预防与隔绝煤尘爆炸的措施.docx
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预防与隔绝煤尘爆炸的措施
徐矿集团贵州能源公司金之中项目部
预防和隔绝煤尘爆炸防治措施
预防和隔绝煤尘爆炸的防治措施
在煤矿井下作业中欲将空气中的矿尘浓度降到国家标准以下,必须采取综合防尘的措施,防尘实践证明,完全阻止矿尘的产生,几乎是不可能的。
矿井井下采掘工作面绝大部分为以采掘煤层为主,少量为岩巷,在岩石中掘进时会产生大量的岩尘,其主要成分为SiO2。
岩尘与煤尘一样,都会污染环境,给作业工人带来一定的身体危害,长期吸入,还会引起尘肺病,因此应对其引起足够的重视,并采取相应措施,加以防范。
井下主要产尘点有采掘工作面、运煤系统转载点等。
第一章矿井概括
一、交通位置
山西古交煤焦集团金之中煤业有限公司位于古交市镇城底镇阴家沟村附近,在古交市西部直距约7km处。
其地理坐标为:
东经112°04′37″~112°05′47″,北纬37°55′08″~37°55′42″。
该矿距古交~娄烦公路1.7km,距镇城底火车站5.8km,其间有简易公路相连,古交~太原有铁路专线,经太原可通往全国各地,交通比较方便。
二、地形地貌
井田位于吕梁山脉中段东翼,属中山区,沟谷纵横,切割强烈,沟谷两侧基岩出露,山顶多为黄土覆盖。
井田地势总体为东南高西北低,最高点位于井田东南部,海拔1201.7m,最低点位于井田西北部的沟谷中,海拔1023.4m,最大相对高差178.3m。
三、河流水系
本区属黄河流域汾河水系,汾河由西北向东南经雁门、成家曲由本区北部流过。
汾河谷底平缓,谷宽600~900m,多垦为农田。
汾河水库上距本区15km。
井田内无大的常年性河流,均为季节性河谷,雨季有短暂水流向北注入汾河。
四、气象及地震情况
本井田地处晋西黄土高原,属暖温带大陆性气候,四季分明,春多风沙,夏热多雨,秋季凉爽,冬季干寒。
一月份最冷,最低气温可达-20℃以下。
七月份最热,极端最高气温达40℃。
年降水量388.1~632.6mm,平均475mm,降水量多集中于7~9月份。
年蒸发量771.9~1240mm,平均1025mm,为年降水量的两倍多。
冰冻期为11月至次年3~4月份,冻土深度0.5~0.8m。
全年盛行西北风,年平均风速2.4m/s,春冬季大,夏秋较小,最大风速25m/s。
据GB18306-2001《中国地震动峰值加速度区划图》本区地震动峰值加速度为0.15g,对应的地震基本烈度为Ⅶ度。
五、周边矿井及小窑
井田北部、西部与镇城底煤矿相邻,东部、南部与屯兰煤矿为邻。
这两个煤矿均为国营大矿不存在越界开采,对本矿开采没有影响。
除此之外没有其它小窑。
六、兼并重组前各矿现状
山西古交煤焦集团金之中煤业有限公司由原古交市金之中煤矿有限公司单独保留而成。
兼并重组整合前矿井现状如下。
古交市金之中煤矿有限公司:
井田面积0.9539km2,现开采4号煤层,核定生产能力45kt/a。
工业场地位于井田西北部。
矿井采用立、斜井混合开拓,采煤方法为短壁炮采单体液压支柱支护。
主立井装备箕斗,担负全矿井的提煤任务,副斜井人力平车担负全矿井的辅助提升任务。
见四邻关系图1-2-1。
。
图1-2-1
七、煤尘爆炸性
根据山西省煤炭工业局综合测试中心2010年3月20日的检验报告(晋煤(2010)0603-MB-A0569),该矿4号煤火焰长度为60mm,加岩粉量75%,煤尘有爆炸危险性。
根据矿方收集邻近矿井的资料,区域内8、9号煤层煤尘有爆炸危险性。
第二章防尘措施
一、防尘措施的确定
煤尘主要来源于采掘工作面,由采煤机高速切割煤体及煤炭装载、卸载、运输、仓储及矿井通风中产生;岩尘主要是在岩石巷道掘进过程中产生的,粉尘产生的因素有自然因素和技术因素,对粉尘的防治采取“预防为主、综合防尘”的方法。
二、综合防尘措施
1.通风除尘:
搞好采、掘工作面的通风,防止悬浮粉尘沉积,在掘进工作面配备掘进通风除尘器。
按《煤矿安全规程》规定,严格控制进回风巷道的风速,防止煤尘飞扬。
2.消除落尘,定期测定风流中的粉尘量,定期清扫和冲洗巷道帮顶、支柱和设备表面上的煤尘,清除转载点处的浮煤,对巷道采用石灰浆刷白。
3.井下所有煤仓都应保持一定的存煤,不得放空。
4.井下煤仓、输送机、装煤机和其它转载点必须设有喷雾洒水装置或安装有捕尘器,生产中应经常进行维护,确保喷雾洒水装置和捕尘器的完好性和正常工作。
5.防尘用的供水系统,设计有过滤沉淀装置,以保证水质清洁。
6.喷雾、洒水、捕尘设备应指定专人管理和维护,不得任意拆除。
7.在采区回风巷道、掘进巷道、主要回风巷道设有风流净化水幕,生产时要求水幕雾化好,能封闭全断面,喷头不堵塞,接口处不漏水。
8.井下所有矿车都应保持完好,防止漏煤污染巷道,扬起煤尘。
9.个体保护:
所有接触粉尘作业人员均配备防尘口罩,进行个体防护。
10.消防洒水管路与井下生产用水采用合流制,枝状布置,由副立井引入井下,沿大巷敷设,送至井下各用水点;井下运输、回风大巷、回采工作面运输、回风顺槽和掘进工作面运输、回风巷道等,均敷设有井下消防洒水管道,并每隔100m(带式输送机巷为50m)设支管阀门,阀门后装快速管接头,作用有二,其一作消防用,其二作冲洗巷道用。
11.矿井的综合防尘措施及管理制度,由矿长每年组织编制和实施。
三、回采掘进工作面除尘
1.煤层预注水:
采煤工作面配备煤层注水设备,对煤层进行采前预注水,使煤体均匀湿润,减少煤尘生成,抑制煤尘飞扬。
2.喷雾洒水:
掘进的煤、岩进行喷雾洒水,湿润沉积在表面的粉尘,使之附着在煤块、岩石表面,不易飞扬起来。
3.采煤机内外喷雾降尘:
1)加强采煤机内外喷雾系统的管理,每天检修维护,保证喷嘴完好不堵塞。
2)采煤机内外喷雾安装过滤装置。
3)采煤机内外喷雾由两路φ25mm的高压胶管从运输顺槽主干管路供水,外喷雾压力不低于1.5MPa,内喷雾压力不低于2MPa。
喷雾泵布置在上运顺槽开关车附近靠工作面的一端,随开关车一起启动。
如果内喷雾装置不能正常喷雾,外喷雾压力不得小于4MPa。
无水或喷雾装置损坏时必须停机。
4.掘进机作业时,使用内外喷雾装置。
外喷雾压力不低于1.5MPa,内喷雾压力不低于2MPa。
5.掘进工作面配备局部通风机和湿式除尘风机,既可冲淡工作面瓦斯,又可消除巷道内的粉尘和炮烟,改善巷道内的工作环境。
6.湿式作业:
在掘进时采取湿式钻眼、水炮泥封孔,放炮前后喷雾洒水等。
7.在掘进井巷和硐室时,必须采取冲洗井壁巷帮、爆破喷雾、装煤(岩)洒水和净化风流等综合防尘措施。
8.在采掘工作面回风巷中设置全断面风流净化水幕。
水幕的设置要灵敏可靠,使用正常,封闭全断面。
9.破碎机必须安装防尘罩和喷雾装置或除尘器,以防止煤在破碎过程中产生煤尘。
10.在回采工作面、液压支柱上部、运输转载点、井底煤仓放煤口处必须安设喷雾装置或除尘器,作业时进行喷雾降尘或用除尘器除尘。
四、煤层注水
煤尘注水是减少采煤工作面粉尘产生的最根本、最有效的措施。
通过煤尘注水一般除尘率可达60%~80%,煤尘注水实施较好的工作面,可以将总粉尘浓度减少75%~85%,呼吸性粉尘浓度减少65%以上。
煤层注水是通过钻孔将压力水注入煤层中,使煤层得到预先湿润,增加煤体的水分,减少采煤时粉尘产生的一种技术措施。
五、煤层注水设计依据
1.煤的水分、孔隙率、透水性、饱和含水率、裂隙、节理、层理、破碎、硬度等情况。
2.煤层顶底板岩石的孔隙率、透水性、自然含水率、饱和含水率。
3.煤层的厚度、倾角、稳定性、构造、结构以及夹石的岩性、厚度、结核伴生情况、煤尘爆炸指数。
4.井田开拓方式,采区巷道布置及采煤方法,采煤、掘进装备,回采工作面月进度、月产量、通风方式、进回风巷支护方式及断面尺寸。
六、注水工艺
根据采区巷道布置和采煤方法,结合煤层赋存特征,回采工作面煤层注水采用工作面超前动压注水工艺,设计中选用较先进的深孔煤层采前注水方式。
采用单向钻孔布置,即在工作面轨道顺槽中平行于工作面向煤体打长钻孔注水,钻孔沿煤层均匀布置,钻孔口布置在巷道中距底板1m左右处。
煤体注水后,煤体水分应达到4%左右,注水效果和注水时间以实际注水效果衡量,通过快速水分测定仪进行测试。
注水工作超前回采工作面1个月完成。
七、井下消防、洒水(给水)系统
(一)矿井供水施救系统
按照《煤矿安全规程》的要求,建设完善防尘供水系统;除按照《煤矿安全规程》要求设置三通及阀门外,还在所有采掘工作面和其他人员较集中的地点设置了供水阀门,保证各采掘作业地点在灾变期间能够实现提供应急供水的要求。
加强供水管路维护,不得出现跑、冒、滴、漏现象,保证阀门开关灵活。
(二)井下消防洒水
1.水源及水压
井下消防、洒水采用合流制系统,水源来自处理后的井下排水,水质符合井下消防洒水水质标准,供水由地面2座静压清水池供给。
管道由副井引入井下,因地面静压水池与井底高差为200m~400m,消火栓的静压不得大于1.0MPa,出口压力不得大于0.5MPa,给水在井底经减压阀减压后,送至各消防洒水用水点。
井下消火栓及消防支管出口压力一般为0.4MPa,井下其它各用水设施出口压力大于1.0MPa的采用动压给水。
2.管道敷设方式
井下消防洒水管道采用枝状管网,管材采用无缝钢管,主管选用Φ108×4无缝钢管,支管选用Φ57×3.5无缝钢管。
法兰或卡套式连接,管道敷设在巷道侧壁上或用支墩沿底板敷设。
在带式输送机巷道每隔50m,其它巷道每隔100m设置一个DNX的支管和阀门,阀门后装快速管接头,作用有二,其一作消防用,其二作冲洗巷道用。
3.井下消火栓布置的原则
井下消防流量按7.5L/s计,每个消火栓流量按2.5L/s计。
1)在井筒与井底车场连接处、井底变电所、胶带机机头和消防材料库等处均设有消火栓箱,箱内存放防腐水龙带与相应水枪。
2)带式输送机巷道易发火处,设置由烟感或温感控制的自动喷水灭火装置。
4.井下洒水器布置的原则
井下洒水系统每天净工作时间,回采工作面按8.0h计,掘进工作面按6.0h计。
1)井下煤仓放煤口和输送机卸载点、转载点设置鸭嘴喷雾器,进行喷雾降尘。
2)掘进工作面和采煤工作面必须设置强喷雾装置,作业时进行喷雾降尘。
3)采煤工作面回风巷和总回风巷必须设置全断面风流净化水幕。
4)在采区回风顺槽距工作面40m的地方,在掘进巷道距工作面30m的地方均设置全断面风流净化水幕。
5)在掘进头处设置圆锥形洒水器,爆破前后冲洗煤壁,爆破时喷雾降尘,出煤时洒水。
6)在胶带输送机机头设置胶带机头自动洒水装置。
(三)井下防尘洒水
1)给水栓的设置
在下列部位设置相应规格的给水栓:
(1)设有供水管道的各条大巷及顺槽每隔100m应设置一个规格为DN25的给水栓;
(2)掘进巷道中岩巷每100m、煤巷每50m设置一个规格为DN25的给水栓;
喷雾装置的设置
在下列部位设置喷雾装置:
(1)在井下采掘工作面的采煤机、掘进机截割部、液压支架产尘源、破碎机等处,必须设置喷雾防尘装置;
(2)在运输系统中的煤仓、溜煤眼、装车机、胶带输送机、刮板输送机、转载机等的转载点上,必须设置喷雾防尘装置。
3)风流净化水幕的设置
在下列地点设置风流净化水幕:
(1)采煤工作面进回风顺槽靠近上下出口30m内;
(2)掘进工作面距迎头50m内;
(3)装煤点下风方向15~25m处;
(4)胶带输送机巷道、刮板输送机顺槽及巷道;
(5)采区回风巷及承担运煤的进风巷;
(6)回风大巷、承担运煤的进风大巷。
八、粉尘监测及个体防护设备
5.4.1粉尘检测
煤矿企业必须按国家规定对生产性粉尘进行监测,并遵守下列规定。
1.总粉尘
1)作业场所的粉尘浓度,井下每月测定2次,地面每月测定1次;
2)粉尘分散度,每6个月测定1次。
2.呼吸性粉尘
1)工班个体呼吸性粉尘监测,采、掘工作面每3个月测定1次,其他工作面或作业场所每6个月测定1次。
每个采样工种分2个班次连续采样,1个班次内至少采集2个有效样品,先后采集的有效样品不得少于4个。
2)定点呼吸性粉尘监测每月测定1次。
3.粉尘中游离SiO2含量,每6个月测定1次,在变更工作面时也必须测定1次;各接尘作业场所每次测定的有效样品数不得少于3个。
5.4.2.个体防护设备
个体防护是借助于防尘口罩、防尘面罩及防尘矿帽等装置,防止工人吸入呼吸性粉尘。
个体防护的主要工具是口罩,根据其效果选用普通过滤式防尘口罩。
其数量与自救器一样。
九、防爆措施
(一)防止煤尘爆炸
根据山西省煤炭工业局综合测试中心2010年3月20日的检验报告(晋煤(2010)0603-MB-A0569),该矿4号煤火焰长度为60mm,加岩粉量75%,煤尘有爆炸危险性。
设计采取防治煤尘爆炸综合措施如下:
1.掘进井巷和硐室时,必须采取湿式钻眼、冲洗井壁巷帮、水炮泥封孔、爆破喷雾、装岩(煤)洒水和净化风流等综合防尘措施。
2.矿井必须建立完善的防尘供水系统。
没有防尘供水管路的采掘工作面不得生产。
主要运输巷、回风巷、采煤工作面运输巷与回风巷、掘进巷道、卸载点等地都必须敷设防尘供水管路,并安设支管和阀门。
防尘用水均应过滤。
4.在采煤工作面、井下煤仓、输送机、装煤机和其它转载地点等产尘量大的地点,配置了自动洒水设施,设计配备了专门人员,定期清扫冲洗沉积在巷道壁和支架上落尘。
5.井下所有运输巷和回风巷中按规程要求均设置了隔爆水棚。
矿井进风巷中设洒水系统,净化风流。
采煤工作面回风巷、掘进工作面设置水幕降尘,在煤流系统转载处喷雾降尘。
6.设计配备了防尘口罩,对掘进工作面工作人员进行个体防护。
7.采煤工作面回风巷中应设置净化水幕。
8.井下所有运输和回风巷道内定期撒布岩粉。
及时清除巷道中的浮煤,清扫煤尘。
9.矿井每年应制定综合防尘措施、预防和隔绝煤尘爆炸措施及管理制度,并组织实施。
10.矿井应每周至少检查1次煤尘隔爆设施的安装地点、数量、水量及安装质量是否符合要求。
11.消除引燃煤尘爆炸的火源
1)严格执行《煤矿安全规程》中消除明火的规定;
2)防止瓦斯燃烧和爆炸;
3)消除放炮时产生的火焰;
4)消除电器火源;
5)消除其他火源,譬如井巷跑车及金属强烈碰撞产生的火源。
(二)撒布岩粉
井下设有完备的消防洒水管网,对所有进风巷和回风巷采用撒布岩粉和喷洒石灰水的措施,以防止煤尘飞扬,消除煤尘爆炸隐患。
对撒布的岩粉要求可燃物不超过5%,氧化钙不低于45%,游离SiO2不超过10%,并且不含有毒物质。
岩粉的粒度全部小于0.3mm,其中70%以上必须小于0.075mm,吸湿性小。
结合本地岩石原料,以石灰岩作岩粉原料,在所有运输巷、回风巷撒布岩粉,煤尘经常沉积的地点须经常撒布岩粉,工作面上口、下出口,设喷雾洒水装置,煤尘中水分大于12%的地区可不撒布岩粉。
撒布岩粉需将巷道所有表面,包括顶、底、帮都用岩粉覆盖,撒布长度应大于300m,不足300m的巷道全部撒布。
撒布方法采用人工撒布或压气撒布均可,撒布时人员必须站在风流上方。
井下所有运输大巷和回风大巷一个月冲洗一次,采区巷道半个月冲洗一次,带式输送机巷道一个星期冲洗两次,回采工作面班班冲洗。
(三)防止火源引起煤尘爆炸的措施.
十、隔爆措施
(一)隔爆水棚
根据《煤矿安全规程》要求,为防止爆炸由局部扩大为全矿性的灾难,设计确定在井下容易发生爆炸的地点设置隔爆水棚措施。
设置地点如下:
1.与井筒相联接的主要运输大巷和回风大巷等巷道中,设置集中式主要隔爆水棚;
2.采区运输巷道和回风巷道中,设置集中式主要隔爆水棚;
3.采区内的煤层掘进巷道中,采煤工作面进、回风顺槽设置集中式辅助隔爆水棚;
4.在井底煤仓上下口相连的巷道设置集中式主要隔爆水棚。
(二)隔爆水棚的结构与选型
设计主要水棚采用隔爆水袋,其型号为GBSD-60,规格为60L,结构参数为900mm×400mm×250mm;辅助水棚也用隔爆水袋,其型号为GBSD-40,规格也为40L,结构参数为600mm×400mm×250mm。
(三)水棚的布置
1.布置方式及架设要求
水棚的布置方式为:
架设高度不低于1.8m,棚距1.2~2.5m,水棚首架棚设置一般距容易爆炸地点距离为60~200m,主要隔爆棚的棚区长度不小于30m,辅助隔爆棚的棚区长度不小于20m,水棚距离巷帮不小于100mm,距巷道地面不小于1.8m;棚组内的各排水棚的安装高度一致,棚区处的巷道需要挑顶时,其断面积和形状应与其前后各20m长度的巷道保持一致,水棚设置在巷道的直线段内。
2.水棚设置地点
根据采区巷道布置,共设置主要隔爆水棚3组,60架
井下隔爆水棚布量一览表
序号
巷道名称
巷道净
断面(m2)
水棚总水量(L)
布设水棚位置巷道净宽(m)
单架棚水袋个数
单架水棚水量(L)
水棚架数
(架)
水棚间距(m)
棚区长度(m)
备注
1
轨道大巷
9.1
3640
3.5
3
180
21
2.0
42
主要隔
水棚
2
胶带大巷
6.8
2720
3.4
3
180
16
2.0
32
主要隔
水棚
3
回风大巷
9.0
3600
3.2
3
180
20
2.0
40
主要隔
水棚
3、水棚给水系统
水棚给水水源为井下消防洒水给水系统,在设有隔爆水棚的地点,均有井下消防洒水管路通过,管路每隔100m(带式输送机巷每隔50m)设有一支管和闸阀,管口配有消防接口及水龙带,水棚可由其给水或补水。
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