平岗煤矿

摘 要

随着煤矿工业的发展，安全生产已经成为其中重要的部分。为确保煤矿的安全生产，对煤矿的安全设计十分重要。根据平岗煤矿的实际情况，结合目前安全生产技术，对平岗煤矿进行了安全设计。设计针对煤矿常见的安全问题，如水、火、煤尘、瓦斯、顶板等灾害，分析灾害发生的原因，设计具体的灾害预防措施及安全保障措施，以达到防止事故发生或减少事故发生概率，降低事故造成伤害的目的。根据平岗煤矿开拓方式和地质构造，选择了合理的通风系统，对采掘工作面及硐室通风，井下通风设施和构筑物等进行设计，选择了安全逃生路线，分析了矿井通风系统的合理性和可靠性。

针对平岗煤矿的粉尘灾害，从防尘措施、防爆措施和隔爆措施三个方面进行了安全设计。对于瓦斯灾害防治，设计采取了以瓦斯抽放为主及一些防爆、隔爆安全措施。在火灾防治方面，分别设计了煤自然火灾防治措施及外因火灾防治措施。

通过对平岗煤矿水文地质资料的分析，设计了相应的水灾防治安全措施。同时建立一套完善的安全监测与监控体系，对各种灾害形式进行严密的监控，在灾害发生前将事故处理，确保生产能够安全高效的进行，同时达到无安全事故、无人员伤亡的理想状态。同时还设计了顶板灾害、运输系统灾害、电气事故灾害的安全措施。

关键词: 安全条件 粉尘防治 瓦斯防灭火 安全监测

I

Abstract

Along with the coal industry development，the safety in productionalready becameimportant part.In orderto guaranteethe coal min thesafety in production，isextremely important to the coal mine safe design. According to the Pinggang coal mine the actual situation ，with the current production safety technology . The Pinggang have conducted a pair of safety design. Mine design against common security probl. Such as water，fire coal dust，gas，roof and other disasters.Analysis of the causes of disasters .Accordingtocoalmine development way and geologic structure，has chosen the reasonable ventilation system，To excavates the working surface and the room ventilates，mine pit the facility and the construction and so on carry on thedesign，Chose safely escaped the route suddenly draft equipment，has analyzed mine pit the system rationality and the reliability.

In view of Pinggang coal mine dust disaster. From the dust prevention，the explosion-proof measure and separatedexplodes the measure three aspects to carry on the safe design.Prevents and controls regarding the gas disaster， the design adoptedtothe gas haspulled out puts primarilyandsome explosion-proofs，separates explodes the security measure.Prevents and controls the aspect at the fire， separately designed thecoal natural fire to preventand control the measure and the externalfactor fire prevents and controls the measure.

Through defends the coal mine hydrology geological data to the eastthe analysis，has designed the corresponding flood preventing andcontrolling security measure.

ltaneously establishes set of perfect safe monitors and the monitoring system，carries on the strict monitoring to each kind

ofdisaster form before，occurs at the disaster processes the accident，guarantees the production to be able safe highly effective carryingon，simultaneously achieves the non- security accident，the non-personnel casualty's perfect condition.In addition also has designed the roof disaster， the transportationsystem disaster， the electrical accident disaster security measure.

II

Keywords: Safety-conditions Dust-control GasFire-fighting Safety Monitoring

III

目录

摘 要 .......................................................................................................... I Abstract ................................................................................................... II 目录 ......................................................................................................... IV 第1章 矿井概况及安全条件 .................................................................. 1

1.1 井田概况 .................................................................................... 1 1.1.1地理位置 ............................................................................ 1 1.1.2主要自然灾害 .................................................................... 1 1.1.3矿区开采现状 ..................................................................... 1 1.2 安全条件 .................................................................................. 2 1.2.1地质特征 ............................................................................ 2 1.2.3煤层及煤质 ........................................................................ 2 1.3 矿井生产情况 ........................................................................... 3 1.3.1 工程性质......................................................................... 3 1.3.2井田开拓与开采 .............................................................. 3 1.3.3提升、通风、排水和压缩空气设备 ............................... 4 1.3.4 井上下主要运输设备 ..................................................... 5 1.3.5工业场地布置特征、防洪排涝、地面建筑及煤柱 ....... 5 1.3.6供电及通讯 ........................................................................ 6 1.3.7给水、排水和采暖通风及供热 .............................................. 6 1.3.8技术经济 ............................................................................ 7 第2章 矿井通风 .........................................................................................11 2.1 概 况 .............................................................................................11 2.2矿井通风 ........................................................................................11 2.2.1现矿井各采区风量计算 ......................................................11 2.2.2风量选择 .............................................. 错误！未定义书签。 2.3现有通风方式及通风系统 ....................................................................11

2.3.1现有风井数目、位置、服务范围及服务时间 .................................11 2.3.2采掘工作面及硐室通风.............................................................11 2.3.3井下通风设施及构筑物布置 ......................................................11 2.3.4安全逃生途径 ........................................................................ 12 2.3.5通风设备及反风 ................................................................. 13 2.3.6矿井风量、风压及等积孔 ................................................... 13

IV

第3章 粉尘灾害防治 ............................................................................. 15

3.1 粉 尘 ...................................................................................... 15 3.2 防尘措施 .................................................................................. 16

3.2.1防尘措施 .......................................................................... 16 3.2.2采掘工作面除尘 ............................................................ 16 3.2.3井下消防 ........................................................................ 17 3.2.4防爆措施 ........................................................................ 18 3.3 隔爆措施 .................................................................................. 19 3.3.1隔爆措施 .......................................................................... 19 3.3.2隔爆水棚（水袋） ............................................................ 20 3.4 矿井地面生产系统防尘 .............................................................. 21 第4章 瓦斯灾害防治 .................................................................................. 22 4.1 瓦 斯 ...................................................................................... 22 4.2 防爆措施 .................................................................................... 22 4.2.1防止瓦斯积聚 ................................................................ 22 4.2.2巷道局部积聚瓦斯的处理 ............................................ 22 4.2.3防止瓦斯爆炸或窒息 ........................................................ 22 4.3 隔爆措施 .................................................................................. 23 4.3.1隔爆措施 ........................................................................ 23 4.3.2隔爆水袋 ........................................................................ 23 第5章 矿井防灭火 ................................................................................ 24 5.1 概 况 ......................................................................................... 24 5.2 井下外因火灾防治 ......................................................................... 24

5.2.1井下机电设备硐室防火措施 .............................................. 24 5.2.3井下电缆 .......................................................................... 24 5.2.4井下电气设备的各种保护 ................................................. 24 5.2.5井下电气设备的检查、维护、修理和调整。 ..................... 25 5.2.6其它火灾的防治措施及装备 .............................................. 25 5.2.7井下主要机电设备硐室及防火构筑物 ............................... 26 5.2.8消防灭火装备 ................................................................... 26 5.2.9开采方面的措施 ............................................................... 26 5.3 矿井瓦斯抽放系统 .................................................................... 26

5.3.1平岗矿瓦斯赋存情况 ........................................................ 26

V

5.3.2平岗矿瓦斯抽排系统 ........................................................ 26 5.3.3监控监测系统 ................................................................ 27 5.3.4安全监测监控系统的结构 ............................................ 28 5.3.5传感器选择 .................................................................... 28

第6章 矿井防治水 .............................................................................. 31

6.1 矿井水文安全条件分析 ..................................................................... 31 6.1.1矿井开采水文地质情况 ................................................ 31 6.1.2矿井充水因素及特征 ......................................................... 31 6.2 矿井防治水措施 ....................................................................... 32 6.2.1矿井开拓、开采所采取的安全保证措施 ................................ 32 6.2.2井下探放水措施 ................................................................. 32 6.2.3地表水防治措施及工程 ....................................................... 33 6.3 井下防治水安全设施 ........................................................................ 33 6.3.1排水设施 ........................................................................... 33 6.3.2选型计算 ........................................................................ 34 6.3.3防水设施 ........................................................................ 34 第7章 井下其它灾害防治 ...................................................................... 35 7.1 顶板灾害防治及装备 .................................................................. 35 7.1.1矿山压力显现基本因素分析 ..................................................... 35 7.1.2一般顶板冒落灾害的防治措施及装备 ................................ 35 7.2 爆炸材料库 ............................................................................. 36 7.3 电气事故防治措施及设备 ................................................................ 37

7.3.1供电线路及地面变电所事故防治措施 ................................... 37 7.3.2防止电气设备引起的瓦斯燃烧、瓦斯爆炸和触电等事故的措施 ...................................................................................... 37

专题 矿井安全监测监控 ....................................................................... 40 结论 ......................................................................................................... 44 致谢 ......................................................................................................... 45 参考文献 .................................................................................................. 45 附录1 ...................................................................................................... 47

VI

第1章 矿井概况及安全条件

1.1 井田概况

1.1.1地理位置

平岗煤矿位于鸡西煤田南部含煤条带边缘，距鸡西火车站27km。行政区隶属于鸡西市梨树区。井田地理坐标为：

东经：130°43′30″-130°43′45″; 北纬：45°06′00″-45°10′30″。

公路交通：矿区内有公路与哈绥公路鸡图线国道相通，距鸡西市27km。

铁路交通：煤矿铁路专用线与国铁梨树镇火车站相连。

井田境界：上至+350m标高，下至–600m标高，东至F25断层，西至F16断层。井田走向长10.01km，倾斜长3.2 km，井田面积35.2km2。

矿区地表最大标高550m，最低标高310m, 地形高差230m左右。风山河及其它的三条支流，流经矿区东部，自北向南流经穆棱组露头西侧，河流落差大切割深，河床两侧有50-200m宽的山间谷地。

平岗矿区为中温带大陆性气候，11月中旬至次年4月中旬为结冰期，表土冻层厚度一般在1.5-2.0m，最高气温在7-8月份，最高气温38.0℃，最低气温在12月份，最低气温-39.2℃，年平均气温3-3.5℃，年平均降水量600mm，雨季多集中在7-8月份，最大风级7-8级，风向以西北风为主风力一般2-3级，平均风速3.6m/s。

1.1.2主要自然灾害

本区地震裂度为6度。

1.1.3矿区开采现状

二水平中央水泵硐室现有3台PJ-150×7型水泵，每台排水量为300m3/h，二水平正常涌水量为165 m3/h。二水平最大涌水量为205 m3/h。一水平中央水泵硐室现有4台200D43×8型水泵，每台排水量为288 m3/h，其正常涌水量（包括二水平涌水）为265 m3/h，最大

3

涌水量325 m/h。

矿生产供电来自地面变电所，其电源分别来自梨恒线，梨平线两趟60KV高压输入。变电所内设一台S9-16000/66主变压器，一台SLF1-20000/60主变压器。一二水平供电来自地面变电所，电压为60KV，由两趟LJ-24架空线线路输送至山下变电所，再由两趟

1

MYJV3X150高压电缆经皮带道至井下中央变电所，然后由井下中央变电所送出两趟高压电缆输送至采区变电所配电，直至各采掘队组。

1.2 安全条件

1.2.1地质特征

1.2.1.1地质及地层

平岗矿区位于鸡西煤盆地西南端，属于穆棱-平岗断裂构造单元的一部分。近于南北向东倾的单斜地层，为不对称的向背斜复杂化，地层被两条近于南北向的断层切割成二大构造块段。在这些块段里，相对下降的块段构造简单，地层倾角小（15°-25°）；相对上升的块段构造复杂，地层倾角大（20°-40°）。一组北45°-55°西贯穿全区的主断裂体系又将全矿区进一步分割成几大构造单元。各构造单元其构造形态各异，地层产状各异，构造复杂程度各异。

1.2.1.2成煤时期及煤层赋存情况

平岗矿区煤系地层为早白垩系鸡西群城子河含煤组和穆棱含煤组，城子河含煤组位于煤系地层的下部，可采和局部可采煤层共有35#层、33#层、32#层煤层，煤质主要为瘦煤，中部层组的25#层、23#层、22#层煤层的煤质，牌号主要为焦煤，上部层组15#层、14#层煤层的煤牌号主要为主焦煤。穆棱组位于煤系地层的上部，可采区层有6#层、5#层、3#层、1#层。穆棱组煤层的煤牌号均为1/3焦煤，以上各煤层的厚度均在0.8-2.0m之间，为薄煤层或中厚煤层。

1.2.2煤层及煤质 1.2.3.1煤层 ①含煤性：

平岗矿区开采穆棱组和城子河组的煤层。穆棱组含煤6-8层，1层全区可采，3层局部可采，

主要可采煤层发育较稳定，煤层本身的煤岩特征明显，煤层结构稳定，岩煤层物性特征明显，煤层间距较为稳定。横向上变化规律性强，全区内煤层对比清楚。煤层发育属于较稳定型。

可采煤层总厚度为14.4m，含煤系数1.11%。 ②穆棱含煤组：

1#煤层：为平岗矿区内最上部的可采煤层，单一结构，煤厚0.68-0.92m，顶板为含豆状包裹体的凝灰岩或凝灰砂岩，底板为粉砂岩。

2

3#煤层：距1＃煤层48-50m，一般分上、下两层，上、下分层均在0.59-0.89m之间，平均0.78m，上、下分层间距不稳定，大体在2-4m之间，顶板为灰白色细砂岩，底板为0.3m的黄灰色凝灰岩。3＃煤层在凤山背斜轴以南可采。

1.2.3.2煤质 ①物理性质：

肉眼观察多呈光亮和半光亮形，煤层油质光泽和玻璃光泽，块状构造，断口参差不齐，内生裂隙发育，煤层多以凝胶化基质为主，镜煤、亮煤占煤岩总比例的75-90%，丝质组和稳定组占5-20%，岩矿杂质占总量的5%左右，硫磷含量特低。 ②化学性质、工艺性能、可选性及煤类： 平岗矿区各煤层组均为中等变质程度的烟煤。各煤层组、各含煤段的变质程度不一，煤层的有机质含量较多，有害杂质少，精煤灰分低，可选性强。是可贵的炼焦用煤。 1.3 矿井生产情况 1.3.1 工程性质 矿井技术改造初步设计。 1.3.2井田开拓与开采 1.3.2.1井田境界 上至+350m标高，下至-600m标高，东至F25断层，西至F16断层。井田走向长10.01km，倾斜长3.2 km，井田面积35.2km2。 1.3.2.2储量 平岗煤矿有地质储量12397.1万t，可采储量7438.2万t。储量构成情况见储量汇总表、煤柱损失量表、矿井工业资源储量、设计资源储量、设计可采储量表。 表（1-1）平岗煤矿分水平各类煤柱损失量汇总表 万t 煤柱分类 断层保煤柱 工业广场保护煤柱 主要井巷保护煤柱 合计

+100标高以上 219.6 42.9 273.9 536.4 3

+100-600m标高 69.8 87.6 674.7 832.1 合计 289.4 130.5 948.6 1368.5

表（1-2）工业资源储量、设计储量、设计可采储量汇总表 单位：

万t 储量类型 工业资源储量 设计资源储量 设计可采储量 +100标高以上 3417.8 3209.1 1848.6 +100-600m标高 8979.3 8961.5 5589.6 合计 12397.1 1187.1 7438.2 1.3.2.3矿井设计生产能力及服务年限 ①矿井工作制度 设计年工作日330天，每天三班作业。日净提升时间为16h。 ②生产能力

核定生产能力75万t/a。

③服务年限T = z??A?Z? ( 1-1) = 7438.2÷75÷1.3

= 76a

其中： T：服务年限 Z：可采储量 A：生产能力

K：储量备用系数

1.3.3提升、通风、排水和压缩空气设备

1.3.3.1提升设备 平岗煤矿的煤炭主要提升采用带式输送机运输。采用GDS-1000型钢丝绳皮带提升机，提升能力230万t/a。

矸石主要由斜副井，一段提升机型号为XKT-2.5/20的矿用提升机，提升能力为125万t/a；二段提升机型号为2JK-3/20的矿用提升机，提升能力为119万t/a。

1.3.3.2通风设备

回风井现2台GAF31.5-20-1GZ型通风机，排风能力为

3

8700-15000m/min。

1.3.3.3排水设备

一水平主水泵型号为200D43×8，现有四台，两台使用，两台备用。

1.3.3.4压缩空气设备

4

井田范围 走向长度 倾斜宽度 井田面积 开拓方式 井筒类型及斜长 提升斜井 回风斜井 1.3.8.5原煤生产成本概算 Km Km Km M M 2 7.5 6.75 49 立斜 1100 400 倾角 21° 30° 本设计矿井根据《煤炭工业设计规范》和现行煤炭工业财务制度及成本计算办法并考虑该地区同类矿井的成本实际情况，计算出该矿井达产后正常年份的原煤生产成本为150.835元／t。 10

第2章 矿井通风

2.1 概 况

平岗煤矿鉴定为高瓦斯矿井。矿井相对瓦斯涌出量为28.5m3/t，绝对涌出量为33m3/min。在平岗矿区范围内尚无煤层自燃发火现象。各煤层均有煤炸煤尘炸指数在20%-45%之间。

由于平岗矿井为高瓦斯矿井，因此，按高瓦斯矿井进行管理。

2.2矿井通风

2.2.1现矿井各采区风量计算

井下共布置2个采煤工作面，6个掘进工作面，全矿独立回风硐室7个，变电所水泵房2个，压风机硐室2个，绞车硐室2个，火药库1个。根据上述参数进行矿井风量计算。

Q矿≥（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备+∑Q其）×K m3/min 式中：∑Q采--采煤工作面实际需要风量总和m3/min ∑Q掘--掘进工作面实际需要风量总和 m3/min ∑Q硐--硐室实际需要风量总和 m3/min ∑Q备--备用采面实际需要风量总和 m3/min ∑Q其--其他地点实际需要风量总和 m3/min K-矿井通风需要风量系数 取1.2

Q矿=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q备+∑Q其）×K=（2200+2664+488+491+540）×1.2=4905×1.2=7660 m3/min

2.2现有通风方式及通风系统

2.2.1现有风井数目、位置、服务范围及服务时间

矿井现有两条井筒入风，两条回风井。

2.2.2采掘工作面及硐室通风

回采工作面采用后退式开采，全负压U型通风，工作面下巷进风，上巷回风。

井下主要硐室采用全负压独立通风。

2.2.3井下通风设施及构筑物布置

矿井设有专用回风井，采区设置了专有的回风道。井下所有进回风相交处设有双向双道风门，在需要调节风量处设调节风门，以保证各用风地点的合理风量，在需要反风处设有反风风门。

在主要进风、回风巷，工作面进风巷和回风巷设置测风站，观测矿井总风量和回采工作面的进风量和回风量。

11

倾斜巷道中不应设置风门，如非设不可时，应按设自动风门或设专人管理，并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车碰坏风门的安全措施。

2.2.4安全逃生途径

2.2.4.1矿井安全出口设置及保证措施

矿井的主井、副井和风井均可作为安全出口，井筒及采区各上山内设人行道和扶手。斜井井筒每隔40m设一躲避硐室。副井担负矿井辅助提升任务，必须执行《煤矿安全规程》的规定，提车不行人，行人不提车。当井下发生事故时，人员可借助上述人行台阶、扶手、人行道方便、顺利到达地面。

2.2.4.2避灾路线

为了方便井下工作人员在灾害发生后能安全撤离，井下各巷道及巷道相交处应挂牌写明巷道名称、长度，指明各类灾害的撤离方向，并做到每年预演一至二次。

①避火灾线路

发生火灾时工作人员应及时撤离采区，向新鲜风流方向撤离，通过进风井到达地面。

一采区：

采煤工作面→运输平巷→采区皮带道→采区车场→暗井绞车道→暗井下部车场→二水平主运巷→二水平副提升井和二水平皮带→一水平石门→一水平皮带和副井→地面。

掘进工作面→采区车场→暗井绞车道→暗井下部车场→二水平主运巷→二水平副提升井和二水平皮带→一水平石门→一水平皮带和副井→地面。 二采区： 采煤工作面→运输平巷→片盘车场→采区绞车道→地面 掘进工作面→片盘车场→采区绞车道→地面。 ②避水灾线路

在工作面工作的人员及在井底车场工作的人员应及时撤至回风平巷或回风井，通过安全出口出井。

掘进工作面→采区车场→暗井绞车道→暗井上部车场→后石门机轨合一巷→后石门绞车道→下料斜井车场→下料斜井→地面。

二采区：

12

采煤工作面→运输平巷→片盘车场→采区绞车道→地面 掘进工作面→片盘车场→采区绞车道→地面。

③发生瓦斯、煤尘爆炸时，应及时戴好自救器，选择最近的躲避硐室进行躲避，等待救援或躲避开瓦斯、煤尘爆炸危害严重的巷道，进入有新鲜风流、较安全的巷道内，或选择巷道支护较好的地方就地卧倒，最好卧在有水的水沟里。

④发生有害气体中毒时，应及时向有新鲜风流的巷道撤离。 ⑤发生冒顶事故时，现场工作人员应及时撤离至有顶区域，进入围岩较好，支护较好的巷道内。

2.2.5通风设备及反风

2.2.5.1采区前期风量选择

本设计采区风量按生产采区风量计算方法进行前期风量计算。 ①比较采煤、掘进、硐室所需风量之和与井下同时工作的最多人数所需风量。

②采区后期风量选择

采区开采后期由于掘进工作面、回采工作面、硐室个数均不变，因此后期总风量选择与前期相同。

2.2.5.2通风机设置及要求 要及时对通风机的运行状况进行监控，以保证设备安全运行。备用风机必须要在10min内开动。通风机的运转必须由专职司机负责。选择GAF31.5-20-1GZ型防爆抽出式轴流风机两台，一台工作一台备用，配套电动机功率1400KW，电压660V,其额定风量为8700-15000m3/min，现排风量为9700 m3/min。

2.2.5.3反风方式及设施

通风系统的反风装置采用机械反转反风 。反风设施必须能在10min内改变巷道中的风流方向，当风流方向改变后，通风机的供给风量不应小于正常供风量的40%；每季度至少检查1次反风设施，每年应进行1次反风演习。

2.2.6矿井风量、风压及等积孔

阻力计算根据公式

h?xLUQS32 (2-1)

式中 x-阻力系数 L-巷道长度

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U-巷道周长 Q2-风量平方 S3-断面立方 经计算得2.72m2

根据计算采区初、后期通风情况属于容易通风。

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