介休瑞東礦井防滅火設計1

1、介休瑞東礦井防滅火設計14山西介休義棠瑞東煤業(yè)有限公司礦井防滅火設計目 錄礦井防滅火設計依據(jù)及基礎資料51礦井概況51.1交通位置51.2 地形地貌51.3 河流水系51.4 氣象及地震情況62煤層賦存條件72.1 煤層及煤質(zhì)73 煤炭儲量及開拓情況143.1煤炭儲量143.2開拓方式183.3開采技術條件及開采方法184 通風及災害情況184.1通風情況184.2 瓦斯及其涌出情況194.3地溫194.4 煤的爆炸性、自然傾向性及發(fā)火期19礦井灌漿防滅火系統(tǒng)201 灌漿設備選擇202 灌漿方法223 灌漿參數(shù)的選擇及日灌漿量、時灌漿量計算224 灌漿材料的選擇255灌漿管路的選擇266 灌漿

2、疏水系統(tǒng)及預筑防火墻287 灌漿量計算307.1灌漿用土量qt 計算307.1.1按采空區(qū)灌漿量計算307.1.2按日灌漿量計算317.1.3按灌漿區(qū)日灌漿所需用土量計算公式為317.2灌漿用水量qw計算317.3日灌漿量qj317.4其他計算方法327.4.1根據(jù)采空區(qū)所留浮煤量的多少確定灌漿用土量323.4.2根據(jù)采空區(qū)體積大小確定灌漿用土量328 灌漿管道系統(tǒng)設計328.1灌漿管道系統(tǒng)布置328.2輸送倍線計算338.3管徑計算338.3.1主要灌漿干管直徑計算338.4管材確定358.5管壁計算359 水槍選擇369.1水槍的流量特性計算369.1.1水槍噴嘴出口射流速度369.1.2

3、水槍噴嘴流量369.1.3水槍噴嘴直徑mm369.1.4水槍噴嘴壓頭m369.1.5水槍臺數(shù)計算379.2 單位耗水量379.2.1 粘土；松散土壤，松散砂土風化泥炭等379.2.2亞粘土；堅固黃土，砂土等379.2.3輕亞粘土；極堅固黃土，砂土等3710泥漿泵選擇3711 灌漿站主要設施3911.1人工或機械取土制漿3911.2儲土場40礦井注氮防滅火系統(tǒng)411 注氮系統(tǒng)論述412 設計依據(jù)413 注氮防滅火系統(tǒng)主要技術參數(shù)413.1 防滅火的技術要求413.2 礦井防滅火所需注氮流量415 管路布置426 注氮管理437 制氮機設置方案438 自燃發(fā)火指標性氣體和試驗指標439 采空區(qū)三帶

4、分布情況4310 自燃發(fā)火臨界值4410.1 自燃發(fā)火臨界值確定4410.2 出現(xiàn)自燃發(fā)火征兆的處理程序4411 工作面月推進度4411.1工作面月推進度要求4411.2月推進度達不到要求需采取措施4412 工作面停采位置4413 注氮監(jiān)控系統(tǒng)4413.1 注氮監(jiān)控系統(tǒng)4413.2 井下采樣地點設置4513.3 地面所需設施4513.4 其他要求45礦井阻化劑防滅火451、阻化劑防火原理452、阻化劑選擇453、阻化劑濃度確定464、阻化劑防火系統(tǒng)選擇465、阻化劑防火裝備476、阻化劑防火工藝47防火密閉施工481密閉設置位置483施工標準493.1防火永久密閉施工標準493.2施工密閉安全

5、技術措施49 礦井防滅火設計依據(jù)及基礎資料1礦井概況1.1交通位置山西介休義棠瑞東煤業(yè)有限公司井田位于介休市西南綿山鎮(zhèn)后黨峪村一帶，距介休市直距8km,行政區(qū)劃隸屬介休市綿山鎮(zhèn)管轄，地理坐標為東經(jīng)111°4911111°5245，北緯36°563936°5815。該礦位于介休市綿山鎮(zhèn)西南8.6km處，西距108國道僅10.5km，西北距南同蒲鐵路義棠火車站2.5km，距大運高速公路 6km，東北距介休火車站約8km，其間均有簡易公路相通，交通較為便利。1.2 地形地貌井田地處呂梁山東麓緊臨太原盆地的山前丘陵地帶。井田位于汾河東岸，地形復雜，沖溝發(fā)育，沖溝

6、多北西向。較大溝谷有小片基巖出露，兩岸形成較陡的“v”字型谷，溪流沿溝谷匯入汾河。山頂黃土覆蓋形成梁、垣、峁等特征的黃土地貌。整體地勢為南高北低，東高西低，最高點位于井田東南部山梁，高程1133.00m，最低點位于井田北部溝谷中，高程875m.00，最大相對高差258.00m。1.3 河流水系井田屬黃河流域汾河水系，井田內(nèi)無常年性河流，只有雨季時各沖溝內(nèi)匯集洪水沿溝向北流入后黨峪村北小水庫或向南西流出井田匯入汾河。井田西鄰汾河，汾河為本區(qū)主要河流，河床于南廟溝口海拔725m，于兩渡鎮(zhèn)西海拔717m；其坡度為1.6。河谷寬窄不一，該區(qū)以義棠一帶最寬，谷底寬達400余米；其下游靈石一帶，由于河床巖

7、層堅硬，造成狹窄的河谷。汾河在義棠至兩渡一帶具有河漫灘河谷之特征，河床蛇曲于河漫灘中。本井田東北部后黨峪村北小水庫為季節(jié)性蓄水水庫，雨季時有少量蓄水，旱季時干涸無水。1.4 氣象及地震情況本區(qū)屬大陸性氣候，冬寒夏暖，春季多風，秋季涼爽，四季分明。年平均最高氣溫17.1，年平均最低氣溫-5.5，歷年平均氣溫10.9，極端最高氣溫為38，極端最低氣溫為-21.6。 年降水量平均為 571.85mm，每年以6、7、8、9四個月的降水量最大，年最大降水量 886.40mm，年最小降水量為242.30mm。年最大蒸發(fā)量2285.10mm，月最大蒸發(fā)量407.10mm，年平均濕度6.559.15毫巴，絕對

8、最高濕度為22毫巴，最低1毫巴。 年主導風向為西北風，冬季多為西風、西北風，夏季多為東風、東南風，年平均風速2.1m/s，冬春季風大，夏季風較小，一般風力34級。本區(qū)凍結(jié)期一般始于10月下旬，終于次年4月上旬，最長凍結(jié)期可達170余日，最大凍土深度為80cm。年平均初霜期為10月上旬，終霜期為第二年4月中旬，全年無霜期170d左右。最大積雪厚度30mm。根據(jù)建筑抗震設計規(guī)范(gb50011-2010)和中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖(gb18306-2001圖a1)，本區(qū)抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.20g。2煤層賦存條件2.1 煤層及煤質(zhì)1含煤性井田內(nèi)主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原

9、組、二疊系下統(tǒng)山西組。山西組賦存有1、2、3、4號煤層，1、2號煤層為較穩(wěn)定大部可采煤層，3、4號煤層為不可采煤層，山西組地層厚度48.10m，煤層總厚3.56m，含煤系數(shù)7.4%，可采煤層總厚2.93m，可采煤層含煤系數(shù)6.1%；太原組含有5、6、7、8、9、10、11號煤層，其中6、9、10、11號煤層為可采煤層，太原組地層總厚為86.99m，煤層總厚為8.9m，含煤系數(shù)為10.23%，可采煤層總厚7.15m，可采煤層含煤系數(shù)為8.21%。2可采煤層井田內(nèi)主要可采煤層為山西組的1、2號煤層和太原組的6、9、10、11號煤層，現(xiàn)將各煤層敘述如下： 1)1號煤層 位于山西組中上部，距頂部k8砂

10、巖底18.20m，煤層厚度為01.26m，平均為0.89m。不含夾矸，結(jié)構(gòu)簡單，為較穩(wěn)定大部可采煤層，井田內(nèi)除西北部rd12號孔尖滅不可采外，其余地段均達可采，直接頂板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為砂巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。井田內(nèi)該煤層已基本采空，該煤層在井田西部和東部均有隱伏露頭分布。 2)2號煤層 位于山西組中下部，距上部1號煤層5.59m，煤層厚度為03.42m，平均為2.04m。含02層夾矸，結(jié)構(gòu)較簡單，為較穩(wěn)定大部可采煤層，井田內(nèi)除西北部rd12號尖滅，rd5號孔不可采和東南部rd3號孔不可采外，其余地段均可采。直接頂板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為砂巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。井田內(nèi)該

11、煤層已基本采空。該煤層在井田西部和東部均有隱伏露頭分布。 3)6號煤層位于太原組上部，距2號煤層31.67m左右，煤層厚度為01.65m，平均為1.06m，為較穩(wěn)定大部可采煤層。井田內(nèi)除rd3號孔尖滅和rd8號孔不可采外，其余地段均達可采，該煤礦大部不含夾矸，局部含1層薄泥巖夾矸，結(jié)構(gòu)簡單。直接頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為砂巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為粉砂巖。井田內(nèi)該煤層已進行大片開采，井田西部均有隱伏露頭分布。4)9號煤層位于太原組下部，上距6號煤層57.94m左右，煤層厚度為01.38m，平均為0.92m。井田內(nèi)除rd3、rd12號孔尖滅和rd8號孔不可采外，其余地段均達可采，為較穩(wěn)定

12、的大部可采煤層，該煤層不含夾矸，結(jié)構(gòu)簡單，直接頂板為k2灰?guī)r，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。該煤層在井田東部有隱伏露頭分布。5)10號煤層位于太原組下部，距9號煤層0.92m左右，煤層厚度為1.154.81m，平均為3.45m。含0-3層夾矸，結(jié)構(gòu)較復雜，煤層層位穩(wěn)定，為穩(wěn)定的全井田可采煤層；頂板均為泥巖、砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為粉砂巖，該煤層在井田東部有隱伏露頭分布。6)11號煤層位于太原組下部，上距10號煤層3.06m左右，煤層厚度0.862.33m，平均為1.72m，含02層夾矸，結(jié)構(gòu)較簡單，層位較穩(wěn)定，為穩(wěn)定的大部可采煤層，該煤層在井田南部rd1、rd4號孔和井田北部rd11號孔

13、與上部10號煤層間距變小，合并為一層。其頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為粉砂巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為砂巖。井田內(nèi)原瑞東煤礦已對該煤層進行了少量巷道揭露。該煤層在井田東部有隱伏露頭分布。各可采煤層特征見表2-1-1。表2-1-1 可采煤層特征表 地層煤層號煤層厚度(m)煤層間距(m)煤層結(jié)構(gòu)(夾矸數(shù))頂?shù)装鍘r性穩(wěn)定程度可采情況最小最大平均最小最大平均頂板底板山西組1 0-1.260.89簡單0泥巖砂質(zhì)泥巖砂巖泥巖砂質(zhì)泥巖較穩(wěn)定大部可采0.73-12.805.5920-3.422.04較簡單0-2泥巖砂質(zhì)泥巖砂巖泥巖砂質(zhì)泥巖較穩(wěn)定大部可采24.12-47.3631.67太原組60-1.651.

14、06簡單0-1泥巖砂質(zhì)泥巖砂巖砂質(zhì)泥巖泥巖粉砂巖較穩(wěn)定大部可采48.40-68.5257.9490-1.380.92簡單0石灰?guī)r泥巖砂質(zhì)泥巖較穩(wěn)定大部可采0-1.620.92101.15-4.813.45較復雜0-3泥巖砂質(zhì)泥巖砂質(zhì)泥巖泥巖粉砂巖穩(wěn)定全井田可采110.86-2.331.720.24-9.473.06較簡單0-2泥巖砂質(zhì)泥巖粉砂巖泥巖砂質(zhì)泥巖砂巖穩(wěn)定大部可采煤質(zhì)1物理性質(zhì)和煤巖特征井田內(nèi)各煤層的物理性質(zhì)大體相同，表現(xiàn)為黑色，條痕色為棕黑色玻璃光澤，硬度一般為23，有一定的韌性，貝殼狀，參差狀斷口，內(nèi)生裂隙較發(fā)育。層煤的宏觀煤巖組分以亮煤、暗煤為主，鏡煤次之，絲炭少量，宏觀煤巖類型

15、多為半亮型，局部為半暗型，暗淡型、光亮型較少。煤層主要為條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造。據(jù)崔家溝精查報告資料，煤的顯微煤巖組分在有機組分中1、2號煤以鏡質(zhì)組為主，9、10、11號煤以絲質(zhì)組為主。鏡質(zhì)組主要是均質(zhì)鏡質(zhì)體和基質(zhì)鏡質(zhì)體，有少量膠質(zhì)鏡質(zhì)體；絲質(zhì)組以氧化絲質(zhì)體為主，在無機組分中，各層煤均以粘土類為主，硫化物次之。2煤的化學性質(zhì)和工藝性能根據(jù)本次補充施工鉆孔的煤質(zhì)化驗資料，各可采煤層的主要化學性質(zhì)和工藝性能如下：1)1號煤層水分(mad)：原煤0.24%0.62%，平均0.43%；浮煤0.30%0.65%，平均0.47%?；曳?ad)：原煤9.26%28.44%，平均22.07%；浮煤7.63%11

16、.20%，平均9.21%。揮發(fā)分(vdaf)：原煤20.56%25.95%，平均22.42%；浮煤17.99%22.33%，平均20.24%。全硫(st,d)：原煤0.50%0.94%，平均0.69%；浮煤0.52%1.11%，平均0.69%。焦渣特征(crc):原煤：36，浮煤46。膠質(zhì)層厚度(y)812mm，平均10mm。粘結(jié)指數(shù)(gr·i)6191，平均76。發(fā)熱量(qgr,d)原煤24.9329.01mj/kg，平均26.97mj/kg；浮煤29.6932.50 mj/kg, 平均31.27mj/kg。1號煤層為低灰中灰、低硫分中硫分、中熱值高熱值焦煤。2)2號煤層水分(ma

17、d)：原煤0.30%0.71%，平均0.52%；浮煤0.28%1.10%，平均0.56%?；曳?ad)：原煤8.18%25.41%，平均17.81%；浮煤5.76%11.64%，平均8.86%。揮發(fā)分(vdaf)：原煤18.54%25.12%，平均22.01%；浮煤16.60%22.93%，平均19.15%。全硫(st,d)：原煤0.53%1.62%，平均1.05%；浮煤0.46%1.75%，平均1.02%。焦渣特征(crc):原煤：36，浮煤36。膠質(zhì)層厚度(y)615mm，平均11mm。粘結(jié)指數(shù)(gr·i)6287，平均73。發(fā)熱量(qgr,d)原煤26.4732.56mj/kg

18、，平均28.66mj/kg；浮煤27.9833.88mj/kg, 平均30.84mj/kg。2號煤層為特低灰中灰、低硫高硫分、高熱值特高熱值焦煤。3)6號煤層水分(mad)：原煤0.27%1.02%，平均0.66%；浮煤0.26%1.66%，平均0.74%。灰分(ad)：原煤9.78%28.23%，平均21.34%；浮煤7.24%17.09%，平均11.19%。揮發(fā)分(vdaf)：原煤17.41%26.51%，平均20.88%；浮煤16.68%24.35%，平均19.29%。全硫(st,d)：原煤0.46%2.19%，平均1.07%；浮煤0.46%1.86%，平均0.97%。焦渣特征(crc)

19、:原煤：16，浮煤36。膠質(zhì)層厚度(y)1123mm，平均17mm。粘結(jié)指數(shù)(gr·i)6092，平均71。發(fā)熱量(qgr,d)原煤25.4828.49mj/kg，平均26.86mj/kg；浮煤27.6633.23mj/kg, 平均30.51mj/kg。6號煤層為低灰高灰、低硫高硫分、中熱值高熱值焦煤。4)9號煤層水分(mad)：原煤0.52%1.08%，平均0.80%；浮煤0.38%0.82%，平均0.64%。灰分(ad)：原煤14.52%29.78%，平均23.04%；浮煤7.08%10.93%，平均9.26%。揮發(fā)分(vdaf)：原煤16.06%22.75%，平均19.11%；

20、浮煤14.31%19.60%，平均17.03%。全硫(st,d)：原煤0.58%1.20%，平均0.86%；浮煤0.49%1.05%，平均0.75%。焦渣特征(crc):原煤：14，浮煤25。膠質(zhì)層厚度(y)812mm，平均11mm。粘結(jié)指數(shù)(gr·i)1120，平均17。發(fā)熱量(qgr,d)原煤24.9330.07mj/kg，平均27.81mj/kg；浮煤28.5232.44mj/kg, 平均30.60mj/kg。9號煤層為低灰中灰、低硫中硫分、中熱值特高熱值貧瘦煤。5)10號煤層水分(mad)：原煤0.42%1.43%，平均0.67%；浮煤0.22%2.91%，平均0.75%?；?/p>

21、分(ad)：原煤12.92%25.44%，平均20.50%；浮煤6.29%11.11%，平均9.06%。揮發(fā)分(vdaf)：原煤15.35%23.27%，平均19.67%；浮煤14.98%19.62%，平均17.13%。全硫(st,d)：原煤0.64%2.87%，平均1.75%；浮煤0.60%2.72%，平均1.51%。焦渣特征(crc):原煤：26，浮煤26。膠質(zhì)層厚度(y)3.512.5mm，平均7.3mm；粘結(jié)指數(shù)(gr·i)819，平均14；發(fā)熱量(qgr,d)原煤24.3231.19mj/kg，平均27.78mj/kg；浮煤27.8433.21mj/kg, 平均30.97m

22、j/kg。10號煤層為低灰中灰、低硫分中高硫分、中等熱值特高熱值貧瘦煤。6)11號煤層水分(mad)：原煤0.30%1.92%，平均0.99%；浮煤0.46%1.63%，平均1.01%。灰分(ad)：原煤17.24%32.01%，平均21.52%；浮煤5.67%10.01%，平均7.97%。揮發(fā)分(vdaf)：原煤19.52%24.29%，平均22.17%；浮煤17.41%19.06%，平均18.50%。全硫(st,d)：原煤2.10%2.9%，平均2.52%；浮煤1.97%2.84%，平均2.31%。焦渣特征(crc):原煤：15，浮煤25。膠質(zhì)層厚度(y)511mm，平均8mm。粘結(jié)指數(shù)(

23、gr·i)619，平均13。發(fā)熱量(qgr,d)原煤25.1229.80mj/kg，平均26.94mj/kg；浮煤27.4433.64mj/kg, 平均30.60mj/kg。11號煤層為特低灰中灰、中高硫分、中熱值特高熱值貧瘦煤。各可采煤層煤質(zhì)特征見表2-1-2。山西介休義棠瑞東煤業(yè)有限公司礦井防滅火設計3 煤炭儲量及開拓情況3.1煤炭儲量3.1.1 井田境界根據(jù)晉煤重組辦發(fā)200961號關于晉中市介休市煤礦企業(yè)兼并重組整合方案(部分)的批復文件批準，由原介休市瑞東煤業(yè)有限責任公司、山西寶源煤業(yè)有限公司和介休市瑞來煤業(yè)有限責任公司等三個煤礦重組整合為山西介休義棠瑞東煤業(yè)有限公司。整合

24、主體是凱嘉能源義棠煤業(yè)公司，2010年9月30日，晉煤重組辦發(fā)201066號文取消山西介休泰瑞煤炭資產(chǎn)經(jīng)營有限公司主體資格，變更為山西義棠煤業(yè)有限公司。2009年11月27日 山西省國土資源廳頒發(fā)了采礦證，證號c1400002009111220045691，整合后井田面積9.5391km2，生產(chǎn)規(guī)模為1.20mt/a，批準開采111號煤層。井田范圍由下列121個拐點坐標連線圈定。見井田境界拐點坐標表3-2-1。表3-2-1 井田境界拐點坐標表(6°帶)北京54坐標系西安80坐標系點號xy點號xy140921601957302414092111.20319572954.72024092

25、2001957321524092151.20419573145.720340922601957334834092211.20419573278.721440924501957354544092401.20619573475.721540931001957500054093051.21319574930.723640932001957500064093151.21419574930.723740932001957560074093151.21619575530.725840934991957560084093450.21719575530.723940935001957605094093451.

26、21919575980.72510409370019576050104093651.21919575980.72411409370019577500114093651.22519577430.72912409290019577500124092851.22219577430.73213409290019578299134092851.22519578229.73514409210019578299144092051.22219578229.73815409210019577654154092051.22019577584.73616409075019577654164090701.215195

27、77584.74117409075019577060174090701.21319576990.73918409100019577000184090951.21419576930.73719409101019575000194090951.20619574930.73120409108019574500204090991.20519574430.72921409149019574136214091441.20519574066.726開采深度：996-440m開采深度：995.99-439.99m3.1.2資源/儲量和可采儲量(一)礦井資源/儲量根據(jù)2010年10月山西地寶能源有限公司提交的山

28、西介休義棠瑞東煤業(yè)有限公司礦井兼并重組整合底板等高線及資源/儲量估算圖，按照煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范，國務院函(1998)5號關于酸雨控制區(qū)和二氧化碳污染控制區(qū)有關問題的批復及煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范等有關文件規(guī)定，礦井資源/儲量遵循下列原則計算：1最低可采厚度：焦煤0.70m，貧瘦煤0.80m；2煤層灰分不大于40%；最高可采硫分(st·d)3%；3剔除夾矸厚度0.05m計算儲量；4儲量計算的煤層為6、9、10、11號煤層；56、9、10、11號煤層視密度采用：6號煤為1.39t/m3，9號煤 為1.40t/m3；10號煤為1.38t/m3；11號煤為1.41t/m3；6儲量計算方法采用地

29、質(zhì)塊段算術平均法。計算公式如下：q=smd式中：q塊段煤炭儲量，t；s塊段水平投影面積，m2；m塊段內(nèi)煤層平均厚度，m；d煤層視密度，t/m3。通過估算，整合后全井田6、9、10、11號煤層保有資源/儲量57.05mt，其中探明的經(jīng)濟基礎儲量111b為32.79mt,控制的經(jīng)濟基礎儲量122b為10.08mt,推斷的資源儲量333為14.16mt，蹬空區(qū)111b儲量2mt。其中111b級儲量占探明資源儲量的58%, 111b+122b級儲量占探明資源儲量的75%。上述資源/儲量中，按煤類統(tǒng)計，焦煤(jm)資源儲量為5.26mt，貧瘦煤(ps)資源儲量為51.79mt。礦井保有能利用資源/儲量匯

30、總表見表3-2-2。表3-2-2 礦井保有能利用資源/儲量匯總表 單位：mt煤層號煤類資源/儲量(mt)備注111b122b333蹬空(111b)現(xiàn)保有6jm3.530.451.285.2667769ps4.161.351.667.17587710ps16.014.466.250.0226.74607711ps9.093.824.9717.885172合計jm+ps32.7910.0814.160.0257.055875其中jm3.530.451.285.26ps29.269.6312.880.0251.79(二) 礦井工業(yè)資源/儲量礦井工業(yè)資源/儲量依據(jù)下式進行計算：礦井工業(yè)資源/儲量=(1

31、11b+122b+333k) 式中：k推斷資源量的可信度系數(shù),0.8礦井工業(yè)資源/儲量54.20mt。礦井工業(yè)資源/儲量見表3-2-3。表3-2-3 礦井工業(yè)資源/儲量匯總表 單位：mt煤層號煤類111b122b333k111b+122b111b+122b+333k6jm3.530.451.023.985.009psm4.161.351.335.516.8410psm16.014.465.0020.4725.4711psm9.093.823.9812.9116.89合 計32.7910.0811.3342.8754.20注：蹬空區(qū)儲量未列入礦井工業(yè)資源儲量內(nèi)。(三)礦井設計資源/儲量礦井設計資

32、源/儲量依據(jù)下式進行計算：礦井設計資源/儲量=(礦井工業(yè)資源/儲量-永久煤柱損失) 式中：永久煤柱損失為井田境界、斷層等保安煤柱。根據(jù)以上計算,礦井設計資源/儲量為36.006mt。礦井設計資源/儲量匯總見表3-2-4。表3-2-4 礦井設計資源/儲量匯總表單位：mt 煤層編號工業(yè)資源/儲量111b+122b+333k永久煤柱礦井設計資源/儲量井田境界斷層村莊小計65.000.820.851.02.672.3396.841.3681.356.1828.923.411025.471116.891.661.253.7146.62410.266合計54.203.8483.4510.89618.194

33、36.006(四)礦井設計可采儲量礦井可采儲量依據(jù)下式進行計算：礦井設計可采儲量=(礦井設計資源/儲量-保護煤柱損失)×采區(qū)回采率式中：保護煤柱損失為工業(yè)場地及大巷等保安煤柱；采區(qū)回采率6、9、10、11號煤層分別為0.85%、0.85%、75%、80%。根據(jù)以上計算,礦井設計可采儲量為20.71mt。礦井設計可采儲量匯總見表3-2-5。表3-2-5 礦井設計可采儲量計算表 單位：mt 煤層編號設計資源/儲量開采煤柱損失開采損失設計可采儲量工業(yè)場地大巷小計62.330.740.941.680.100.559+1023.411.932.214.144.8214.451110.2661.

34、631.9163.5461.015.71合計36.0064.35.0669.3665.9320.713.2開拓方式 礦井開拓方式為斜井分水平開拓，分別為主斜井、副斜井、行人斜井、回風立井；三斜井都為進風井，立井作為回風。3.3開采技術條件及開采方法按礦井初步設計上水平（6#煤）布置一個普采工作面，一個備用工作面；下組煤（9+10#煤）布置一個綜采放頂煤工作面和一個備用工作面，其他掘進工作面共6個。4 通風及災害情況4.1通風情況礦井通風方式為中央并列式，通風方法為抽出式，主、副斜井、行人斜井均為進風井，立井為回風井，風井通風機房配備2臺軸流式通風機，型號均為fbcdzno.30/355*2，一

35、臺運轉(zhuǎn)，一臺備用。礦井達產(chǎn)時，總進風量8640 m3/min，總回風量,8900m3/min，總排風量8950 m3/min，礦井需風量6780m3/min， 礦井通風系統(tǒng)總阻力為1030pa，礦井等積孔為5.3m2，礦井屬通風容易礦井。通風系統(tǒng)平面圖如圖1-3所示，附：通風系統(tǒng)平面圖1-34.2 瓦斯及其涌出情況根據(jù)2010年12月山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心對本礦井瓦斯等級鑒定，鑒定結(jié)果：相對涌出量為4.13m3t，絕對涌出量為10.43m3min；根據(jù)礦井瓦斯等級鑒定標準，本礦為低瓦斯礦井。4.3地溫據(jù)調(diào)查，煤礦開采過程中,地溫一直保持在正常值內(nèi),一般為16-17之間，且地壓也未見異常。

36、4.4 煤的爆炸性、自然傾向性及發(fā)火期煤塵爆炸危險性根據(jù)國家煤及煤化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心2009年1月20日對介休市瑞東煤業(yè)有限責任公司9、10、11號煤層的檢驗報告，9號煤層火焰長度60mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉用量65；10號煤層火焰長度50mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉用量60；11號煤層火焰長度90mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉用量65，各煤層煤塵均具有爆炸危險性。另據(jù)鉆孔采樣試驗，各煤層煤塵爆炸危險性試驗結(jié)果見表2-1-5。表2-1-5 各煤層煤塵爆炸性檢驗結(jié)果表煤層號火焰長度(mm)巖粉用量(%)鑒定結(jié)論檢驗日期檢驗單位96065有爆炸性2009.1.20國家煤及煤化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中

37、心105060有爆炸性2009.1.20119065有爆炸性2009.1.20140-5060-70有爆炸性2010.250-6075有爆炸性2010650-5560-70有爆炸性2010965-10080有爆炸性20101060-7060-70有爆炸性20101170-7570-75有爆炸性2010煤的自然傾向性根據(jù)國家煤及煤化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心2009年1月20日對介休市瑞東煤業(yè)有限責任公司9、10、11號煤層的檢驗報告9號煤層煤的吸氧量0.75cm3/g，自燃傾向性為類；10號煤層煤的吸氧量0.74cm3/g，自燃傾向性為類；11號煤層吸氧量為0.65cm3/g，自燃傾向性為類，均屬

38、自燃煤層。另據(jù)鉆孔采樣試驗，各煤層自燃傾向性試驗結(jié)果見表2-1-6。表2-1-6 各煤層自燃傾向性試驗結(jié)果表 煤層號吸氧量(cm3/g)自燃傾向性等級自燃傾向性檢驗日期檢驗單位90.75自燃2009.1.20國家煤及煤化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心100.74自燃2009.1.20110.65自燃2009.1.2010.58240.6735自燃20.58760.6737自燃60.77620.8105自燃90.59620.8452自燃100.60320.8568自燃110.68680.6924自燃煤的自燃發(fā)火期 9+10#煤和6#煤自燃發(fā)火期為4-6個月。 礦井灌漿防滅火系統(tǒng) 1 灌漿設備選擇 目前灌

39、漿使用的漿液的制備主要有水力制備和機械制備兩種方法。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。山西省安全工程技術研究中心開發(fā)的kdzs-1型多功能煤礦防滅火灌漿系統(tǒng)選用移動式輕型設備、多組漿池協(xié)同灌漿、遠距離輸漿等特點，經(jīng)過濾后有多個輸漿出口，可用黃土、粉煤灰等多種灌漿材料，具有設備簡單、投資少、建設速度快、輸漿力度大、防凍等優(yōu)點。本次設計在工業(yè)場地設kdzs-1

40、型多功能煤礦防滅火灌漿系統(tǒng)一套，為全礦灌漿服務，灌漿方法采用隨采隨灌，即隨采煤工作面推進的同時向采空區(qū)灌注漿液。在灌漿工作中，灌漿與回采保持有適當距離，以免灌漿影響回采工作。灌漿材料選用黃土，來源為礦井平整工業(yè)場地多余的挖方量，根據(jù)初步設計，工業(yè)場地挖方量為224000m3，填方量為224000m3，多余的挖方量為83700 m3。灌漿站建設：工業(yè)場地建2個攪拌池和1個注漿池(注漿池設在較低的水平)，池深和直徑均為2m，池體用磚砌筑水泥抹面或用鋼板焊接，其上固定攪拌器。攪拌池底部留有出料口，在漿液流入注漿池前設雙層過濾篩子(孔徑為10mm)，攪拌池及注漿池側(cè)面設800mm×800mm

41、×2000mm下液泵坑兩個，各安設離心式液下泥砂泵2臺。灌漿站布置如圖6-2-7所示。圖6-2-7 灌漿站布置示意圖2 灌漿方法預防性灌漿方法有多種，根據(jù)采煤與灌漿先后順序關系可分為：采前預灌、隨采隨灌和采后灌漿。采前預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。為了保證及時、簡便處理處理自燃隱患，設計采用埋管灌漿法。采用埋管灌漿法，在放頂前沿回風巷在采空區(qū)預先鋪好灌漿管(一般

42、預埋1020m鋼管)，預埋管一端通采空區(qū)，一端接膠管，膠管長一般為2030m，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。532146圖6-2-8 埋管灌漿示意圖1-預埋注漿管；2-高壓膠管；3-灌漿管；4-回柱絞車；5-鋼絲繩；6-采空3 灌漿參數(shù)的選擇及日灌漿量、時灌漿量計算漿液的水固比選擇泥漿的水固比是反映泥漿濃度的指標，是指泥漿中水與固體漿材的體積之比。水固比的大小影響著注漿的效果和泥漿的輸送。泥漿的水固比越小，則泥漿濃度越大，其粘度、穩(wěn)定性和致密性也越大，包裹遺煤隔離氧氣的效果也越好，但同時流散范圍也越小，輸漿管路容易堵塞；水

43、固比大，則輸送相同體積的土所用的水量大，包裹和隔絕效果不好，礦井涌水量增加，在工作面后方采空區(qū)灌漿時容易流出而惡化工作面環(huán)境。漿液的水固比應根據(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)等因素通過試驗確定，一般情況下為4:1，冬季為5:1。日灌漿所需漿材量式中 q材日灌漿所需漿材量，m3/d； m煤層采高，6號煤層1.06m；9+10號煤層2.2m；l工作面日推進度，6號煤層4.8m；9+10號煤層5.4m；h灌漿區(qū)傾斜長度，6號煤層120m；9+10號煤層130m；c回采率，6號煤層0.95%；9+10號煤層0.85%；k灌漿系數(shù)，為灌漿材料的固體體積與需要灌漿的采空區(qū)容積之比，一般

44、取0.050.15。q材6=0.1×1.06×120×4.8×0.95=58m3/dq材9+10=0.1×2.20×130×5.4×0.85=131m3/d日制漿用水量式中 q水1制漿用水量，m3/d； 水固比。q水16=58×1.5=87m3/dq水19+10=131×1.5=197m3/d日灌漿用水量式中： q水2日灌漿用水量，m3/d； k水用于沖洗管路防止堵塞的水量備用系數(shù).一般取1.101.25。q水26=1.1×87=96m3/dq水29+10=1.1×197=2

45、18m3/d日灌漿量式中： q漿1日灌漿量，m3/d； m泥漿制成率，取0.88；q漿16=(96+58)×0.88=136m3/dq漿19+10=(218+131)×0.88=307m3/d小時灌漿量式中： q漿2每小時灌漿量，m3/h；n每日灌漿班數(shù)，3班/d； t每班純灌漿時間，4h/班。q漿16=136/(3×4)=11m3/hq漿19+10=307/(3×4)=26m3/h每小時最大灌漿量考慮到今后生產(chǎn)規(guī)模擴大和煤層發(fā)火不確定等因素，灌漿主管路按目前所需能力的1.5倍設計，則每小時最大灌漿量為： 式中： q漿max每小時最大灌漿量，m3/h。q

46、漿max=1.5×26=39m3/h需要說明的是：灌漿系統(tǒng)的灌漿系數(shù)、水土比等各項參數(shù)在實際生產(chǎn)中必須根據(jù)煤層發(fā)火情況、輸送距離、煤層傾角、灌漿方式及灌漿材料和季節(jié)等因素通過實驗確定，以確保灌漿效果和生產(chǎn)的安全。工作制度：與礦井工作制度相匹配，但需注意以下原則：灌漿工作是與回采工作緊密配合進行。設計灌漿為三班灌漿，每天灌漿時間為10h，若礦井自然發(fā)火嚴重，且所需灌漿的工作面較多，宜采用四班灌漿，每天灌漿時間為15h。4 灌漿材料的選擇1）加入少量水能夠成漿； 2）泥漿的滲透性要好；3）不含可燃物或助燃物；4）泥漿要易于脫水注漿必須脫水： 泥漿要易于脫水，一般要求含砂量25-30%。泥

47、漿注入井下，如果不易脫水，將會大量存積于采空區(qū)工作面下順槽，并在礦山壓力的作用下儲備很高的能量。當在泥漿區(qū)下部進行回采或掘進工作時，易造成潰漿事故。也不能脫水性太強，太易于脫水，泥漿在采空區(qū)形成堆積，起不到包裹煤體的作用。5）泥土粒度要求；不大于2mm，細小粉粒（粒度小于1mm）要占75%以上。6）主要物理指標：aa-灌漿主要物理指標：比重：2.4-2.8；塑性指數(shù)：9-11；膠體混合物：25-30%；含沙量：25-30%；a 、比重：如果比重太大，容易沉淀，流動困難，易造成堵管事故，且在采空區(qū)灌漿口附近堆積，難以覆蓋整個采空區(qū)。b、塑性指數(shù)：土壤的塑性是指其在外力作用下改變形狀，但不產(chǎn)生裂隙

48、和斷裂，而且當外力停止作用后仍然保持所形成的形態(tài)的特性。在一定重量濕度()的情況下，土壤固態(tài)變成可塑狀態(tài)，這一濕度稱為塑性下限，土壤從可塑狀態(tài)變成流體狀態(tài)的重量濕度()，稱為塑性上限。塑性指數(shù)（ip）系指塑性上限的重量濕度與下限重量濕度之差。一般：粘土： ip17；亞粘土：10ip17；輕壓粘土：3ip10。c 、膠體混合物膠體混合物體現(xiàn)了土壤結(jié)膠的能力。d 、含沙量對于含沙量的要求主要是要求土壤易于脫水。比重：2.42.8； 塑性指數(shù)：914； 膠體混合物：2530%；含沙量：2530%。目前常用的灌漿材料有黃土、粉煤灰等。與黃土相比，粉煤灰的粒度較粗，但體積密度小。就注漿滅火而言，粉煤灰質(zhì)

49、輕，顆粒表面具有一定光滑度，容易攪拌成漿，便于管道輸送。注入火區(qū)后流動性、穩(wěn)定性較好；粉煤灰具有一定的火山活性，其密封性能較好；粉煤灰親水性差，粒度又大于黃土，注漿后漿體達到靜態(tài)時脫水快，并隨著水的泄流帶走一部分熱量。因此粉煤灰用于注漿滅火，可以起到隔絕、包裹、降溫作用。另外，使用粉煤灰，既處理了廢料，又有利于環(huán)保。根據(jù)本礦的情況，粉煤灰就地取材。5灌漿管路的選擇灌漿管路布置回采面采空區(qū)是該礦灌漿重點區(qū)域，因此，灌漿主管路應針對回采面進行鋪設，其它地點的灌漿，則根據(jù)需要從主管路上分叉連接。從行人斜井由地面灌漿站鋪設一趟管路至回采面，管路鋪設路線為：地面灌漿站行人斜井車場采區(qū)軌道下山工采面回風順

50、槽工作面。灌漿管道主要灌漿干直徑是根據(jù)管內(nèi)泥漿的流速來選擇。在設計中，泥漿給定后，先確定泥漿在管道中流動的臨界流速，再求出泥漿的實際工作流速，使之大于臨界流速即可。實際工作流速：式中：v管道內(nèi)泥漿的實際工作流速，m/s；q漿max小時灌漿量，m3/h， d管道內(nèi)徑，m。干管直徑取108×4mm，支管直徑取75×4mm，經(jīng)計算干管中泥漿的實際工作流速v干=1.38 m/s，支管中泥漿的實際工作流速v干=3.07 m/s，實際工作流速處于經(jīng)濟流速范圍值內(nèi)(泥漿鋼管的臨界流速通常為14m/s)，可滿足工程需要。地面灌漿管道一般選用鑄鐵管；井下灌漿管道采用無縫鋼管，其鋼管直徑取10

51、8mm；支管直徑取75mm；工作面管道直徑取4寸膠管。(6)制漿的主要設備見表6-2-1。表6-2-1 灌漿設備一覽表序號設備名稱設備型號單位數(shù)量1潛水泵zba-6b臺22泥漿攪拌機自制臺33減速器臺34下液式泥漿泵80nyl50-20j臺25無縫鋼管108×4.0m616 6無縫鋼管75×4.0m 114074寸膠管dn100m 508供水管(軟管)30m100 灌漿系統(tǒng)路徑：地面灌漿站(干管108×4.0)行人斜井(干管108×4.0)車場(干管108×4.0)采區(qū)軌道下山(干管108×4.0)工采面回風順槽(支管75×

52、4.0)工作面(dn100膠管)。6 灌漿疏水系統(tǒng)及預筑防火墻疏水系統(tǒng)灌漿前后要嚴密觀測采空區(qū)涌水量大小情況，如確定采空區(qū)內(nèi)有較大積水區(qū)域或較大水量，可能威脅到工作面安全生產(chǎn)，則必須采用適當疏水措施。疏水措施應根據(jù)煤層產(chǎn)狀、工作面采煤方法及回采方式、采空區(qū)內(nèi)積水區(qū)位置、預測水量大小、工作地點排泄水設施、設備能力綜合考慮，并應符合井下防治水的有關要求。對于采空區(qū)積水，可采用探水鉆施工疏水鉆孔或通過密閉上預留的放水孔疏放，也可以通過臨近順槽施工疏水鉆孔或順槽間聯(lián)絡巷內(nèi)密閉上的放水孔排水。從采空區(qū)疏放出的積水，通過順槽內(nèi)水溝排到大巷水溝(或流入順槽集水坑，通過水泵外排)，后排入井下水倉。疏水系統(tǒng)設施設備主要有：水溝