【正文】 站近年資料：圖 21 交通位置圖極端最高氣溫 ℃（1966 年 6 月 19 日） ；℃（1977 年 1 月 31 日） ；近年平均氣溫 ℃；℃（最低月份） ；9 / 72七月平均氣溫 ℃（最高月份） ；霜期一般為 10 月中旬至來年 4 月中、下旬；冰凍期一般在 12 月上旬至來年 2 月下旬；凍土層最大厚度 68cm；年平均降雨量為 ；年平均蒸發(fā)量為 1547mm。按建設(shè)部頒布的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB500112022)，本區(qū)抗震設(shè)防烈度為 6 度，設(shè)計基本地震加速度值為 ，地震動反應(yīng)譜特征周期分區(qū)為 3 區(qū)的中軟場地類。2022 年陜西省國土資源廳根據(jù)《礦產(chǎn)資源開采登記管理辦法》以陜國土資礦采劃[2022]18 號文對蔣家河煤礦范圍的批復(fù)，全井田東西長約 ，南北寬約 ，井田面積約 。本設(shè)計井田邊界以后者為準(zhǔn)。 井田開拓方式本礦井在距離彬縣縣城 20km 的 306 省道旁任家坡村北，采用一對立井單水平開拓，風(fēng)井場地位于水簾溝的閻家河村。主立井井筒凈 直 徑 D=， 凈斷面積 ，井 筒 垂 深 560m，采 用混 凝 土 砌 碹 ， 井筒內(nèi)裝備裝備一對 9t 多繩箕斗； 副 立 井 井 井 筒 垂 深 586m，井 筒 凈 直 徑D=， 凈 斷 面 積 ， 采 用 混 凝 土 砌 碹 ， 擔(dān)負(fù)礦井人員升降、矸石提升、設(shè)備與材料下放等，并兼作進風(fēng)之用。斜長 615m，凈斷面積 ，采用錨噴支護,擔(dān)負(fù)礦井回風(fēng)兼作安全出口。井下主運輸采用帶式輸送機運輸，井底采用架線電機車運輸，采區(qū)輔助運輸采用無極繩連續(xù)運輸車，全井田共劃分三個采區(qū)。本采區(qū)走向長 ～，傾斜寬 ～ ，面積約 。綜采放頂煤工作面的主要裝備見表 24。 煤層及煤質(zhì) 煤層井田內(nèi)含煤地層為中、下侏羅統(tǒng)延安組，厚度為 ～ ，至下而上分為三段。4 1 煤厚度較小，平均只有 ；距 4 煤層 ，為 4 煤的局部分岔煤層。4 上1 煤不含夾矸，層位穩(wěn)定，距 4 上2 煤平均 ；4 上2 煤，含 1～2 層夾矸，層位較穩(wěn)定，下距 4 煤平均 ；11 / 72上部第三段含 3 號煤層，均為不可采煤層，上距直羅組底界平均 ，下距 4 上1 煤平均 ，層位不穩(wěn)定。見煤點 17 個，煤厚 （204 號孔）～（12 號孔） ，平均，可采點 7 個，可采厚 ～，可采面積 。4 上2 煤層：位于 4 上1 煤之下，下距 4 煤層間距 ～，平均 ，見煤點 13 個，可采點 5 個，可采厚度 ～，平均 ，可采面積 ?？刹擅簩犹卣饕姳?22。全井田分布、結(jié)構(gòu)單一，可采煤厚 ～，平均 ，屬厚煤層，可采面積 可采煤層主要分布于趙坡向斜軸部及兩翼。 煤質(zhì)（1）煤的物理性質(zhì)及煤巖特征各煤層的物理性質(zhì)變化不大，均為黑色，條痕為棕色、棕黑色，瀝青光澤，內(nèi)生裂隙不甚發(fā)育，裂隙被方解石脈或黃鐵礦薄膜充填。12 / 724 煤層煤巖特征有機質(zhì)顯微組分含量較高，平均值 %，其中鏡質(zhì)組及半鏡質(zhì)組含量相對較低，平均值為 %。殼質(zhì)組含量較少，平均值%，無機組分含量平均為 %，以粘土類和碳酸鹽類為主，硫化物類含量較少。? 水分（M ad）各煤層原煤空氣干燥基水分（M ad）在 ～% 之間，平均值為 ～%，各煤層浮煤水分平均值在 ～%之間。? 灰分（A d）第一 灰分產(chǎn)率：各煤層原煤灰分產(chǎn)率平均值變化在 ～%之間，屬低中灰～中灰分煤，經(jīng) 密度液浮選后，各煤層灰分產(chǎn)率平均值為 ～%。浮煤灰分產(chǎn)率 ～%，平均值 %。井田西南部可采范圍內(nèi)為低中灰~中灰分煤。原煤灰分平面變化小，大面積為低中灰分煤。第二 夾矸對煤層灰分的影響，井田內(nèi) 4 煤層一般有一層夾矸，厚度 ～，巖性為泥巖及炭質(zhì)泥巖，灰分一般 ～%，采煤時，這些矸石將有一部分混入煤中，從而使煤層灰分含量增高，根據(jù)分析資料概算，矸石每增加 1%，煤層灰分將增加 ～%，33 、41 孔，剔除矸石后的煤樣灰分分別為 %、%，混入矸石后，煤層可采灰分（包括小于 的矸石）分別為 %、%；浮煤灰分為%、 %；31 孔剔除矸石后的煤樣灰分為 %，而全層灰分（包括小于最低可采厚度 矸石）為 %。? 煤的揮發(fā)分產(chǎn)率（V daf）各煤層揮發(fā)在 ～%之間，屬中高揮發(fā)分煤。4 上1 煤層固定碳含量為 %，屬低固定碳煤；4 煤層固定碳含量 %，屬中等固定碳煤。? 有害組分第一 硫分4 上1 煤層原煤全硫含量變化在 ～%之間，平均值 %，屬變化小的中硫分煤。4 煤層為井田全硫含量較低的煤層，其含量為～% ，平均值 %，屬硫分變化中等的低硫分煤。有機硫差異不大，平均值 ～%，硫酸鹽硫含量較少，平均值 %。4 煤層原煤磷含量為 ～%，平均值 %，屬低磷分煤。原煤氟含量平均值 98～105μg/g，浮煤氟含量平均值 52μg/g。（3）煤的工藝性能? 粘結(jié)性與結(jié)焦性各煤層粘結(jié)指數(shù)（GRI）為 0，原煤焦渣特征 23。? 可磨性煤的哈氏可磨性指數(shù)是評價粉煤鍋爐用煤成份難易程度的重要參數(shù)。各煤層哈氏可磨性指數(shù)平均值為 68～71%，屬中等可磨性煤。 4 煤層煤灰軟化溫度（ST ）平均值 1289℃，為中等軟化溫度灰，其較低軟化溫度灰的樣點占 45%，其余為中等及較高軟化溫度。表 23 各煤層煤質(zhì)情況一覽表煤層編號 4 上1 4最小～最大 Mad（％） 平 均 最小～最大 Ad（％） 平 均 最小～最大 St，d （％） 平 均 最小～最大 Vdaf（％） 平 均 最小～最大 Pd（％）平 均 最小～最大 Q，ar （MJ/kg）平 均 煤累 不粘煤(31)號或長焰煤 煤的分類井田 4 上1 煤層為低中灰、中硫、特低磷、含油、中等軟化溫度灰、中高熱值不粘煤（31） ；4 煤層為中灰、低硫、低磷、富油、中等軟化溫度灰、高熱值不粘煤 31 號。各煤層煤質(zhì)情況見表 23。據(jù)水簾、火石嘴煤礦資料，4 煤地面、井下堆放，發(fā)火期一般 3～5 個月。因此本井田各可采煤層屬易自燃至很易自燃煤層。4 號煤層頂板采樣分析結(jié)果表明，頂板瓦斯含量與該煤層瓦斯含量基本相同，煤層與圍巖瓦斯含量較高，對未來煤礦生產(chǎn)影響亦大。采掘生產(chǎn)過程中，在接近此區(qū)域時，有可能發(fā)生瓦斯大量涌出和積聚，如遇火源，將導(dǎo)致瓦斯爆炸事故的發(fā)生，瓦斯是礦井主要危險源。4 上1 煤的爆炸指數(shù)為%10%， 4 煤的爆炸性指數(shù)為 %10%，表明井田各煤層煤塵具有爆炸性危險。 其它災(zāi)害（1）洪水涇河支流范家河流經(jīng)本井田南部，據(jù)本次水文地質(zhì)測繪資料，其上下游段面流量分別為 。據(jù)本次洪水位調(diào)查結(jié)果，最高洪水位在該地段高程為 1004～1005m ，16 / 72與井口標(biāo)高相差 13～14m。井田內(nèi)溝谷發(fā)育，地形坡陡溝深，現(xiàn)基本穩(wěn)定，但隨著開采活動的進行，在雨季容易引發(fā)塌方、滑坡。井田內(nèi)泥石流發(fā)育不明顯，隨著開采加劇，預(yù)計大暴雨時在崩塌、滑坡地段可能會引發(fā)泥石流，特別是工業(yè)場地西側(cè)排矸場，應(yīng)采取護坡和擋墻處理。m，滲透系數(shù)為 ～，水文地質(zhì)條件屬簡單。（4）煤層頂、底板巖性4 上1 煤：偽頂零星分布（21 號孔） ，均為炭質(zhì)泥巖和泥巖，直接頂為砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖。4 上2 煤：直接頂主要為砂質(zhì)泥巖、泥巖，底板為粉砂巖、泥巖。4 煤層底板主要為褐灰色泥巖、鋁質(zhì)泥巖，僅 4443 號孔 4 煤直接底板為炭17 / 72質(zhì)泥巖。就絕對溫度而言，本井田極高溫區(qū)分布于 54 號孔周圍，極高溫度為 ℃。（6）沖擊地壓危險性根據(jù)《蔣家河井田勘探地質(zhì)報告》中未提供確定沖擊地壓的基礎(chǔ)資料，根據(jù)本礦井及鄰近礦井生產(chǎn)資料證明未出現(xiàn)沖擊地壓現(xiàn)象。但再巷道布置時應(yīng)盡量避開應(yīng)力集中區(qū)，掘進和采煤時也應(yīng)注意應(yīng)力集中影響。首先介紹礦井的地理概況、采取布置及采煤方法等。最后分析本礦井主要災(zāi)害，重點介紹與礦井火災(zāi)有關(guān)的煤層自然發(fā)火期與自燃傾向性、瓦斯、煤塵爆炸指數(shù)及爆炸危險性等。 ，東翼傾向 SE，傾角 2～10176。ZF1406 工作面巷道布置為“一進一回”U 型布置，工作面布置一條回風(fēng)順槽，一條運輸順槽和開切眼。工作面傾斜長度為 151 米（中對中） ，開采區(qū)域煤層平均厚度 ，可采儲量為 萬噸，服務(wù)年限為 年。為提高資源回收率降低混矸率，采用一刀一放循環(huán)作業(yè)方式，放煤步距為 ，割煤高度定為 ，放煤高度定位 。配風(fēng)量為 Q＝1932 m 3/min。 煤層自燃相關(guān)理論 煤層自燃規(guī)律在煤礦，自燃火災(zāi)主要是指煤炭在一定條件和環(huán)境下自身發(fā)生物理化學(xué)變化（吸氧、氧化、發(fā)熱） ，聚集熱量導(dǎo)致著火而形成的火災(zāi)。 煤的自燃機理關(guān)于煤的自燃問題，很長一段時間以來，國內(nèi)外的好多學(xué)者一般都認(rèn)為煤中黃鐵礦的存在是其發(fā)生自燃的原因，然而由于黃鐵礦發(fā)生氧化反應(yīng)成為三氧化二鐵及三氧化硫時能夠釋放出熱能，若在有水分參與的情況下，便可以形成硫酸，而它是很強的氧化劑，更加速煤的氧化，如此循環(huán)，便又促進煤的自燃。除此之外，煤的自燃還和煤本身的一些性質(zhì)有關(guān)。所以，從其本質(zhì)上來講煤的自燃就是煤的氧化過程。通風(fēng)是維持較高氧濃度的必要條件，是保證氧化反應(yīng)自動加速的前提。上述四個條件缺一不可，前三個條件是煤炭自燃的必要條件，最后一個是充分條件。（2）自熱階段特征：煤溫升高；流經(jīng)火源后的空氣氧含量減少；空氣濕度增大，形成霧氣，在支架及巷道壁上凝有水珠；空氣中一氧化碳、二氧化碳含量顯著增加。 ZF1406 綜放工作面煤層自燃隱患識別及其影響因素 煤層自然發(fā)火危險性本礦井各煤層的物理性質(zhì)變化不大，均為黑色，條痕為棕色、棕黑色，瀝青光澤，內(nèi)生裂隙不甚發(fā)育，裂隙被方解石脈或黃鐵礦薄膜充填。層狀構(gòu)造，具貝殼狀、階梯狀煤有自燃傾向性煤自身的特性21 / 72斷口。隋質(zhì)組含量平均值 %。據(jù)近鄰的水簾、火石嘴煤礦調(diào)查資料，地面、井下堆放的煤，發(fā)火期一般 3～5 個月。因此，本井田各煤層屬自燃煤層。針對這一情況，入井對現(xiàn)場情況進行了實地勘察，路線為：總回→ZF1406 回風(fēng)順槽→工作面→ZF1406 進風(fēng)順槽，勘察過程中，對被采動壓力壓酥的回風(fēng)順槽巷幫及回風(fēng)隅角等地點進行了重點檢查，同時對工作面通風(fēng)情況進行了了解。(ZF1406 綜放工作面通風(fēng)系統(tǒng)圖如圖 33 示。采空區(qū)開切眼停采線污風(fēng)風(fēng)流 ZF1406 回風(fēng)順槽ZF1406 綜放工作面回風(fēng)隅角 CO 超限22 / 72圖 33 ZF1406 工作面通風(fēng)系統(tǒng)示意圖 影響煤炭自然發(fā)火的因素自燃火災(zāi)是由于很多因素綜合作用才形成的結(jié)果，而其中起決定作用的是煤層的自燃性能，其他因素起在一定的加劇和增加危險程度的作用。相關(guān)研究表明，含氧官能團的多少和分子結(jié)構(gòu)的疏密程度決定了煤的氧化能力；? 煤化程度。同一煤化程度的煤在不同的礦井和地區(qū)，其自然傾向性差距也是很大的；? 煤的巖分其對煤的自燃傾向性有一定的影響，但不是決定因素；? 煤中的瓦斯含量。其對煤的氧化過程既有一定的加速作用，也會有阻止氧化的因素；? 煤中硫及其他礦物質(zhì)。（2）開采技術(shù)大量的事實證明，礦井的開拓方式、采煤方法、采區(qū)巷道布置和通風(fēng)系統(tǒng)、回采工藝和技術(shù)管理等開采技術(shù)和管理水平，對煤自燃發(fā)火起決定作用。既決定保護煤柱的數(shù)量和大小，又決定所留煤柱受壓與碎裂程度；? 采煤方法和回采工藝，但其決定的因素是出采率和工作面推進速度。把風(fēng)控制在易燃風(fēng)速區(qū)之外，是從通風(fēng)的角度預(yù)防自然大火的原則。在有地質(zhì)構(gòu)造的地區(qū)，自然危險性加劇；? 開采深度。 煤層自燃的防滅火系統(tǒng)本礦井按照《礦井防滅火規(guī)范》的規(guī)定和要求，結(jié)合目前國內(nèi)防滅火發(fā)展?fàn)顩r，針對 ZF1406 綜放工作面的實際情況，本設(shè)計確定本礦井建立以黃泥灌漿防滅火為主，阻化劑及凝膠防滅火技術(shù)為輔的防滅火系統(tǒng)，同時在采煤工作面運輸巷、回風(fēng)巷停采線內(nèi)設(shè)置防火門。預(yù)防性灌漿就是將水、漿材按適當(dāng)比例混合，配制成一定濃度的漿液，借助輸漿管路輸送到可能發(fā)生自燃的區(qū)域，用以防止煤炭自燃，是使用最為廣泛、效果最好的一種技術(shù)。水力制備是利用高壓水槍沖刷松散的粘土層使水土混合形成泥漿，是一種操作較為簡單的制漿方式，但漿液濃度難以保證，防火效果差；機械制漿是按照一定的比例將制漿材料和水送入攪拌池，經(jīng)攪拌機攪拌，輸入注漿管路送至井下，但目前的灌漿系統(tǒng)普遍存在易堵管、輸漿力度小、漿材要求高、投資大等不足。24 / 72圖 34 灌漿站布置示意圖灌漿站建設(shè)：風(fēng)井場地建 2 個攪拌池和 1 個注漿池，其中池的深度和直徑都均為2m，池體全用磚砌筑然后再用水泥抹面，其上固定攪拌器。灌漿站布置如圖 34 所示。25 / 72采前預(yù)灌就是在煤未開采之前即對煤層進行灌漿，適用于老空區(qū)過多、自然發(fā)火嚴(yán)重的礦井；隨采隨灌就是隨著采煤工作面推進的同時向采空區(qū)灌漿，主要有鉆孔灌漿、埋管灌漿和灑漿，能及時將頂板冒落后的采空區(qū)進行灌漿處理；采后灌漿就等回采結(jié)束后，將整個采空區(qū)封閉起來后進行灌漿。采用埋管灌漿法，在放頂前沿回風(fēng)巷在采空區(qū)預(yù)先鋪好灌漿管(一般預(yù)埋 10～20m鋼管) ，預(yù)埋管一端通采空區(qū)，一端接膠管，膠管長一般為 20～30m ，灌漿隨工作面的推進，用回柱絞車逐漸牽引灌漿管，牽引一定距離灌一次漿，要求工作面采空區(qū)能灌到足夠的泥漿(如圖 35 所示 )。水固比的大小影響著注漿的效果和泥漿的輸送。漿液的水固比應(yīng)根據(jù)泥漿的輸送距離、煤層傾角，灌漿方式及灌漿材料和季節(jié)等因素通過53214626 / 72試驗確定，一般情況下為 4:1，冬季為 5: