煤礦礦井防滅火設(shè)計(jì)

礦井防火設(shè)計(jì)
1.礦井基本概況
1.1礦井概況
龍口礦業(yè)集團(tuán)公司梁家煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力180萬t／a，位于山東省龍口市黃縣煤田西北隅，井田范圍由國土資源部以國地資礦通字20001130號文批復(fù)，由1-41號礦界坐標(biāo)點(diǎn)順序圈定，西至龍口渤海，北以1-10號礦界坐標(biāo)點(diǎn)與梁家煤礦相鄰，東北以10-17號礦界坐標(biāo)點(diǎn)與桑園煤礦分界，至20號勘探線，南以F13、F14，F(xiàn)40，F(xiàn)43、F59，斷層及煤2-800m等高線為界。井田面積：東西長約9-9.5km，南北寬約3-6.1km，面積約48km。
煙(臺)濰(坊)公路橫貫井田中部，西南至濰坊167km，東至煙臺1l4.5km，分別與膠濟(jì)鐵路、藍(lán)煙鐵路相接，可通達(dá)全國各地。井田西端龍口港可通煙臺、天津、大連等城市，水陸交通十分便利。
井田內(nèi)為山前沖積平原，地形平坦，地面標(biāo)高0～+27m，由西北向東南逐漸增高，地形的自然坡度一般為千分之三左右。
梁家煤礦下第三系煤系地層總厚度為1095m，含煤地層平均總厚216m，含煤6層，即煤上2、煤上l、煤1、煤2、煤3，及煤4。純煤平均總厚13.44m，含煤系數(shù)6.22％?？刹杉兠嚎偤?0.64m。煤上2、煤上1、煤3不可采，煤2、煤4，局部不可采。含油頁巖4層，即油1、油2、油3、油4?？刹捎晚搸r平均總厚4.30m。油1、油3不可采，油4為煤4底板，層位穩(wěn)定，厚度不穩(wěn)定，局部達(dá)可采厚度。油2為主要可采層，其質(zhì)量、結(jié)構(gòu)又可分為油2上2、油2上1、油2中及油2下四層，油2上2，17勘探線以東變薄至沉缺17勘探線以西可采。油2上1局部可采，油2中、油2下不可采。
本井田水文地質(zhì)類型為簡單型，區(qū)內(nèi)地形平坦。第四系富水性強(qiáng)的砂礫層與含煤地層的水力聯(lián)系微弱，主要由于煤系地層中的泥巖類地層隔水性較好。含煤地層中主要有八層含水層，分別為鈣質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、泥巖與泥灰?guī)r互層、煤1油2、煤2及其底板砂巖、煤3煤4間煤4、煤4下部砂礫巖。其中泥灰?guī)r、煤1油2、煤2機(jī)器底板砂巖為本區(qū)對生產(chǎn)有直接影響的三層主要含水層，泥灰?guī)r距煤1平均43.26米，為煤1的直接充水層。煤2上距泥灰?guī)r約60米，在大中型斷層的下盤開采煤2層，也將受泥灰?guī)r水的威脅。煤1油2距煤2約13米，是煤2的直接充水層。根據(jù)黃縣煤田資料，泥灰?guī)r最大涌水量為150m3/h，煤l油2水的最大涌水量為300m3／h，煤2底板砂巖水的最大涌出量為51m3／h，這三層主要的含水層對主采煤層的回采造成直接的影響。本井田西臨渤海，海中也有第四系的含水層和隔水層，第四系頂部為厚3.50-4.40m的淤泥，其下以粘土、砂質(zhì)粘土為主，其次為粉砂巖，隔水性良好，因此海水不與煤系地層直接接觸，不發(fā)生直接水力聯(lián)系，海水與采煤關(guān)系不大。
1.2開拓開采情況
2002年末礦井資源總量為41714.2萬t，其中工業(yè)儲量29284.2萬t，可采儲量16289.6萬t，其中“三下”壓可采儲量13264.3萬t，煤總量28511.5萬t，其中工業(yè)儲量22944.8萬t，可采儲量12631.1萬t，其中“三下”壓可采儲量10677．4萬t。油頁巖總量為13202.7萬t，其中工業(yè)儲量6339.4萬t，可采儲量3658.5萬t，其中“三下”壓可采儲量2586.9萬t。
現(xiàn)梁家煤礦分別在二層煤的四采區(qū)和四層煤的一采區(qū)生產(chǎn)開拓，共有獨(dú)立供風(fēng)的生產(chǎn)工作面3個，即4110工作面、2408工作面以及1210撤面；備用工作面1個，即2401上順、2401下順、煤4軌道巷、煤4皮帶巷、4114上順、4103下順；獨(dú)立供風(fēng)硐室19個和其它獨(dú)立供風(fēng)井巷9個。
礦井開拓方式為中央立井分水平開拓。礦井有三個井筒，主井、風(fēng)井位于井田的淺部（-313m）副井位于井田的中部。礦井只有一個水平，標(biāo)高為-450m。井田采用上下山開采，采煤工作面走向長壁采煤法。煤2為綜采一次采全高；煤4為綜采放頂煤開采。礦井開拓與通風(fēng)系統(tǒng)平面圖如圖1所示，礦井開拓剖面圖如圖2所示，
1.3通風(fēng)情況
礦井通風(fēng)方式為中央邊界式，通風(fēng)方法為抽出式，副井提升兼進(jìn)分，主井提升兼輔助進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井通風(fēng)機(jī)房配備2臺軸流式通風(fēng)機(jī)，型號均為1K58NO.27，一臺運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺備用。每臺主要通風(fēng)機(jī)配備一臺TD630/29-6型電動機(jī)，額定功率為56KW。
礦井總進(jìn)風(fēng)量9374.1 m3/min，總回風(fēng)量5924.0 m3/min，總排風(fēng)量9801.6 m3/min，礦井需風(fēng)量7308.0 m3/min， 礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力為1892.1Pa，礦井等積孔為4.47m2，礦井屬通風(fēng)容易礦井。
1.4 瓦斯
根據(jù)2003年12月山東省煤礦通風(fēng)檢測站編制的《龍口礦業(yè)集團(tuán)公司梁家煤礦礦井通風(fēng)能力核定及系統(tǒng)評價(jià)》
瓦斯等級鑒定結(jié)果：相對涌出量為1.330m3／t，絕對涌出量為6.121m3／min；二氧化碳:相對涌出量為2.029m3／t，絕對涌出量為9.326m3／min。
根據(jù)礦井瓦斯等級鑒定標(biāo)準(zhǔn)，梁家煤礦定為低瓦斯礦井。
1.5地溫
1.5.1地溫的垂向變化
地溫隨著深度的增加而增高。本井田在地下300m的溫度為23-25℃，地溫梯度3.13-3.43℃/100m；垂深500m時，溫度31-33℃，地溫梯度3.37-3.7℃/100m，達(dá)到一級熱害區(qū)上限；垂深700m時，溫度38-41℃，地溫梯度3.5-3.79℃/100m，達(dá)到二級熱害區(qū)上限；垂深900m時，溫度高達(dá)49℃，在含煤段由于巖性復(fù)雜，煤和油頁巖導(dǎo)熱性差，低溫梯度在4.6-6℃/100m，反映了井田地溫是偏高的。
1.5.2地溫在平面上的變化
地溫從平面上看，東部和西部有明顯差異。在西部，31℃等溫線分布在-500--550m水平上；在東部31℃等溫線分布在-400--450m水平上。37℃等溫線在西部分布在-650-700m水平，東部則分布在-600--650m水平。
-450m水平切面的地溫狀況為28.9-34.2℃，平面上的變化是含煤區(qū)溫度高，非含煤區(qū)溫度低，東部高西部底，相差約2℃?？傊飳賻r溫型地溫異常，使-450m水平以下的煤層處于一級和二級熱害之中。
1.6 自然發(fā)火
各煤層均有煤塵爆炸危險(xiǎn)性。由于該區(qū)煤的燃點(diǎn)低，油頁巖用火柴即可直接點(diǎn)燃。煤層節(jié)理發(fā)育，褐煤及油頁巖易自燃發(fā)火。礦井各煤層自燃傾向性為一類容易自然發(fā)火煤層。煤2最短自然發(fā)火期為22天，一般為1-3月。
目前使用的防滅火注漿材料主要是黃土和凝膠，黃土漿主要用于采空區(qū)
預(yù)防性注漿，凝膠用于封閉密閉間、小聯(lián)絡(luò)巷及處理高溫點(diǎn)時使用。
2防火設(shè)計(jì)工作面基本情況
1.1設(shè)計(jì)工作面概況
設(shè)計(jì)工作面為4110綜采放頂煤開采工作面，工作面走向長度886m，傾斜長度148.5m，工作面開采參數(shù)如表1所示，煤層柱狀圖如圖3所示，頂、底板狀況為：
1) 直接頂為煤4的41-42段煤層，厚度2.19米，煤夾泥巖。
2) 直接底為煤4的47-48段煤層，厚度3.3米，泥巖夾煤，泥巖易風(fēng)化，遇水膨脹。
工作面煤塵具有爆炸性，屬低瓦斯礦井。工作面煤層易自燃，地溫較高，一般在29-31℃左右。4110工作面總體上不具備自然排水條件，根據(jù)對4110工作面涌水狀況預(yù)測，工作面正常涌水量為3m3/h，最大涌水量為15m3/h，工作面不具備自自然排水條件，必須安裝排水能力大于15m3/h的排水系統(tǒng)。
4110工作面通風(fēng)系統(tǒng)如圖1所示，進(jìn)、回風(fēng)線路為：
進(jìn)風(fēng)：付井→付井井底車場→東大巷→集中石門→煤4石門→煤4一采暗斜井→煤4一采軌道→4110上順聯(lián)絡(luò)巷→4110上順→工作面
回風(fēng)：工作面→4110下順→煤4一采皮帶上山→煤4總回風(fēng)巷→23°上山→250總回風(fēng)巷→風(fēng)井。
工作面巷道布置、支護(hù)方式
(1)材料巷
采用單體液壓支柱配合π鋼上挑木板梁剎頂?shù)闹ёo(hù)方法進(jìn)行支護(hù)，采用2.5m支柱，柱下穿鐵鞋，主要用于進(jìn)風(fēng)、運(yùn)料和行人。
(2)運(yùn)輸巷
支護(hù)方式與材料巷相同，采用2.8m支柱，柱下穿鐵鞋，主要用于回風(fēng)、運(yùn)輸和行人。
采用綜合機(jī)械化采煤方法，頂板管理采用全部陷落法，機(jī)采高度為2.8米，放頂煤高度3.35米。
2防火灌漿設(shè)計(jì)基本參數(shù)
1.1灌漿材料
土源距煤礦風(fēng)井5km，土質(zhì)優(yōu)良，容重1.3t/m3，屬于亞粘土，塑性指數(shù)12，取土方便，礦井輕軌礦車可直接到達(dá)取土地點(diǎn)。龍口礦業(yè)集團(tuán)采用的土水比為1：3-5，灌漿系數(shù)0.03-0.05。
1.2工作面參數(shù)
風(fēng)井地面標(biāo)高+3.7m,井底位于-250水平，風(fēng)井到4110工作面回風(fēng)巷入口距離為1850m，其余工作面參數(shù)如表1所示。







3防火設(shè)計(jì)要求
根據(jù)龍口礦業(yè)集團(tuán)梁家煤礦的實(shí)際情況，要求對礦井進(jìn)行預(yù)防性灌漿防火設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容包括：
說明防火灌漿設(shè)計(jì)依據(jù)及基礎(chǔ)資料
確定灌漿系統(tǒng)與灌漿參數(shù)
防火灌漿設(shè)計(jì)計(jì)算
灌漿管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)
灌漿泵設(shè)計(jì)
水槍設(shè)計(jì)
7、灌漿站及主要設(shè)施設(shè)計(jì)

防火灌漿設(shè)計(jì)步驟
1 防火灌漿設(shè)計(jì)依據(jù)及基礎(chǔ)資料
1.1煤層賦存條件
1.2煤的碳化程度、煤巖成分、自燃傾向性、發(fā)火期
1.3漿材的質(zhì)量、數(shù)量、開采條件等
1.4礦井開拓方式和采區(qū)布置圖
1.5灌漿站工作制度
2防火灌漿系統(tǒng)與參數(shù)確定
2.1灌漿系統(tǒng)確定
2.2灌漿材料的選擇
2.3地面制漿工藝流程（圖）
2.4 灌漿方法確定
埋管灌漿（圖）
工作面灑漿（圖）
2.5灌漿參數(shù)確定
3 灌漿量計(jì)算
灌漿用土量計(jì)算
灌漿用水量計(jì)算
灌漿量計(jì)算
4 灌漿管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)
灌漿管道系統(tǒng)布置
輸送倍線計(jì)算
管徑計(jì)算
管壁計(jì)算
管材確定
5 水槍選擇
6 泥漿泵選擇
8 灌漿站主要設(shè)施
泥漿攪拌池及攪拌機(jī)（圖）
儲土場