矿井进入施工建设阶段。
某煤业有限公司（以下简称红杏某煤业）位于灵石县城南20km处，夏门镇西部的安家庄、瓦窑、王家岭村内，碾测焉村北部，隶属灵石县夏门镇管辖。
该矿距夏门镇6km，从矿区向东1km与解（解放桥）—木（木瓜曲）乡级公路相接，直通夏门镇与大运公路交接，矿区距南同蒲铁路冷泉车站约8km，且有公路相通，交通运输条件较为便利。
井田内基岩地层有小面积出露，根据地表基岩露头和矿井揭露，井田主体构造为向斜、背斜褶曲构造，地层走向大致为北西——南东向，倾角一般1-4°。
另外根据煤矿揭露资料，井田南部发育一条正断层，8个陷落柱。
井田内主体构造以宽缓褶曲为主，井田断层发育稀少，未发现有岩浆侵入体。
井田内构造为简单类型。
本井田批采煤层2~11#，井田内可采煤层有山西组2#煤层和太原组的9、10上、10下#煤层，其余为不可采煤层。
2#煤层位于山西组中部，下距9号煤层62.41-82.14m，平均71.59m。
煤层厚度0-0.93m，平均0.77m，煤层结构简单，不含夹矸。
为不稳定零星可采煤层，可采地段位于井田东南角、西北角，已全部采空或古空破坏。
顶板岩性为泥岩，底板为泥岩或砂质泥岩。
9#煤层位于太原组下段顶部，K2灰岩为其直接顶板，上距2号煤层62.41-82.14m，平均71.59m，煤层厚度0-1.00m，平均厚0.61m，煤层结构简单，局部含一层薄层泥岩夹矸，煤层较稳定，全区局部可采，可采区分布于井田北部，已全部采空或古空破坏。
顶板岩性为石灰岩，底板为黑色泥岩或砂质泥岩。
10上号煤层位于太原组下段中部，上距9号煤层8.42m，煤层厚度一般为1.10-3.12m，平均1.86m，含1-2层泥岩夹矸，煤层结构复杂。
煤层厚度稳定，为全区可采，井田内部分采空，顶板岩性为泥岩，底板岩性为泥岩。
10下煤层位于太原组下段中部，上距10上号煤层2.53-6.84m，平均3.22m，煤层厚度一般为1.15-3.35m，平均为2.25m，含局部含一层泥岩夹矸，结构简单。
煤层厚度较稳定，为全区大部可采煤层，顶板岩性为泥岩，底板岩性为砂质泥岩。
1.1瓦斯等级情况
根据某市煤炭工业局市市煤安发[2009]8号文件《关于某市2008年度30万吨/年以下煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》，天辰煤业生产期间开采9#煤层时瓦斯绝对涌出量0.79m3/min；二氧化碳绝对涌出量1.03m3/min。
瓦斯相对涌出量1.72m3/t，二氧化碳相对涌出量2.45m3/t，为低瓦斯矿井。
根据某市煤炭工业局市市煤安发[2009]8号文件《关于某市2008年度30万吨/年以下煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》，尹家庄煤业基建期间开采10上号煤层时瓦斯绝对涌出量0.62m3/min；二氧化碳绝对涌出量0.81m3/min。
根据省煤炭工业局晋煤安发[2005]986号文件《关于某市2005年395对煤矿矿井瓦斯等级鉴定结果的批复》，瓦斯相对涌出量1.82m3/t，二氧化碳相对涌出量3.21m3/t，为低瓦斯矿井。
根据省煤炭工业局晋煤安发[2009]36号文件《关于某市2008年30万吨/年及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》，晋山煤矿在建期间瓦斯绝对涌出量0.33m3/min；二氧化碳绝对涌出量0.37m3/min。
根据省煤炭工业局晋煤安发[2005]986号文件《关于某市2005年395对煤矿矿井瓦斯等级鉴定结果的批复》，晋山煤矿（原灵石县夏门镇碾则焉煤矿）开采10上号煤层时瓦斯绝对涌出量0.51m3/min；二氧化碳绝对涌出量0.79m3/min。
瓦斯相对涌出量2.78m3/t，二氧化碳相对涌出量4.30m3/t，为低瓦斯矿井。
本次设计引用上述最大值，即晋山煤矿有限公司开采10上号煤层时瓦斯相对涌出量为2.78m3/t，瓦斯绝对涌出量为0.51m3/min；二氧化碳相对涌出量4.30m3/t，绝对涌出量为0.79m3/min。
达到600kt/a生产能力时，预计矿井瓦斯绝对涌出量为3.51m3/min，二氧化碳绝对涌出量为5.43m3/min。
根据山西省煤炭工业局综合测试中心2008年9月对晋山煤矿有限公司所采10上号煤层的检验报告，10上号煤层具有爆炸性、II级自燃煤层。
根据国家煤及煤化工产品质量监督检验中心对尹家庄煤业所采10上号煤层的检验报告，10上号煤层具有爆炸性、II级自燃煤层。
根据山西省煤炭工业局综合测试中心2003年11月对天辰煤业所采9#煤层的检验报告，9#煤层具有爆炸性、II级自燃煤层。
根据矿井实际开采情况，本区地温地压正常。
1.2通风系统情况
矿井采用分列式通风，主扇工作方式为机械抽出式，主斜井、副斜井进风，回风立井回风。
设计确定进风井两个，即主斜井、副斜井，位于井田南部，回风井一个，即回风立井，位于井田中东部。
进风井服务于全矿井，回风立井服务于矿井前期，后期利用天辰煤业主斜井回风。
设计在10上号煤布置两个综掘工作面，掘进工作面配备FBDNo6.3/2×22型局扇压入式通风，功率2×22kW。
该局扇全风压1100—5450pa，风量370—580m3/min。
设计消防材料库、采区变电所采用独立通风。
选用FBCDZ－8－№22B型防爆抽出式对旋轴流通风机2台可满足要求，配套电动机型号为YBFe355S4－8，功率为2×160kW，电压380V，转速740r/min，风量范围55－123m3/s，负压范围756－2860Pa。
矿井通风系统中的挡风墙、风门、风桥、调节风门等通风设施设置合理，采掘工作面、机电硐室等地点风量风速满足《煤矿安全规程》的要求。
在井上、下适当地点设置了反向风门等控制风流设施，通过主要通风机反转实现反风。
1.3安全监控系统情况
设计选用KJ90NA型煤矿综合监测监控系统，对井上下各生产环节及各主要生产设备运行状态进行实时监控。
设计拟在采掘工作面、回风巷、必须的进风巷等地点设置甲烷传感器，并设置安全集中监测系统，对矿井瓦斯、风速、负压、温度、烟雾参数等传感器等影响矿井安全的环境参数及矿井主要机电设备的运行状况等进行监测监控。
监控系统相应分站、各类传感器、断电仪等数量见表1-3-1。
表1—3—1矿井安全监测系统传感器布置表
传感器名称
分站名称
（设置地点）
低浓度瓦斯传感器
CH4
馈电传感器
KD
断电仪DD
温度传感器
t
一氧化碳传感器
CO
二氧化碳传感器
风速传感器
V
风压传感器
h
设备开停传感器
K
风门传感器
AD
水位传感器
SW
烟雾传感器
Y
风筒传感器
FT
氧气
顺槽、回采工作面分站
5
2
3
2
3
2
2
2
1
2
综掘面一分站
3
2
2
1
2
1
2
2
1
1
1
综掘面二分站
3
2
1
1
2
1
2
2
1
1
1
大巷分站
1
1
1
1
2
2
回风巷道
2
2
2
2
中央变电所、泵房分站
4
3
1
3
2
主井底分站
1
1
1
1
1
主提升控制房分站
1
1
1
2
1
主通风机房分站
1
2
1
1
2
2
紧急避险硐室分站
3
1
5
3
1
5
备用量
10
4
1
4
2
1
2
1
2
2
1
1
1
4
合计
26
19
8
17
19
8
12
3
11
12
3
8
3
13
按照《煤矿安全规程》要求安装、使用、维护矿井安全监控系统，安全监控系统按照要求配备井下维修人员以及地面监控中心值班人员，实行24小时值班制度，装备齐全，数据准确，系统能实现声光报警，曲线、报表打印，瓦斯电闭锁、故障闭锁、风电闭锁等功能齐全，断电灵敏可靠，监控系统运行稳定可靠。
1.4排水系统情况
根据矿井地质勘查报告提供资料，采用富水系数比拟法预计矿井达到600kt/a能力时，估算正常涌水量700m3/d，最大涌水量800m3/d。
根据矿井涌水量、矿水性质及排水所需扬程，考虑到矿井采空、古空积水等未知积水情况的应急排洪，主排水泵选用MD85-45×4型多级离心泵1台，配套电机型号为YB250L－2型，功率为75kW，排水管路选用Φ159×7mm煤矿井下用纤维增强树脂覆层合管，吸水管选用Φ168×8mm煤矿井下用纤维增强树脂覆层合管。
备用排水泵选用MD280-43×4型多级离心泵1台，配套高压电机，功率为250kW，排水管路选用Φ273×10mm，吸水管选用Φ325×10mm煤矿井下用纤维增强树脂覆层合管其技术参数：
流量280m3/h，扬程172m，效率80%。
配套电动机功率250kW，电压10kV，转速1480r/min。
另设1台MD85-45×4型多级离心泵作为检修水泵，1台MD280-43×4型多级离心泵为防洪之用，矿井共设2台MD85-45×4和2台MD280-43×4型多级离心泵，共计4台。
1.5通信联络系统情况
为了保证生产调度的时效性，设计行政与调度通讯系统合用一套128门JSQ-31-512型数字程控交换机，该交换机具有调度电话紧呼报警、临时会议、群呼、夜服务转移、选听、热线等功能，并具有多种组网功能。
设计选用一套KT135煤矿无线通信系统。
该系统由语音通讯服务器、监控pc、核心交换机、光电收发器、地面用固定电话、KTW138矿用本安型无线基站（MHC090023）、KT135-S矿用手机（MHA090028）、KDW-12/127矿用隔爆兼本质安全型电源（MAA070024）、矿用阻燃通信光缆等组成，除语音通讯服务器、监控pc、核心交换机、光电收发器、地面用固定电话外均应有安全标志。
该系统通过专用接口接入生产调度通信系统。
矿井选用一套KT193型煤矿数字网络音频广播系统一套，服务于调度指挥，为井下作业人员安全报警，及时处理井下意外情况提供服务。
主斜井、井下皮带运输巷、轨道运输巷、采掘工作面设置广播，广播系统接入矿井调度总机。
该系统具备以下功能：
指挥中心与播放点的全双工对讲、指挥中心与多个播放站点多方全双工对讲、播放站点的相互寻呼、指挥中心呼叫播放站点时强制接听、涵盖传统广播系统所有功能、系统基于IP网络，遵循TCP/IP协议、实时采播、定时背景音乐播放、多路分区播音、功放电源控制、消防联动、音频素材制作、播放站点现场音量监听及智能现场噪音检测，实现自动音量控制、网络广播背景音乐系统、紧急警告广播系统、双向对讲语音通讯。
1.6提升运输系统情况
1、主提升系统
主斜井（原晋山煤矿副斜井），井筒斜长301m（到井底煤仓口），倾角22°，净宽3.3m，净高3.1m，净断面积9.05m2，采用半圆拱粗料石砌碹支护。
提升方式采用大倾角带式输送机。
主斜井选用DTC100/2×90S型带式输送机，功率2×90kW，出井口后沿10°倾角延伸L2=12m为卸载部，采用JPDK－ZN强力带式输送机电控系统。
2、运送人员
副斜井提升人员选用RJKY45型循环式可摘挂抱索器架空乘人装置。
电机功率45kW。
3、副斜井辅助提升
副斜井（新掘）井筒斜长292m，倾角22°，净宽4.5m，净高3.8m，净断面积14.91m2，半圆拱锚喷支护，担负矿井提升矸石、下放材料、设备和升降人员等任务。
井口安装单卷筒提升机和架空乘人装置，采用单钩串车提升方式。
副斜井提升设备选用JK-2.5/20单卷筒提升机，配用电机功率280kW，配套KTDK－PC矿井提升机低压变频调速电控系统。
4、井下辅助运输
依据矿井开拓布置，轨道大巷和一采区轨道巷总长度1015m，坡度2°，巷道有弯道，单轨运输，选用1部SQ-80（132）型无极绳连续牵引车。
1.7压风系统情况
在地面空压机站选用2台AED355/A60型单螺杆空气压缩机，1台工作，1台备用。
每台排气量60m3/min，排气压力1.0MPa，每台空压机随主机配355kW异步电动机（1475r/min、380V）及1个6m3立式储气罐。
空压机站位于工业场地矿井副斜井井口的右侧。
压气管路敷设路线地面空压机房→副斜井→轨道大巷→一采区轨道巷→工作面。
根据计算，井筒、轨道大巷、一采区轨道巷干管选取标准管径为Φ159×4.5的煤矿井下用纤维增强树脂覆层合管，沿副斜井敷设，将压缩空气送至井下各用气地点。
地面管路埋地敷设，采用套管焊接连接；井筒管路采用套管焊接连接；井下管路均采用快速管接头连接。
该矿井下采、掘工作面各个地方每班施工人员数约15～40人，统一按30人设计选管。
为减少压力损失，综掘和炮掘工作面的支管均选取标准管径为Φ89×4的煤矿井下用纤维增强树脂覆层合管。
随着掘进铺设管路，随着回采回收管路。
压缩机站附属设备及设施：
配用2台风包，每台容积为6m3，风包上装有压力表及安全阀，在风包排风管路上装有释压阀。
空压机站位于工业场地副斜井井口的东北侧。
压风自救系统设在压缩空气管路上，为所有采掘作业地点提供压缩空气。
采区避灾路线上均敷设压风管路，并设置供气阀门，间隔不大于200m。
设计在距采掘工作面25～40m的巷道内、爆破地点、撤离人员与警戒人员所在的位置以及回风巷有人作业处等地点至少设置一组压风自救装置；长距离的掘进巷道中，每隔200m设置一组压风自救装置；压风自救装置应具有减压、节流、消噪声、过滤和开关等功能。
压风自救装置设在井下压缩空气管路上，经减压装置后，分设一定数量带闸门控制的管嘴；每组压风自救装置可供5-8人用，压风自救系统的供气压力为0.3～0.7兆帕；在0.3兆帕压力时，压风自救装置的供气量应在100～150升／分钟范围内。
压风自救装置工作时的噪声应小于85分贝。
压风自救系统阀门扳手要在同一方向，以保证系统正常使用。
主送气管路上装集水放水气。
在供气管路与处自救装置连接处，加装开关和汽水分离器。
压风管路应接入避难硐室和救生舱，并设置供气阀门，接入的矿井压风管路应设减压、消音、过滤装置和控制阀，压风出口压力在0.1～0.3兆帕之间，供风量不低于0.3米3/分·人，连续噪声不大于70分贝。
井下压风自救系统满足安监总煤装〔2011〕33号）文要求。
校验事故状态下空压机给气能力：
事故状态下所需供气量：
Q=α1Yqin=27m3/min
式中：
qi——井下人员的需气量，0.3m3/min;
n——当班井下最多作业人数，75人；
可见，事故状态下1台压缩机工作可满足井下人员的需氧量。
4、压气管路内径确定
干管管径计算：
D＝6.563Q0.37L0.2＝142.76mm
式中：
Q——通过干管路段的空气体积流量，取最大33.0m3/min；
L——敷设至井田最远处干管管路计算长度，2500m。
压气管路敷设路线地面空压机房→副斜井→轨道大巷→一采区轨道巷→工作面。
根据计算，井筒、轨道大巷、一采区轨道巷干管选取标准管径为Φ159×4.5的煤矿井下用纤维增强树脂覆层合管，沿副斜井敷设，将压缩空气送至井下各用气地点。
地面管路埋地敷设，采用套管焊接连接；井筒管路采用套管焊接连接；井下管路均采用快速管接头连接。
支管管径计算：
综掘D1＝6.563Q0.37L0.2＝59.17mm
式中：
Q——通过支管路段的空气体积流量，取10.5m3/min；
L——敷设至最远处分管管路计算长度，综掘1300m；
掘进和回采工作面支管选取按计算最大管径选取，掘进按急救呼吸需要计算风量，回采按回采工作面人数计算风量。
＝71.38mm
式中：
L0——支管管路计算长度，2600m；
G——通过该管段的空气重量流量N/h，G＝60γQ＝6480；
γ——空气比重，γ＝12N/m3；
Q——急救风量，按30人计算，每人需风0.3m3/min；
R——空气常数，R＝287N·m/kg·K；
P——管内平均绝对压力，P＝8.5×105Pa；
T——管内平均绝对温度，一般为T＝346K；
——自压缩机至工作面金属管道末端的压力损失，取
；
β——摩擦系数，
＝0.78028；
该矿井下采、掘工作面各个地方每班施工人员数约15～40人，统一按30人设计选管。
为减少压力损失，综掘和炮掘工作面的支管均选取标准管径为Φ89×4的煤矿井下用纤维增强树脂覆层合管。
随着掘进铺设管路，随着回采回收管路。
压风自救系统设在压缩空气管路上，为所有采掘作业地点提供压缩空气。
采区避灾路线上均敷设压风管路，并设置供气阀门，间隔200m。
井下设置压风自救装置，选用ZY-J型压风自救装置，安设在压缩空气管路上，设置在距采掘工作面40m的巷道内、爆破地点、撤离人员与警戒人员所在的位置至少设一组压风自救装置；长距离的掘进巷道中，每隔50m设置一组自救装置；压风自救装置应具有减压、节流、消噪声、过滤和开关等功能。
压风自救装置阀门扳手要在同一方向，以保证系统正常使用。
主送气管路上装集水放水气。
在供气管路与处自救装置连接处，加装开关和汽水分离器。
井下压风自救系统满足安监总煤装〔2010〕146号文要求。
1.8消防、防尘系统情况
井下消防洒水共用一个系统，并且地面水池可以满足常备900m3的井下用水量，地面备用水池容积为400m3。
管道采用无缝钢管，管网呈枝状布置。
管道由主斜井、副斜井输送至井底，沿皮带大巷、轨道大巷和回风大巷及采区运输巷、采区轨道巷和采区回风巷输送到各用水地点。
在采掘工作面、顺槽皮带机头、煤仓下口、转载点等处设喷头洒水。
在主斜井、副斜井及主要巷道内敷设D=108mm无缝钢管，采区巷道敷设D=78mm无缝钢管，采掘工作面顺槽敷设D=58mm无缝钢管。
运输巷（皮带巷）每隔50m设置支管和三通，轨道巷、回风巷每隔100m设置支管和三通，供冲洗巷道和消防用水。
管径DN≥50mm采用快速接头，管径DN≤50mm采用丝扣连接，闸阀采用法兰连接，管道敷设用支架架设在巷侧壁上，或用支墩沿底板敷设。
1.9人员定位系统
设计选用一套KJ236（A）人员定位系统，该系统主要由数据传输接口、隔爆兼本安型考勤定位分站、读卡器、人员识别卡组成。
根据矿井开拓布置，全矿井共设设考勤定位分站10个。
矿井井下职工人数240人，管理人员20人，考虑有关部门检查人员20人及备用量，矿井需配备人员识别卡280个。
井下人员定位满足安监总煤装〔2010〕146号文要求。
1.10供电系统
矿井资源重组后，装机容量7309kW，设计考虑矿井生产能力，且紧邻弓家庄110/35/10kV区域变电站，设计采用10kV双回路供电。
根据矿方与供电部门签订的供电方案，矿井10kV两回电源线路一回引自弓家庄110/35/10kV变电站10kV侧出线间隔，供电距离1.5km，一回引自厦门35/10kV变电站10kV侧出线间隔，供电距离4.5km。
主副工业场地供电供电分为两个区域，分别为生产及辅助生产系统和行政办公、生活区。
为便于管理，在绞车房设10/0.4kV变电所，负责向主、辅助生产区供电，行政办公、生活区由地面新建10/0.4kV变电所供电。
主、辅助生产区一、二类用电设备设计采用双回路供电，经负荷统计，主、辅助生产区累计计算负荷925kVA，设计选择两台S11-M-800/10、800kVA、10/0.4kV型变压器，并列运行、互为备用，负荷率57.8%，一、二类负荷故障保障率100%。
行政办公、生活区采用单回路供电，计算负荷413kVA，设计选择一台S11-M-500/10、500kVA、10/0.4kV型变压器，负荷率82.6%。
设计回风斜井井口安设两台FBCDZ-8-№22B型轴流通风机，一台工作、一台备用，配套电机功率160KW×2，供电电压0.4KV，电控选用变频装置。
在通风机旁建通风机配电室及值班控制室，通风机配电室及值班控制室与风井场地10/0.4KV变电所联建。
10/0.4KV变电所采用10KV双回路供电，两回10KV电源采用LGJ-50mm2架空线引自10KV变电站10KV不同母线段，供电距离0.5Km。
变电所内设两台S11-M-400/10、10/0.4KV变压器，一用一备，负荷率75%，保障率100%。
配电室内设GGD型低压配电柜。
根据矿井开拓布置，矿井在副井底联合布置有中央变电和水泵房，设计矿
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