【文章內(nèi)容簡介】 25日檢驗報告， 11 號煤層火焰長度＞ 400mm，巖粉用量 30％ ,11號煤層具有爆炸性。 煤的自燃傾向性 根據(jù)山西煤礦設(shè)備安全技術(shù)檢測中心 2021 年 8月 28日檢驗報告， 2號煤層吸氧量為 ,自燃傾向性為 II級，為自燃煤層。 根據(jù)山西煤礦設(shè)備安全技術(shù)檢測中心 2021 年 12月 28日檢驗報告， 4號煤層吸氧量為 ,自燃傾向性為 II級，為自燃 煤層。 根據(jù)山西煤礦設(shè)備安全技術(shù)檢測中心 2021 年 11月 25日檢驗報告， 10 號煤層吸氧量為 ,自燃傾向性為 II級，為自燃煤層。 根據(jù)山西煤礦設(shè)備安全技術(shù)檢測中心 2021 年 11月 25日檢驗報告， 11 號煤層吸氧量為 ,自燃傾向性為 II級，為自燃煤層。 頂?shù)装鍡l件 4 號煤層 2號煤層直接頂板為泥巖，深灰黑色，致密狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，局部含少量砂質(zhì)，水平層理發(fā)育，含植物化石。該層厚度 — ，平均厚 ，屬容易冒落性的山西石樓華潤聯(lián)盛趙家溝煤業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計 山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 15 松軟類頂板。老頂為中粗砂巖，灰白色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，砂質(zhì)膠結(jié)，屬堅硬頂板。直接底板為泥巖，深黑色，致密狀結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，遇水變軟。 4 號煤層 4號煤層直接頂板為細粒沙巖和泥巖。泥巖，灰黑色，致密狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，局部含砂質(zhì)，泥質(zhì)膠結(jié)，水平層理發(fā)育，含植物化石。厚 — ，平均厚 ，屬容易冒落性的松軟類頂板。直接底板為泥巖，深黑色，致密狀結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，遇水變軟。老底為細砂巖，灰白色，細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，砂質(zhì)膠結(jié)，巖石較硬 。 10 號煤層 10 號煤層直接頂為灰黑色泥巖，致密狀結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，厚度為，平均厚度 。老頂為細 — 粗粒、厚層砂巖，灰白色，粗細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，砂質(zhì)膠結(jié)，厚度 — ，平均厚 ，巖性較堅硬，屬中等冒落性的二類直接頂板。底板為泥巖、粘土巖、炭質(zhì)泥巖，顏色為暗黑灰色，致密狀結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，含炭屑，易破碎，預(yù)水變軟。 11 號煤層 11 號煤層直接頂板為泥巖，顏色為深灰色，致密狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，厚度 — ，平均厚 ，屬容易冒落性的松軟類頂板。直接底板為粘土巖，泥巖，炭質(zhì)泥巖，暗黑灰色，致密狀結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)。老底為細砂巖，灰白色，細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，砂質(zhì)膠結(jié)。 地溫地壓 山西石樓華潤聯(lián)盛趙家溝煤業(yè)有限公司井田在生產(chǎn)過程中未發(fā)現(xiàn)地溫、地壓異常現(xiàn)象。應(yīng)屬地溫、地壓正常區(qū) 。 礦井開拓開采 井田境界 山西省國土資源廳 2021 年 11 月 27 日為該礦換發(fā)了采礦許可證 (證號：C1400002021121220218741)，批準開采 211 號煤層，井田面積 ， 井田范圍山西石樓華潤聯(lián)盛趙家溝煤業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計 山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 16 由 13個坐標拐點連線圈定 ， 開采深度： 1330m 至 900m。 設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 工作制度 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》（ GB502152021）規(guī)定和國家有關(guān)政策，礦井設(shè)計年工作日 330d, 日凈提升時間 16h；井下每天四班作業(yè)，其中：三班生產(chǎn)、一班準備，井上為三班制。 設(shè)計生產(chǎn)能力 根據(jù)山西省煤礦企業(yè)兼并重組整合工作領(lǐng)導(dǎo)組辦公室晉煤重組辦發(fā) [2021]112 號《關(guān)于呂梁市興縣、石樓縣煤礦企業(yè)兼并重組整合方案的批復(fù)》 ，確定礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為 。 服務(wù)年限 礦井服務(wù)年 限為 。 其中先期開采范圍內(nèi)的 2號煤層服務(wù)年限為 ， 4號煤層服務(wù)年限為 ，先期開采范圍內(nèi)的一水平服務(wù)年限為 。 井筒數(shù)目及功能 根據(jù)井田開拓方案，礦井兼并重組移交生產(chǎn)及達產(chǎn)時，共布置主斜井、副斜井、回風 立 井共 3個井筒。 主斜井傾角 24176。，凈寬 ，凈斷面積為 ， 見 4 號煤斜長 384m,井筒落底于 4 號煤層 。井筒內(nèi)裝備帶寬 800mm 的膠帶輸送機、臺階扶手， 擔負礦井 原煤提升和進風 任務(wù) ，為礦井的一個安全出口。 副斜井凈寬 ，凈斷面積為 ， 傾角 21176。， 井筒落底 4 號煤層 +1260m 標高，斜長 345m。井筒內(nèi)裝備單鉤串車、斜井人車， 擔負礦井 全部輔助提升、人員上下和進風 任務(wù)， 設(shè)臺階扶手，為礦井的一個安全出口。 回風立井為兼并重組后的回風立井，凈直徑 ，凈斷面積 ， 至 4 號煤垂深 126m,裝備梯子間，擔負礦井回風任務(wù)，為礦井的一個安全出口。 水平劃分 前期開采時，設(shè)計以一個水平聯(lián)合開采 4號煤層，水平標高為 +1260m。待下組山西石樓華潤聯(lián)盛趙家溝煤業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計 山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 17 煤 11號煤層達到勘探程度后，以一個水平聯(lián)合開采 11號煤層，水平標高 +1120m。 采區(qū)劃分 及開采順序 根據(jù)井田開拓方案， 前期開采時，礦井 以 +1260m 一 個水平 聯(lián)合 開采 井田前期開采范圍內(nèi)的 4 號煤層， 依據(jù)井底煤倉和開拓巷道的布置，結(jié)合 回 采工作面的年推進度和 各 煤層未采區(qū)域內(nèi)永久保安煤柱 和其它 煤柱的留設(shè)情況，設(shè)計將 前期開采范圍內(nèi)的 4號煤層劃分為三個采區(qū) 。 煤層開采順序以采區(qū)為單位， 4 號煤層由上至下依次開采。 采區(qū)接替順序為：一采區(qū) 2 號煤層 → 一采區(qū) 4 號煤層 → 二采區(qū) 2 號煤層 → 二采區(qū) 4 號煤層 → 三采區(qū) 2 號煤層 → 三采區(qū) 4 號煤層 。 采區(qū)巷道布置 根據(jù)井田開拓布置， 2號煤 一采區(qū)采用 單 翼布置， 傾斜 長壁開采，在一采區(qū) 東側(cè) 布置 首 采工作面，回采工作面順槽采用 單 巷掘進，工作面膠帶順槽和軌道順槽均沿 2 號煤層底板布置，分別與 運輸大巷 和回風 大巷 直接溝通，并通過順槽聯(lián)絡(luò)巷與軌道 大巷溝通，形成采區(qū)完善的運輸、通風、供電、行人及排水系統(tǒng)。 采煤方法 根據(jù)礦井井型較小，儲量有限，服務(wù)年限短，采用綜采一次采全高采煤工藝投資大，且井田內(nèi)可布置的工作面推進距離短，斷層較為發(fā)育，三采區(qū)煤層傾角達到了25176。 ～ 37176。 ，采用高檔普采采煤工藝可以更好的適應(yīng)地質(zhì)變化，工作面搬遷容易，投資少。故 一、二采區(qū)采用傾斜長壁采煤方法，三采 區(qū)采用走向長壁采煤方法，采煤工藝采用高檔普采 。 礦井達產(chǎn)工作面生產(chǎn)能力 礦井移交生產(chǎn)時，在一采區(qū) 2 號煤層布置 1 個 高檔普采 工作面，工作面編號： 2101工作面。 工作面長度為 110m， 采高 ， 采煤工作面采煤機截深 ，循環(huán)進度 ，三采一準，日循環(huán)個數(shù) 15個，正規(guī)循環(huán)率取 。 2號煤首采工作面生產(chǎn)能力按下式計算： A=MlLrC 式中： A—— 采煤工作面年產(chǎn)量， t/a； 山西石樓華潤聯(lián)盛趙家溝煤業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計 山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 18 M—— 工作面采高， m； l—— 工作面長度， m； L—— 工作面年推進度， m； r—— 煤的容重， t/m3； C— — 工作面回采率，取 95%。 A= 110 26731. 37 95%=562540t/a≈ 萬 t/a 礦井通風 根據(jù)井田開拓布置，礦井通風系統(tǒng)為中央并列式，礦井通風方法為機械抽出式。礦井移交生產(chǎn)及達到設(shè)計生產(chǎn)能力時，主斜井、副斜井進風，回風 立 井回風。 礦井總風量 53m3/s，礦井通風容易時期負壓為 ，通風困難時期負壓為 。本礦井通風容易時期和困難時期的等積孔為 。 山西石樓華潤聯(lián)盛趙家溝煤業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計 山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 19 2 趙家溝煤業(yè)礦井防滅火總體設(shè)計方案 趙家溝煤業(yè)自燃風險評 價 煤炭自燃是一個復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過程，是由于煤在低溫環(huán)境下與空氣中的氧不斷發(fā)生氧化作用（包括物理吸附，化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)）而產(chǎn)生微小熱量，當氧化產(chǎn)熱速率大于向環(huán)境的散熱速率，使得煤體不斷積聚熱量，煤體的溫度緩慢而持續(xù)上升以至于達到煤的著火點而自發(fā)燃燒起來。煤炭的自燃能否發(fā)生除了取決于煤炭本身內(nèi)存的物理、化學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)外，還與地質(zhì)條件、開拓條件、通風條件等因素密切相關(guān)，是由眾多因素共同影響、相互作用的結(jié)果。綜合礦井地質(zhì)資料及現(xiàn)場實際情況對趙家溝煤業(yè)在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的煤層自燃災(zāi)害進行分析，趙家溝煤業(yè)在 開采過程中存在自燃發(fā)火危險，主要表現(xiàn)在： 經(jīng)鑒定，礦井開采的 4 號煤層自燃傾向性等級為 II級，屬自燃煤層 ，具有自燃發(fā)火危險性 。 該礦開采 4 號煤層屬 中 厚煤層，巷道沿煤層底板掘進，在 長期礦壓作用下，容易形成 巷幫煤體破碎、位移、裂隙發(fā)育、空幫等情況，在漏風作用下容易發(fā)生自燃； 從煤的含硫量分析，煤的含硫分越多，吸氧能力愈大，越易自燃。井田 2號煤層 硫分從 %， 平均 %， 為特低硫煤； 4 號煤層原煤 硫分 %～ %,平均 %，為低中硫 煤 。 4號煤層為 中 厚煤層， 采用 高檔普采 采煤法，全部垮落法管理頂板，回采過程中容易造成采空區(qū)遺煤 較少 ，漏風 較小 ， 對于防滅火影響不大 。 合理的工作面推進度是預(yù)防采空區(qū)自燃的關(guān)鍵，也是最經(jīng)濟有效的措施。但要保證工作面快速推進，單靠可靠的設(shè)備還遠遠不夠，由于地質(zhì)構(gòu)造等不確定因素影響而引起的停產(chǎn)極有可能發(fā)生，所以，除加強設(shè)備檢修，保證開機率外，還需采取切實有效的防滅火措施。 綜上所述，本設(shè)計主要針對開采煤層回采工作面的采空區(qū)，根據(jù)國家相關(guān)規(guī)程、規(guī)定，結(jié)合礦井的實際開采技術(shù)條件，進行礦井防滅火設(shè)計，以保證礦 井的安全生產(chǎn)。 山西石樓華潤聯(lián)盛趙家溝煤業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計 山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 20 礦井防滅火技術(shù)簡介 為了防治煤層自燃，國內(nèi)外廣泛采用灌漿、噴灑阻化劑、注惰性氣體、注凝膠、均壓、堵漏風及泡沫等防滅火技術(shù)。這些技術(shù)對保證礦井安全生產(chǎn)起了重要作用，但都存在一定的局限性，其主要技術(shù)特點如表 21所示。 表 21 現(xiàn)有主要防滅火技術(shù)特點 方法 主要材料 優(yōu)點 缺點 預(yù)防性灌漿技術(shù) 黃土、粉煤灰、水泥、高水材料、矸石、砂子、等 、隔絕氧氣； ； ； 、增加漏風阻力； 。 流向地勢低處，不能向高處堆積，對高位火作用有限； ，容易形成 “ 拉溝 ” 現(xiàn)象； ，惡化工作環(huán)境，影響煤質(zhì)。 噴灑阻化劑技術(shù) MgCl CaClCa（ OH） 水玻璃等 、材料來源廣； ，阻止煤氧復(fù)合作用； ，并使煤體長期處于潮濕狀態(tài)。 ； ； 。 注惰性氣體技術(shù) 氮氣、二氧化碳等 ，惰化火區(qū)； ； ； ，可充滿整個注入?yún)^(qū)域； ，難以長期滯留在注入?yún)^(qū)域； ，滅火周期長； 。 注凝膠技術(shù) 氨鹽凝膠、高分子凝膠 、封堵裂隙效果較好； ； ，不易流失； 、安全性好。 ，成本高，難以大面積使用； ； 。 均壓技術(shù) 經(jīng)濟、實用、效果高、成本低。 技術(shù)含量高，管理復(fù)雜，操作不當，還可能引起火災(zāi)。 惰性氣體 泡沫技術(shù) 氮氣泡沫、二氧化碳泡沫等 “ 拉溝 ” 現(xiàn)象 ； ； 。 ； ，一旦水分蒸發(fā)，防滅火性能消失。 固化泡沫 技術(shù) 粉煤灰、水泥、發(fā)泡劑等 ，有一定強度； 。 ，覆蓋面積有限； ，成本高。 趙家溝煤業(yè)防滅火技術(shù)的選擇 根據(jù)目前常用防滅火技術(shù)特點，結(jié)合趙家溝煤業(yè)開采煤層的自燃特性、地質(zhì)條件、山西石樓華潤聯(lián)盛趙家溝煤業(yè)有限公司礦井防滅火專項設(shè)計 山西源通煤礦工程設(shè)計有限公司 21 開拓條件、開采方法、通風條件等實際情況，并 根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》、《礦井防滅火規(guī)范（試行）》、《煤礦建設(shè)項目安全設(shè)施設(shè)計審查和竣 工驗收規(guī)范》等相關(guān)規(guī)程、規(guī)定，設(shè)計采用 以灌漿為主、噴灑阻化劑（隨采隨噴）為輔 的綜合防滅火技術(shù)，同時完善煤自燃早期預(yù)測預(yù)報制度及監(jiān)測監(jiān)控體系，防患于未“燃”，并對相關(guān)的技術(shù)進行防滅火設(shè)計 。 煤自燃早期預(yù)測預(yù)報技術(shù) 《煤礦安全規(guī)程》第二百四十一條規(guī)定：開采容易自燃和自燃煤層時，在采區(qū)開采設(shè)計中，必須明確選定自燃發(fā)火觀測站或觀測點的位置并建立監(jiān)測系統(tǒng)、確定煤層自燃發(fā)火的標志氣體和建立自燃發(fā)火預(yù)測預(yù)報制度。所有檢測分析結(jié)果必須記錄在專用的防火記錄薄內(nèi)，并定期檢