防灭火设计

前言《中华人民共和国煤炭法》提出了“安全第一，预防为主”的方针，无论在设计、施工和生产中都应坚决贯彻。为保障煤矿安全生产和职工人身安全，防止煤矿事故。根据《煤矿安全监察条例》及《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿防灭火工作的通知》（安监总煤行〔2008〕161号）和《煤炭矿井设计防火规范》（GB51078-2015）的规定，开采容易自燃和自燃煤层时，必须编制相应的防灭火设计。根据2017年11月17日山西省煤炭工业厅综合测试中心对该矿9#煤层煤样最短自然发火期实验报告资料，煤的吸氧量(cm3/g)为0.96，自燃倾向性等级为Ⅱ类，自燃倾向性为自燃。为加强矿井防灭火能力，矿方委托我公司编制防灭火专项设计。一、编制设计的依据1、设计委托书、采矿许可证；2、山西省煤炭基本建设局文件晋煤基局发[2014]153号《关于xxxxx矿井兼并重组整合项目初步设计变更的批复》；3、晋城市煤炭煤层气工业局晋市煤局便字[2016]第161号《晋城市煤炭煤层气工业局关于xxxxx120万吨/年兼并重组整合项目初步设计变更的批复》;4、xxxxx（集团）有限公司文件晋科司发[2017]329号《关于xxxxx煤矿建矿地质报告的批复》；5、xxxxx（集团）有限公司文件晋科司发[2017]328号《关于xxxxx矿井水文地质类型划分报告的批复》；6、xxxxx（集团）有限公司文件晋科司发[2018]625号《关于2018xxxxx矿井9号煤防灭火专项设计正文第1页年度矿井瓦斯等级鉴定（测定）审查结果的通知》；7、《xxxxx矿井9号煤开拓优化及三采区设计变更》的批复；8、山西省地质矿产研究院提供的煤自燃倾向性鉴定报告；9、山西省地质矿产研究院提供的煤尘爆炸性；10、xxxxx（集团）有限公司文件晋科司发[2019]183号《关于xxxxx9号煤层三采区地质说明书的批复》11、矿方提供的矿井采掘现状等图纸资料以及现场实际施工情况。12、国家有关煤炭工业的规程、规范及技术政策。二、设计的指导思想：以“预防为主、防治结合”的方针为指导，结合霍煤集团和当地的实际情况，积极采用新技术、新设备、新工艺，开拓思路，借鉴国内外先进的设计思想，针对煤矿火灾危害，认真分析研究该矿井可能引起火灾的各种因素，从提高矿井的防灭火技术、装备水平及抗灾能力出发，完善安全技措工程，建立、健全矿井安全及监测监控系统，从而保障煤矿生产和职工人身安全，防止煤矿火灾事故的发生。1矿井安全生产概况（1）地理位置井田位于高平市东约2km处，范围跨越米山、三甲及城关三镇。井田东西长约6.30km，南北宽约5.2km，其地理坐标为北纬35°46′32″～35°49′50″，东经112°56′32″～113°01′00″。西距高平市火车站约2km，且有专用铁路线相连，太焦铁路从井田西侧通过，南距曲（沃）辉（县）公路约1km,向西约1km与长晋xxxxx矿井9号煤防灭火专项设计正文第2页二级公路相连，长晋高速公路从井田西侧通过，交通运输条件方便，（2）建设情况xxxxx，隶属xxxxx，属于2009年兼并重组整合矿井。2012年6月12日，山西省国土资源厅为该矿换发了采矿许可证（证号：C1400002009111220043328）批准开采3~15号煤层，批采面积19.7441km2，生产规模1.2Mt/a，批准开采深度（标高）为+930m~+620m，有效期限为2012.6.12~2042.6.12。2017年11月14日，山西煤矿安全监察局为该矿颁发了新的《安全生产许可证》，（晋）MK安许证字[2017]D167）。矿井许可开采3、9号煤层，许可生产能力1.2Mt/a。xxxxx为证照齐全的生产矿井，目前，矿井各生产系统运行正常，能够达到1.2Mt/a的生产安全要求。现在，矿井布置两个主水平和一个辅助水平，一水平利用现有生产系统开采3号煤，二水平开采15号煤，9号煤作为辅助水平分别与两个主水平配采。矿井正在3号煤层八采区（年产0.8Mt/a）和9号煤层三采区（年产0.4Mt/a），其中3号煤工作面采用综采放顶煤采煤工艺，9号煤工作面采用综采一次采全高的采煤工艺，该煤层自燃倾向性为不自然—自燃煤层，煤尘无爆炸性危险，矿井属低瓦斯矿井。（3）煤层情况井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，平均总厚为135.01m，共含煤13层，煤层平均总厚10.18m，总含煤系数为7.54%，其中可采煤层共3层（3号、9号、15号煤层），平均可采厚度共8.29m，可采系数6.14%。太原组为一套海陆交互相含煤地层，一般含海相灰岩5层，含煤xxxxx矿井9号煤防灭火专项设计正文第3页9层，编号自上而下为5、7、8、9、10、11、12、13及15号煤，煤层平均总厚5.99m，本组地层平均厚91.06m，含煤系数6.58%。其中9号煤层厚0～1.97m，平均厚1.21m，为井田内较稳定的大部可采煤层；15号煤层厚1.33～6.89m，平均厚3.24m，为井田内全区稳定可采煤层，可采煤层厚4.45m，可采含煤系数4.89%。其余煤层均为不可采煤层。山西组为一套陆相含煤地层，一般含煤3层，编号自上而下为1、2、3号，煤层平均总厚4.19m，本组地层平均厚43.95m，含煤系数9.53%。其中3号煤层厚0.60～6.02m，平均厚3.84m，为井田内稳定的大部可采煤层，可采含煤系数8.74%。其余煤层均为不可采煤层。井田内含煤地层总厚,135.01m，煤层总厚10.18m，含煤系数7.54%。其中3号煤层为稳定的大部可采煤层，9号煤层为较稳定的大部可采煤层，15号煤层为全区稳定可采煤层，其余煤层均为不可采煤层。（见表1—1—1）现将各煤层分述如下：表1—1—1煤层特征表含煤地层煤层编号煤层厚度煤层间距煤层结构顶板岩性底板岩性煤层稳定程度可采性最小-最大平均最小-最大平均矸石层数类别P1S30.60～6.023.8442.66～58.7350.860～1简单细砂岩泥岩泥岩稳定赋存区大部可采C3T90～1..971.210简单砂岩泥岩较稳定大部可采27.68～40.7232.7151.33～6.893.240～2简单石灰岩泥岩稳定全区可采（4）地质构造该区位于太行山复式背斜南段西翼，晋(城)～获(鹿)褶断带东侧。井田构造线方向与区域构造线方向基本一致，受区域构造影响，井田xxxxx矿井9号煤防灭火专项设计正文第4页中西部发育一宽缓的向斜——xxxxx向斜，xxxxx向斜纵贯南北，控制了整个井田的构造形态，北部向北北西倾伏，南部向南西倾伏，其轴迹大致呈“S”形，地层走向、倾向随褶曲的变化而变化，倾角1°～13°，局部地层受次一级构造影响，表现为波状起伏。现将井田内构造情况叙述如下：（1）褶曲xxxxx向斜：位于井田中西部，纵贯全区，全长约7km，两翼岩层平缓，倾角1～13°，向斜轴轴迹呈“S”形，北段为近正北方向，中段为北45°东转北38°西，南段为北46°东。（2）xxxxx正断层位于井田西部边缘，走向约北40°东，倾向南东，倾角75°，为东盘下降西盘上升的正断层，落差35m。该断层仅在井田西部边界处分三段切入煤层，井田内延展长度最大约500m，对井田影响不大。（3）陷落柱据1985年7月山西省地质矿产勘查开发局二一二地质队提交的《山西省高平县xxxxx煤矿详查地质报告》资料，井田内共有5个形态大体相似的陷落柱，呈近椭圆形，其特征是上小下大，约呈85°倾角延伸。陷落柱特征详见表1-1-2。综上所述，井田内褶曲宽缓，现发现存有1条正断层和5个陷落柱构造，未见岩浆岩侵入，根据DZ/TO215－2002《煤、泥炭地质勘查规范》，井田总体构造属简单类型。（4）岩浆岩井田内无岩浆岩侵入。表1-1-2陷落柱特征表xxxxx矿井9号煤防灭火专项设计正文第5页编号位置陷落内地层特征X1响水坡村北东约1470mP2S、Q3长轴方向近正北，直径为364×266mX2响水坡村北东约1000mQ3长轴方向近正北，直径为233×112mX3黄山沟村北约220mQ3、P2S长轴方向近正北，直径为98×160mX4东山村周边Q3近圆形，直径为371×254mX5龙王沟村东约770mP2S近圆形，直径为225×278m（5）瓦斯及煤层自燃情况：根据晋科司发[2018]625号《关于2018年度矿井瓦斯等级鉴定（测定）审查结果的通知》：xxxxx全矿井瓦斯绝对涌出量6.19m3/min，相对涌出量2.31m3/t，二氧化碳绝对涌出量1.7m3/min，相对涌出量0.63m3/t，回采工作面最大绝对瓦斯涌出量为2.05m3/min，掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为0.41m3/min，属低瓦斯矿井。煤尘爆炸性：根据2015年3月，山西省煤炭工业厅综合测试中心xxxxx10、11号煤层煤尘爆炸性《鉴定报告》，报告编号晋煤检〔2015〕0603-MB-L0306-0307。鉴定结果如下：10号煤层火焰长度＞400mm，最低岩粉用量85%，该煤层煤尘有爆炸性；11号煤层火焰长度＞400mm，最低岩粉用量85%，该煤层煤尘有爆炸性。煤层自燃性：根据2015年3月，山西省煤炭工业厅综合测试中心xxxxx10、11号煤层自燃倾向性《鉴定报告》，报告编号晋煤检〔2015〕0603-MB-L0306-0307。自燃倾向鉴定结果如下：10号煤层吸氧量0.62cm3/g，自燃倾向性等级Ⅱ类，自燃倾向为自燃；11号煤层吸氧量0.68cm3/g，自燃倾向性等级Ⅱ类，自燃倾向为自燃。（6）煤炭储量根据《xxxxx9号煤层三采区地质说明书》，9号煤层可采区内保有资源/储量1469万吨，其中探明的经济基础储量716.3万吨，控制的经济基础储量716.9万吨，推断的内蕴经济资源量35.8万吨，设计xxxxx矿井9号煤防灭火专项设计正文第6页可采储量948.91万吨。（7）矿井开拓方式山西高平科兴xxxxx采用斜井开拓方式。（8）生产能力、生产工艺、采掘布置，年设计生产能力120万吨。矿井布置两个主水平和一个辅助水平，一水平利用已有生产系统开采3号煤，二水平开采15号煤，9号煤作为辅助水平分别与两个主水平配采。矿井正在3号煤层八采区（年产0.8Mt/a）和9号煤层三采区（年产0.4Mt/a），其中3号煤工作面采用综采放顶煤采煤工艺，9号煤工作面采用综采一次采全高的采煤工艺。（9）矿井通风矿井9号煤层作为辅助水平分别与两个主水平配采，根据矿井的开拓及井筒布置方式，矿井开采初期为中央分列式通风，主斜井、副斜井及新副斜井进风，东山斜井回风。通风方法采用抽出式。矿井有独立完整的通风系统，通风方式为中央分列式，系统简单、合理、可靠，无串联通风。9号煤层三采区二块段投产时期总进风量维持原有风量不变，即126m3/s，其中三采区二块段配风61m3/s。主斜井进风30.2m3/s，原副斜井进风46.2m3/s，新建副斜井进风49.6m3/s，回风斜井风量126m3/s，其中主、副、新建副斜井位于矿井现工业场地，回风立井位于风井场地内，均服务于整个井田，服务年限等同于矿井的服务年限。矿井通风方式为中央分列式，主通风机为2台FBCDZ-№26/2×355kW型矿用防爆对旋轴流式主要通风机，1台工作，1台备用，风机风量范围为11400-5700m3/min，负压范围为1600-3800Pa；由主斜xxxxx矿井9号煤防灭火专项设计正文第7页井、副斜井、新副斜井进风，回风斜井回风。回采工作面采用U型通风系统，运输顺槽进风，回风顺槽回风。掘进工作面采用FBD№5.6/2×15kW局部通风机压入式通风，1台工作，1台备用。满足通风需求。2矿井火灾分类及自燃火灾危险性分析2.1矿井火灾分类说明矿井火灾是煤矿主要灾害之一。（1）引起矿井火灾的基本要素有以下三点：1）热源：具有一定温度和足够热量的热源才能引起火灾。在矿井里煤的自燃、瓦斯煤尘爆炸、放炮作业、机械摩擦、电流短路、吸烟、烧焊以及其它明火等都可能是引火的热源。2）可燃物：在井下，煤本身就是一个大量而且普遍存在的可燃物。另外坑木、各类机电设备