煤矿防灭火设计.doc

山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井防灭火专项设计 山西源通煤矿工程设计有限公司 二○一二年三月 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井防灭火专项设计 工程编号F1602 工程规模1.80Mt/a 总经理 总工程师 项目负责人 山西源通煤矿工程设计有限公司 二○一二年三月 设计人员名单 目录 前言 5 1 矿井基本情况 10 1.1井田概况 10 1.2兼并重组前各矿现状 11 1.3邻近煤矿概况 12 1.4井田地质构造 14 1.5煤层及煤质 17 1.6安全条件 23 1.7矿井开拓开采 25 2 煤层开采自燃风险评价 31 2.1后安煤业自燃风险评价 31 2.2矿井防灭火技术简介 31 2.3后安煤业防灭火技术的选择 34 2.4后安煤业矿井防灭火设计总体方案 35 3 矿井自燃火灾监测系统 37 3.1煤自燃标志气体测试及优选 37 3.2煤样特征温度测试及分析 51 3.3煤层自燃预测预报系统 56 4 灌浆防灭火系统 65 4.1灌浆防灭火特点 65 4.2灌浆防灭火系统基本要求 65 4.3灌浆材料选择 66 4.4灌浆参数计算 66 4.5灌浆系统选择 69 4.6浆液的制备 70 4.7灌浆方法 73 4.8灌浆管路 75 4.9灌浆管理 77 5 阻化剂防灭火系统 81 5.1阻化剂防灭火特点及原理 81 5.2阻化剂防灭火系统的基本要求 81 5.3阻化剂的选择 81 5.4阻化剂浓度的确定 82 5.5阻化剂防灭火系统选择 83 5.6采空区喷洒阻化剂防灭火工艺 83 5.7阻化设备基本要求 86 5.8注意事项 87 6注氮防灭火系统 90 6.1注氮方式 90 6.2注氮防灭火系统 90 6.3注氮工艺 90 6.4制氮设备的选择 91 6.5输氮管路 93 6.6注氮气体监测及注氮安全管理 93 7外因火灾防治 94 7.1电气事故引发的火灾防治措施 94 7.2带式输送机着火的防治措施 98 7.3其它火灾的防治措施 98 7.4井上下防火门 102 7.5灭火器材配备 104 7.6井上下消防材料库 105 8 矿井总体防灭火措施 111 8.1开拓开采方面措施 111 8.2通风方面措施 111 8.3巷道掘进期间防灭火措施 112 8.4工作面安装期间防灭火措施 113 8.5工作面正常回采期间防灭火措施 114 8.6工作面停采期间防灭火措施 114 8.7工作面回撤期间防灭火措施 114 8.8工作面封闭后防灭火措施 115 8.9工作面安全回采合理推进度确定 116 9 火灾事故应急救援 118 9.1事故类型和危害程度分析 118 9.2应急处置基本原则 119 9.3组织机构及职责 120 9.4预警行动 125 9.5信息报告程序 125 9.6事故现场处置措施 125 9.7不同火灾地点行动措施 128 9.8火区的封闭、管理与启封 132 10矿井防灭火组织与管理 139 10.1组织保障措施 139 10.2专业管理措施 142 11 经费预算汇总 145 前言 矿井火灾是煤矿开采的主要灾害之一,随着我国煤炭产量的不断增加,新建矿井的增多和开采强度、开采深度的增大,矿井防灭火问题显得尤为突出。据不完全统计,我国存在自然发火危险的矿井已占到60以上。每一场火灾的发生,轻则破坏煤矿开采的部署,干扰矿井的正常生产;重则烧毁煤炭资源和井下材料、设备;更有甚者可能引燃瓦斯煤尘爆炸,酿成人员伤亡的重大恶性事故,导致矿井的提前报废。重大恶性火灾事故造成政治、经济以及资源上的损失往往是难以估量的,对矿工情感上的伤害也非短期可以消除的。此外,由于矿井火灾造成土壤、水资源、植被、大气层的严重污染,威胁到人类生存的环境。 在矿井火灾发生总数中,外因火灾所占比重较小,但其发生突然、发展迅猛,如果不能及时发现和控制,往往造成重大事故;内因火灾自燃火灾是由处在特定环境下的煤吸附氧气产生热量,并在一定条件下热量得以积聚而形成的,90以上的矿井火灾属于内因火灾范畴,其发生和发展往往伴有一个孕育的过程,根据其征兆能够在早期发现,但其常常发生在人们难以进入的采空区内,一旦形成火灾,面积较大、温度较高,且火源位置难以确定,灭火比较困难。 我国是少数几个以煤作为主要能源的国家之一,也是世界产煤大国。煤炭在我国一次能源消费中占76,随着我国经济的快速发展,对煤炭的需求还会进一步增加,我国以煤为主要能源的生产和消费特征在今后相当长的时间内都不会改变。因此,近年来国家和企业对煤矿安全生产日益重视,加大了煤矿安全投入的强度,特别是对新建或 改扩建矿井防灭火设施的设计、审查、验收等制定了较为完善的标准。同时,加强了对矿井防灭火新技术、新装备、新材料的研究和应用,极大地改善和提高了我国煤矿防灭火技术装备水平。 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井由朔州市平鲁区后安煤炭有限公司和其东北部新增区空白资源组成。井田位于宁武煤田北部平朔矿区。由于4-1号煤层资源已接近枯竭,需延深水平开采8、9、11号煤层,生产能力为180万吨/年,井田面积为4.8336km2。根据山西煤矿设备安全技术检测中心2009年1月15日、2010年9月10日和山西省煤炭工业局综合测试中心2012年2月15日分别对该矿4-1、8、9、11号煤层自燃倾向性测试结果表明各煤层煤层自燃倾向性等级均为Ⅱ级,属自燃煤层。根据煤矿安全规程第二百三十二条和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,采取综合防灭火措施,防止自然发火。因此,山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司委托山西源通煤矿工程设计有限公司根据矿井煤层赋存状况、采煤方法、巷道布置、巷道支护、通风系统等实际情况开展矿井防灭火技术及装备的研究,编制山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井防灭火专项设计,科学合理地制定有效的防灭火措施,以保障矿井防灭火工作的顺利进行。 一、设计的依据 1 山西省煤炭规划设计院2012年2月提交的山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井水平延深8号煤层优化设计; 2矿井通风安全装备标准,MT/T5016-1996; 3煤矿安全规程,2011年版; 4矿井防灭火规范试行,煤安字1988第237号; 5煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范, AQ1055-2008; 6煤炭工业矿井设计规范,GB50215-2005; 7 煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范试行,安监总煤装[2011]33号; 8煤矿自然发火标志气体色谱分析及指标气体优选方法,AQ/T1019-2006; 9煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件, MT/T757-1997; 10煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范, AQ1029-2007; 11煤矿灌浆防灭火技术规范,MT/T702-1997; 12煤矿安全监控系统通用技术要求,AQ6201-2006; 13矿山救护规程,AQ1008-2007; 14矿井密闭防灭火技术规范,MT/T698-1997; 15煤矿采空区阻化气雾防火技术规范,MT/T699-1997; 16煤矿防火用阻化剂通用技术条件,MT/T700-1997; 17 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; 18山西煤矿设备安全技术检测中心2010年9月10日出具的煤自燃倾向性鉴定报告,报告编号晋煤检[2010]0502-MR-F0033、[2010]0502-MR-F0034 二、设计的指导思想 此次矿井防灭火专项设计坚持“安全第一、预防为主、防治结合、技术可行、经济合理”的原则,严格遵循国家相关规程、规范、规定,根据后安煤炭有限公司煤层赋存状况、开拓开采工艺和当地实际情况,认真分析矿井生产各环节过程中可能引起火灾的各种因素,结合目前国内外矿井防灭火技术现状及发展方向,借鉴国内外先进的设计思想,积极采用新技术、新工艺、新设备,建立健全该矿的防灭火系统,完善矿井火灾防治技术措施及装备,从而保证矿井的安全生产,防止矿井火灾事故的发生。 三、设计的主要特点 1以开采煤层自燃火灾特点、自燃特性实验测试和现场观测为基础,优选出煤自燃指标气体,并结合矿井实际情况,建立煤层自然发火早期预测预报体系,同时建立健全矿井火灾监测监控系统,及时、准确的发现火灾隐患,指导现场防灭火工作的具体实施。 2矿井移交生产时在8号煤层801首采区布置1个一次性采全高薄煤层综采工作面80101工作面。井下在8号煤层布置1个综合机械化一次采全高回采工作面和2个炮掘工作面,在9号煤层布置1个综合机械化放顶煤回采工作面和2个综掘工作面,以保证矿井设计生产能力。本次防灭火设计主要是针对8、9号煤层自然发火的防治。 3建立完善的矿井防灭火系统,注重采用先进的防灭火技术研究成果,以预防性灌浆、喷洒阻化剂、束管监测为主要防火手段,加强回采过程中煤自燃的监测监控,对后安煤业开采煤层自燃火灾进行综合防治。 四、存在的问题及建议 1本设计是依据现有的矿井采区设计、通风系统及巷道开拓情况进行的,没有从巷道布置和通风系统方面进行有利于矿井防灭火的设计; 2由于没有完全掌握该矿煤自燃的特点和规律,建议在开采过程中,进一步对首采面采空区煤层自燃规律进行研究,掌握开采煤层自燃的特点和规律,建立一支技术过硬的防灭火队伍; 3设计中的部分参数是在经验的基础上就大选取,以保证满足矿井需要,建议矿方在今后的防灭火实践中进一步总结规律,修正参数,进一步适应后安煤业矿井防灭火技术需要。 4本设计是建立在现有地质资料和开采设计的基础上,若地质条件或开采设计发生变化,建议对本设计进行相应的修改;若因地质条件或其它不可抗拒因素而出现的自燃火灾,建议根据现场实际条件,由本公司和矿方共同制定具体的防灭火方案。 1 矿井基本情况 1.1井田概况 1交通位置 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井位于朔州市平鲁城区东南直距14.50km陶村乡的王高登村至刘高登村一带,行政区划隶属于平鲁区陶村乡管辖,其井田地理坐标为东经11225′36″11228′07″,北纬3929′26″3931′01″。 矿井工业场地距平鲁城区14.50km,南距大运高速公路朔州支线15.0km,距朔州火车站33km,距大新火车站约28.0km,距神头火车站约30km,区内乡镇煤矿间均有简易公路相通,从朔州火车站经北同蒲线、神朔线、朔黄线可通往全国各地,交通运输条件较为便利。 2地形、地貌 本井田地处山西台拱平朔台地内之中山丘陵区,地表大部分为黄土覆盖,由于降水冲刷,形成密布的冲沟,其深浅各有不同,沟谷两侧多为黄土陡壁,地形较为复杂。 井田内地势东高西低,最低点位于井田西部,标高1204.00m,最高点位于井田东部,标高1418.10m,相对高差214.10m,为低中山区。 3地表水及河流 本矿井地表水属海河流域桑干河水系,马关河支流从矿井西部流过,地表洪水由北东流向南西入马关河后由北向南穿越朔县平原汇入桑干河。马关河常年有水,但水流量很小,一般水流量为0.04 0.06m3/s,洪水期流量可达100200m3/s,1921年特大洪水流量达 348m3/s,最高洪水位高出河床2.57m,标高为1205.57m,均低于本矿井口标高主斜井井口标高为1212.558m、副斜井井口标高为1212.558m、进风行人斜井井口标高为1212.560m、回风立井井口标高为1324.090m。 4气象 本区属温带大陆性气候,干燥、昼夜温差大,风沙多为本井田气侯主要特点,全区平均气温4.5℃,1月最冷,平均气温-12℃,最低气温-32.4℃;7月最热,平均气温20℃,最高气温38.2℃。平均降水量为420.0mm,大多集中在78月,占全年降水量的50以上;年平均蒸发量1375.60mm2598.0mm,为年降水量的5倍。全年无霜期100d120d,初霜期为9月下旬,冰冻期为10月下旬至次年4月中旬,最大冻土深度1.51m。本井田风沙大,八级以上大风年平均有25d,一般风沙日在290d以上,多集中在冬春季节,风向以西北风最多,最高风速21m/s以上。 5地震 据史料记载和地震台网测定,平鲁区历史上发生过 5.5级的地震,分别为1407年6月9日和1958年9月5日,均未造成大的灾害。 根据建筑抗震设计规范GB50011-20012008年版和中国地震动峰值加速度区划图GB18306-2001图A1,本区抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g。 1.2 兼并重组前各矿现状 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井由原朔州市平鲁区后安煤炭有限公司和其东北部新增区空白资源组成,原朔州市平鲁区后安煤炭有限公司为村办企业,行政区划隶属陶村乡管辖,建设性质属生 产矿井,批准开采4、9号煤层,井田面积3.2370km2,设计生产能力1.20Mt/a. 该矿于2003年建矿,2008年底通过了1.20Mt/a生产能力竣工验收并投产。山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井兼并重组后由于4-1号煤层资源已接近枯竭,需延深水平开采8、9、11号煤层,设计矿井延深水平投产及达产时,利用现有的4-1煤层生产系统作为第一生产水平通过暗斜井开采井田范围内的8号煤层801首采区的80101首采工作面,同时延深水平到9号煤层开采井田范围内的8、9、11号煤层,设计利用现有的主斜井、副斜井和回风立井3个井筒。 1.3 邻近煤矿概况 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司北部为中煤平朔煤业有限责任公司东露天矿规划区,南东部与山西朔州平鲁区茂华白芦煤业有限公司相邻由原白芦煤矿和杏园煤矿兼并重组整合而成,东部为华奥美冯西煤业有限公司和国兴煤业有限公司,西部为平朔安家岭露天煤炭公司。 1山西朔州平鲁区茂华白芦煤业有限公司 位于井田东、东南边界外,原为国营企业,现为有限责任公司。为兼并重组整合矿井,由原白芦煤矿和2005年关闭的杏园煤矿整合而成。 原白芦煤矿始建成于1993年,两个井口生产,均为斜井开拓,开采4-1号煤层,采煤方法为综采放顶煤,刮板输送机和带式输送机运输,4-1煤层煤尘具有爆炸危险性,自燃倾向性为Ⅱ类,属自燃煤层,属低瓦斯矿井,井下涌水量不大,正常涌水量为24m3/h,雨季最大涌水量为72m3/h。据煤矿记录矿井每天排水时间约为4h左右。 原杏园煤矿始建于1988年,生产能力为0.15Mt/a,开采4-1号煤 层,两个井口生产,均为斜井开拓,采煤方法为房柱式,炮采落煤,机械提升。4-1煤层煤尘具有爆炸危险性,自燃倾向性为Ⅱ类,属自燃煤层,属低瓦斯矿井,井下涌水量不大,正常涌水量为20m3/h,雨季最大涌水量为65m3/h。据调查资料矿井每天排水时间约为5h左右。2005年资源整合时将本矿关闭。根据平鲁区煤炭工业管理局检查结果和本矿生产揭露,杏园煤矿已越界开采进入本井田范围内并形成一定规模的采空破坏区。越界开采形成的采空积水区面积27746m2,采空区内存在积水现象,根据调查原杏园煤矿估算积水量为87432m3,该矿虽已关闭,但相应的煤层底板标高高于后安煤矿,开采井田东南部的8、9、11号煤层时要加强矿井防治水措施,防止造成淹井事故的发生。本次兼并重组整合为山西朔州平鲁区茂华白芦煤业有限公司,整合后批准矿井生产能力为1.20Mt/a。 2山西朔州平鲁区华奥美冯西煤业有限公司 位于井田东部边界外,企业性质为有限责任公司,原名称为冯西煤矿,于2003年建矿,批准开采1-11号煤层,生产能力0.90Mt/a,采煤方法为综采放顶煤,刮板机和带式输送机运输,现开采4-1号煤层,4-1号煤层煤尘有爆炸性,自燃倾向性为Ⅱ类,属自燃煤层,属低瓦斯矿井,井下涌水量不大,正常涌水量为257m3/d,雨季最大涌水量为428m3/d。据煤矿记录矿井每天排水时间约为10h左右,每小时流量约30m3。本次兼并重组整合为山西朔州平鲁区华美奥冯西煤业有限公司,未发现有越界开采现象,与本矿相邻部位截止2009年12月31日未开采,无采空区也无采空区积水。 3山西朔州平鲁区国兴煤业有限公司 位于井田东部边界外,企业性质为有限责任公司,原名称为韩村 煤矿,于2001年建矿,批准开采4-1-11号煤层,生产能力1.20Mt/a,采煤方法为综采放顶煤,刮板机和带式输送机运输,现开采4-1号煤层,4-1号煤层煤尘具有爆炸危险性,自燃倾向性为Ⅱ类,属自燃煤层,属低瓦斯矿井,井下涌水量不大,正常涌水量为210m3/d,雨季最大涌水量为380m3/d。据煤矿记录矿井每天排水时间约为10h左右,每小时流量约22m3。本次兼并重组整合为山西朔州平鲁区国兴煤业有限公司,与本矿相邻部位截止2010年12月31日未开采,无采空区也无采空区积水,也无越界开采现象。 4山西平朔安家岭露天煤炭有限公司 本井田北部的安家岭露天煤矿是我国“七五”期间煤炭行业引用资金、设备、技术和管理的重点建设项目。该矿从1982年开始筹建,经过三年准备,两年建设,于1987年9月建成投产,1996年首次达到并超过年设计生产能力,该矿自1996年以来先后13次被评为全国“质量标准化矿井”、“特级高产高效露天矿”。安家岭露天煤矿先期的排土场位于本井田西北部外围。排土场未占压本井田资源储量范围。经调查,该矿井井田内除已批准的生产矿井外没有小窑开采。1.4 井田地质构造 本矿井位于宁武煤田的北部东缘,地表大部分被新生界地层所覆盖,属典型的黄土丘陵地貌,仅在沟谷中出露二叠系下统下石盒子组地层。 根据钻孔资料以及地质填图成果可知,井田内由下至上发育有奥陶系中统上马家沟组O2s、石炭系中统本溪组C2b、石炭系上统太原组C3t、二叠系下统山西组P1s和下石盒子组P1x以及新生界第四系中、上更新统Q23。井田内地层层序、厚度、岩性及 其变化情况由老至新简述如下 1奥陶系中统上马家沟组O2s 生产补充勘探过程中有钻孔揭露,但未打穿全层,结合以往地质成果资料,本组地层岩性主要由深灰色厚层石灰岩、白云岩、白云质灰岩组成,间夹灰黄色钙质泥岩。泥质灰岩风化后呈豹皮状,中下部夹数层同生角砾岩。本组地层出露于本区外的东部及北部马营河一带,厚度大于100.00m。 2石炭系中统本溪组C2b 多数钻孔均未施工到本组,岩性主要为灰色、深灰色、灰黑色砂岩、砂质泥岩及泥岩组成。含13层深灰色石灰岩,仅中下部一层石灰岩较为稳定,定为标志层K1,上部夹薄煤12层,不稳定,厚度一般小于0.50m,底部为山西式铁矿不甚发育,有时仅有杂色铝土泥岩。在区外的东北部马营河河谷两侧也亦有零星出露。与马家沟组呈平行不整合接触。全层厚约20.5050.76m,平均为40.60m。 3石炭系上统太原组C3t 本组是区内的主要含煤地层,因以往施工的多数钻孔均探至11号煤层之下10m左右,未能全部完整揭露本组地层,故根据以往钻孔揭露的实际情况叙述如下 本组主要岩性由灰白色砂岩、灰岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩和煤层组成,并夹有薄层泥质灰岩。全组从上而下可分为三个煤组上煤组含4-1、4-2号煤层,4-1号与4-2号煤层之间一般为灰白色细粒砂岩或粉砂岩及灰黑色泥岩。中煤组间岩性由灰色、灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩和泥岩及6、7号不稳定增长型煤层组成,6号煤层之上普遍发育的T4砂岩体是与上煤组区分的标志层。下煤组间岩性由灰白色砂 岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及8、9、10、11号煤层组成。中、下煤组是以T3砂岩体区分。在9号煤层与11号煤层之间一般发育有一层厚度不大但层位较稳定的泥质灰岩,并常与T2砂岩体共生。与下伏本溪组呈整合接触,本组厚度92.10m116.39m,平均105.07m。 4二叠系下统山西组P1s 本组底界以K3砂岩之底与石炭系上统太原组分界,本组岩性主要由灰色、灰白色砂岩,灰黑色、灰色砂质泥岩、泥岩组成,砂质泥岩中含有菱铁矿结核。本组共含23层薄煤层,编号为1、2、3号,全部为不稳定不可采煤层。最底部为全区稳定的浅灰色、灰白色厚层状中、粗粒砂岩K3。一般为下伏4号煤层的直接顶板,厚度为0.40 9.95m,平均为4.00m。水平层理较发育;本组厚度39.2473.80m,平均53.44m。 5二叠系下统下石盒子组P1x 本组底界以K4砂岩为界与下伏二叠系下统山西组分界,岩性为黄绿色、灰黄色、灰色粉、细粒砂岩及中粒砂岩、灰色、黄绿色砂质泥岩及泥岩组成,底部为一层灰白色含砾砂岩,局部相变为中粒砂岩,最厚可达11.63m,层位稳定。在下部的砂质泥岩中偶夹12层煤线,本组上部常见一层红色灰紫色鲕状铝土岩桃花泥岩,为K6砂岩的辅助标志层。在本勘探区内的沟谷中均有不同程度的出露。本组地层本区保存不全,残留最大厚度约60.00m。 6第四系中、上更新统Q23 本组主要为土黄色、浅红色、亚砂土和亚粘土组成,底部含有钙质结核,柱状节理发育,地表冲沟附近常呈直立悬崖并形成土柱地貌,厚度一般为1.84m45.12m,平均16.47m,不整合于二叠系下统各组 地层之上。 1.5 煤层及煤质 1.5.1 煤层赋存情况 1含煤性 井田内主要含煤地层主要为山西组和太原组。 ①山西组 本组含煤3层,多见2层,编号为1、2、3号煤层。本组各煤层均为不可采或零星可采煤层,区内仅个别点可采,本组煤层总厚度为 2.38m,地层总厚度为39.247 3.80m,平均53.44m。含煤系数为 4.5。 ②太原组 本组为本区主要含煤地层,共含煤8层,从上至下编号为4-1、4-2、5、6、7、8、9、11号。其中4-1、4-2号煤层组合为上煤组,5、6、7号煤层组合为中煤组,8、9、11号煤层组合为下煤组。4-1、9、11号煤层为本区主要可采煤层,8号煤层为稳定的大部可采煤层,其它煤层为不可采煤层。煤层总厚度为37.90m,本组地层厚度为92.10 116.39m,平均105.07m。含煤系数为41。 2可采煤层 本井田内可采煤层共4层,分别为4-1、8、9、11号煤层,根据本次勘探的钻孔资料分述如下 ①4-1号煤层 位于太原组上部,为本井田主要可采煤层,全井田普遍发育,厚度大,层位稳定,上距K3砂岩02.0m,煤层厚度5.77m10.37m,平均8.21m,纯煤厚度为5.77m10.05m,平均7.82m ,结构简单较简单,含03层夹矸,变化较小,其岩性为高岭岩和炭质泥岩、 泥岩,一般不含夹矸。顶板为中粗粒砂岩、砂质泥岩,底板为细粒砂岩、炭质泥岩。为稳定的全井田可采煤层,井田范围已基本采空。同时在ZK2-3钻孔两侧在井下生产过程中发现三外煤层风氧化现象。 ②8号煤层 位于太原组中下部,上距4-1号煤层底部39.75m50.25m,平均为47.35m,煤层厚度0.70m2.05m,平均为 1.16m,纯煤厚度为0.50m1.77m,平均1.04m,结构简单,夹石01层,变化较小,其岩性多为泥岩,一般不含夹矸。煤层顶板为泥岩、钙质泥岩,底板为细粒砂岩、砂质泥岩,为局部可采的较稳定煤层。 ③9号煤层 位于太原组下部,上距8号煤层底部 2.24m20.42m,平均为7.85m,为本井田主要可采煤层,煤层厚度12.00m18.04m,平均为14.95m,纯煤厚度为10.48m15.44m,平均为13.80m。含夹石2 10层,一般为36层,夹石厚度一般在0.07m0.52m左右,岩性以高岭岩为主,其次为粉砂岩和炭质泥岩,结构简单极复杂。煤层顶板为中细粒砂岩,底板为细粒砂岩或砂质泥岩,为全区可采的稳定煤层。本煤层厚度大,发育稳定,易与其它煤层鉴别,故可作为对比下煤组煤层之可靠标志。 ④11号煤层 位于太原组底部,上距9号煤层2.80m7.42m,平均为4.91m,煤层厚度2.15m8.13m,平均为4.88m,纯煤厚度为1.85m6.86m,平均4.17m。结构简单较简单,夹石04层,夹石厚度0.20m 0.80m,岩性多为炭质泥岩和高岭岩,煤层顶板以灰岩为主,常有泥岩伪顶,底板为灰岩和细砂岩,属稳定的全区可采煤层。本层层位稳 定,顶板岩性特殊,易于识别。 各可采煤层特征见表1-2。 表1-2 可采煤层特征表 1.5.2 煤质 1物理性质及煤岩类型 最近几次生产补充勘探过程中均未做此项工作,依据1966年12月,山西省煤炭工业管理局地质勘探局115队,提交的山西省大宁煤田平鲁-朔县矿区马关河东普查勘探地质报告成果资料评述如下 4-1号煤层以暗煤为主,中夹少量亮煤及镜煤线理,沥青-弱玻璃光泽,条带均一状结构,块状构造,参差状断口,内生裂隙不发育,其宏观煤岩类型以半暗型煤为主,其次为暗淡型煤,少量半亮型煤。 9号、11号煤层以亮煤和暗煤为主,玻璃光泽,条带结构,阶梯状-棱角状断口,内生裂隙较4-1号煤层发育,为半亮型半暗型煤。 2化学性质 井田内可采煤层为4-1、8、9、11号,均为批准开采煤层,现据地质报告,分述如下 ① 4-1号煤层 水分M ad原煤0.334.00,平均2.08;浮煤0.472.91,平均1.86。 灰分A d原煤18.4536.84,平均28.21;浮煤7.74 16.20,平均9.94。 挥发分V daf原煤32.0840.35,平均38.07;浮煤37.12 41.41,平均38.67。 全硫S t,d原煤0.351.27,平均 0.54;浮煤0.47 0.98,平均0.60。 磷Pd原煤0.0270.045,平均 0.036;浮煤0.037。 发热量Q gr,d原煤18.90 MJ/kg26.37MJ/kg,平均22.41MJ/kg; 浮煤26.61 MJ/kg30.71MJ/kg,平均29.46MJ/kg。 粘结指数G R.I浮煤3.015.7,平均 9.2。 胶质层最大厚度Y浮煤3.0 mm7.0mm,平均5.0mm。 据煤炭质量分级GB/T15224-2004标准,4-1号煤层属中灰高灰、特低硫中硫、低磷、低热值高值煤的长焰煤。 ②8号煤层 水分M ad原煤0.704.06,平均2.26;浮煤0.763.38,平均1.79。 灰分A d原煤19.2228.09,平均22.28;浮煤6.44 14.82,平均10.93。 挥发分V daf原煤37.9345.61,平均41.87;浮煤38.85 45.09,平均42.16。 全硫S t,d原煤0.421.18,平均 0.75;浮煤0.36 1.19,平均0.82。 磷Pd原煤0.0040.037,平均 0.020;浮煤0.002 0.012,平均0.008。 发热量Q gr,d 原煤17.48 MJ/kg26.22MJ/kg,平均24.20MJ/kg;浮煤27.61 MJ/kg31.43MJ/kg,平均29.55MJ/kg。 粘结指数G R.I浮煤1525,平均19。 胶质层厚度Y浮煤11mm。 据煤炭质量分级GB/T15224-2004标准,8号煤层属中灰、低硫中硫、特低磷低磷、低热值高值煤的长焰煤。 ③9号煤层 水分M ad原煤0.523.87,平均2.01;浮煤0.242.75,平均1.57。 灰分A d原煤14.0433.97,平均24.56;浮煤8.22 30.61,平均11.14。 挥发分V daf原煤34.0543.41,平均39.65;浮煤38.37 40.52,平均39.06。 全硫S t,d原煤0.672.34,平均 1.30;浮煤0.58 1.67,平均0.98。 磷Pd原煤0.0210.032,平均 0.026;浮煤0.025。 发热量Q gr,d 原煤20.42 MJ/kg27.09MJ/kg,平均24.11MJ/kg;浮煤28.44 MJ/kg31.05MJ/kg,平均29.98MJ/kg。 粘结指数G R.I浮煤8.438.8,平均17.6。 胶质层厚度Y浮煤6.0 mm9.0mm,平均7.7mm。 据煤炭质量分级GB/T15224-2004标准,9号煤层属低灰高灰、低硫中高硫、低磷、低热值高值煤的长焰煤和少量气煤。 煤类以长焰煤为主,少量气煤,除ZK2孔片区为气煤,其余为长焰煤。除ZK2-4孔周围区为高灰,大部为中灰煤区;北东部为特低硫分,大部为中硫分煤区。 ④11号煤层 水分M ad原煤0.483.52,平均1.73;浮煤0.402.86,平均1.58。 灰分A d原煤18.6742.48,平均27.58;浮煤7.67 13.53,平均10.85。 挥发分V daf原煤28.5850.16,平均40.08;浮煤38.74 46.31,平均40.20。 全硫S t,d原煤0.885.73,平均2.04;浮煤0.731.89,平均1.25。 磷Pd原煤0.0050.031,平均 0.018;浮煤0.003。 发热量Q gr,d 原煤17.97 MJ/kg26.03MJ/kg,平均22.84MJ/kg;浮煤29.68 MJ/kg30.76MJ/kg,平均29.86MJ/kg。 粘结指数G R.I浮煤9.138.0,平均18.7。 胶质层厚度Y浮煤7.0 mm8.0mm,平均7.5mm。 据煤炭质量分级GB/T15224-2004标准,11号煤层属中灰高灰、低硫高硫、特低磷低磷、低热值高热值煤的长焰煤和少量气煤。 1.6 安全条件 1瓦斯 本设计采用山西省煤炭规划设计院2012年2月提交的山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井水平延深8号煤层优化设计中的预测数据,矿井延深水平开采井田范围内的8、9、11号煤层,在前期矿井投产及达到设计生产能力1.80 Mt/a时,井下在8号煤层布置1个综合机械化一次采全高回采工作面和2个炮掘工作面保证0.30Mt/a的设计生产能力,在9号煤层布置1个综合机械化放顶煤 回采工作面和2个综掘工作面保证1.50Mt/a的设计生产能力;后期矿井在8号煤层开采完毕后,在9号煤层和随后的11号煤层布置1个综合机械化放顶煤回采工作面和2个综掘工作面保证1.80Mt/a的设计生产能力。两种情况下矿井瓦斯等级均为低瓦斯矿井。 本井田瓦斯含量不高,但随着开采深度的增加,采空范围的扩大,矿井瓦斯涌出量将会不断增加,瓦斯等级也会相应提高。今后开采过程中,如通风不良,瓦斯聚集,将会发生瓦斯爆炸。为此,今后在开采过程中,应加强瓦斯防治工作。 2煤尘 根据山西煤矿设备安全技术检测中心2009年1月15日、2010年9月10日和山西省煤炭工业局综合测试中心2012年2月15日分别对该矿4-1、8、9、11号煤层煤尘爆炸性测试结果4-1号煤层火焰长度为20mm,抑制煤尘爆炸最低岩粉用量10,8号煤层火焰长度为400mm,抑制煤尘爆炸最低岩粉用量70,9号煤层火焰长度为40mm,抑制煤尘爆炸最低岩粉用量50,11号煤层火焰长度为20mm,抑制煤尘爆炸最低岩粉用量40,各煤层煤尘均有爆炸危险性。 3煤的自燃 根据山西煤矿设备安全技术检测中心2009年1月15日、2010年9月10日和山西省煤炭工业局综合测试中心2012年2月15日分别对该矿4-1、8、9、11号煤层自燃倾向性测试结果4-1号煤层吸氧量为0.60cm3/g,自燃倾向性等级为Ⅱ类,8号煤层吸氧量为0.63cm3/g,自燃倾向性等级为Ⅱ类,9号煤层吸氧量为0.66cm3/g,自燃倾向性等级为Ⅱ类,11号煤层吸氧量为0.68cm3/g,自燃倾向性等级为Ⅱ类,各煤层均属自燃煤层。 4 地温、地压及瓦斯和二氧化碳突出现象 本井田煤层埋藏较浅,102m320m左右,根据平朔露天煤矿勘查的资料,本区不存在高温区,因此根据勘探规范,以往地质勘探均未安排系统的井温测量工作。 本矿井及邻矿开采多年,井下末发现有地温及地压异常情况,本井田属地温及地压正常区,井下未发现瓦斯和二氧化碳突出现象。 1.7 矿井开拓开采 1井田境界 根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室2009年11月8日下发的晋煤重组办发[2009]81号关于朔州平鲁区森泰煤业有限公司等四处煤矿企业兼并重组整合方案的批复文件,朔州市平鲁区后安煤炭有限公司为单独保留矿井,整合重组后的山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司由原朔州市平鲁区后安煤炭有限公司和其北东部的新增空白资源整合而成。根据2011年11月20日山西省国土资源厅为其换发的采矿许可证证号C1400002009111220044655,山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司批准开采411号煤层,井田形状为不规则的多边形,东西最长约为3600m,南北最宽约2500m,井田面积为4.8336km2。生产规模1.80Mt/a 2设计可采储量及服务年限 矿井设计可采储量为61.76Mt,水平延深后的山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司矿井服务年限为24.45a,其中8号煤层服务年限为6.34a,9号煤层服务年限为18.20a,11号煤层服务年限为6.25a。 3井筒的设置及功能 依据开拓布置,矿井水平延深达产时共布置有4个井筒,即主 斜井、副斜井、进风行人斜井和回风立井。 ①主斜井已有、延深 在现有的工业场地内利用并延深现有的主斜井作为兼并重组整合水平延深后矿井的主提升井,主斜井采用半圆拱断面,荒料石砌碹,净宽4.0m,净断面13.08m2,倾角25,目前斜长270.00m,延深斜长103.0m,全长373.0m,落底在9号煤层底板中,装备大倾角带式输送机,担负全矿井的提煤任务,敷设台阶,作为矿井的进风井和一个安全出口。 ②副斜井已有、延深 在现有的工业场地内利用并延深现有的副斜井作为兼并重组整合水平延深后矿井的辅助提升井,副斜井采用半圆拱断面,荒料石砌碹,净宽2.80m,净断面8.71m2,倾角23,目前斜长198.0m,延深斜长168.0m,全长366.0m,落底在9号煤层中,装备单钩串车,担负全矿井设备材料、提矸的提升下放任务, 兼作矿井的进风井。 ③进风行人斜井新掘 在现有的工业场地内新掘1个进风行人斜井作为兼并重组整合水平延深后矿井的进风行人井,进风行人斜井采用半圆拱断面,钢筋混凝土/混凝土支护,净宽4.50m,净断面积14.47m2,倾角24,斜长315.0m,落底在9号煤层顶板中,装备架空乘人装置,担负全矿井的人员提升和下放任务,敷设台阶扶手,作为矿井的进风井和另一个安全出口。 ④回风立井已有、延深 在井田的北中部现有的风井场地内利用并延深现有的回风立井作为兼并重组整合水平延深后矿井的专用回风井,回风立井采用圆形 断面,现浇混凝土支护,净直径5.0m,净断面