【文章內容簡介】 高的要求。本設計 主要針對 雞西礦業(yè)集團東海煤礦地質災害比較嚴重、瓦斯高突、有煤塵爆炸危險以及工作面溫度越來越高的實際情況 和存在的問題，從安全、可靠、穩(wěn)定、 優(yōu)化等方面入手提出新的思路。 8 第 2 章 安全監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)設置要求和注意要點 1. 礦井空氣成分的監(jiān)測 礦井空氣成分的監(jiān)測主要是檢測礦井空氣中的污染物的濃度。對煤礦來說，這些污染物通常是指 CH CO、 CO NO、 NO2等。 在礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)中甲烷傳感器占的比例最大。對 CH4 進行連續(xù)監(jiān)測，目的就是當風流中 CH4 含量值增加到非常值時，立即發(fā)出警報，以撤出人員，切斷該區(qū)域電源等。由于有了可靠的監(jiān)測手段，某些國家已放寬了風流中 CH4含量的極限值。 CO是劇毒氣體，它不僅會危害到工人的身體健康，而且還是礦井發(fā) 生火災的預兆，因而必須對 CO進行連續(xù)監(jiān)測。 CO2雖不是有毒氣體，也不會發(fā)生爆炸，但礦內空氣中的 CO2含量的增高卻會導致礦井空氣中的氧含量的降低，因此 CO2氣體也是監(jiān)測的對象。 礦塵不僅會對工人的身體健康帶來嚴重的危害，而且具有爆炸性的煤塵還是礦井安全的重大威脅，因而對礦井進行連續(xù)監(jiān)測是很有必要的。但由于目前監(jiān)測空氣中粉塵的傳感器技術尚不成熟，目前還無法對礦塵進行連續(xù)性監(jiān)測，只能采取定期測定的辦法來評價礦井空氣中礦塵的濃度。 2. 礦井空氣物理狀態(tài)的監(jiān)測 直接影響礦井空氣物理狀態(tài)的主要物理因素是溫度、濕度和 風速。風速除會影響到礦井微氣候外，還決定著進入礦井空氣中的有毒有害氣體及其他雜質的量。較大的風速可以保證礦井的風量，一方面達到稀釋 CH4 濃度的目的；另一方面，較大的風速產生的紊流能使巷道邊緣積聚的瓦斯被吹散。但是過高的風速卻會使 礦塵飛揚，影響礦工健康，對于有煤塵爆炸性危險的礦井則更是不利因素。因此對風速進行監(jiān)測是非常重要的。 隨著煤炭生產的發(fā)展，礦井深度越來越大，機械化程度也越來越高，加上其它原因，礦井生產環(huán)境中出現了高溫熱害。高溫熱害一方面損害了礦工的身體健康，另一方面大大降低了勞動生產率，因此治理礦井高 溫熱害是礦井通風工作者 一個重要課題。對礦井高溫熱害進行處理，就必須摸清通風系統(tǒng)中熱源地點，系統(tǒng)高溫變化趨勢。因而在高溫礦井中，設置必要數量的溫度傳感器來監(jiān)測溫度就顯得十分必要了。 3. 通風設備（設施）運行狀況的監(jiān)控 通風設備（設施）運行如果出現異常，將會引起一些不良的后果。如，局 9 部扇風機的停止運轉，可能會使掘進工作面發(fā)生瓦斯積聚。因此每個礦井都要根據自己的安全需要，把一些重要的通風設備（設施）列入通風安全的監(jiān)測范圍。 4. 其他監(jiān)控 在抽放利用瓦斯時，為保證人員及設施安全，還要在抽放泵輸入管路中和儲氣罐輸 出管路中安設高濃度瓦斯、流量、壓差、溫度傳感器。在煤倉處還要設置煤倉煤位傳感器，對其煤位進行監(jiān)測，以保證煤礦的安全生產。 礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的組成 礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)一般由監(jiān)測傳感器﹑井下分站﹑信息傳輸系統(tǒng)和地面中心站等部分組成。 1. 監(jiān)測傳感器 監(jiān)測傳感器是礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的感知部分，它是用來測量系統(tǒng)所需測量的量或判斷設備﹑設施狀態(tài)的部件。其主要有甲烷傳感器﹑一氧化碳傳感器﹑二氧化碳傳感器﹑氧氣傳感器﹑溫度傳感器﹑風速傳感器﹑壓力傳感器及各種狀態(tài)（開關）傳感器等。 傳感器的供電方式有兩種：一種是一個 傳感器一個電源箱；另一個是集中供電的方式，即若干個傳感器工用一個電源箱。 傳感器模擬出的被測量的電信號分為電壓型﹑電流型和脈沖型 3 種。 2. 井下分站 由傳感器輸出的統(tǒng)一制式的信號必須進入井下發(fā)送裝置才能進入信息傳輸系統(tǒng)，這個發(fā)送裝置稱為井下分站。分站的作用是收集接入的各種傳感器送來的模擬信號并進行整理；根據中心站的命令將各種監(jiān)測參數和設施、設備工作狀態(tài)參數發(fā)送給中心站；接收中心站的控制信息，執(zhí)行中心站的各種控制命令，控制所關聯(lián)的設備、設施。 3. 信息傳輸系統(tǒng) 井下分站和地面中心站的連接部分是信息傳輸系 統(tǒng)，它直接影響著信息的傳輸質量和系統(tǒng)的投資費用。在電磁干擾大，環(huán)境潮濕，有易燃、易爆、腐蝕性氣體，空間小，有頂板冒落危險的井下，對信息傳輸提出了特殊的要求，特別是傳感器分散分布，信號無法集中發(fā)送時，情況尤為突出。這就造成了礦井信息傳輸系統(tǒng)在結構上的特殊性。信息傳輸系統(tǒng)按結構可分為放射狀、環(huán)狀和 10 樹狀 3種。 4. 地面中心站 礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的核心部分是地面中心站。地面中心站目前大多由計算機和信號傳輸接口部分組成。信號傳輸接口將井下傳來的信號解調送入計算機，而計算機則通過信息傳輸系統(tǒng)，向井下各分站進行通訊聯(lián)系， 發(fā)出指令，指揮各分站向中心站送回各種監(jiān)測量。地面中心站的計算機根據井下各分站送來的各種監(jiān)測信息處理的結果，必要時可向有關分站發(fā)出指令，指揮分站控制某種對象（如井下某地區(qū)瓦斯?jié)舛瘸蓿袛嘣摰貐^(qū)的電源），操作人員也可根據計算機提供的清單，向計算機發(fā)出控制命令，計算機通過顯示屏顯示各種數據，既有實時監(jiān)測數據，也可以了解過去某一階段的監(jiān)測數據，還可以知道發(fā)展趨勢。 監(jiān)測系統(tǒng)的選擇注意要點 1. 礦井災害情況 如礦井瓦斯涌出量、煤層自然發(fā)火、沖擊地壓及地溫地熱等災害及程度都是確定建立礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)類型的及 程度都是確定建立礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)類型的依據。 2. 礦井生產情況 要根據礦井生產能力的大小與生產系統(tǒng)復雜程度以及井下采掘工作面的數量、機電硐室數目、裝煤點數目、風硐等一些需要監(jiān)測地點的數量來確定瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的裝備容量，并在此基礎上再考慮 20％～ 30％的備用量。 3. 系統(tǒng)的功能 選擇礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)時應優(yōu)先配用計算機系統(tǒng)進行數據處理，除漢字功能外，其軟件功能要強，易于開發(fā)，有足夠的容量，能夠用來開展通風安全管理、數據統(tǒng)計、計算及報表編制工作，當監(jiān)測點數較多時，應考慮生產監(jiān)控和安全監(jiān)測自成系統(tǒng)。在計算機的選型 上應優(yōu)先使用兼容機種，要能方便地和礦、局計算機聯(lián)網。 4. 綜合技術、經濟方面 在進行礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的選擇設計時應從技術的先進性、性能的穩(wěn)定性、安全的經濟效益、使用維護方便性、噸煤投資和噸煤維護費用等方面進行綜合技術經濟分析，以作為選擇礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的依據。 11 第 3 章 東榮 二 礦地質概況及特征 井田概況 交通位置 東榮二礦 煤礦位于黑龍江省集賢煤田東南端，行政區(qū)劃屬集賢縣腰屯鄉(xiāng)、升昌鄉(xiāng)和國營二九一農場管轄。 井田距福利屯 32km，經福利屯到雙鴨山市 40km。哈（爾濱）同（江市）公路在井田 中部通過，交通比較方便。 地形地勢 井田位于三江平原的西南部，煤系地層均被第四系松散層覆蓋，地形平坦，地面標高一般為＋ 66m～＋ 68m。 井田內無較大河流，只有二道河子及一些農田排水溝渠。 水系 送花江在井田北部約 38km 處流過， 20 年一遇最高洪水位＋ ，百年一遇洪水位為＋ ，枯水期水位為＋ 。 氣象 本區(qū)屬寒溫帶大陸性氣候，冬季嚴寒，夏季溫熱。年平均最高氣溫為 ～ 攝氏度，年平均最低氣溫為－ ～ ℃ ，極端最低氣溫－ 35℃ 。年降水量 ～ ，年蒸發(fā)量 ～ ，年平均相對濕度61％～ 70％。年平均風速為 ～ ，最大風束可達 24m/s，風向多偏西風。每年十月至翌年五月為凍結期，最大凍結深度為 ～ 。 根據國家地震局資料，本區(qū)地震烈度在 6度以下，無強烈地震史。 12 電源及水源 雙鴨山地區(qū)現有區(qū)域變電站兩座及大型火力發(fā)電廠一座。在礦區(qū)總體設計階段，供電電源方案已達成協(xié)議，電源容易解決。 本區(qū)內第四系地層廣泛分布，地下含水量極其豐富，水源充足 。 地質特征 礦區(qū)地層情況 1． 地層 井田內地層有下元古界麻山群、古生界泥盆系、中生界侏羅系、新生界第三系和第四系。 2． 構造 東榮二 礦位于綏濱 — 集賢拗陷帶東榮向斜的東翼。井田內構造特征以 F9斷層為界，北部為軸向北東 30 度～ 75 度的八隊向斜構造；南部為地層走向呈北西 10度，傾角 15度 — 25度的單斜構造，并有次一級緩波狀褶曲。 1） 斷裂構造 由于本井田處于區(qū)域性三種構造應力場的復合部位，應力集中。斷裂較發(fā)育，按其展布方向可劃歸四組：一組為北北西至南北向；一組為北東向；一組為北西向；另一組斷 層為東西向斷層。上述四組斷層中，前兩組斷層為主干斷層，后兩組斷層多為伴生斷層。 全井田共查出斷層 49 條。其中正斷層 24條，逆斷層 25 條。落差大于 100米的斷層 12 條；落差 50米～ 100 米斷層 12 條；落差 30 米～ 50米的斷層 8條；落差小于 30 米的斷層 17 條。 2） 褶皺 井田內主要褶曲為八隊向斜，該構造與井田之北的二九一背斜并列存在。另外，受 F3斷層影響，在 F9斷層以南的單斜構造內， F3 斷層兩側有一波狀起伏的褶曲，但比較平緩，對煤層影響不大。 3） 巖漿巖 本井田內巖漿巖以侵入為主，大多呈巖脈及巖床侵入于晚侏羅紀 煤系地層中。為燕山期產物，以中性石英閃長巖、基性輝綠巖、玄武巖為主。巖漿巖主 13 要分布在 F9 斷層與精查 17 線之間，成巖床侵入 14號煤層中，使煤層局部變質。 4） 煤層 本井田具有經濟價值的可采煤層均集中于侏羅系雞西群城子河組，該組地層總厚度為 930 米，共含煤 50 余層，煤層平均總厚度 米，其中大部分為不可采煤層，可采及局部可采的煤層共 18 個煤層。平均總厚度為 米，各煤層傾角一般在 18 度～ 25 度，只有八隊向斜北翼煤層傾角達 40 度左右。 井田內各可采煤層，按其在縱向剖面的分布規(guī)律及組合特征，可分為上、中 、下三個煤層群。其中上層群只有 5 號煤層，它與中層群的 9 號煤層間距達142 米 — 150 米；中層群含有 1 1 1 1 1 1 20 上、 2 225 和 26 號十三個可采煤層，煤層總厚度為 米。本煤層群的特點是煤層多、集中、間距小而厚度大，一般間距為 20 米 — 50 米；下層群含有 29— 1b、29— 30 上和 30 號四個可采煤層，煤層總厚度 米。由于本煤層群在形成時受古地理的控制，故在井田內均為局部可采。 本井田內煤層厚度大，且發(fā)育較好的主要可采煤層有 1 1 1 24 號四個煤層 。現分述如下： 16號煤層全井田發(fā)育，上距 14號煤層約 35m，深部變小?？刹珊穸葹?～，平均厚度 ，該煤層穩(wěn)定，由南向北，由東向西增厚到 ～ 。為單一煤層，頂部和底部局部出現 1～ 2 層夾石，厚度為 ～ 。煤層頂板為粉砂巖及含炭粉砂巖。 17號煤層是井田內儲量最大，發(fā)育最好的煤層。距 16號煤層 ～ 25m，間距變化沿走向穩(wěn)定。第 34 走向線處為 20m～ 25m，向東西分別變小?？刹珊穸纫话銥?～ 4m，向東增厚，八隊向斜處的西部變薄為 1m 左右。煤層基本屬單一結構。 F9斷層以南，煤層下部有一層夾石，厚 ； F9斷層以北，煤層有 1～ 2 層夾石，厚 ～ ，夾石為粉砂巖或炭質泥巖。煤層頂板為細砂巖，底板為粉砂巖。 18號煤層基本上全井田發(fā)育，僅在 14～ 16 線之間的淺部， 22線以北的西部及向斜頂端等小范圍不可采。上距 17 號煤層約 15m～ 40m。煤層的可采厚度為 ～ ，較穩(wěn)定。結構 屬復煤層，有 1～ 2層夾石，厚 ～ ，為粉砂巖及炭質泥巖，中分層發(fā)育較好。煤層頂板為粉砂巖，底板為粉砂巖及細砂巖。 24 號煤層基本全井田發(fā)育， 只在 17～ 19 線淺部露頭局部變薄不可采。可采范圍內厚度穩(wěn)定，結構簡單，煤層厚度一般為 ～ ，八隊向斜處略有增厚。該層距 23 號煤層 10m～ 25m。煤層頂板為粉砂巖、細砂巖、中砂巖；底 14 板為粉砂巖和細砂巖。 5） 煤質 本井田煤質屬中低灰分、特低－低磷、特低硫、高發(fā)熱量、弱粘結－中等粘結性、易選至中等可選的低變質煤。煤種主要以氣煤為主，長焰煤次之， 14號煤層局部變?yōu)闊o煙煤和天然焦，煤種在垂向上無明顯變化，可作為動力用煤和煉焦配煤。 6） 其它開采技術條件 （ 1）瓦斯 本礦井初期為低瓦斯礦井，但隨采深的加大， 使得礦井存在煤與瓦斯突出危險。 （ 2）煤的自燃與煤塵爆炸 本礦井井田各煤層均有煤塵爆危險及自然發(fā)火傾向。 （ 3）地溫 本井田恒溫帶深度為 20米，溫度為＋ ，每百米地溫梯度 氏度。－ 500 水平的平均地溫為＋ 攝氏度；－ 700 米水平的平均地溫為＋ 攝氏度；－ 900 米水平的平均地溫為 攝氏度。故本井田為地溫正常區(qū)。 （ 4）煤層頂、底板 井田內各煤層頂、底板均以粉砂巖、細砂巖和粉細砂巖互層為主，部分為中、粗砂巖。單向抗壓強度范圍為 ～ 。煤層露頭部位的頂、底板抗壓強度值有所降低。根據集賢煤礦的頂板測定資料，預計本礦井各煤層頂板類別均在一級 II 類以上。 井田徑界、 礦井生產能力及服務年限 一 、 概況 （一）井田境界 東部邊界：以各煤露頭為界。 南部邊界：以 F2 斷層為界。 西部邊界：以 16 層煤層－ 900m 等高線垂直投影為界。 北部邊界：以 F4 F F4及其延長線為界。 井田走向長 ，傾斜寬 ，面積 。 （二）儲量 ： 15 1）儲量計算基礎 （ 1）最低可采厚度：氣煤為 ，長焰煤和弱粘結煤 。 （ 2）