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            礦井通風與安全畢業設計

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            更新時間: 2020年11月13日
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            2014屆 畢業論文(設計) 礦井通風與安全畢業設計 系(部) 通風與安全系 專業 礦井通風與安全 班 級 通風(3)班 學生姓名 朱勇 指導教師 姚向榮 教授 完 成 時 間 2014年5月 前言 采礦工程是我國工業的基礎,它在整個國民經濟發展中占有極其重要的地位。煤炭是我國一次能源主體。我國煤炭生產以井共開采為主,其產量占煤炭產量的97%。而地下作業首先面臨的是通風問題,在礦井生產過程中,必須源源不斷地將地面新鮮空氣輸送到井下各個作業點,以供人員呼吸并稀釋和排除井下各種有毒有害氣體及礦塵,創造良好的礦內工作環境,保障井下作業人員的身體健康和勞動安全。煤礦的地下開采又面臨最為嚴重的安全問題,瓦斯、火、礦塵、冒頂是煤礦普遍存在的五大自然災害。另外,隨著礦井開采深度的不斷延伸,高溫也成為煤礦又一嚴重的自然災害。 礦井通風與安全經歷過較長的發展過程。早在1640年,人們便開始利用自然通風進行通風;為了加大通風壓力,1650年,再會風路線上設火爐以利用熱風壓通風;1849年,開始使用蒸汽離心式通風機;1898年電式軸流式通風機開始使用。在煤炭自然發貨的研究方面,在1686年就發表了有關煤自然起因的論文。在瓦斯檢測方面,1813年開始采用安全油燈以檢查氧氣、瓦斯和二氧化碳的濃度。20世紀40年代,各種氣體的檢測有了較大的發展,特別是60年代以來,已能實現對井下風流環境中各種參數進行檢測;80年代以后,煤礦通風與安全的科學技術得到了快速發展。經過不斷的探索與實踐,礦井通風與安全方面的科學和技術已經形成了比較完整的體系。 摘要 隨著煤礦工業的發展,安全生產已經成為其中重要的部分。為確保煤礦的安全生產,對煤礦的安全設計十分重要。根據張集煤礦的實際情況,結合目前安全生產技術,對張集煤礦進行了安全設計。設計針對煤礦常見的安全問題,如水、火、煤塵、瓦斯、頂板等災害,分析災害發生的原因,設計具體的災害預防措施及安全保障措施,以達到防止事故發生或減少事故發生概率,降低事故造成傷害的目的。根據張集煤礦開拓方式和地質構造,選擇了合理的通風系統,對采掘工作面及硐室通風,井下通風設施和構筑物等進行設計,選擇了安全逃生路線,分析了礦井通風系統的合理性和可靠性。 通過對張集煤礦水文地質資料的分析,設計了相應的水災防治安全措施。同時建立一套完善的安全監測與監控體系,對各種災害形式進行嚴密的監控,在災害發生前將事故處理,確保生產能夠安全高效的進行,同時達到無安全事故、無人員傷亡的理想狀態。同時還設計了頂板災害、運輸系統災害、電氣事故災害的安全措施。 關鍵詞: 安全條件 粉塵防治 瓦斯防滅火 安全監測 目錄 前言 1 摘 要 2 目錄 3 1.礦井概況及安全條件 7 1.1 井田概況 7 1.1.1地理位置 7 1.1.2主要自然災害 7 1.1.3礦區開采現狀 7 1.2 安全條件 8 1.2.1地質特征 8 1.2.3煤層及煤質 8 2.礦井通風 8 2.1 概 況 8 2.2礦井通風 8 2.2.1現礦井各采區風量計算 10 2.3現有通風方式及通風系統 10 2.3.1現有風井數目、位置、服務范圍及服務時間 10 2.3.2采掘工作面及硐室通風 10 2.3.3井下通風設施及構筑物布置 9 2.3.4安全逃生途徑 9 2.3.5通風設備及反風 10 3.粉塵災害防治 12 3.1 粉 塵 12 3.2 防塵措施 13 3.2.1防塵措施 13 3.2.2采掘工作面除塵 13 4.瓦斯災害防治 14 4.1 瓦 斯 14 4.2 防爆措施 14 4.2.1防止瓦斯積聚 14 5.礦井防滅火 16 5.1 概 況 16 5.2 井下外因火災防治 16 5.2.1井下機電設備硐室防火措施 16 5.2.3井下電纜 16 5.2.4井下電氣設備的各種保護 17 5.2.5井下電氣設備的檢查、維護、修理和調整。 17 5.3.1張集礦瓦斯賦存情況 17 6.礦井防治水 18 6.1 礦井水文安全條件分析 18 6.1.1礦井開采水文地質情況 18 6.1.2礦井充水因素及特征 18 6.2 礦井防治水措施 19 6.2.1礦井開拓、開采所采取的安全保證措施 19 6.2.2井下探放水措施 19 6.2.3地表水防治措施及工程 20 7.井下其它災害防治 22 7.1 頂板災害防治及裝備 22 7.1.1礦山壓力顯現基本因素分析 22 7.1.2一般頂板冒落災害的防治措施及裝備 22 7.2 爆炸材料庫 22 結論 23 致謝 24 參考文獻 25 第1章 礦井概況及安全條件 1.1 井田概況 1.1.1地理位置 張集礦位于安徽省淮南市鳳臺縣境內,距鳳臺城西20km。行政區位隸屬鳳臺岳鄉集鎮。 區內交通方便,淮南至阜陽路從井南通,井中心距張集站5km,張集站東至蚌埠141km,西至阜陽69km。本井田內主要有淮南—阜陽鐵路和潘—謝、鳳—張公路通過。西淝河在工業廣場以東2km處貫穿全境,可通過百噸機帆船,鳳臺是較大的河港,鐵運、公路運輸、水運方便。 1.1.2主要自然災害 本區地震裂度為6度。 1.1.3礦區開采現狀 二水平中央水泵硐室現有3臺PJ-150×7型水泵,每臺排水量為300m3/h,二水平正常涌水量為165 m3/h。二水平最大涌水量為205 m3/h。一水平中央水泵硐室現有4臺200D43×8型水泵,每臺排水量為288 m3/h,其正常涌水量(包括二水平涌水)為265 m3/h,最大涌水量325 m3/h。 礦生產供電來自地面變電所,其電源分別來自梨恒線,梨平線兩趟60KV高壓輸入。變電所內設一臺S9-16000/66主變壓器,一臺SLF1-20000/60主變壓器。一二水平供電來自地面變電所,電壓為60KV,由兩趟LJ-24架空線線路輸送至山下變電所,再由兩趟MYJV3X150高壓電纜經皮帶道至井下中央變電所,然后由井下中央變電所送出兩趟高壓電纜輸送至采區變電所配電,直至各采掘隊組。 1.2 安全條件 1.2.1地質特征 1.2.1.1地質及地層 張集礦區位于雞西煤盆地西南端,屬于穆棱-張集斷裂構造單元的一部分。近于南北向東傾的單斜地層,為不對稱的向背斜復雜化,地層被兩條近于南北向的斷層切割成二大構造塊段。在這些塊段里,相對下降的塊段構造簡單,地層傾角?。?5°-25°);相對上升的塊段構造復雜,地層傾角大(20°-40°)。一組北45°-55°西貫穿全區的主斷裂體系又將全礦區進一步分割成幾大構造單元。各構造單元其構造形態各異,地層產狀各異,構造復雜程度各異。 1.2.1.2成煤時期及煤層賦存情況 張集礦區煤系地層為早白堊系雞西群城子河含煤組和穆棱含煤組,城子河含煤組位于煤系地層的下部,可采和局部可采煤層共有35#層、33#層、32#層煤層,煤質主要為瘦煤,中部層組的25#層、23#層、22#層煤層的煤質,牌號主要為焦煤,上部層組15#層、14#層煤層的煤牌號主要為主焦煤。穆棱組位于煤系地層的上部,可采區層有6#層、5#層、3#層、1#層。穆棱組煤層的煤牌號均為1/3焦煤,以上各煤層的厚度均在0.8-2.0m之間,為薄煤層或中厚煤層。 1.2.2煤層及煤質 1.2.3.1煤層 ①含煤性: 張集礦區開采穆棱組和城子河組的煤層。穆棱組含煤6-8層,1層全區可采,3層局部可采, 主要可采煤層發育較穩定,煤層本身的煤巖特征明顯,煤層結構穩定,巖煤層物性特征明顯,煤層間距較為穩定。橫向上變化規律性強,全區內煤層對比清楚。煤層發育屬于較穩定型。 可采煤層總厚度為14.4m,含煤系數1.11%。 ②穆棱含煤組: 1#煤層:為張集礦區內最上部的可采煤層,單一結構,煤厚0.68-0.92m,頂板為含豆狀包裹體的凝灰巖或凝灰砂巖,底板為粉砂巖。 3#煤層:距1#煤層48-50m,一般分上、下兩層,上、下分層均在0.59-0.89m之間,平均0.78m,上、下分層間距不穩定,大體在2-4m之間,頂板為灰白色細砂巖,底板為0.3m的黃灰色凝灰巖。3#煤層在鳳山背斜軸以南可采。 1.2.3.2煤質 ①物理性質: 肉眼觀察多呈光亮和半光亮形,煤層油質光澤和玻璃光澤,塊狀構造,斷口參差不齊,內生裂隙發育,煤層多以凝膠化基質為主,鏡煤、亮煤占煤巖總比例的75-90%,絲質組和穩定組占5-20%,巖礦雜質占總量的5%左右,硫磷含量特低。 ②化學性質、工藝性能、可選性及煤類: 張集礦區各煤層組均為中等變質程度的煙煤。各煤層組、各含煤段的變質程度不一,煤層的有機質含量較多,有害雜質少,精煤灰分低,可選性強。是可貴的煉焦用煤。 第2章 礦井通風 2.1 概 況 張集煤礦鑒定為高瓦斯礦井。礦井相對瓦斯涌出量為28.5m3/t,絕對涌出量為33m3/min。在張集礦區范圍內尚無煤層自燃發火現象。各煤層均有煤炸煤塵炸指數在20%-45%之間。 由于張集礦井為高瓦斯礦井,因此,按高瓦斯礦井進行管理。 2.2礦井通風 2.2.1現礦井各采區風量計算 井下共布置2個采煤工作面,6個掘進工作面,全礦獨立回風硐室7個,變電所水泵房2個,壓風機硐室2個,絞車硐室2個,火藥庫1個。根據上述參數進行礦井風量計算。 Q礦≥(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q備+∑Q其)×K m3/min 式中:∑Q采--采煤工作面實際需要風量總和m3/min ∑Q掘--掘進工作面實際需要風量總和 m3/min ∑Q硐--硐室實際需要風量總和 m3/min ∑Q備--備用采面實際需要風量總和 m3/min ∑Q其--其他地點實際需要風量總和 m3/min K-礦井通風需要風量系數 取1.2 Q礦=(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q備+∑Q其)×K=(2200+2664+488+491+540)×1.2=4905×1.2=7660 m3/min 2.3現有通風方式及通風系統 2.3.1現有風井數目、位置、服務范圍及服務時間 礦井現有兩條井筒入風,兩條回風井。 2.3.2井下通風設施及構筑物布置 礦井設有專用回風井,采區設置了專有的回風道。井下所有進回風相交處設有雙向雙道風門,在需要調節風量處設調節風門,以保證各用風地點的合理風量,在需要反風處設有反風風門。 在主要進風、回風巷,工作面進風巷和回風巷設置測風站,觀測礦井總風量和回采工作面的進風量和回風量。 傾斜巷道中不應設置風門,如非設不可時,應按設自動風門或設專人管理,并有防止礦車或風門碰撞人員以及礦車碰壞風門的安全措施。 2.3.3安全逃生途徑 2.3.4.1礦井安全出口設置及保證措施 礦井的主井、副井和風井均可作為安全出口,井筒及采區各上山內設人行道和扶手。斜井井筒每隔40m設一躲避硐室。副井擔負礦井輔助提升任務,必須執行《煤礦安全規程》的規定,提車不行人,行人不提車。當井下發生事故時,人員可借助上述人行臺階、扶手、人行道方便、順利到達地面。 2.3.4.2避災路線 為了方便井下工作人員在災害發生后能安全撤離,井下各巷道及巷道相交處應掛牌寫明巷道名稱、長度,指明各類災害的撤離方向,并做到每年預演一至二次。 ①避火災線路 發生火災時工作人員應及時撤離采區,向新鮮風流方向撤離,通過進風井到達地面。 一采區: 采煤工作面→運輸平巷→采區皮帶道→采區車場→暗井絞車道→暗井下部車場→二水平主運巷→二水平副提升井和二水平皮帶→一水平石門→一水平皮帶和副井→地面。 掘進工作面→采區車場→暗井絞車道→暗井下部車場→二水平主運巷→二水平副提升井和二水平皮帶→一水平石門→一水平皮帶和副井→地面。 二采區: 采煤工作面→運輸平巷→片盤車場→采區絞車道→地面 掘進工作面→片盤車場→采區絞車道→地面。 ②避水災線路 在工作面工作的人員及在井底車場工作的人員應及時撤至回風平巷或回風井,通過安全出口出井。 掘進工作面→采區車場→暗井絞車道→暗井上部車場→后石門機軌合一巷→后石門絞車道→下料斜井車場→下料斜井→地面。 二采區: 采煤工作面→運輸平巷→片盤車場→采區絞車道→地面 掘進工作面→片盤車場→采區絞車道→地面。 ③發生瓦斯、煤塵爆炸時,應及時戴好自救器,選擇最近的躲避硐室進行躲避,等待救援或躲避開瓦斯、煤塵爆炸危害嚴重的巷道,進入有新鮮風流、較安全的巷道內,或選擇巷道支護較好的地方就地臥倒,最好臥在有水的水溝里。 ④發生有害氣體中毒時,應及時向有新鮮風流的巷道撤離。 ⑤發生冒頂事故時,現場工作人員應及時撤離至有頂區域,進入圍巖較好,支護較好的巷道內。 2.3.5通風設備及反風 2.3.5.1采區前期風量選擇 本設計采區風量按生產采區風量計算方法進行前期風量計算。 ①比較采煤、掘進、硐室所需風量之和與井下同時工作的最多人數所需風量。 ②采區后期風量選擇 采區開采后期由于掘進工作面、回采工作面、硐室個數均不變,因此后期總風量選擇與前期相同。 2.3.5.2通風機設置及要求 要及時對通風機的運行狀況進行監控,以保證設備安全運行。備用風機必須要在10min內開動。通風機的運轉必須由專職司機負責。選擇GAF31.5-20-1GZ型防爆抽出式軸流風機兩臺,一臺工作一臺備用,配套電動機功率1400KW,電壓660V,其額定風量為8700-15000m3/min,現排風量為9700 m3/min。 第3章 粉塵災害防治 3.1 粉 塵 井下生產所產生的煤和巖石的細微顆粒統稱為煤礦粉塵。粉塵包含煤塵和巖塵兩類。井下煤塵主要來源于井下采掘工作面,此外煤炭運輸過程中轉載點、機頭機尾均產生煤塵;巖塵主要來源于井下巖巷及半煤巖巷掘進工作面。直徑大于50μm的塵粒,在重力作用下會很快從氣流中分離出來,沉落于地面,此類粉塵稱為落塵。直徑在0.01-50μm范圍內的塵粒,能長時間懸浮于空氣中,此類粉塵叫做浮塵。浮塵對礦井空氣的污染和人體健康的危害最大,是礦井防塵的重點對象。 粉塵的主要危害是能導致塵肺,有的粉塵與人的潮濕皮膚接觸時,有一些刺激作用,會引起皮膚發炎。 塵肺病是因為長期、大量吸入微細粉塵而引起以肺纖維化為主的一種慢性職業病。煤礦塵肺病因吸入粉塵成分不同可分為: 矽肺?。阂蛭胗坞x二氧化硅含量較高的巖塵所引起的塵肺病。它是礦山的一種主要職業病,除了會使肺纖維化外,還會由矽酸引起肺部化學物理反應,應重點加以防治?;颊叨酁殚L期從事巖巷掘進的工人。 煤矽肺?。阂蛭朊簤m和含游離二氧化硅的巖塵所引起的塵肺病?;颊叨酁閹r巷掘進和采煤混合工種的工人。 煤肺?。阂蜷L期吸入煤塵所引起的塵肺病?;颊邽殚L期在井下從事采掘工作的采掘工人。 礦井生產中粉塵除了對人體帶來不同程度的危害外,煤塵在一定條件下還會發生爆炸。煤塵爆炸除破壞井巷、毀壞設備、傷亡人員外,爆炸同時產生大量的有毒有害氣體,嚴重地威脅礦井安全生產和人員的生命安全。但煤塵爆炸必須同時具備以下三個條件: ①自身為爆炸危險性的煤塵。按《煤礦安全規程》規定,煤塵的爆炸性必須通過國家授權單位進行鑒定。 ②煤塵的濃度。懸浮在井下空氣中的煤塵只有達到一定濃度才可能爆炸,煤塵未達到爆炸下限濃度或超過上限濃度都不會發生爆炸。具體規定見表3-1。 表3-1井下空氣中粉塵濃度要求一覽表 粉塵中游離sio2含量(%) 最高容許濃度(mg/m2) 總粉塵 呼吸性粉塵 <10 10 3.5 10-50 2 1 50-80 2 0.5 ≥80 2 0.3 ③存在有引爆火源。煤塵的引燃溫度一般為700-800℃,有時也可達到1100℃,引起煤塵燃燒或爆炸的高溫火源有:電器設備產生的電火花,電纜、電機車架線上的電弧,采掘機械工作產生的沖擊火花,爆破時出現的火焰,井下火災以及瓦斯爆炸等。 3.2 防塵措施 3.2.1防塵措施 防塵措施有: ①采用濕式鑿巖。 ②通風排塵和凈化風流。 ③噴霧灑水。 ④裝巖灑水降塵。 ⑤個體防護,作業時必須人人堅持戴防塵口罩。 ⑥采掘工作面堅持使用水炮泥,在其回風巷內按《規范》要求安設隔爆水棚。 ⑦嚴格控制各種火源。各個采掘工作面、裝載點、卸載點、運輸、倉儲等產生粉塵的塵源地點,采用降塵、除塵、捕塵以及對沉積在巷道的浮塵進行。 3.2.2采掘工作面除塵 ①濕式作業除塵; ②噴霧灑水除塵; ③加水爆破除塵; ④含塵空氣凈化裝置除塵(即水幕凈化); 第4章 瓦斯災害防治 4.1 瓦 斯 根據地質報告提供的資料,本礦井瓦斯絕對涌出量33m3/min,相對瓦斯涌出量28.5m3/t,鑒定為高瓦斯礦井。 4.2 防爆措施 礦井通風采用機械抽出式,取用了較大的通風系數進行配風,以保證作業地點有足夠的風量,能有效地防止瓦斯積聚。巷道各斷面均按經濟實用斷面進行設計,按《煤礦安全規程》規定的風速進行驗算,保證其合理性。 為了防止礦井安全生產因電氣事故造成不必要的損失,在礦井電氣設備及保護裝置的選型中,嚴格按《煤礦安全規程》有關規定,對礦井生產所需的電氣設備如饋電開關、電動機、通訊、照明、信號等,均按照規定選用礦用防爆型、礦用隔爆型、本質安全型、以及無火花型設備。嚴禁采用無煤礦安全生產標志的電氣設備入井,對電氣設備在入井前必須有專人進行防爆要求的檢查。對生產中的電氣設備安裝,應嚴格按照有關規定進行,并對在使用中的電氣設備應定期派專人進行防爆檢查,從而有效避免了因電氣火源引發的礦井瓦斯爆炸事故。 4.2.1防止瓦斯積聚 ①加強通風。 ②加強瓦斯檢查。 ③不用的舊巷應及時封閉,防止或減少沼氣涌出和積聚。 第5章 礦井防滅火 5.1 概 況 礦井火災可分為內因火災和外因火災兩種。內因火災主要由于煤層具有自燃傾向性,在一定的條件下煤層自燃引發的;而外因火災則主要是由于外在的火源,引燃諸如煤塵、坑木、電纜、瓦斯,煤層及其他的可燃物發生的火災。 根據地質報告,本井煤層為易自燃,但未發生過煤層自燃發火現象。故礦井防滅火主要是外因火防治。 5.2 井下外因火災防治 5.2.1井下機電設備硐室防火措施 ①井底設消防材料庫,機電設備硐室均配有消防器材; ②井下中央變電所配電室,井底水泵房及通道均采用不燃性材料支護,并設有防火柵欄兩用門、密閉門; ③井下消防灑水管網為各主要機電設備硐室設有消火栓; ④井下機電硐室內各種設備與墻壁之間留有0.5m以上的通道,各種設備相互之間留有0.8m以上的通道。 5.2.2井下電氣設備的防火措施。 該礦井屬高瓦斯礦井,井下所有電氣設備均采用礦用防爆型。 井下配電變壓器中性點不接地,嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器直接向井下供電。井下遠距離控制線路的額定電壓不超過36V。 5.2.3井下電纜 按《煤礦安全規程》對入井電纜及其敷設的要求,入井電纜均采用已取得"MA"標志準用證的電纜入井,電纜為交聯聚乙烯絕緣粗鋼絲鎧裝聚乙烯護套電力電纜,沿副井井筒用電纜鉤懸掛主井下中央變電所,井下中央變電所至采區變電所,井下主排水泵等固定敷設的電纜采用交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚乙烯護套電力電纜。去采掘工作面的電纜采用礦用屏蔽監視型橡套電纜,沿巷道壁懸掛敷設,照明電纜采用礦用不延燃型橡套電纜,沿巷道頂敷設,電纜同電氣設備的連接,采用同電氣設備性能相符的接線盒。橡套電纜間的連接采用符合要求的接線盒進行連接。 5.2.4井下電氣設備的各種保護 電壓在36V以上和由于絕緣損壞可能帶有危險電壓的電氣設備的金屬外殼,構架,鎧裝電纜的鋼帶(或鋼絲)屏蔽護套等,都必須有保護接地,接地網上任一保護接地點測得的接地電阻值不得超過2歐姆。每一移動式和手持式電氣設備至局部接地極之間的 保護接地用的電纜芯線和接地連接導線的電阻值都不得超過1歐姆。所有電氣設備的保護接地裝置和局部接地裝置,都應同主接地極連成一個總接地網。 井下電力網的短路電流,不得超過其控制用的斷路器在井下使用的開斷能力,并檢驗電纜的熱穩定性。40KW以上的起動頻繁的低壓控制設備,使用真空接觸器,井下高壓電動機,動力變壓器的高壓控制設備,應具有短路、過荷、接地和欠壓釋放保護。 井下低壓饋電線上,必須裝設檢漏保護裝置。煤電鉆,必須使用設有檢漏漏電閉鎖短路、過負荷、斷相、遠距離起動和停止煤電鉆的綜合保護裝置。 直接向井下供電的高壓饋電線上,嚴禁裝設自動重合閘。 永久性井下中央變電所和井底車場內的其它機電設備硐室,應砌碹或用其他可靠的支護方式支護。采區變電所應用不燃材料支護。 5.2.5井下電氣設備的檢查、維護、修理和調整。 井下電氣設備的檢查、維護、修理和調整工作,必須由電氣維修工進行。井下防爆電氣設備的運行維護和修理,必須符合防爆性能的各項技術要求。電氣設備和電纜的檢查、調整工作,礦主管領導應組織實施。 5.3 礦井瓦斯抽放系統 5.3.1張集礦礦瓦斯賦存情況 張集煤礦各煤層中的瓦斯含量隨著深度的增加而不斷增大,通過對2#、3#煤層的開采,在-100m標高以上的煤層中瓦斯含量較低;在-100m標高以下煤層中的瓦斯隨深度的增加而明顯增大,為高瓦斯區域。采煤工作面及掘進工作面均需要進行瓦斯抽放方可進行生產。 第6章 礦井防治水 6.1 礦井水文安全條件分析 6.1.1礦井開采水文地質情況 張集礦區處于海拔370-500m的高臺山谷類型的單元上。沿雞圖公路一線是全礦自然水系統的分水嶺,分水嶺以西有大、小彎溝自北向南流入穆棱河,大小彎溝是山間季節性水流,流量在0-0.5m3/s。鳳山河長年有水,水量在0.03-2.0 m3/s,上游洪水位標高312m,中游洪水位標高296m,下游洪水位標高272m。 從以上水文地質條件可以看出張集礦是個水文地質條件簡單型地區。礦井總涌水量在220-310m3/h,礦井水文地質條件比較簡單。 6.1.2礦井充水因素及特征 張集礦區礦井涌水主要補給來源是大氣降水,風化裂隙水和構造裂隙水所導通的層間水。 穆棱組礦井涌水主要來源于垂深100m內的井巷涌水。 城子河組可采煤層的露頭多在玄武巖覆蓋區內,玄武巖中的孔隙水及裂隙水是礦井涌水的直接補給,由于這一水量很小,因而礦井涌水不大。 構造導水帶是礦井深部涌水的主要形式。 總之張集礦礦井水文地質條件比較簡單,對煤層開采影響較小。 6.1.2.1礦井涌水量與礦井地貌的關系 穆棱組礦井涌水主要來源于垂深100m內的井巷涌水。 城子河組可采煤層的露頭多在玄武巖覆蓋區內,玄武巖中的孔隙水及裂隙水是礦井涌水的直接補給,由于這一水量很小,因而礦井涌水不大。 6.1.2.2礦井涌水量和采掘深度的關系 構造導水帶是礦井深部涌水的主要形式,采掘深度增加對礦井涌水量增加影響不大。 6.1.2.3礦井涌水量與降水量的關系 張集礦區地表大部分被玄武巖覆蓋,大氣降水對井下涌水量影響不大。 6.1.2.4礦井涌水量與回采面積的關系 涌水量隨回采面積的增加而有所增加。 6.1.2.5涌水量與構造的關系 裂隙帶往往富含水。 6.2 礦井防治水措施 6.2.1礦井開拓、開采所采取的安全保證措施 6.2.1.1針對本礦井開拓布局,開采時的主要水患威脅,設計以提前探放水為主 堅持“有疑必探,先探后掘,先治理,后生產”的原則,在采掘工作之前,必須采用鉆探或其他方法查清水文地質條件。 6.2.1.2礦井防水煤(巖)柱的留設 煤柱:斷層一側30-50m煤柱;礦井境界30m;采區境界一側留15m。 6.2.2井下探放水措施 6.2.2.1探放水原則 礦井必須做好水害分析預報,堅持有疑必探,先探后掘的探放水原則。礦井在建設施工及生產當中必須制定詳細的探放水制度,并嚴格貫徹執行。 建設和生產期間采掘面前進遇到下列情況之一時,必須進行探水。 ① 接近水淹區或情況不明的井巷、老空區時; ② 接近含水層、導水斷層和導水陷落柱時; ③ 接近煤層露頭時; ④ 接近有出水可能的鉆孔時; ⑤ 打開隔離煤柱放水前; ⑥ 接近其它可能出水地段時。 6.2.2.2探放水安全措施 在進行探放水前,必須做好以下工作和準備好必要的設備、設施: ① 在探放水前必須編制探放水設計,并采取防止瓦斯和其它有害氣體危害等安全措施; ② 堅持排水設備的維護制度,保持正常排水; ③ 堅持水溝、水倉的清理制度,保證流水暢通; ④ 確定流水路線; ⑤ 堅持巷道維護制度,保證巷道暢通; ⑥ 做好安全躲避硐; ⑦制定通風方法和瓦斯檢查制度; ⑧ 制定通訊聯絡方法和準備好通訊工具; ⑨ 選好避災路線; ⑩ 制定鉆眼放水措施,包括孔口裝置、套管深度和套管固定方法。 6.2.2.3探放水設備 設計選擇1臺ZYG-150型鉆機作為探放水鉆孔設備,鉆進深度150m,用于巷道掘進、需要超前探放水的地段。 6.2.3地表水防治措施及工程 ①礦井井口和工業場地內主要建筑物必須高于當地歷年最高洪水位標高,防止下雨時洪水涌向地面生產區; ②每一次下雨后,必須派專人檢查井田附近的地面塌落和裂隙現象,發現漏水情況,及時處理; ③礦井井上下對照圖上隨時標注井下開采的位置及采空區位置; ④每年夏季汛前,由礦長組織人力、物力對地面防洪設施情況進行實地檢查; ⑤地面防洪以預防為主,物資材料工具應落實,井口場地應對水溝進行檢查清理并匯報; ⑥對雨季時的防洪及排水工作,要納入安全生產的工作議程中,并嚴格執行; ⑦對地面塌陷坑要及時回填、碾壓密實、減少大氣降水對礦井涌水的補給; ⑧礦領導要經常對地面防洪設施、排水溝進行檢查,發現問題應及時處理。 第7章 井下其它災害防治 7.1 頂板災害防治及裝備 7.1.1礦山壓力顯現基本因素分析 該礦井各可采煤層儲量可靠,煤層賦存基本穩定,煤層傾角5-23。煤層厚1.2-2.4m,平均厚1.8m。根據礦井開采經驗,確定采用走向長壁后退式采煤法,機械落煤、全部陷落法管理頂板。該礦開采的煤層頂板屬穩定-較穩定頂板,但隨著工作面的不斷擴大,會產生風化裂隙,抗壓強度變小。 7.1.2一般頂板冒落災害的防治措施及裝備 7.1.2.1采煤工作面頂板災害的防治及裝備 ①炮采工作面支護選用DZ12-30/100型單體液壓支柱。柱距為0.75m,排距為0.7m。綜采工作面配備ZY-28型掩護式液壓支架。 頂板管理:采用全部垮落法管理頂板,炮采工作面采用四、五排拄控頂,最大控頂距3.8m。 ②通過合理選擇開采方法。開采順序及巷道布置等,減小采場的頂板壓力; ③合理設計采場支護,正確確定其形式、阻力布置等參數,強化支護手段; ④采面必須保持兩個以上暢通的安全出口,工作面上、下出口處支護方式采用:4對8根長鋼梁交替邁步前進。 ⑤工作要按作業規程規定及時進行支護嚴禁空頂作業; ⑥工作面遇斷層,水線,頂板破碎時,要根據具體情況改變支護方式,并制定安全措施,報主管領導批準; ⑦初次放頂要有專門措施; ⑧加強對工作面頂板礦壓顯現的觀測,掌握礦壓顯現規律,改善頂板管理。 7.1.2.2掘進工作面頂板災害防治及裝備 礦井全巖掘進工作面的支護選擇應根據掘進所揭露的巖石巖性以及巷道的服務年限而決定,掘進工作面的支護為螺旋鋼錨桿或加金屬網支護,半煤掘進工作面的支護選擇應根據掘進所揭露的巖石巖性以及巷道的服務年限而決定,因此,半煤巷的服務年限均較短,故設計為錨桿支護。 7.1.2.3大硐室支護的選擇論證 為了確保施工和生產安全,礦井的絞車房、根據硐室所處的巖石巖性、硐室功能、服務年限等決定支護參數。礦井設計中的大部分硐室均采用錨桿、錨索(或錨帶網),同時噴混凝土聯合支護方式。 7.2 爆炸材料庫 井下設爆炸材料庫,采用壁槽式布置。采用混凝土砌碹支護,為滿足爆破材料庫內的防潮要求,原設計在砌碹混凝土中加入防水劑。設專用回風道與總回風大巷相通,構成獨立的回風系統。根據《煤礦安全規程》要求,庫房距離主要巷道距離大于60m。距行人巷的法線距離大于20m;距上下巷道的法線距離大于15m。 爆炸材料庫房設有兩個出口,一個出口供發放爆炸材料及行人;另一出口布置在爆炸材料庫回風側。 庫房地面必須高于外部巷道的地面,庫房和通道設置水溝。 庫房不得滲水,并應采取防潮措施。必須備有足夠數量的消防器材。 5 總結 通過這次畢業設計,得到以下主要結論: 1、井下各種設備選型 2、 3、 4、 5、 6、 由于時間有限,還存在以下問題需要解決: 1、 2、 3、 致 謝 感謝我的導師姚向榮教授,他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣;他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。從論文的構思,選題,直到論文的撰寫和后期修改,自始至終都得到了導師的悉心指導,論文的字里行間滲透了導師的心血和汗水,可以說沒有導師的指導和幫助,就沒有本文的完成。 在將近四年的時間內學生不僅感受到導師敏捷的思維,深厚的學術造詣,更感受到了導師嚴謹的治學態度,注重實際的工作作風,兢兢業業的工作精神,以及寬闊的胸懷,這些都給學生留下了深刻的印象,使學生終身受益。他這種對事情認真負責的,追求實事求是的精神,不僅鼓舞學生完成了自己的學業,而且為學生樹立了一個對事業執著追求的楷模形象。在此,學生謹向導師致以最衷心的感謝和最誠摯的敬意。 感謝張集煤礦礦長,以及新發煤礦的各位領導在現場試驗期間的熱情招待和所提供的幫助。 感謝四年時間內和我朝夕相處的同學們的幫助,我們一起度過了四年難忘的時光。 感謝本文所引用文獻的作者。 感謝各位專家,教授對論文的評閱和指教。 參考文獻 [1] 肖家平,朱云輝.礦井通風.中國礦業大學出版社,2012.5 [2] 孫澤宏,朱云輝. 煤礦安全技術. 中國礦業大學出版社,2012.9 [3] 王永安,朱云輝. 礦井瓦斯防治[M]. 煤炭工業出版社,2007 [4] 煤礦安全規程. 中國法制出版社, 2005 [5] 陳炎光, 徐永圻. 中國采煤方法. 中國礦業大學出版社,1991 [6] 朱銀昌, 侯賢文. 煤礦安全工程設計. 煤炭工業出版社, 1994 [7] 沈宏毅,廖斌琛,朱云輝. 礦井通風與安全[M]. 中國礦業大學出版社,2009 [8] 李學誠. 中國煤礦安全大全[M]. 煤炭工業出版社,1998 [9] 張鐵崗. 礦井瓦斯綜合治理技術. 煤炭工業出版社, 2001: (46-49) [10] 王省身.礦井災害防治理論與技術.中國礦業學院出版社,1986: (65-70) [11] 張國樞. 通風安全學. 中國礦業大學出版社, 2000 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