煤矿六大系统说明书设计Word文件下载.docx
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认真贯彻执行国家、山西省有关煤矿井下安全避险“六大系统”政策法规,以《煤炭工业矿井设计规范》、《煤矿安全规程》以及《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》为依据,结合本井田的实际情况进行设计。
1.坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,结合矿井安全生产实际情况,围绕煤矿井下可能出现矿井火灾、煤尘爆炸、瓦斯爆炸等灾变情况,使矿工在应急避难装置的掩护下成功避险或等待救援,保障职工生命安全;
2.根据矿井采掘期间实际及可能发生的灾变情况,合理建设紧急避险设施,合理设置避灾路线,科学编制应急预案。
3.紧急避险系统与煤矿原有监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络等系统相互连接,在紧急避险系统安全防护功能基础上,依靠其他避险系统的支持,提升紧急避险系统的安全防护能力,实现井下各避难所与井上指挥中心平台实现双向信号传输;
4.在符合相关要求,满足使用的前提下,尽可能降低成本,节省工程投资;
5.因地制宜地采用新技术、新工艺、新装备、新材料;
6.尽量利用原有的巷道、不增加开拓费用;
7.避难所及各系统设备选型留有余地,能充分满足区域内避难人员数量的需求,包括生产人员、管理人员及可能出现的其他临时人员,按规定留有一定的备用系数。
8.紧急避险设施的设置与矿井避灾路线相结合,紧急避险设施设置清晰、醒目的标识。
紧急避险系统并随井下采掘系统的变化及时调整和补充完善,包括紧急避险设施、配套系统、避灾路线和应急预案等。
9.根据矿井近三年采掘接续情况,针对现开采的3号煤层进行设计。
四、设计目的及任务
1、设计目的
把矿井监测监控系统、人员定位、压风自救、供水施救、通信系统和紧急避险系统相互连接,在紧急避险系统安全防护功能基础上,依靠其他避险系统的支持,提升紧急避险系统的安全防护能力,并把矿井建设成“系统可靠、设施完善、管理到位、运转有序”的现代化矿井。
2、设计任务
认真贯彻山西省煤炭工业厅《关于推进全省煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善工作的通知》(晋煤救发〔2010〕1645号)、并结合安监总煤装〔2011〕15号“煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知”、《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范(试行)》及2011年12月4日“国家煤矿安监局办公室关于转发《河北省煤矿井下安全避险“六大系统”验收标准及评分办法(试行)》的通知(煤安监司办〔2011〕27号)”,编制《山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井井下安全避险六大系统初步设计》文件,以便指导矿井“六大系统”建设完善工作,最大限度地提升矿井井下安全紧急避险系统的安全防护能力。
五、投资概算
项目建设总造价为1578.42万元。
其中:
监测监控系统投资为49.31万元;
人员定位系统37.54万元;
紧急避险系统投资为755.34万元;
压风自救系统投资为227.12万元,供水施救系统投资为88.03万元;
通讯联络系统投资为129.22万元,工程建设其他费用投资为188.60万元;
基本预备费投资为103.26万元。
详见总概算表。
第一章 井田概况及地质特征
第一节井田自然概况
一、交通位置
行政区划隶属襄垣县西营镇管辖,地理坐标为:
东经113°
01′37″~113°
03′11″,北纬36°
40′47″~36°
42′24″。
井田西有太长高速公路、榆黄公路、北有武乡至墨镫铁路,井田及各村间有地方公路相连,井田交通较便利。
交通位置详见图1-1-1。
二、地形地貌
井田内大面积为第四系地层所覆盖,地貌特征多为黄土塬及黄土峁,沟谷切割强烈,沟壑走向无规律性。
井田地貌为剥蚀黄土丘陵区,地形较复杂,地势北高南低,北部山梁较高点地面标高1047.0m,谷底地面标高为960.0m,相对高差87.00m。
地形坡度一般7~25°
,自然边坡较稳定。
三、河流
本区属海河流域浊漳河水系北源。
长治市境内流域面积2098km2,长55.5km,关河水库以上多年平均径流量1.85亿m3。
其支流史水河及次级上良河从矿区南侧流过,史水河清水流量0.053m3/s,多年平均径流量约1000万m3。
矿区北侧为涅河次级支流牛郞河,为季节性河流。
区内沟谷大多近南北向。
井田内大部分沟谷无长年性流水,沟谷中雨季有短暂流水。
四、气象及地震情况
本区属暖温带半湿润大陆性季风气候,四季分明,夏秋湿润多雨,冬季干燥寒冷,年平均气温为8.8℃,一月平均气温-8.1℃,最低-21℃。
七月平均气温23.5℃,最高37℃,无霜期180天,最大冻土深度0.82m。
年平均降水量532.8mm,年平均蒸发量1768.1mm,降水多集中在6、7、8月份。
风向冬春季多西北风,夏季多为东南风,风力一般为3~4级。
据地震活动记载,历史上未发生过5级以上地震,主要以微震和小震为主。
据《建筑设计抗震规范(2008年)版》该区设计地震基本加速度值0.10g,设计地震分组第一组,地震设防烈度为7度。
第二节外部条件
一、邻近矿井情况
井田内无其它煤矿,井田外周边相邻有4座矿井,井田西部为山西襄矿上良煤业有限公司,东部为山西襄矿新庄煤业有限公司、老窑港煤矿,西南部为白杨岭煤矿。
以上各矿和本矿井均留有足够矿界保安煤柱,无越界开采情况,现阶段其采空积水对本矿井开采无影响。
详见四邻关系图1—2—1。
二、水源情况
1、该区的水资源较贫乏,无地表水体,另第四系松散岩孔隙水含水地层分布于井田南部史水河分支的沟谷沉积区,水量贫乏,不可作为井田的生产或生活供水水源。
2、矿井水
采掘工作面及采掘巷道的涌水量小,在井下集中于水仓中,可作为井下排尘的生产用水。
3、奥陶系岩溶地下水
现状条件下本区已开采利用该层水,单井出水量25~35m3/h,地下水水质较好,能够满足矿井的生产和生活用水。
三、电源情况
矿井现有两回10kV电源,一回引自店上35kV变电站10kV侧488线,另一回引自水碾35kV变电站10kV侧835线,两回线路均非专线。
四、主要材料供应
矿井建设所需的建材,如砖瓦、水泥、石料、砂子、钢材等当地可以满足供应,木材需由外地购进。
第三节地质特征
一、井田地质勘探程度及地质报告批准文号
山西太行矿业工程技术有限公司于2010年8月编制成《山西潞安环能上庄煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》,山西省煤炭工业厅以晋煤规发[2010]1446号文《关于山西潞安环能上庄煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告的批复》对该地质报告进行了批复,根据批复内容,井田地质报告达到了勘探程度,可作为矿井建设的地质依据。
二、井田地层
井田位于山西省沁水煤田襄垣普查区的南部,井田内第四系黄土大面积覆盖,井田北部二叠系上统上石盒子组(P2s)沿沟底零星出露有二叠系下统下石盒子组(P1x)、山西组(P1s)及等地层。
根据井田地表及钻孔资料对井田地层特征简述如下:
1)奥陶系中统峰峰组(O2f)
为含煤地层之基底,埋藏于井田深部,本组地层厚120m左右,中、上部为灰—深灰色中厚层状石灰岩,质纯,夹白云质灰岩团块,下部为灰—深灰色泥灰岩夹石膏层(单层厚15~30mm),底部为角砾状泥灰岩。
2)石炭系中统本溪组(C2b)
平行不整合于峰峰组之上,本组地层厚6~24m,平均10.0m。
岩性为灰白色铝土质泥岩、粉砂质泥岩、薄层灰岩、煤线及窝状赤铁矿(山西式铁矿)。
3)石炭系上统太原组(C3t)
整合于下伏本溪组地层之上,为本区主要含煤地层之一,本组地层厚88.59~133.92m,平均110.38m。
底部以浅灰色细粒砂岩(K1)与本溪组整合接触,顶部与山西组K7砂岩整合接触。
主要岩性为砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩和8~9层煤层。
根据其岩性组合特征自下而上可分为三段:
①.一段(C3t1):
自K1石英砂岩底至K2石灰岩底,厚17.63~39.58m,平均厚27.35m,底部为K1砂岩,泥质砂岩;
下部为泥岩、薄煤层及薄灰岩;
中上部为14、15号煤层及泥岩、砂质泥岩,其中15-3(15下)号煤层为本区稳定可采煤层,煤层厚度1.46~3.90m,平均2.73m。
②.二段(C3t2):
自K2石灰岩底至K4石灰岩顶,厚31.37~37.84m,平均厚35.77m,底部为K2灰岩,顶为K4灰岩,中部由砂岩、泥岩、K3灰岩及11、12、13号煤层组成。
③.三段(C3t3):
自K4石灰岩顶至K7砂岩底,厚39.60~56.50m,平均厚47.26m,由砂岩、泥岩、灰岩及煤层组成,含K5、K6灰岩及7、8、9号煤层。
4)二叠系下统山西组(P1s)
平行整合于太原组地层之上,为区内主要含煤地层之一,本组地层厚45.64~63.31m,平均55.09m。
底部以K7砂岩底与太原组分界,顶部以K8砂岩底与下石盒子组分界。
岩性主要为深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩及煤层,中下部含2号、3上、3号煤层,其中3下煤层厚1.5~2.30m,平均1.90m,为稳定可采煤层,其余煤层不稳定、不可采。
5)二叠系下统下石盒子组(P1x)
平行整合于山西组地层之上,本组地层厚83.39~95.90m,平均89.60m。
底部以K8砂岩与下伏山西组整合接触,岩性主要为浅灰、浅灰绿色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。
顶部为灰绿夹紫红色砂质泥岩,含细粒菱铁矿鲕粒,其层位俗称“桃花泥岩”,稳定而特征明显,为本区上、下石盒子组地层分界的辅助标志。
6)二叠系上统上石盒子组(P2s)
K9砂岩底至K12砂岩底,平行整合于下石盒子组地层之上,按岩性特征分为上、中、下三段,井田内仅出露下段地层。
底部K9砂岩为灰白色、浅灰绿色厚层状含砾粗砂岩,其上以浅灰绿色泥岩为主夹细粒砂岩及粉砂岩薄层,该层在区内保留厚度约200m。
7)第四系(Q)
厚0~55.70m,平均25.72m,与下伏地层呈不整合接触。
由下而上可分为:
①.第四系中更新统(Q2):
主要为浅红色亚粘土,含钙质结核;
下部为半固结的砂层和灰紫色亚粘土,底部有时夹一层未胶结的砂砾层,厚0~23m,主要分布在山坡及沟谷中。
②.第四系上更新统(Q3):
分布于山顶及山坡上,主要为浅黄色粘土、钙质结核及砂砾石透镜体,厚0~50m。
③.第四系全新统(Q4):
主要分布在大的沟谷中,组成河漫滩,由砂、砾石等冲洪积物构成。
厚0~15.60m。
三、井田构造
根据井田内钻孔及井巷工程控制,井田总体构造形态为一单斜构造,地层走向NE,倾向NW,倾角3~13°
,局部发育褶曲,与区域构造一致。
另由井巷工程、物探控制发育有2条小型断层,1个陷落柱构造。
1、断层
F2逆断层:
位于井田中部冯岩村南,地表为第四系覆盖,由巷道工程探明,走向近335°
~340°
,倾向NE,倾角42°
,落差6~8m,井田内延长约150m。
F9逆断层:
位于井田北部,地表为第四系覆盖,由三维地震探明,走向25~30°
,倾向SE,倾角45°
,落差8~10m,井田内延伸约长度600m,
2、陷落柱
陷落柱Ⅰ:
位于井田东北部,地表为第四系覆盖,由三维地震探明,呈椭圆形,规模80×
90m。
3、岩浆岩
井田内外无岩浆岩侵入。
综上所述,对照DZ/T0215-2002《煤、泥炭地质勘查规范》,井田构造复杂程度为简单类型。
四、煤层及煤质
(一)含煤性
井田含煤地层为石炭系上统太原组(C3t)及二叠系下统山西组(P1s),平均总厚165.47m,共含煤15层,煤层平均厚度12.45m,含煤系数7.52%。
其中太原组地层平均厚110.38m,含煤10层,自下而上编号为15(15-3)、15-2、15-1、14、13、12、11、9、8、7号等,煤厚7.05m,含煤系数6.4%,其中仅15煤层可采。
山西组地层平均厚55.09m,含煤5层,自上而下编号为1、2、3上、3中、3等,煤层厚5.40m,含煤系数9.8%,其中仅3号煤层可采。
(二)可采煤层
井田内可采煤层有3号、9号、12号煤层,现批采开采3号煤层,其他煤层未开采。
因此,以下仅对3号煤层作详细介绍,其他煤层不再赘述。
井田内3号煤层特征见下表1-3-1。
表1-3-1可采煤层特征表
含煤地层
煤层编号
煤层厚度(m)
与9号煤层间距(m)
煤层结构
顶板岩性
底板
岩性
煤层
稳定
程度
可采性
备注
最小-最大
平均
矸石
层数
类别
P1s
3
1.16-3.40
1.94
24.8-49.24
42.65
1-2
简单
砂质
泥岩
粉砂岩
细砂岩
赋存区可采
3号煤层煤层特征分述如下:
位于山西组下部,据8个钻孔资料统计结果,井田内3号煤层有分岔现象,分为三个分层3上、3中和3。
中部夹有4~15m的夹石层,其中3煤层厚1.16~3.40m,平均1.94m,为稳定可采煤层,3上、3中煤层不稳定,不可采。
煤层结构简单,层位稳定,常含夹矸1~2层,由砂质泥岩组成,夹矸厚0~0.65m。
其直接顶板为砂质泥岩、粉砂岩,局部相变为细砂岩,底板为细砂岩、砂质泥岩、泥岩。
井田南端有煤层露头及风氧化带分布,局部存在剥蚀现象,现状条件下,3号煤层开采多年,存在大面积的采空区及古空区。
(三)煤层对比
3号煤层:
位于山西组中下部,为主要可采煤层。
分叉为3上、3中、3,其中3号稳定可采;
上距K8砂岩29.58~49.36m,平均36.23m左右。
(四)煤的物理性质和煤岩特征
1、宏观煤岩特征
各可采煤层均为黑色、条痕为棕色,玻璃—强玻璃光泽,断口呈阶梯状、参差状,裂隙发育,视密度为1.40~1.50t/m3。
各可采煤层均以亮煤为主,暗煤次之,少量镜煤,光亮型—半亮型煤,细—中条带状结构,层状构造,太原组煤层中见有硫铁矿。
2、显微煤岩特征
据镜下观察,有机组份镜质组以基质镜质体为主,均质镜质体次之,含少量碎屑镜质体,惰质组以碎屑惰质体为主,丝质体次之,含少量粗粒体及微粒体。
无机组份粘土类以分散状为主,细胞充填状次之,块状少量;
黄铁矿呈微粒状、粒状、大小不一,分布不均;
碳酸盐类以方解石裂隙充填状为主,细胞充填次之,氧化硅呈粒状,微粒状,分布不均。
(五)煤的化学特征、工艺性能
我矿属于年产30万吨过渡矿井,现开采3号煤层,因此对于不涉及的煤层不再提及。
1、煤的工业分析
3号煤层根据本次补充勘探所施工的7个钻孔和风井井筒检查孔,煤层样分析结果,3号煤层主要化学成分如下:
水份(Mad):
原煤:
0.59~0.78%平均0.70%
浮煤:
0.41~0.78%平均0.61%
灰分(Ad):
11.65~31.07%平均21.91%
8.18~19.46%平均12.18%
挥发份(Vdaf):
原煤13.68~18.66%平均16.03%
浮煤13.21~14.75%平均13.88%
全硫(St,d):
0.30~0.44%平均0.36%
0.30~0.38%平均0.34%
发热量(Qgr,d):
23.42~31.82MJ/kg平均27.38MJ/kg
28.42~33.25MJ/kg平均31.43MJ/kg
粘结指数(GR,I):
0~1%
根据国家标准GB/T15224-2004《煤炭质量分级》,本井田3号煤层为特低硫、低灰—高灰、中热值—特高热值之贫煤(PM),可作为动力与化工用煤。
2、煤的可选性
3号煤层
①.筛分试验
其粒级以13-6mm为主,占全样的43.53%;
6-3mm级次之,占全样的21.94%;
3-0.5mm级,占全样的24.86%;
<0.5mm级,占全样9.73%
②.浮沉试验
选取井下3号煤层采样作了13-6mm、6-3mm、3-0.5mm级的浮沉试验。
③.可选性评价
依据GB16417-1996规定和本次试验绘制的可选性曲线,经计算机电脑运行计算,不同灰分精煤产品的δ±
0.1含量和可选性结果如下:
(1)浮煤灰分7%时,理论产率为55.05%,分选密度为1.40g/cm3,δ±
0.1含量为69.50%,属极难选等级。
(2)浮煤灰分8%时,理论产率为65.00%,分选密度为1.46g/cm3,δ±
0.1含量为32.50%,属难选等级。
(3)浮煤灰分9%时,理论产率为71.00%,分选密度为1.52g/cm3,δ±
0.1含量为17.50%,属中等可选等级。
3、煤的风化和氧化
井田内含煤地层因受其构造和地形两因素的影响,3号煤层于井田南部主沟口工业广场两侧出露,并已风化粉末状,两侧地形较陡煤层保存较好,据钻孔煤质分析资料,参考邻区资料,沿煤层露头线内推100m划为煤层风氧化带。
本区风化煤现未利用,氧化煤可为民用燃烧煤使用。
4、煤质及工业用途评价
根据国家标准GB/T15224-2004《煤炭质量分级》,本井田3号煤层属特低硫、低灰-高灰、中高发热量之贫煤(PM),煤对二氧化碳反应差,热稳定性高,为良好的动力用煤及化工用煤。
五、井田水文地质
井田范围内无地表水体,地貌形态多为黄土塬、黄土丘等,地表被沟谷切割的支离破碎,呈树枝状分布,沟谷在洪水季节主要接纳洪水的排泄。
本井田工业场地处于井田的东南部,分布于史水河(干谷)上游的次一级沟谷边缘,地势较高,沟谷坡度1.0~5.0%,地形起伏大,有洪水时随即向南排泄,进入史水河,再入浊漳河干流。
据访问,近50年时间该区无大的洪水,仅小水流在沟谷内即排即泄,最高洪水位线标高约922m,本矿主斜井井口标高为954.697m,副斜井井口标高为955.066m,回风井井口标高为957.451m,工业场地较低处的地面标高为950m,井田南侧史水河的沟口处地面高程为940m,均高于最高洪水位线922m,该矿工业场地内的井口和场地内的建筑物体其周围有防水墙,正常年份的雨水可顺山坡沟谷流走,洪水不会对矿井口或建筑物造成威胁,自建矿至今未发生过洪水灾害。
(一)主要含水层
1)第四系松散孔隙含水层
井田内第四系松散地层大面积分布,于井田中部和南部分布的黄土台塬和沟谷两侧,地下水水位埋深1.50~3.00m,出水量5~10m3/d,水质较差。
井田周边分布的黄土层,由于冲沟切割,为透水不含水地层。
2)二叠系碎屑岩类裂隙含水层
该含水岩组主要指石盒子组及山西组,由2009年4月《襄垣县上庄煤矿风井井筒检查孔地质勘查报告》,在井田北部施工了一个风井井筒检查孔,其孔口坐标为:
X:
4026632.000,Y:
38404489.800,H:
945.50m。
通过简易水文观测,该孔的孔内水位、冲洗液消耗量小;
根据钻探岩芯破碎程度、岩性及岩芯裂隙发育程度和裂隙面的水蚀痕迹,物探盐化扩散试验等工作,确定钻孔的含水层分布段,含水层岩性为浅灰色细砂岩,中厚层状,地层破碎—较破碎,裂隙含水。
水化学类型为HCO3—K+Na。
抽水试验结果:
静止水位埋深45.00m(水位标高900.50m),涌水量0.075L/s,降深125.61m,单位涌水量6×
10-4L/s.m。
渗透系数为0.005m/d,影响半径为89.52m。
按煤炭工业出版社《煤矿防治水规定》附录二,该组含水岩层为弱富水性,水文地质条件简单。
地下水的补给为大气降水的入渗补给,水的流向为顺层方向,由北东向南西。
3)石炭系上统太原组碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙含水层
太原组K6灰岩与K5、K4、K3、K2灰岩及厚层中粒砂岩即属该类含水层。
据井田内施工钻孔探水文观测资料,其含水层无明显的分层性。
一般情况下,该组地层自上而下以灰岩含水为主。
据邻区夏店详查地质报告中1703号钻孔抽水资料,地下水水位标高为820.00m,单位涌水量为0.004L/s·
m,弱富水性,渗透系数为0.16m/d,水化学类型为HCO3·
SO4—Ca·
(K+Na)。
4)奥陶系中统碳酸盐岩岩溶裂隙含水层
为煤系地层的基底,据对本区近几年来的施工的岩溶深井对比研究,该套地层的主要含水岩层位于奥陶系中统上马家沟组地层的中下部,上部的峰峰组地层在本区为不含水或微含水,其岩性为厚层状灰岩、灰黑色泥灰岩或角砾状泥灰岩,层间裂隙充填石膏,厚度200~300m,上马家沟组的上部地层岩性为厚层状灰岩,一般岩溶不发育,含水微弱。
据对本矿使用的深井实测,
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