【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的正確選擇、使用、維護(hù)和企業(yè)安全生產(chǎn)信息化管理也提出了更高的要求。本設(shè)計(jì) 主要針對(duì) 雞西礦業(yè)集團(tuán)東海煤礦地質(zhì)災(zāi)害比較嚴(yán)重、瓦斯高突、有煤塵爆炸危險(xiǎn)以及工作面溫度越來越高的實(shí)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(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置要求和注意要點(diǎn) 1. 礦井空氣成分的監(jiān)測(cè) 礦井空氣成分的監(jiān)測(cè)主要是檢測(cè)礦井空氣中的污染物的濃度。對(duì)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(cè)系統(tǒng)中甲烷傳感器占的 比例最大。對(duì) CH4 進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，目的就是當(dāng)風(fēng)流中 CH4 含量值增加到非常值時(shí)，立即發(fā)出警報(bào)，以撤出人員，切斷該區(qū)域電源等。由于有了可靠的監(jiān)測(cè)手段，某些國(guó)家已放寬了風(fēng)流中 CH4含量的極限值。 CO是劇毒氣體，它不僅會(huì)危害到工人的身體健康，而且還是礦井發(fā)生火災(zāi)的預(yù)兆，因而必須對(duì) CO進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。 CO2雖不是有毒氣體，也不會(huì)發(fā)生爆炸，但礦內(nèi)空氣中的 CO2含量的增高卻會(huì)導(dǎo)致礦井空氣中的氧含量的降低，因此 CO2氣體也是監(jiān)測(cè)的對(duì)象。 礦塵不僅會(huì)對(duì)工人的身體健康帶來嚴(yán)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(duì)礦井進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)是很有必要的。但由于目前監(jiān)測(cè)空氣中粉塵的傳感器技術(shù)尚不成熟，目前還無法對(duì)礦塵進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測(cè)，只能采取定期測(cè)定的辦法來評(píng)價(jià)礦井空氣中礦塵的濃度。 2. 礦井空氣物理狀態(tài)的監(jiān)測(cè) 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(fēng)速。風(fēng)速除會(huì)影響到礦井微氣候外，還決定著進(jìn)入礦井空氣中的有毒有害氣體及其他雜質(zhì)的量。較大的風(fēng)速可以保證礦井的風(fēng)量，一方面達(dá)到稀釋 CH4 濃度的目的；另一方面，較大的風(fēng)速產(chǎn)生的紊流能使巷道邊緣積聚的瓦斯被吹散。但是過高的風(fēng)速卻會(huì)使 礦塵飛揚(yáng)，影響礦工健康，對(duì)于有煤塵爆 炸性危險(xiǎn)的礦井則更是不利因素。因此對(duì)風(fēng)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)是非常重要的。 隨著煤炭生產(chǎn)的發(fā)展，礦井深度越來越大，機(jī)械化程度也越來越高，加上其它原因，礦井生產(chǎn)環(huán)境中出現(xiàn)了高溫?zé)岷?。高溫?zé)岷σ环矫鎿p害了礦工的身體健康，另一方面大大降低了勞動(dòng)生產(chǎn)率，因此治理礦井高溫?zé)岷κ堑V井通風(fēng)工作者 一個(gè)重要課題。對(duì)礦井高溫?zé)岷M(jìn)行處理，就必須摸清通風(fēng)系統(tǒng)中熱源地點(diǎn)，系統(tǒng)高溫變化趨勢(shì)。因而在高溫礦井中，設(shè)置必要數(shù)量的溫度傳感器來監(jiān)測(cè)溫度就顯得十分必要了。 3. 通風(fēng)設(shè)備（設(shè)施）運(yùn)行狀況的監(jiān)控 通風(fēng)設(shè)備（設(shè)施）運(yùn)行如果出現(xiàn)異常，將會(huì)引起一些 不良的后果。如，局 9 部扇風(fēng)機(jī)的停止運(yùn)轉(zhuǎn)，可能會(huì)使掘進(jìn)工作面發(fā)生瓦斯積聚。因此每個(gè)礦井都要根據(jù)自己的安全需要，把一些重要的通風(fēng)設(shè)備（設(shè)施）列入通風(fēng)安全的監(jiān)測(cè)范圍。 4. 其他監(jiān)控 在抽放利用瓦斯時(shí)，為保證人員及設(shè)施安全，還要在抽放泵輸入管路中和儲(chǔ)氣罐輸出管路中安設(shè)高濃度瓦斯、流量、壓差、溫度傳感器。在煤倉(cāng)處還要設(shè)置煤倉(cāng)煤位傳感器，對(duì)其煤位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證煤礦的安全生產(chǎn)。 礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成 礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由監(jiān)測(cè)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(cè)傳感器 監(jiān)測(cè)傳感器 是礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的感知部分，它是用來測(cè)量系統(tǒng)所需測(cè)量的量或判斷設(shè)備﹑設(shè)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(fēng)速傳感器﹑壓力傳感器及各種狀態(tài)（開關(guān)）傳感器等。 傳感器的供電方式有兩種：一種是一個(gè)傳感器一個(gè)電源箱；另一個(gè)是集中供電的方式，即若干個(gè)傳感器工用一個(gè)電源箱。 傳感器模擬出的被測(cè)量的電信號(hào)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(hào)必須進(jìn)入井下發(fā)送裝置才能進(jìn)入信息傳輸系統(tǒng)，這個(gè)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(hào)并進(jìn)行整理；根據(jù)中心站的命令將各種監(jiān)測(cè)參數(shù)和設(shè)施、設(shè)備工作狀態(tài)參數(shù)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(guān)聯(lián)的設(shè)備、設(shè)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(zhì)量和系統(tǒng)的投資費(fèi)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(xiǎn)的井下，對(duì)信息傳輸提出了特殊的要求，特別是傳感器分散分布，信號(hào)無法集中發(fā)送時(shí)，情況尤為突出。這就造成了礦井信息傳輸系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的特殊性。信息傳輸 系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)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(cè)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(jì)算機(jī)和信號(hào)傳輸接口部分組成。信號(hào)傳輸接口將井下傳來的信號(hào)解調(diào)送入計(jì)算機(jī)，而計(jì)算機(jī)則通過信息傳輸系統(tǒng)，向井下各分站進(jìn)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(cè)量。地面中心站的計(jì)算機(jī)根據(jù)井下各分站送來的各種監(jiān)測(cè)信息處理的結(jié)果，必要時(shí)可向有關(guān)分站發(fā)出指令，指揮分站控制某種對(duì)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(jù)計(jì)算機(jī)提供的清單，向計(jì)算機(jī)發(fā)出控制命令，計(jì)算機(jī) 通過顯示屏顯示各種數(shù)據(jù)，既有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，也可以了解過去某一階段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，還可以知道發(fā)展趨勢(shì)。 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的選擇注意要點(diǎn) 1. 礦井災(zāi)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?zé)岬葹?zāi)害及程度都是確定建立礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)類型的及程度都是確定建立礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)類型的依據(jù)。 2. 礦井生產(chǎn)情況 要根據(jù)礦井生產(chǎn)能力的大小與生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜程度以及井下采掘工作面的數(shù)量、機(jī)電硐室數(shù)目、裝煤點(diǎn)數(shù)目、風(fēng)硐等一些需要監(jiān)測(cè)地點(diǎn)的數(shù)量來確定瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的裝備容量，并在此基礎(chǔ)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(cè)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)優(yōu)先配用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，除漢字功能外，其軟件功能要強(qiáng)，易于開發(fā)，有足夠的容量，能夠用來開展通風(fēng)安全管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算及報(bào)表編制工作，當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，應(yīng)考慮生產(chǎn)監(jiān)控和安全監(jiān)測(cè)自成系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)的選型上應(yīng)優(yōu)先使用兼容機(jī)種，要能方便地和礦、局計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。 4. 綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面 在進(jìn)行礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的選擇設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從技術(shù)的先進(jìn)性、性能的穩(wěn)定性、安全的經(jīng)濟(jì)效益、使用維護(hù)方便性、噸煤投資和噸煤維護(hù)費(fèi)用等方面進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以作為選擇礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的依據(jù)。 11 第 3 章 東榮 二 礦地質(zhì)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(guó)營(yíng)二九一農(nóng)場(chǎng)管轄。 井田距福利屯 32km，經(jīng)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(shì) 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(biāo)高一般為＋ 66m～＋ 68m。 井田內(nèi)無較大河流，只有二道河子及一些農(nóng)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(yán)寒，夏季溫?zé)帷Ｄ昶骄罡邭鉁貫?～，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(duì)濕度61％～ 70％。年平均風(fēng)速為 ～ ，最大風(fēng)束可達(dá) 24m/s，風(fēng)向多偏西風(fēng)。每年十月至翌年五月為凍結(jié)期，最大凍結(jié)深度為 ～ 。 根據(jù)國(guó)家地震局資料，本區(qū)地震烈度在 6度以下，無強(qiáng)烈地震史。 12 電源及水源 雙鴨山地區(qū)現(xiàn)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(shè)計(jì)階段，供電電源方案已達(dá)成協(xié)議，電源容易解決。 本區(qū)內(nèi)第四系地層廣泛分布，地下含水量極其豐富，水源充足。 地質(zhì)特征 礦區(qū)地層情況 1． 地層 井田內(nèi)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(gòu)造 東榮二 礦位于綏濱 — 集賢拗陷帶東榮向斜的東翼。井田內(nèi)構(gòu)造特征以 F9斷層為界，北部為軸向北東 30 度～ 75 度的八隊(duì)向斜構(gòu)造 ；南部為地層走向呈北西 10度，傾角 15 度 — 25度的單斜構(gòu)造，并有次一級(jí)緩波狀褶曲。 1） 斷裂構(gòu)造 由于本井田處于區(qū)域性三種構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的復(fù)合部位，應(yīng)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(nèi)主要褶曲為八隊(duì)向斜，該構(gòu)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(gòu)造內(nèi)， F3斷層兩側(cè)有一波狀起伏的褶曲，但比較平緩，對(duì)煤層影響不大。 3） 巖漿巖 本井田內(nèi)巖漿巖以侵入為主，大多呈巖脈及巖床侵入于晚侏羅紀(jì)煤系地層中。為燕山期產(chǎn)物，以中性石英閃長(zhǎng)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(hào)煤層中，使煤層局部變質(zhì)。 4） 煤層 本井田具有經(jīng)濟(jì)價(jià)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(gè)煤層。平均總厚度為 ，各煤層傾角一般在 18 度～ 25度，只有八隊(duì)向斜北翼煤層傾角達(dá) 40度左右。 井田內(nèi)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(gè)煤層群。其中上層群只有 5 號(hào)煤層，它與中層群的 9 號(hào)煤層間距達(dá)142米 — 150米；中層群含有 1 1 1 1 1 1 20 上、 2 225 和 26 號(hào)十三個(gè)可采煤層，煤層總厚度為 米。本煤層群的特點(diǎn)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(hào)四個(gè)可采煤層，煤層總厚度 米。由于本煤層群在形成時(shí)受古地理的控制，故在井田內(nèi)均為局部可采。 本井田內(nèi)煤層厚度大，且發(fā)育較好的主要可采煤層有 1 1 1 24號(hào)四個(gè)煤層?，F(xiàn)分述如下： 16號(hào)煤層全井田發(fā)育，上距 14號(hào)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(xiàn) 1～ 2 層夾石，厚度為 ～ 。煤層頂板 為粉砂巖及含炭粉砂巖。 17號(hào)煤層是井田內(nèi)儲(chǔ)量最大，發(fā)育最好的煤層。距 16號(hào)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(duì)向斜處的西部變薄為 1m 左右。煤層基本屬單一結(jié)構(gòu)。 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(zhì)泥巖。煤層頂板為細(xì)砂巖，底板為粉砂巖。 18 號(hào)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(hào)煤層約 15m～ 40m。煤層的可采厚度為 ～ ，較穩(wěn)定。結(jié)構(gòu) 屬?gòu)?fù)煤層，有 1～ 2層夾石，厚 ～ ，為粉砂巖及炭質(zhì)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(xì)砂巖。 24 號(hào)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?？刹煞秶鷥?nèi)厚度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層厚度一般為 ～ ，八隊(duì)向斜處略有增厚。該層距 23 號(hào)煤層 10m～ 25m。煤層頂板為粉砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖；底 14 板為粉砂巖和細(xì)砂巖。 5） 煤質(zhì) 本井田煤質(zhì)屬中低灰分、特低－低磷、特低硫、 高發(fā)熱量、弱粘結(jié)－中等粘結(jié)性、易選至中等可選的低變質(zhì)煤。煤種主要以氣煤為主，長(zhǎng)焰煤次之， 14號(hào)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(dòng)力用煤和煉焦配煤。 6） 其它開采技術(shù)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(xiǎn)。 （ 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(xiǎn)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＋；－ 900 米水平的平均地溫為 。故本井田為地溫正常區(qū)。 （ 4）煤層頂、底板 井田內(nèi)各煤層頂、底板均以粉砂巖、細(xì)砂巖和粉細(xì)砂巖互層為主，部分為中、粗砂巖。單向抗壓強(qiáng)度范圍為 ～ 。煤層露頭部位的頂、底板抗壓強(qiáng)度值有所降低。根據(jù)集賢煤礦的頂板測(cè)定資料，預(yù)計(jì)本礦井各煤層頂板類別均在一級(jí) II 類以上。 井田徑界、 礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)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(zhǎng)線為界。 井田走向長(zhǎng) ，傾斜寬 ，面積 。 （二）儲(chǔ)量 ： 15 1）儲(chǔ)量計(jì)算基礎(chǔ) （ 1）最低可采厚度：氣煤為 ，長(zhǎng)焰煤和弱粘結(jié)煤 。 （ 2）煤層灰分