1、第一节 煤的自燃机理及煤的自燃影响因素22一、煤的自燃机理22二、煤的自燃影响因素23第二节 开采煤层自燃预测24一、煤的自燃条件24二、煤的自燃预兆24三、煤炭自燃的综合防治措施26第三章 矿井防灭火措施27第一节 开拓开采措施27一、选择合理的巷道布置与开采程序27二、选择合理的采煤方法27三、提高回采率，加快回采进度28第二节 通风系统措施28一、选择合理的通风系统、通风方法28二、正确选择通风构筑物的设置地点29第三节 自燃发火观测站设置29第四章 矿井防灭火系统30第一节 注浆系统30一、注浆材料30二、主要注浆参数31三、注浆量计算31四、制浆方法32五、输浆管路选型及路线32六、
2、注浆方法33七、注浆区的排水措施34八、注浆防灭火的效果考察34第二节 注氮防灭火系统35一、注氮需要量的计算36二、注氮防灭火惰化指标37三、注氮管选型38四、注氮管路系统布置39五、矿井注氮工艺及方法39六、注氮方式41七、安全管理42第三节 束管监控系统43一、概况43二、实时束管监测系统43三、人工采样分析系统45四、束管布置45五、质量标准46第四节 阻化剂防灭火46一、阻化剂防灭火系统46二、参数计算47三、阻化剂喷洒方案47第五节 自燃煤层的灭火措施48一、对出现煤层自燃火灾的巷道采取对灾区封闭隔绝灭火措施。48二、密闭防灭火技术措施。第六节 其他监测系统53一、人的感官可以察觉
3、的自燃征兆53二、仪表检测53第五章 井下外因火灾防治54第一节 电气事故引发火灾防治措施及装备54一、井下机电设备硐室防火措施54二、井下电气设备的防火措施55三、井下电缆55四、井下电气设备的各种保护57五、井下电气设备的检查、维护、修理和调整58第二节 其它火灾的防治措施及装备59一、预防矿井火灾的一般规定59二、井下放炮必须遵守井下爆破的有关内容的规定61三、发现矿井火灾的行动原则62四、用水灭火应注意的问题62五、带式输送机着火的防治措施及装备63六、其它电气设备防火措施63第六章 消防洒水系统64第一节 井下消防给水系统64一、地面消防水池64二、井下输水管道64第二节 井下洒水系
4、统65一、喷雾降尘65二、井下风流净化水幕65三、冲洗巷道65四、锚喷工作面用水66五、井下消防洒水水质标准66第七章 灾害救护66第一节 自救和互救措施66第二节 矿井火灾避灾路线6869前言新疆焦煤（集团）有限责任公司XX煤矿地处新疆天山山脉，位于艾维尔沟矿区的中西部，距乌鲁木齐市130km，行政区划隶属乌鲁木齐市达坂城区管辖。井田中心地理坐标：东经：8725.631.5；北纬：430134.3。矿区北至乌鲁木齐市有两条公路，一条为S103省道至乌市全长约130km，另一条经盐湖公路、G312国道至乌市全长约164km，沿S103省道东至托克逊县城120km。国铁南疆干线鱼儿沟车站在艾维尔
5、沟矿区东南部通过，目前有简易公路从矿区通至鱼儿沟车站。矿区铁路支线由鱼儿沟车站接轨，并已修至红石岭车站，距矿区14km，支线全长55.52km。矿区交通运输条件较好。矿井采用平硐暗斜井、斜井开拓，主斜井、XXX水平进风斜井、XXX水平平硐、2183水平进风斜井进风，回风斜井回风。矿井含可采及局部可采煤层7层，分别为1-1#、1-2#、2#、3#、4#、5#、6#煤层。根据新疆煤矿矿用安全产品检验中心2011年6月份对XXX煤矿井田各个煤层鉴定结果，1#煤层自燃等级为类，不易自燃；2#煤层、4#煤层、5#煤层自燃等级为类，有自燃倾向性；6#煤层自燃等级为类，容易自燃。为了贯彻“安全第一，预防为主
6、”的指导思想，提高XXX煤矿的防灭火能力，特编制XX煤矿防灭火专项设计如下。一、设计目的1、为认真贯彻“安全第一，预防为主、综合治理”的安全生产方针，提高我矿的本质安全程度和安全管理水平，控制我矿建设后续项目和煤矿生产中的危险、有害因素，降低煤矿生产安全风险，预防事故发生，保护煤矿从业人员的健康、生命安全及财产安全。2、为了能合理有效的控制自燃煤层发生自燃事故，降低事故的发生概率，提高职工的生命财产安全和煤矿安全的可持续发展。二、设计依据1、煤矿安全规程规定，开采有自燃倾向性煤层的矿井，在矿井和新水平的设计中必须采取综合（包括开拓开采，巷道布置，开采方法，回采工艺，通风方式和通风系统等）以及（
7、包括灌浆或注沙、喷注阻化剂、注入惰性气体、均压技术等）预防煤层自燃发火措施，又规定：开采有自燃倾向性的煤层，必须对采空区、突出和冒落孔洞等空隙采用预防性灌浆或全部填充、喷洒阻化剂、注入阻化泥浆、惰性气体以及均压通风等措施，防止自燃发火。2、设计规范规定：二级自燃矿井以建立注浆或注砂为主，以阻化剂或均压技术为辅的防灭火系统和预测预报系统并配备惰性气体装备。3、据新疆煤矿矿用安全产品检验中心2011年6月份对XXX煤矿井田内1#、2#、4#、5#、6#煤层鉴定结果，其中2#、4#、5#煤层自燃等级为级，有自燃倾向性，6#煤层自燃等级为类，容易自燃。矿井防灭火规范及煤矿注浆防灭火技术规范等为依据进行
8、设计。4、国家关于矿井防灭火的管理规定及要求。三、设计的主要任务1、对XXX煤矿的地质条件以及矿井设计概况进行了综述。2、对生产过程中可能出现的自燃事故进行分析，并编制和选择了相应的防治措施和装备。做到“安全第一，预防为主”。3、根据矿井生产特点，对矿井自燃，一氧化碳和温度进行监测，以便矿领导及有关人员及时了解情况，采取有效措施。第一章 矿井概况及安全条件第一节 井田概况一、地理概况1、矿井位置及交通XXX煤矿生产能力为30万t/a。XXX煤矿西以21勘探线为界，东以加10勘探线附近垂直煤层走向线为界，北以下部的10号煤层露头和矿井采矿许可证边界为界，南以推测的煤层+1300m底板标高线为深部
9、境界。井田东西走向长约10.2km，南北宽约1.22.6km，面积约17.75km2。2、地形、地貌井田地处天山山区，属山区沟谷地貌，艾维尔沟呈近东西向狭长状展布，沟底地势较平缓，在河谷两侧阶地上有第四系、黄土沉积，植被较发育，南北两侧高山区发育着“V 为0.1g，地震动反应谱特征周期为0.4s，对应的地震烈度为度。3、河流水系井田地处天山山区，属山区沟谷地貌，艾维尔沟呈近东西向狭长状展布，沟底地势较平缓，在河谷两侧阶地上有第四系、黄土沉积，植被较发育，南北两侧高山区发育着“V”字型冲沟，沟深坡陡，基岩裸露，植被稀少。井田西高东低，最高海拔+2825m，最低海拔+2050m，最大高差可达775
10、m。4、气象矿区属大陆性干旱半干旱气候。冬夏昼夜温差大，1月最低气温-26.1，7月最高气温30.5，年平均气温4.1。4月上旬入春，开始转暖解冻。5月中旬进入夏季，夏季多阵雨和山洪。9月中旬气温下降，开始转入秋季。11月中旬开始结冰，进入冬季，最大冻土深度1.52m，冬季少雪，12月初开始降雪至次年四月。69月为雨季，全年降水量152.2mm，年蒸发量2105.4mm。矿区内一般风速12级，最大风速可达67级，最大风速29m/s，风向多为西北及东南风。5、地震根据中国地震动参数区划图（GB183062001），该区地震动峰值加速度为0.1g，地震动反应谱特征周期为0.4s，对应的地震烈度为度
11、。二、主要自然灾害情况由于气候原因（如暴雨洪水、冰雹、凌冻、雷电等）引起的安全事故（如泥石流、山体滑坡等）以及井下煤层顶底板、瓦斯、煤尘、水、火、等。三、地层（一）矿区地层矿区地层划分为北天山分区，伊林比尔干山小区及吐鲁番小区一部分，区内发育的地层有古生代志留系、石炭系、二叠系，这些地层组成了本区山间凹陷的基底，在此基础上又沉积了中生代三叠系、侏罗系和新生代的第三系、第四系地层，矿区地层详见表1-1。表1-1 矿区地层表地层单位厚度（m）备注界系统组（群）地层代号新生第四系全新统Q425中更新统Q215上第三系上统昌吉河组N2cha50下统前山组N1q80中侏罗系中统头屯河组J2t193100
12、0西山窑组J2x5061200含煤三工河组J1s400八道湾组J1b539三叠系小泉沟群T3xq224石炭系别依那满群C2by800牙满苏组C1y250500泥盆系天格尔组D3t1710下古生界志留系阿河布拉克组Sah20001、志留系（Sah）志留系阿河布拉克组主要呈长条状北西南东向零星分布于区域的南部。与上覆地层断层接触，主要岩性为层状或厚层状淡灰色、白色大理岩化灰岩，结晶灰岩，大理岩，夹钙质片岩、杂色片岩及绿色砂岩、绿泥石化砂岩，石英砂岩及钙质砂岩，夹有凝灰岩。砂岩物质成份有石英、黑云母、绿泥石等。由于热力和应力作用的影响，矿物具有重结晶现象，少数矿物具有拉长现象或微具定向排列。2、上泥
13、盆统天格尔组（D3t）该组广泛分布于矿区的北半部和东南部。与下伏地层志留系阿河布拉克组呈断层接触，与上覆地层石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系等为角度不整合接触和断层接触。地层形成北西南东向背斜与向斜。主要岩性为凝灰粉砂岩、凝灰砂岩、硅质岩、黄绿色泥岩、泥质粉砂岩夹凝灰岩和钙质砂岩、灰岩透镜体。3、石炭系（1）下石炭统牙满苏组（Cly）分布在矿区北部，呈不规则透镜状和条形分布。与下伏地层上泥盆统天格尔组为角度不整合接触，与上覆地层侏罗系为断层接触。其岩性主要为薄层状灰岩，局部为凝灰质砂岩，凝灰岩夹薄层状灰岩和砾岩。（2）中石炭统别依那满群（C2by）仅在矿区北部偏东有少量出露，与下伏地层下石炭统呈
14、断层接触。未见上覆地层。其主要岩性为草绿色硅质砂岩和泥质粉砂岩互层。地层走向为北东南西向，倾向北西，倾角60，有小型褶皱。4、上二叠统妖魔山组（P2ya）仅分布于矿区东北部，呈一近似三角形，与下伏上泥盆统天格尔组地层为角度不整合接触，局部为断层接触，同时被上覆地层上三叠统小泉沟群和下侏罗统八道湾组地层角度不整合覆盖。其主要岩性为以灰黑色泥岩砂质泥岩为主、夹砂岩及砾岩层、夹薄层状灰岩，底部为灰绿色砾岩。5、上三叠统小泉沟群（T3xq）分布于矿区中部，为北西南东向。东西长近40km，南北宽1.60.2km，与下伏地层上泥盆统天格尔组、上二叠妖魔山组为不整合接触。与上覆地层下侏罗统八道湾组为不整合接
15、触和断层接触。其上部主要岩性以深灰色泥岩为主，夹薄层砂质泥岩，下部为灰色泥岩，砂质泥岩与砂岩，底部为灰绿色砾岩，厚度224m。6、侏罗系（1）下侏罗统八道湾组（Jlb）主要分布于艾维尔沟河两岸，呈近东西向条带状出露，与下伏地层上泥盆统，下石炭统、上二叠统、上三叠统为角度不整合接触和断层接触。与上三叠统为平行不整合接触。与第三系所不整合接触。与中侏罗统三工河组为整合接触和断层接触。此地层平均厚538.75m，基本为单斜岩层，其岩性为砾岩、粗砂岩、中粒砂岩、细砂岩、煤及砂质泥岩夹菱铁矿透镜体，为河流相、泥炭沼泽相与湖泊相，岩性分层明显，岩相交替出现，矿区西部以河流相的砾岩、砂岩为主，地层增厚，煤层
16、多变薄尖灭，14号煤层结构均变得较为复杂。本地层为主要含煤地层，含煤层12组，煤层平均总厚度32.20m。（2）中侏罗统三工河组（J2s）分布于艾维尔沟矿区，与下伏地层八道湾组（Jlb）为整合接触和断层接触。在艾维尔沟地区的岩性为深灰色厚层粉砂岩，上部夹薄层细砂岩及中粒砂岩，层面有波痕，下部含铁质细砂岩结核，结核内含鱼化石碎片，底部为灰色细至粉砂岩（1号煤层顶板）与八道湾组为整合接触。该层岩性单一，稳定，标志明显，易于对比，平均厚度为162.85m。该组地层不含煤。（3）中侏罗统西山窑组（J2x）分布于全矿区，为矿区含煤地层之一，中夹煤层多而薄，变化大，多呈透镜体出现。与下伏地层三工河组为整合
17、接触，与上覆地层头屯河组为整合接触，同时被第三系所不整合。其岩性以灰白色粗砂岩、砂砾岩及砾岩为主，夹细砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤层，含可采煤层或局部可采煤层35层。灰色泥岩、黑色炭质泥岩与薄煤层，均呈透镜体互层出现，各单层厚度不大，岩性不稳定，增厚减薄尖灭迅速，不易对比，于本组下部含局部可采煤层35层，向西渐尖灭，被泥岩替代，含菱铁矿结核，矿区西端本组上部岩石颗粒变粗，多为砾岩替代，平均厚度为739.54m。（4）上侏罗统头屯河组（J3t）分布于艾维尔沟河中游、上游南岸，与下伏地层西山窑组为整合接触，与下伏地层为不整合接触。其岩性为灰紫色砾岩，夹灰绿色粗砂岩透镜体，下部夹薄层灰绿色砂质
18、泥岩、粉砂岩和细砂岩，上部为厚层状紫红色砾岩，砾径一般为515cm，大者达50cm，泥砂质胶结，松散易风化，局部夹灰色紫色泥岩、砂质泥岩。厚度约1000m。7、第三系（1）上第三系中新统前山组（N1q）地层零星分布于艾维尔沟矿区的东部，与下伏地层侏罗系、上泥盆统天格尔组为不整合和断层接触，与上覆地昌吉河组为整合接触。其岩性为中厚层、厚层状砖红色、赤红色砂砾岩和玫瑰红色砾岩，夹红色的细砂岩和泥岩（厚2030cm），可见厚度约15m。（2）上第三系上新统昌吉河组下亚组（N2cha）地层零星分布于艾维尔沟矿区的东部，与下伏地层上泥盆统天格尔组、下侏罗统八道湾组为角度不整合接触，与下伏地层前山组为整合
19、接触。其岩性为灰白色、土黄色的砾岩夹砂岩，由钙质和砂质胶结，厚50m。8、第四系第四系主要分布于艾维尔沟矿区，厚度为3050m。主要为洪积堆积，分述如下：（1）第四系中更新统洪积堆积（Q2pl）分布于矿区东部，其岩性为褐色砾石层，胶结甚为疏松，有形成阶地。（2）现代洪积沉积（Q4pl）主要分布于艾维尔沟河床和矿区四周间歇沟中以及山前的洪积扇，其岩性为灰色各种岩石成份的碎屑砾石，砂砾，大小悬殊，分选性差，杂乱堆积，具中等滚圆度。（二）井田地层井田内出露地层由老到新依次为中生界侏罗系的侏罗系下统八道湾组（J1b）、下统三工河组（J1s）、中统西山窑组（J2x）、新生界第四系（Q）。现分述如下：1侏
20、罗系井田内侏罗系地层呈东西条带状分布，东宽西窄，出露地层平均厚近1500m。（1）下统八道湾组（J1b）该组地层是井田内最主要的含煤地层，分布广泛，含煤性稳定。地层平均厚538.75m，含煤层12组，煤层平均总厚32.20m。岩性以灰色、灰白色砾岩、粗砂岩、粉细砂岩、泥岩、炭质泥岩和煤层为主。是一套河流相的含煤岩系，向西砾岩、粗砂岩逐渐变厚，煤层变薄。（2）下统三工河组（J1s）岩性以深灰色粉砂岩为主，上部夹薄层状细、中砂岩，层理清楚，层面有波痕，下部含铁质结核及菱铁矿薄层，底部为粉砂岩或细砂岩与1号煤层整合接触。该组岩性单一稳定，平均厚度为162.85m。（3）中统西山窑组（J2s）岩性以灰
21、白色粗砂岩、砂砾岩及细砂岩、泥岩、炭质泥岩为主，含局部可采煤层35层，岩煤层均呈透镜体，岩性不稳定，向西逐渐变粗，对比较为困难。与上覆地层整合接触，平均厚度为739.54m。2第四系（Q）井田内第四系沉积层最厚可达40m以上，按其成因及相对的时代分为冰水洪积砾石、洪积砾石层、冲积洪积砾石层、冲积洪积砾石层、洪积砂土砾石层、坡积砂土夹砾石层、坡积洪积砂土砾石层。四、构造（一）矿区构造艾维尔沟矿区位于北天山优地槽褶皱带南部，该褶皱带北与东北、西南准噶尔褶皱带和准噶尔坳陷接壤，南由博罗科努阿其克库都克超岩石断裂为界，呈近东西向展布，向西与准噶尔阿拉套相连，向东进入甘肃、蒙古境内，是一个典型的华力西优
22、地槽褶皱带。该褶皱带是在早古生代基础上进一步演化而来，开始于早泥盆，结束于早二叠世末，自二叠纪开始，进入中新生代构造发展阶段，受印支构造，早、晚燕山构造及早晚喜山构造控制。经喜山运动奠定了现代北天山高山深谷盆地的构造格局。矿区构造形态受深大断裂控制，其中博罗科努阿其克库都克深大断裂影响最为强烈，对本区构造岩相带的建立起了明显的控制作用。艾维尔沟矿区位于天山山脉，区域内构造较复杂，断裂较发育。区域断裂构造较发育，主要集中在艾维尔沟矿区，一般多为走向断层且规模较大，横切断层稀少。（二）井田构造矿区大地构造位于吐鲁番山间坳陷的西端。矿区内褶皱简单，断裂较发育。井田位于艾维尔沟矿区西部，主体为走向近东
23、西、倾向南西的单斜构造，地层倾角东缓西陡，井田东部沿走向常见微弱的小型褶曲。井田内虽然断裂发育，但均在采空区以上，对延深煤层没有影响，因此在构造上复杂程度类型上属于简单构造类，实际揭露地层倾角3052，含煤地层在走向上和倾向上基本没有变化。1、F4-2断层为逆断层，穿越井田的东北角，东起相邻1930煤矿井田6线以东，西至12线以西，走向100140，南倾，倾角30，东缓西陡。断距20120m，由东向西断距增大。2、F4-3断层为逆断层，位于井田的东北部1011线以西，东起XXX煤矿井田东部边界，西至1112线中间，走向近东西，南倾，倾角在11线处为58。断距在11线处为30m，切割下部煤层。在
24、井田东部边界与F4-2断层相交。3、F4-4断层为逆断层，穿越井田的东北角，东起11线西，从12线向西穿过井田北界，走向北西西，南倾，倾角4050切割1012号煤层，在井田东部11线西与F4-2断层相交。4、F4-5断层为逆断层，位于井田东北部1112线之间，走向北西西，南倾，倾角在11线处4050切割1和10号煤层。断层两端与F4-2断层相交。5、F3断层为逆断层，位于井田西部，东起20线以西，穿过井田西部边界横亘向西，走向近东西，南倾，切割西山窑和三工河地层。6、f1断层位于13线和加12线之间，为很小的逆断层，倾向西，在4号煤层中见到。五、煤层井田含煤地层属侏罗系地层。有二个含煤地层，从
25、上至下为中统西山窑组和下统八道湾组。下统八道湾组地层含主采煤层，共9层，可采7层，自上而下编号为1、2-1、2-2、2下1、2下2、3、4、5、6号。煤层总厚度22.78m，可采煤层总厚度21.76m。1号煤层：位于八道湾组上部，上距三工河组地层181.18185.41m，平均183.3m；煤层总厚0.296.15m，平均3.05m，含夹矸02层。结构简单，大部可采，层位较稳定，向东至1930平硐分叉成两层煤。煤层顶板以粉砂岩为主，个别为粗砂岩，井田中部加141、141孔顶板为炭质泥岩；底板以粉砂岩为主，个别为粗砂岩及细砂岩。煤层总厚度变化系数为40%，二级差变化指数为52.7%，可采性指数为
26、93.8%。2-1号煤层：位于八道湾组上部。煤层总厚0.428.38m，平均3.61m，总厚度变化系数为41.2%，二级差变化指数为100.2%，可采性指数96.7%。可采厚度1.458.38m，平均3.58m。含夹矸03层，岩性多为粉砂岩，少量炭质泥岩，结构简单中等，为一大部可采较稳定的煤层。顶、底板以粉砂岩、细砂岩为主，底板个别为炭质泥岩。与1号煤层间距10.4214.15m，平均12.59m。2-2号煤层：煤层总厚0.345.41m，平均2.09m，总厚度变化系数为69.0%，二级差变化指数为103.0%，可采性指数87.0%。可采厚度0.674.53m，平均1.68m。含夹矸03层，岩
27、性为粉砂岩及炭质泥岩，结构中等，大部可采，较稳定煤层。井田从东往西煤层逐渐变薄尖灭。顶板以深灰色灰黑色粉砂岩为主，细砂岩和炭质泥岩次之；底板为深灰色灰黑色粉砂岩及中砂岩。与2-1号煤层间距5.010.99m，平均7.55m。3号煤层：煤层总厚0.485.93m，平均2.18m，总厚度变化系数为75.9%，二级差变化指数为120.1%，可采性指数75%；可采厚度0.872.56m，平均1.73m。含夹矸03层，岩性为粉砂岩和炭质泥岩，结构简单中等，较稳定的煤层。顶、底板以深灰色粉、细砂岩及灰色粗砂岩为主，局部为粉砂岩；加11-1孔底板为炭质泥岩。与2-2号煤层间距33.4659.59m，平均45
28、.41m。4号煤层：煤层总厚0.704.53m，平均3.03m，总厚度变化系数为28%，二级差变化指数为38.4%，可采性指数96.6%；可采厚度0.704.53m，平均2.88m。含夹矸03层，岩性为粉砂岩，结构简单中等，为一全矿井可采的稳定煤层。顶板以粗砂岩为主，加14-1孔顶板为炭质泥岩；底板也为深灰色灰黑色粉、细砂岩，加12-1为灰白色粗砂岩。与上部3号煤层间距15.6626.27m，平均18.85m。5号煤层：位于八道湾组上段的下部。含夹矸09层，岩性多为粉砂岩、细砂岩，少量炭质泥岩，结构简单复杂，老钻孔CK59中含9层夹矸。煤层总厚0.4013.48m，平均5.90m，总厚度变化系数为64.4%，二级差变化指数为90.6%，可采性指数92.3%；可采厚度1.6213.78m，平均5
