煤矿东111掘进设计安全预评价报告.docx
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煤矿东111掘进设计安全预评价报告
东111掘进工作面
安全预评价报告
（送审稿）
芙蓉煤业集团公司鹰石嘴矿
东111掘进工作面
安全预评价报告
报告完成日期：
2010年8月
评价人员
评价组组长：
王宁（总工程师）
评价组成员：
高俊山王克君邵嗣华白凤彪石爱雄
古亚丹邵彦雄
报告编制人：
邵彦雄赵鹏寇德瑞
报告审核人：
王宁
前言
鹰石嘴矿在集团公司的正确领导下，以深入学习落实科学发展观为动力，强化现场安全生产管理和监督，全面贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，认真落实集团公司的有关文件精神，并结合鹰石嘴矿实际情况，突出瓦斯治理重点，把“先抽后采、以风定产、监测监控”的瓦斯治理十二字方针和“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的煤矿瓦斯综合治理工作体系落实到各项工作之中，确保回采工作面的安全回采，该项目根据《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》的要求，对东111掘进工作面进行安全预评价。
本次安全预评价范围包括调查分析和有效排除可能造成生产安全事故的安全隐患和安全威胁，包括大量积水、煤与瓦斯突出、有害气体积聚、高温火源、地表水渗入、地层水浸入、灌浆水导入、大面积片帮冒顶、大面积破岩开采等。
我矿于2010年8月上旬开始实施，于2010年8月下旬完成了这一预评价工作。
为有利于加强东111工作面的安全掘进，切实达到安全预评价的目的：
贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，提高该工作面本质安全程度，兹提出《东111工作面掘进安全预评价报告》。
安全预评价的工作程序
图1-1安全预评价工作程序
1工作面基本情况
第一章地质说明书
第一节工作面位置及井上下关系
东一采区111综放工作面位于1180水平，工作面标高1080~1115m。
工作面设计走向长1195m,倾斜宽75/150m,面积155550m2,工业储量226.03万吨，回采煤量185.76万吨。
东一采区111工作面以北与现开采的东113工作面回风顺槽以窄小煤柱（净煤柱5米）相邻；南以未开采的109工作面为界；西以东一采区第二回风下山、东一采区运输下山及回风下山为界，且与110工作面相邻；东以DF15断层及井田边界为界。
东一采区111工作面地面位于大宝铁路的东侧。
宝积山沙河、公路自南向北从该面穿过，工作面西部及中部地表有腰水村民房和旱田沙地，东部主要以荒山沟壑为主。
附工作面概况表（表1）
工作面概况表表1
概
况
煤层名称
一层煤
水平名称
1180水平
采区名称
东一采区
工作面名称
东111
地面标高（m）
1595~1625
工作面标高（m）
1080~1115
地面位置
东一采区111工作面地面位于大宝铁路的东側。
宝积山沙河、公路自南向北从该面穿过，工作面西部及中部地表有腰水村民房和、旱田沙地，东部主要以荒山沟壑为主。
井下位置及四邻采掘情况
东一采区111工作面北与现开采的东113工作面回风顺槽以窄小煤柱（净煤柱5米）相邻；南部为未开采的109工作面为界；西以东一采区第二回风下山、东一采区运输下山及回风下山为界，且与110工作面相邻；东以DF15断层及井田边界为界。
走向（m）
1195
倾斜（m）
150/75
面积（m2）
155550
第二节煤层赋存及顶底板情况
一层煤在东一采区111工作面范围内均有分布，煤厚在3~17.8m之间、平均10.4米。
煤层结构为单一结构，煤层倾角2~6°之间，平均4°。
从整体来看，东111工作面区域范围内褶曲构造发育，腰水背斜及东111向斜、东111背斜构造使工作面煤层呈中部较低，四周较高的不规则盆地状形态分布，受褶曲构造及DF4断层应力作用，工作面区域范围内煤层的厚度变化比较大，从整体来看，煤层中部厚，在17m左右，向东逐渐变薄至3.0米、向西逐渐变薄至6.0米；沿倾斜方向，煤层呈北薄南厚的特点。
根据东113工作面回风顺槽掘进地质资料及在其内向东111工作面内施工的地质钻孔资料，结合该区域原有地质资料，区域内煤层的赋存特征、煤厚变化规律及其引起煤厚变化的地质构造资料比较准确。
附：
煤层特征明细表（表2）
煤层顶、底板情况表（表3）
综合柱状图（图1）
煤层特征明细表
表2
项目
参数
项目
参数
含煤地层
J2y
正常涌水量（m3/min）
0.05
煤层编号
一层煤
地温（.C）
正常地区
煤层平均厚度（m）
10.4
煤层结构
结构单一
煤层倾角（°）
2-33
煤层稳定程度
稳定
夹矸层数
无
变异系数
46.2%
夹矸厚度（m）
0
普氏系数（f）
<0.7
瓦斯绝对涌出量（m3/min）
12
容重（t/m3）
1.41
瓦斯相对涌出量（m3/t）
5.76
自然发火期（月）
3—6
二氧化碳含量（m3/min）
0.9
煤尘爆炸指数（%）
36.63
最大涌水量（m3/min）
0.5
可采指数
99%
煤质
水份
灰份
挥发份
固定炭
发热量
含硫量
含磷量
工业牌号
1.58%
16.38%
32.30%
6416
卡/克
0.87%
0.019%
弱粘结煤
东一采区111工作面煤系地层综合柱状图图1
系
统
组
柱状
层厚（m）
岩石
名称
岩性描述
侏
罗
系
J1+2
J2y
··
·
··
·
··
含砾
粗砂岩
灰白色，成分以石英为主，长石次之。
含白云母碎片及煤线，分选性差，坚硬。
……
…
……
…
……
…
1.7~2．3
粗砂岩
灰色，以石英为主，含白云母碎片，泥质胶结较硬。
4.45
泥岩
灰色、紫色、紫红色，松软，具可塑性，团块状构造。
—◎—
◎
◎
◎
◎
4．10
铝质
泥岩
灰黑色，含铝质，有滑感，致密结构，块状构造。
1.40
炭质
泥岩
灰黑色，含铝质，含炭质，有滑感，致密块状构造。
10.4
一层煤
黑色，多为粉沫状。
....
....
0.19
粉砂岩或碳质泥岩
灰黑色，以石英粉砂质为主，含炭质，白云母碎片，炭质、泥质胶结，较硬。
··
·
··
12.38
粗砂岩
灰白色，以石英为主，次为长石，含白云母碎片，分选性、磨圆性差，钙质胶结，致密坚硬。
煤层顶、底板情况表表3
煤层顶底板情况
顶底板
名称
岩石名称
厚度（m）
岩性
老顶
泥岩
4.45
灰色、紫色、紫红色，松软，具可塑性，团块状构造。
直接顶
铝质泥岩
4.10
灰黑色，含铝质，有滑感，致密结构，块状构造。
伪顶
炭质泥岩
1.40
灰黑色，含铝质，含炭质，有滑感，致密块状构造。
直接底
粉砂岩或
碳质泥岩
0.19
灰黑色，以石英粉砂质为主，含炭质，白云母碎片，炭质、泥质胶结，较硬。
老底
粗砂岩
12.38
灰白色，以石英为主，次为长石，含白云母碎片，分选性、磨圆性差，钙质胶结，致密坚硬。
第三节地质构造情况
东一采区111工作面在以往勘探阶段钻探资料的基础上由于开展过高分辨率三维地震勘探，且有东113工作面揭露的地质资料及在113回风顺槽向东111工作面内施工的地质钻孔资料，故该区域地质资料比较准确。
根据东一采区111工作面的设计范围，该面东邻DF15号断层。
据该区域地震勘探资料，DF15号断层为DF8断层分支断层，断层落差在10m以上，属正断层，预计该断层附近可能还有小断层存在，限制工作面走向长度。
对正常掘进有很大的影响。
DF8断层在东115工作面开切眼有揭露，但与高分辨率三维地震勘探资料在平面位置上有一定误差，根据两资料综合分析：
DF8断层预计在倾向和走向上对工作面的几何尺寸均有较大限制。
DF11断层与工作面走向斜交穿过工作面，断层落差在6—7m之间，小于煤层平均厚度。
预计F东115－1断层对工作面掘进影响不大，但也要提前调整巷道掘进坡度，达到最合理化掘进。
总体来看：
工作面内在东西方向，一层煤煤层底板标高具有西高东低的特点，东西高差达60m左右；在倾斜方向，工作面南高北低，但高差不大，倾角在4°左右。
附工作面地质构造表（表4）。
工作面地质构造表表4
构造
名称
走向
倾向
倾角
性质
落差（m）
对采掘活动影响
DF8
200°
ES
60°
正断层
20m
限制了工作面倾斜长度。
DF11
170°
NE
60°
正断层
5m
对掘进有一定影响。
DF15
250°
SW
62°
正断层
20m
煤层完全断开，限制了工作面走向长度。
DF4
171°
NE
78°
正断层
37m
煤层完全断开，限制了工作面倾斜宽度。
F111
158°
NE
82°
正断层
16m
为工作面内隐伏地质构造，对工作面回采造成极大影响
第四节水文地质情况
1、煤层之上有Ⅱ、Ⅲ两个含水层，均为富水性极弱的含水层，加之掘进对顶板的破坏程度较小，对掘进影响不大，由于该工作面与东113工作面以窄小煤柱（5m）相邻，113工作面采空区灌浆水及采空顶板水对工作面掘进及回采工作带来一定危害，掘进期间要加强采空区探放水工作，确保安全生产。
其次靠近大断层附近掘进，预计断层裂隙带含水层水，对掘进可能造成一定影响，故掘进期间，必须做好防治水工作。
2、瓦斯：
2008年抚顺煤科院鉴定为无突出危险区域，预计相对瓦斯涌出量为10m³/t左右，特别是工作面在靠近断层等构造区域，预计瓦斯含量、瓦斯压力较高，且分布不均衡。
3、煤尘：
煤尘具有强爆炸性，爆炸指数为36.63%。
4、煤的自燃：
煤层自然发火期3-6个月，但也有21天的发火历史。
属自燃煤层。
5、地温、地压：
均属正常地区。
第五节影响开采的其它因素
1、东一采区111工作面位于DF4、DF46、DF8、DF15、DF14等断层附近，工作面内，特别是接近F东111、DF15、DF8号断层位置可能存在小型断层，煤层底板受断层的牵引作用会出现一定的起伏变化，对工作面的正常掘进造成一定的影响。
建议在今后的生产中加强对地质资料的收集，更好地指导安全生产。
2、DF8断层在该工作面由于呈斜交状态存在，建议先掘进111工作面运输顺槽，以便为准确地确定DF8断层的位置，防止回风顺槽、顶板瓦斯抽放巷因资料误差出现巷道报废现象。
3、工作面为高瓦斯区域，特别是受大断层影响，瓦斯含量、压力较大，故该工作面掘进时必须加强瓦斯的预测预报及其管理工作。
4、东111工作面内有F东111断层，该断层落差为0—16m，完全断开煤层，掘进期间必须做好巷道掘进坡度的调整工作，确定合理的掘进参数，为工作面回采提供较好的条件，为今后该面的正常开采及早创造条件。
5、根据东一采区已揭露的煤层分析，预计东111工作面煤层较坚硬、破碎、性脆，掘进中应加强顶板管理工作。
6、施工东111顶板瓦斯抽放巷时，由于部分地段煤层伪顶为碳质泥岩，厚度在1.4m左右，容易离层，应加强顶板管理工作。
7、工作面煤层比较破碎，掘进期间可能会造成区域范围内的抽冒，并造成煤层的自然发火。
因此，工作面掘进期间应积极做好防灭火工作和隐蔽工程记录。
第四节储量及可采期
一、东111工作面设计走向长1195米（平距），倾斜长150m/75m，呈“梯形”布置巷道走向长206米。
倾向长由150m逐渐减少至75m。
工作面平均煤厚10.4米，煤容重1.41吨/m3。
东一采区回风下山需留设保护煤柱：
运输顺槽77米，回风顺槽85米，故工作面可采走向长1091米。
储量计算表表2-4
储
量
计
算
块段号
走向长
（m）
倾斜长
（m）
斜面积（m2）
煤厚（m）
容重（t/m3）
工业
储量（万t）
回采率（%）
可采
储量
（万t）
1
66
150
9825
10.4
1.41
14.41
82.0
11.8
2
100
150
15000
10.1
1.41
21.4
82.0
17.5
3
100
150
15000
8.2
1.41
17.34
82.0
14.7
4
100
150
15000
6.5
1.41
13.75
82.0
11.27
5
100
150
15000
7.1
1.41
15.02
82.0
12.3
6
100
150
15000
10.7
1.41
22.63
82.0
18.56
7
100
150
15000
14.2
1.41
30.0
82.0
24.6
8
100
150
15000
5.3
1.41
11.21
82.0
9.2
9
100
150
15000
14.8
1.41
31.3
82.0
25.7
10
100
150/122
13600
13.5
1.41
25.89
82.0
21.23
11
125
122/79
12125
13.5
1.41
23.08
82.0
18.9
合计
1091
226.03
185.76
工作面地质储量：
Q＝870×150×1.41×10.4＋（150＋79）×206÷2×10.4×1.41＝226.03（万吨）；
留设保护煤柱损失煤量：
[13×77＋（54＋33）×64÷2.0]×10.4×1.41＝5.55（万吨）；
工作面回采煤量为：
[870×150×10.4×1.41+（150＋79）×206÷2×10.4×1.41]×0.82＝185.76（万吨）；
工作面末采时损失煤量：
12.8×77×10.4×1.41＝1.45（万吨）；
架后放煤时底部三量:
870×150.0×0.5×1.41+（150＋79）×206×0.5×1.41＝11.178（万吨）；
端头端尾架顶部煤量损失:
（1076-12.8）×（4.0+3.0）×10.4×1.41＝10.914（万吨）；
工作面放顶煤时冒落拱顶部三角煤丢失量（平均厚度按0.5m计算）:
870×150.0×0.5×1.41+（150＋79）×206×0.5×1.41＝11.178（万吨）；
工作面采出煤量：
Q＝226.03－5.55－1.45－11.178－10.914－11.178＝185.76（万吨）；
工作面回采率＝185.76÷226.03＝82%
二、班产量及循环产量：
Q=1.0×150×10.4×1.41×82%＝1803.7（吨）
三、日产量：
Q1=1803.7×2＝3607.4（吨）
四、工作面生产能力及月产量：
Q2=3607.4×25＝90185（吨/月）（每月按25天生产计算）
Q3=90185×11=992035（吨/年）（每年按11个月生产计算）
五、工作面可采期：
T=185.76÷9.02＝20.6（月）
3.主要危险源与风险分析
水、火、瓦斯、煤尘、顶板是煤矿五大致灾因素，严重威胁着矿井的安全生产。
根据重大危险源辨识，结合大水头煤矿生产实际，矿井重大危险源风险分析如下：
1.事故可能发生的地点和可能造成的后果
（1）瓦斯煤尘爆炸
瓦斯突出和爆炸是煤矿事故重要的至灾因素，特别是由于瓦斯积聚引起爆炸的事故在煤矿灾害中占有相当大的比重。
瓦斯事故的发生造成的人员伤亡和财产损失往往比较严重。
东111工作面掘进回风顺槽、运输顺槽、顶板瓦斯抽放巷、切眼时造成煤尘飞扬，不及时进行洒水降尘，造成煤尘堆积，可能引发瓦斯、煤尘爆炸事故。
（2）煤层自然发火和明火火灾
A.工作面回采或回撤期间采空区浮煤自燃，引发火灾。
B.主井皮带、采煤工作面的运输皮带因故着火。
（5）发生煤与瓦斯突出事故
掘进过程中，有发生煤与瓦斯突出事故的可能性。
在已基本上掌握的危险源并不断探索的基础上，依据工作面设计说明书及掘进期间的资料内容，辨识出该项目存在的主要危险、有害因素并分析如下。
3.1主要危险因素辨识及分析
3.1.1瓦斯
瓦斯是煤形成过程中伴生的气体，具有易燃易爆性，瓦斯爆炸事故主要与以下五种因素相关：
1.瓦斯固有危险源，如瓦斯涌出量。
2.存在引燃瓦斯的点火源（瓦斯最低点火温度650－750℃）或火花（瓦斯最低点火能量0.28mJ）。
3.环境中氧气的浓度大于12%。
4.瓦斯浓度处于爆炸极限范围内5%～16%。
5.管理缺陷。
瓦斯爆炸是矿井生产中的重大安全事故，会造成人员伤害和企业财产损失。
在回采过程中，随着工作面的向前推进，采空区顶板垮落、来压，大量瓦斯从采空区涌出；上隅角充填不实，瓦斯在上隅角滞留，造成该处瓦斯浓度升高；顺层钻孔和高位钻孔抽放量小，受采动影响，瓦斯在架前抽冒区域和回风顺槽、顶板瓦斯抽放巷向外涌出。
发生瓦斯事故的几率将大大增加。
3.1.2煤尘
鹰石嘴矿井煤尘具有易燃易爆性，它不仅可以燃爆导致重大灾害事故，而且包括煤尘在内的矿尘还能够引起尘肺病，是生产过程中的一大安全隐患。
煤尘爆炸事故主要与以下四种因素相关：
1.煤尘固有危险源，如长距离煤尘堆积。
2.存在引燃煤尘的点火源。
3.环境中氧气的浓度大于12%。
4.管理缺陷。
由于工作面采用综采放顶煤一次采全高，全部垮落法管理顶板的采煤方法。
在正常生产和运输期间，工作面拉架、割煤、放煤和各转载点因煤遭到进一步破坏，产生大量的煤尘。
不提前进行煤层注水和回采时洒水降尘，极易导致粉尘堆积。
工作面风量不足、通风不畅，也是造成煤尘堆积的一个重要原因。
3.1.3火灾
矿井火灾能够烧毁生产设备、设施，损失资源，产生大量高温烟雾及一氧化碳等有害气体，致使人员伤亡。
矿井火灾包括外因火灾和内因火灾（煤炭自然发火）。
1.发生火灾必须了解的内容
A.火灾地点及事故波及范围
B.人员分布及伤亡情况
C.通风情况：
风量大小、风流方向、风门及通风构筑物破坏的
情况，主要通风机是否正常运转，风机房水柱计计数是否发生变化。
D.灾区环境情况：
CH4、CO浓度的大小，烟雾大小及其流向。
2.发生火灾必须分析判断的内容
A.根据主通机房水柱计计数变化情况判断：
数值升高，说明灾
区内巷道冒顶，通风系统被堵塞。
数值降低，说明灾区风流短路。
其
原因可能是人员撤退时未关风门。
高温烟气在上行风流中产生火风压
使主通机风压降低。
B.采掘工作面的火灾，是否会产生瓦斯爆炸。
C.主要进风巷道的火灾,可能影响的范围。
引起火灾事故的主要因素如下：
（1）设备的原因。
电气设备质量差、维护、使用、检修不到位等。
（2）物料的原因。
机械设备漏油、机械摩擦及撞击生热，在运输装卸时碰撞等。
（3）生产的原因。
煤层本身有自燃性，工作面推进速度缓慢，采空区固定氧化带内氧气含量升高，浮煤氧化产生的热量易于积聚，采空区自燃发火几率增大。
工作面回采过断层，动电焊等产生火花等。
工作面回撤封闭慢，采空区氧气进入后氧化，引起回撤封闭期间发生火灾事故。
（4）管理的原因。
3.1.3煤与瓦斯突出工作面
属高瓦斯工作面，煤层在掘进期间已进行过突出预测，预测指标均没有超过预测值，也没有发生瓦斯动力异常现象，在2010年年初经辽宁抚顺煤科院鉴定矿井为为非突出矿井
4.预评价单元划分与评价方法选择
4.1预评价单元的划分
划分预评价单元的目的是便于评价工作的有序进行并有利于提高评价工作的准确性。
根据危险、有害因素识别情况，结合该项目的生产工艺特点，将该项目划分为总平面布置、露天开采和安全生产管理3个预评价单元。
因为露天开采中存在的危险、有害因素较多，又是交叉地存在于不同的工序和环节中，为便于评价工作的有序开展，故将露天开采单元再划分为凿岩爆破、采装、运输、排土、防排水、防火与边坡等7个子单元。
职业危害因素和对公共安全影响的因素在所涉及的露天开采单元的有关子单元中进行评价。
4.2预评价方法的选择
本次安全预评价采用安全检查表法、预先危险性分析法和专家评议法。
选用安全检查表法对该项目总平面布置单元进行评价，全面细致地分析该项目总平面布置是否合理，对于存在的不足之处提出安全对策措施，以便在初步设计时予以补充。
通过预先危险性分析法评价，可以达到识别系统存在的主要危险有害因素、鉴别产生危险的原因、判定已识别的危险有害因素的危险性等级的目的。
故选用预先危险性分析法对露天开采单元的各子单元进行评价。
安全生产管理单元选用专家评议法评价，借鉴专家的经验和历史统计数据进行分析。
各评价单元所选用的评价方法如表4-1所示。
各评价单元所用评价方法一览表表4-1
方法
单元
安全检查表法
预先危险性分析法
专家评议法
总平面布置
选用
露天开采
凿岩爆破
选用
采装
选用
运输
选用
排土
选用
防排水
选用
防火
选用
边坡
选用
安全生产管理
选用
5．安全预评价
5.1总平面布置单元
采用安全检查表法对总平面布置单元进行评价，判定该项目总平面布置是否安全合理，具体分析见表5-1。
总平面布置安全检查表表5-1
检查内容
检查内容
《可研报告》中介绍的情况
检查结果
矿区布置
1．矿区布置，应按主要生产工艺与辅助工艺的性质及安全、卫生、防火等的要求，合理确定功能分区以及对矿区周边情况（居民、河流等）的影响。
爆破的安全距离《可研报告》中未确定）。
不符合要求。
2．必须保持物流顺畅、运距短捷，避免或减少折返迂回。
运输便利。
符合要求。
3．应根据生产要求及地形、气象等条件，合理布置产生尘、毒、震动、噪声、设施。
火灾危险性较大、产生大量烟尘及有害气体的设施，应布置在生产厂区的常年最小频率风向的上风侧；产生较大噪声的设施宜布置在低凹地带或边缘人口密度较小的地带。
未明确最小频率风向。
不符合要求。
排土场布置
1．排土场位置的选择，应保证排弃土岩时不致因大块滚石、滑坡、塌方等威胁采矿场、其他工业场地（厂区）、居民点、铁路、道路、输电及通讯干线、耕种区、水域、隧洞等设施的安全。
2．排土场不宜设在工程地质或水文地质条件不良的地带。
3．应利用沟谷、荒地、劣地，避免迁移村庄。
未确定排土场位置。
不符合要求。
矿区道路布置
露天矿山道路布置是否满足规程规定。
已确定，符合规程要求。
符合要求。
通过安全检查表的检查可以认定，该项目露天开采总平面布置尚存在一些不足之处，初步设计时应予以解决。
5.2.3运输子单元
对运输子单元采用预先危险性分析法评价。
具体分析见表5-4。
运输子单元预先危险性分析表5-4
危险有害因素名称（事故类型）
致因因素
事故后果
危险等级
预防措施
车辆伤害
道路盲区，道口交叉；信号警示差，安全距离不够；
检修道路不及时；车辆老化。
人员伤亡
Ⅱ
设置明显的警示指示标志；
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