1、登封煤業豐陽煤礦井下緊急避險系統設計方案說明書 河南省說明書煤炭工業鄭州設計研究院二一二年六月河南省井下緊急避險系統設計方案說明書工程代號FX工程規模Mta總 經 理總工程師項目負責人煤炭工業鄭州設計研究院二一年月參加編制人員名單專業姓名職稱采 礦所總工高級工程師所高級工程師室主任工程師工 程 師工程師機電王紅衛高級工程師經濟注冊造價工程師注冊造價工程師趙艷靈助理工程師目 錄前 言1第一章 礦井基本情況6第一節 礦井概況6第二節 礦井資源條件9第三節 開拓生產現狀35第二章 礦井安全風險分析39第三章 井下緊急避險系統建設完善方案42第四章 項目投資估算及資金籌措方案72第一節 概算投資72第

2、二節 資金籌措計劃74第五章 項目的實施計劃及預期效果75附錄 1采礦許可證 2煤炭生產許可證 3安全生產許可證 4河南省工業和信息化廳關于對河南煤化集團所屬煤礦2010年度礦井瓦斯等級和二氧化碳涌出量鑒定結果的批復 5設計委托書附件1投資概算書附圖目錄序號圖紙名稱圖 號比 例備注1井下緊急避險布置平面圖F1100JJBX -143-11000新制2井下緊急避險安全監測監控系統圖F1100JJBX -274-1新制調度通信系統圖F1100JJBX -262-1新制井下壓風管路布置系統圖F1100JJBX -217 井下 -11000新制5井下緊急避險供水施救系統平面圖F1100JJBX -84

3、5-11000新制前 言一概述豐陽煤礦位于登封煤田中西部的郭溝井田淺部在登封市西南約20km行政隸屬送表鄉管轄 2009年10月由永煤集團與陽城集團共同出資組建成立永城煤電控股集團登封煤業豐陽煤礦井田范圍走向長約269431km傾向寬約042092km井田面積124km2回采標高480-1160m煤層傾角平均32可采儲量3919萬t 礦井設計生產能力60萬t a礦井于2009年技改結束采用斜井立井多水平上下山開拓共有二層可采煤層分別是一3二1煤層其中一3煤平均厚度06 m位于二1煤層下部 40m二1煤層平均厚度36m為礦井主采煤層礦井瓦斯等級為高瓦斯礦井二1煤層屬三類不易自燃煤層煤塵有爆炸危險

4、性水文地質條件中等按照國務院關于進一步加強企業安全生產工作的通知國發201023號中關于煤礦和非煤礦山要制定和實施生產技術裝備標準安裝監測監控系統井下人員定位系統緊急避險系統壓風自救系統供水施救系統和通信聯絡系統等技術裝備并于3年之內完成并達到設施完備系統可靠管理到位運轉有序的要求永登煤業公司領導高度重視針對目前系統進行全面的自查并將井下安全避險六大系統建設完善工作列為2012年煤礦安全生產重點工程力爭按照關于加快推進煤礦井下安全避險六大系統試點工程建設完善工作的通知豫煤安監技裝2010430號要求完成六大系統建設完善工作任務豐陽煤礦現有的安全避險五大系統監測監控系統井下人員定位系統壓風自救系

5、統供水施救系統和通信聯絡系統已在2011年底前安裝完成系統相對比較完善而緊急避險系統特別是緊急避險設施建設起步較晚井下尚未建設井下緊急避險設施因此豐陽煤礦亟需對井下緊急避險系統進行建設完善受永城煤電控股集團登封煤業豐陽煤礦的委托煤炭工業鄭州設計研究院編制了河南省永城煤電控股集團登封煤業豐陽煤礦井下緊急避險系統設計方案本設計方案根據豐陽煤礦2012年的采掘接替安排對井下緊急避險系統的內部條件和技術方案進行分析包括安全避險技術方案是否可行技術方案是否合理先進避險效果是否明顯項目建設和運行的外部配套條件是否有保障等主要內容選擇科學合理的實施方案布署了2012年井下緊急避險系統建設完善所需的工程及設備

6、二編制設計的主要依據1煤礦安全規程2011版2國務院關于進一步加強企業安全生產工作的通知國發201023號3國家安全監管總局國家煤礦安監局關于建設完善煤礦井下安全避險六大系統的通知安監總煤裝2010146號4國家安全監管總局國家煤礦安監局關于印發煤礦井下緊急避險系統建設管理暫行規定的通知安監總煤裝201115號5煤礦安全監控系統及檢測儀器使用管理規范AQ1029-20076煤礦安全監控系統通用技術要求AQ6201-20067煤炭工業礦井監測監控系統裝備配置標準 GB50581-20108煤礦井下作業人員管理系統使用規范AQ1048-20079煤礦井下作業人員管理系統通用技術條件AQ6210-2

7、00710煤礦井下安全避險六大系統建設完善基本規范試行安監總煤裝201133號11煤礦井下作業人員管理系統使用和管理規范AQ1048-200712煤礦緊急避災和應急救援系統企業標準QB2200D62313國家安全監管總局 國家煤礦安監局關于煤礦井下緊急避險系統建設管理有關事項的通知安監總煤裝201215號14豐陽煤礦提供的有關文字及圖紙資料15現場踏勘調研收集到的有關資料16委托函三設計的指導思想1主動救援和被動救援相結合2原有救援設施和新型防護設施相結合3自救器救生艙和避難硐室相結合4原有安全管理方法和新型安全防護措施相結合四主要技術面貌1利用礦井現有的安全監測監控系統KJ90NA在11采區

8、12采區避難硐室設置監測監控系統分站及相應的傳感器對硐室內外的O2CH4CO2CO溫度等進行實時監測并且把監測情況及時上傳至礦井地面調度室2利用礦井現有的井下人員定位系統KJ60N在11采區12采區避難硐室出入口分別設置一臺人員定位系統基站把監測到的人員進出緊急避險設施的情況及時上傳至礦井地面調度室3將避難硐室內自救器全部配置為ZYX-45型額定防護時間不低于45分鐘全礦井共布置二處永久避難硐室永久硐室位于11采區70m東翼12采區西翼的避災路線上根據事故類型優化了避火避瓦斯和避水的逃生路線科學制定了救災應急預案4壓風自救系統我礦井地面共設4臺壓風機組2臺運轉2臺備用壓風機組能正常運轉向井下供

9、風目前井下共安裝壓風自救58組均安裝在各掘進工作面巷道和回采工作面巷道的壓縮空氣管道上在以下每個地點至少設置一組壓風自救裝置距采掘工作面2540m的巷道內放炮地點撤離人員與警戒人員所在位置以及回風巷有人作業處等在長距離的掘進巷道中根據實際情況增加設置每組壓風自救裝置可供6人使用平均每人的壓縮空氣供給量不少于01m3min現有壓風設備完全能夠滿足井下發生災難時的用風需要5利用礦井現有的調度 通訊系統在11采區12采區避難硐室的過渡室和生存室分別安設直通礦調度室的直通 6該礦井井下供水施救系統與井下消防灑水系統可以合用同一供水管網為了井下避險系統安全供水將地面原有的日用消防水池作為井下緊急避險供水

10、系統的備用水源同時設置災變時水源之間切換裝置用來滿足災變時供水施救的要求地面生活用水的水質水量均能滿足井下供水施救系統的要求地面生活給水管網就近接入井下供水施救系統時應在連接處設置控制閥門及倒流防止器以滿足檢修控制及防止地面生活用水管網遭受污染五存在問題及建議本設計是針對安全避險六大系統之一的井下緊急避險系統進行的方案設計本次設計的礦井井下永久避難硐室需與其余安全避險五大系統監測監控系統井下人員定位系統壓風自救系統供水施救系統和通信聯絡系統進行對接以便滿足井下緊急避險系統的需要第一章 礦井基本情況第一節 礦井概況一位置交通豐陽煤礦位于登封市西南部約20km行政隸屬登封市石道鄉和送表鄉管轄地理坐

11、標為東經11252131125724北緯341920342119本區東北距登封市區約20km西南距焦枝鐵路汝州車站和汝州市區約25km登封汝州公路從礦區南部邊界通過登封洛陽公路從區外北部通過區內鄉村間均有公路與其相通交通較為便利見交通位置圖1-1-1圖1-1-1 交通位置圖 二自然地理概況 1地形地貌本區為低山丘陵地形區內地勢呈西北高東南低最高海拔標高為41840m最低海拔標高為26510m相對高差15330m地面沖溝發育有利于大氣降水的逕流和排泄 2水系本區屬淮河流域潁河水系區內常年性地表水體為郝溝水庫筑于礦區的淺部為一小型塘壩主要用于攔蓄山洪農田灌溉等礦區南部的郝溝溪為一泉源性溪溝水源主要

12、為郝溝泉泉水該泉泉水流量為0764Ls水流流向為自東向西經郝溝水庫再向西北流經王堂水庫后向北匯入潁河以往正常情況下該溪溝受郝溝泉泉水補給常年有水但由于近年來受采礦疏排地下水的影響地下水位逐年下降郝溝泉泉水郝溝水庫僅在雨季有短暫水流和蓄水雨后即干 3氣象本區屬暖溫帶半干旱氣候年降水量主要受季風影響秋冬春三季干旱少雨夏季尤其78月份雨量較多多年平均降水量6795毫米最高年降水量10025毫米最低年降水量4195毫米年蒸發量為90819762毫米年平均相對濕度6070最高月為81最低月為51春夏秋三季以東風東北風為主冬季以西風為主風力以冬春季較大最大風速2840米秒歷年平均氣溫91146一月最低-3

13、3-182七月最高42446最大積雪深度23厘米最大凍土深度20厘米 4地震據河南省地震局資料登封市及鄰近地區近期未發生過大的破壞性地震近期內2級以上的地震2次級別均小故對本區影響不大地震烈度小于度三范圍第二節 條件m的3條小于50m的2條總體構造為較簡單區內無巖漿巖1北東向斷層苗莊斷層郭F5為該區西部邊界斷層走向6080o傾向330350o傾角6075o北西盤下降南東盤上升為正斷層區內延伸長度090km沿走向兩端均伸出區外在6503孔北東部地面斷層跡象明顯見到南東盤P2sh地層與北西盤T1l地層相接6304孔于孔深21960m處缺失七煤組上部及八煤組地層6103孔于孔深79250m處缺失C3

14、tC2b地層使二1煤層底板泥巖與3g石灰巖接觸6102孔于孔深19320m缺失六煤組6002孔于孔深41980m處缺失C3t中下部及C2b地層使一7煤底板泥巖與3g石灰巖接觸斷層落差20190m由南西向北東方向逐漸增大斷層已查明郭F13斷層位于本區西部64026604孔一帶南起6402孔西南250m向北東方向經640265056604孔延伸出本區區內長度約16km斷層走向6590o傾向335360o傾角6570o北西盤下降南東盤上升為正斷層該斷層除地表露頭控制外640265056604孔均揭露該斷層6402孔于孔深23400m處缺失四煤組部分地層6505孔于孔深25000m處巖石具滑面缺六煤組

15、中部地層6604孔于孔深10055m處缺失P2sh上部地層斷層落差040m斷層已查明郭F14-1斷層位于7405孔一帶西端起于7405孔南西05km向北東方向延伸交于郭F14斷層該斷層陷伏于郭F14斷層之下走向6065o傾向150155o落差040米南東盤下降北西盤上升為正斷層7405孔于孔深46600m處巖石具擦痕可見斷層跡象缺失五煤組下部及四煤組上下部地層約30m斷層已查明安莊斷層新F12東西向斷層二地層區內基巖大部分裸露據鉆孔揭露和地表出露發育地層有寒武系上統崮山組3g石炭系中上統C23二疊系P三疊系T和第四系3g主要為灰黃灰色白云質灰巖局部夾泥質條帶及燧石結核厚度1090021300m

16、平均厚度為14562m產長山蟲小素木蟲章氏蟲化石與下伏地層為整合接觸2石炭系C中統本溪組C2b主要由淺灰深灰色豆狀及鮞狀鋁土質及鋁土質泥巖組成頂部和底部均為鋁土質泥巖含浸染狀結核狀黃鐵礦及菱鐵礦鮞粒尤其底部更為富集下部常有灰白色石英細礫巖薄層本組厚2741094m平均835m鋁土巖及鋁土質泥巖均屬瀉湖相沉積本溪組與下伏寒武系上統崮山組為平行不整合接觸上統太原組C3t據鉆孔揭露厚度為37844964m平均4283m區內厚度穩定變化較小據巖性組合特征分為3段下部灰巖段以灰色深灰色石灰巖為主發育石灰巖4層自下而上為L1L2L3和L4灰巖均為煤層之頂板多含黃鐵礦結核及燧石結核產大量蜒類碗足類及海百合莖

17、等動物化石其中L1灰巖發育較好厚度較穩定厚度060275m為區內主要標志層之一局部為細粉砂巖含薄煤4層一1一2一3一4煤其中一3煤層發育較好偶爾可采中部碎屑巖段上部以深灰色細碎屑巖為主中部以灰淺灰色細粒砂巖為主局部為粉砂巖或中粒砂巖含黃鐵礦結核底部含一5煤層局部可見L5灰巖常相變為泥巖硅質泥巖含動植物化石上部灰巖段上部由灰深灰色灰巖泥巖菱鐵質泥巖及砂質泥巖組成一8煤層及L8灰巖不太發育頂部常有L9灰巖或與其層位相當的菱鐵質泥巖及硅質泥巖中部為深灰色L7石灰巖發育較好塊狀構造隱晶質結構含燧石結核產腕足類及蜓科化石底部為薄煤層一7煤與下伏本溪組地層為整合接觸關系太原組地層形成于淺海及濱海海岸環境由

18、淺海相過渡相及陸相組成屬海陸交替相含煤沉積環境所含煤層厚度不大但層位穩定結構簡單煤層中硫分含量普遍較高屬于濱岸瀉湖泊相還原環境3二疊系P本區二疊系平均厚度58784米從下而上分為山西組下石盒子組和上石盒子組和石千峰組下統山西組P1sh70169174m平均7708m依據巖性特征分為4段二1煤段自L9灰巖頂或菱鐵質泥巖頂與太原組分界下部為灰色細中粒砂巖深灰灰黑色泥巖及砂質泥巖富含植物根部化石中部含二1煤層煤層結構簡單局部夾12層夾矸煤厚0471082m平均464m為區內主要可采煤層上部為灰深灰色砂質泥巖或細粒砂巖常含完整植物葉部化石本段厚1466m大占砂巖段以大占砂巖底為界下部以灰深灰色細粒砂巖

19、為主稱大占砂巖Sd局部為中粒砂巖或粉砂巖以富含白云母及炭質為特征含黃鐵礦及菱鐵質具波狀及水平層理一般厚400800m中上部為灰深灰色泥巖砂質泥巖及細粒砂巖含薄煤2層二2二3厚度不穩定二2煤層局部可采泥巖中富含植物化石該段厚2735m香炭砂巖段為淺灰深灰色中細粒砂巖俗稱香炭砂巖Sx局部為粉砂巖層面常含炭質條帶及白去母片產植物化石含大量菱鐵質鮞粒常因成分不同而顯示水平及緩波狀層理一般厚500m左右中上部為灰色泥巖及砂質泥巖為主夾粉砂巖細粒砂巖薄層產植物化石含薄煤1層二4煤極不穩定該段厚2210m小紫泥巖段下部為灰深灰色細粒砂巖及砂質泥巖上部為灰深灰色泥巖頂部具紫斑泥巖中局部含鋁質和菱鐵質鮞粒在本段

20、中部偶具薄煤一層二5煤該段厚1297m與下伏太原組地層為整合接觸關系下統下石盒子組P1x2747332004m平均28351m三煤段底部砂鍋窯砂巖Ssh為本區標志層之一巖性以淺灰灰色中粗粒砂巖為主局部為細粒砂巖磨園度中等分選差底部常含礫石含大量黑色巖屑泥質包體及黃鐵礦結核發育大型交錯層理一般厚710m下部多為灰色具紫斑泥巖俗稱大紫泥巖含菱鐵質鮞粒局部地段富含鋁質稱A層鋁土夾砂質泥巖及細粒砂巖薄層中下部為深灰色泥巖或砂質泥巖夾灰綠色細粒砂巖上部為灰色灰綠色泥巖及砂質泥巖夾細粒砂巖薄層具紫斑泥巖中局部含鋁質及菱鐵質鮞粒具水平層理及波狀層理上部偶夾薄煤層三4煤三煤組厚56777175m平均6290m

21、四煤段底部為四煤底砂巖Ss為本區標志層之一以淺灰色中粒砂巖為主砂巖底部常為粗粒含礫石具暗色礦物局部含有機質和泥質團塊發育波狀層理及交錯層理一般厚47m下部以灰色砂質泥巖及泥巖為主夾細粒砂巖薄層具紫斑中部以深灰黑色砂質泥巖泥巖為主夾細粒砂巖及薄煤6層四2四7煤其中四3煤層和四7煤層偶見可采點上部以灰色砂質泥巖及泥巖為主夾粉砂巖細粒砂巖薄層局部含鋁質具紫斑含菱鐵質鮞粒四煤組厚53579307m平均6605m五煤段底部為中粗粒砂巖局部為細粒砂巖常見海綠石及重礦物富集層面含炭質及白云母巖屑含量較高為長石石英巖屑砂巖和長石巖屑砂巖產樹干化石下部為灰綠灰色砂質泥巖及粉砂巖夾黑灰色含炭或含鋁質泥巖及淺灰色中

22、細粒砂巖薄層泥巖具紫斑且含大量菱鐵質鮞粒發育緩波狀層理及交錯層理中部為深灰色泥巖砂質泥巖夾淺灰色粉砂巖及細粒砂巖薄層含煤5層五1五5煤其中五3煤普遍發育大面積可采上部為灰色泥巖砂質泥巖夾淺灰色細中粒砂巖薄層砂巖中常含黃鐵礦結核五煤組厚58179593m平均6827m六煤段底部為灰白色中粗粒長石巖屑石英砂巖分選磨園較好硅泥質膠結含海綠石楔狀交錯層理下部為灰色泥巖砂質泥巖與淺灰灰白色細中粒砂巖互層泥巖以含大量紫斑為特征且常含菱鐵質鮞粒中部以灰深灰色泥巖為主夾粉砂巖細粒砂巖薄層偶見薄煤2層六1六2煤泥巖局部具紫斑含鋁質及菱鐵質鮞粒上部為灰色灰綠色泥巖砂質泥巖與粉砂巖或中粗粒砂巖互層泥巖具大量紫斑局部

23、呈灰黑色含植物化石六煤組厚671311501m平均8629m與下伏山西組地層為整合接觸關系上統上石盒子組P2s該組含七八九共3個煤段厚度22680m七煤段底部為淺灰灰白色中粗粒砂巖俗稱田家溝砂巖砂巖底部常含礫巖薄層厚1031451m平均554m局部相變為細粒砂巖或粉砂巖層面含炭質偶見亮煤條帶含泥質包體具大型板狀交錯層理及波狀層理厚度較穩定特征明顯是良好標志下部為灰深灰色泥巖夾砂質泥巖粉砂巖及細中粒砂巖具紫斑中部以灰深灰及黑灰色泥巖砂質泥巖為主夾粉砂巖細粒砂巖及薄煤5層七1七5煤其中七2煤層位穩定偶見可采點其頂底板富含舌形貝化石頂部夾三層硅質泥巖單層厚均小于030m巖石致密堅硬呈深灰色及蘭灰色垂

24、直節理發育產海綿骨針化石七煤組厚667610341m平均8062m八煤段底部為灰灰白或略帶綠色長石巖屑石英粗粒砂巖泥鈣質及硅質膠結分選好發育交錯層理產樹干化石含海綠石下部為灰灰綠色泥巖及粉砂巖夾硅質泥巖或硅質海綿巖57層單層厚度014050m底部泥巖含鋁質并富含菱鐵質鮞粒中部為灰深灰色泥巖砂質泥巖夾灰綠色粉砂巖細粒砂巖偶見薄煤1層八2煤泥巖富含植物化石上部為灰灰綠色砂質泥巖泥巖與細粒砂巖互層頂部泥巖具紫斑含鋁質八煤組厚58237574m平均7043m九煤段底部為中粗粒長石砂巖含黑云母泥鈣質膠結分選較差中等下部為灰色泥巖砂質泥巖夾灰綠色粉砂巖細粒砂巖薄層局部泥巖呈暗紫色砂巖具波狀層理含植物化石上

25、部為灰色局部為灰綠色或暗紫色泥巖砂質泥巖及粉砂巖細粒砂巖互層砂質泥巖富含植物化石局部泥巖具硅質含少量海綿骨針可見海綠石九煤組厚56959731m平均7575m與下伏下石盒子組地層為整合接觸上統石千峰組P2sh出露于礦區北部厚3229141023m據其巖性及沉積特征分4個巖性段第一段該段俗稱平頂山砂巖Sp段中下部由中粗粒長石石英砂巖組成呈淺灰灰白色上部為長石砂巖巖性單一具大型交錯層理局部含泥巖或砂質泥巖薄層與下伏上石盒子組為假整合接觸該段厚65668101m平均7546m第二四段下部為淺灰灰白色中細粒砂巖夾紫紅灰綠色砂質泥巖中部為紫紅色泥巖砂質泥巖夾34層細中粒砂巖和礫屑灰巖含大量鈣質結核具蟲孔

26、痕跡上部以灰綠灰色粉砂巖細粒砂巖為主夾暗灰色泥巖和砂質泥巖及數層同生礫屑灰巖與下伏上石盒子組地層為整合接觸關系二疊系含煤地層共分八個煤段各煤段之間均為整合接觸煤組底部均為中粒或粗粒砂巖煤層位于煤組中部因而構成了結構清晰的八個含煤沉積旋回山西組和上石盒子組地層中有8個層位發現海豆芽化石七煤組頂至八煤組底有810個層位富含海綿骨針的硅質泥巖或稱硅質海綿巖并在大占砂巖的菱鐵礦夾層中見到海綿骨針經巖礦薄片鑒定二煤組九煤組之砂巖中含海綠石礦物者有34層以上其中五煤組至七煤組普遍見及其它煤組中也有多層賦存山西組上石盒子組中含菱鐵礦薄層達711層含菱鐵質泥巖達2127層在四煤組至七煤組中采到瓣鰓類化石煤系地

27、層中各標志層發育穩定其砂巖多具水平層理波狀層理多數長石石英有次生加大現象說明二疊紀煤系地層并非純陸相沉積而是繼晚石炭世之后由淺海轉為濱海沉積環境主要由過渡相和陸相組成并有過多次短暫的海侵而海退更有利于煤層的沉積4三疊系T出露于礦區北部僅賦存三疊系下統與下伏二疊系呈整合接觸劉家溝組T1l下部為紫紅色細粒石英砂巖俗稱金斗山砂巖局部為中粒砂巖富含鐵質具鐵質斑點發育大型板狀交錯層理巖石堅硬常構成單面山地形上部以紫紅色厚層狀泥巖及薄層砂質泥巖為主夾粉砂巖及細粒砂巖具透鏡狀紫紅色泥質礫巖及透鏡狀礫屑灰巖含鈣質結核及鈣質粉砂結核具蟲孔構造及植物葉干化石碎片本組厚2473631274m平均28840m尚溝組T

28、1h下部為紫灰色中粒砂巖底部具粗粒夾紫灰色砂質泥巖薄層含泥質包體顯水平層理具蟲孔構造上部為灰黃灰綠及紫灰色中粒砂巖與紫紅色泥巖互層局部砂巖中含大量白云母顯斜層理泥巖中含鈣質結核及透鏡狀礫屑灰巖層本段厚1498723017m平均19000m與下伏劉家溝組為整合接觸5第四系q本區第四系廣泛覆蓋于下伏各地層之上頂部為耕植土黃土或坡積層中下部為粘土及砂質粘土底部常有砂石層厚03800米與下伏各時代地層為不整合接觸關系3巖漿巖mm可采含煤系數116可采煤層1二1煤層賦存于山西組下部上距大占砂巖Sd0576m平均282m為本區主要可采煤層煤層埋深51560m底板標高為4801160m區內鉆孔和礦井采掘工程

29、揭露該煤層厚度為0301371m平均356m具南北部薄中部和西部厚的變化趨勢煤層結構簡單僅局部含一層厚015m的黑色泥巖夾矸二1煤層頂板為灰黑色泥巖及砂質泥巖含大量植物化石底板為灰黑色泥巖及砂質泥巖綜上所述區內二1煤層層位穩定結構簡單全區可采煤層穩定程度屬較穩定煤層四煤質一煤的物理性質和煤巖特征一物理特征一3煤為黑色塊狀金剛光澤內生裂隙發育具貝殼狀參差狀斷口以亮煤鏡煤為主間夾暗煤絲炭細條帶含黃鐵礦結核或散晶宏觀煤巖類型為半亮光亮型煤煤的視密度136tm3二1煤黑色以粉狀為主少量粒狀結構簡單層理不明顯次生裂隙發育具擦痕及磨擦鏡面偶含少量結核狀硫化物下部常有次生方解石呈細脈狀出現真密度156tm3

30、視密度138tm3二煤巖特征二1煤為粉狀構造煤顯微有機組分含量862左右有機組分中以鏡質組含半鏡質組為主其含量在788986之間占有機組分的886以上次為絲質組和半絲質組鏡質組中以均勻基質體為主半鏡質組多為無結構半鏡質體及形變破碎的結構半鏡質體絲質組多為細胞結構形變或破碎的絲質體含少許絲質體碎片粗粒體及碎屑體無機組分含量138左右以透鏡狀條帶狀或薄層狀粘土類礦物為主含量在5126之間平均128碳酸鹽類礦物含量一般07左右為細脈狀方解石含微量黃鐵礦二煤的化學性質一煤的工業分析1水分一3煤原煤空氣干燥基水分Mad為086088一般在087左右屬低水分煤二1煤原煤空氣干燥基水分Mad為030154一

31、般在083左右屬低水分煤2灰分一3煤原煤灰分產率為8682806平均1837屬中灰煤二1煤原煤灰分產率在10333016之間平均1619屬中灰煤浮煤灰分產率在535992之間平均726煤灰成分以SiO2和Al2O3為主次為Fe2O3CaOSO3等煤灰軟化溫度大于1338屬較高軟化溫度灰煤3揮發分Vdaf一3煤浮煤揮發分為11571627平均1390屬低揮發份煤二1煤浮煤揮發分為10001493平均1313屬低揮發份煤二元素組成區內無一3煤元素組成測試資料二1煤浮煤碳元素含量為9161氫元素含量423氮含量134氧硫含量283氫碳HC原子比隨煤化程度增加而減小其比值為0046 三硫分一3煤全硫含

32、量為408440平均424屬高硫煤煤中硫化鐵硫約占硫分的495有機硫約占硫分的498硫酸鹽硫含量很小二1煤原煤全硫含量026291平均058屬低硫煤煤中硫以硫化鐵硫為主約占硫分的872次為有機硫硫酸鹽硫含量很小四有害元素二1煤磷含量在00050074之間平均0026屬低磷分煤二1煤原煤砷含量為322平均85ppm氯含量甚微為0007均符合工業用煤質量要求三煤的工藝性能 一發熱量Qgrvd一3煤原煤恒容高位發熱量Qgrvd為2479MJkg發熱量Qd為MJkg為中熱值煤二1煤原煤恒容高位發熱量Qgrvd為20433229MJkg平均2960MJkg發熱量Qd為2906MJkg平均MJkg為特高熱

33、值煤二煤的粘結性煉焦性一3二1煤均為貧煤膠質層最大厚度Y為0mm屬無粘結性煤四煤類的確定依據中國煤炭分類國家標準GB5751-86采用浮煤干燥無灰基揮發分產率Vdaf粘結指數G和膠質層厚度Y等指標確定煤類本區各煤層煤類見表4- 各煤層煤類確定結果表 表4-煤層VdafGYmmR煤 類一3139000貧 煤二113130020貧 煤五煤質及煤的工業用途一3煤為中灰高硫中熱值之貧煤工業用途可做水泥工業用煤經脫硫處理后可做動力用煤和民用煤二1煤為中灰低硫低磷較高軟化溫度的特高熱值之貧煤一般可做動力用煤和民用煤含水巖組特征據地層巖性組合含水介質在空間特征和水力性質等將西白栗坪郜城水文地質段地下水劃分為

34、基巖裂隙水含水段巖溶裂隙承壓水含水段孔隙裂隙承壓水含水段和孔隙水承壓水含水段四種基本類型劃分為五個含水巖組1基巖類裂隙承壓含水巖組由震旦系及下伏地層組成主要由片巖類片麻巖類花崗巖石英巖白云巖及冰磧泥礫巖組成厚7635m分布于嵩山箕山兩背斜軸部的中低山區基巖風化裂隙發育一般深度30100m賦存裂隙潛水地表溝壑深切沿溝谷兩側地下水以泉的形式溢出一般流量0145366Ls單位涌水量036Lsm水位深度隨季節和地形變化較大標高600340m水質為HCO2-CaMg水礦化度01980268gL2碳酸鹽巖類巖溶裂隙承壓含水巖組包括寒武系和中奧陶統地層平均厚791m巖性以白云質灰巖白云巖頁巖泥灰巖和灰巖為主

35、巖溶含水層局部巖溶裂隙發育富水性極不均一屬巖溶裂隙承壓水可劃分以下含水層組1下寒武統灰巖含水層含水層為底部的辛集組地層主要巖性為泥灰巖中下部夾厚層狀石灰巖白云質灰巖厚50110m在白坪井田以南地表見一溶洞稱老虎洞洞高810m長約30m標高為600m泉水出露很少西部有皇后泉流量25 Ls水文地質段以西馬嶺山的關帝廟泉流量1835 100Ls水溫1619礦化度02660343gL水質類型為HCO3-Ca及HCO3-CaMg水2中寒武統灰巖含水層張夏組厚至巨厚層鮞狀灰巖含水層厚度60220m登封電廠供4孔深度891210690m見巖溶帶溶洞高分別為340m180m070m標高2101519235m單

36、位涌水量00694444Lsm水位標高3942322623m水質類型屬HCO3-CaMg水礦化度02550286gL3上寒武統白云質灰巖含水組包括崮山組和長山組地層平均厚252m崮山組為厚層狀白云質灰巖長山組為薄層狀白云質灰巖夾泥質條帶地表局部見溶溝溶槽和溶洞如徐莊鄉東北崮山組地層見魚洞前魚洞和后魚洞前魚洞高58m長達60m以上溝谷切割出露較多的泉水流量0199477Ls西部暴雨山的妙水寺泉和紙坊泉流量分別為40 Ls75 Ls單位涌水量 0004791863 Lsm水位標高4593822907m礦化度02520341gL水質類型HCO3-Ca和HCO3-CaMg水4中奧陶統灰巖含水層登封徐莊

37、一線以東有賦存西部薄東部厚厚度0485m巖性為厚層狀石灰巖和泥灰巖在東部石羊關一帶零星出露石羊關泉斷層泉流量29070Ls單位涌水量019865623Lsm當與下伏上寒武統灰巖一起揭露時水量極豐富如登封電廠水源勘探供1供7孔單位涌水量分別達65623 Lsm和2935Lsm水位標高2286021500m郜城井田水文地質條件相對復雜與該水層有密切關系水質類型為HCO3-CaMg水礦化度02490305 gL3碎屑巖夾碳酸鹽巖巖溶裂隙承壓含水巖組為上石炭統地層平均厚度61m巖性主要是泥巖砂質泥巖夾薄層灰巖砂巖和煤層有L1-9石灰巖為含水層根據地層組合關系劃分兩個含水組1太原組下段灰巖含水組有L1L

38、4灰巖層位穩定平均厚15m白坪和郜城井田揭露鉆孔174個見溶洞12孔占69溶洞高020313m標高280302231m單位涌水量00021165Lsm水位標高4073122414m水質類型為HCO3-Ca水礦化度02380438 gL2太原組上段灰巖含水組包括L7L9灰巖層段地層其中L78灰巖為主要含水層一般厚1015m白坪郜城井田揭露鉆孔219個見溶洞12孔占55溶洞高008210m標高340082372m泉水流量00140870 Lsm單位涌水量000480664Lsm水位標高4469021326m水質類型以HCO3-Ca水為主其次HCO3-CaMg和HCO3-CaNa水 礦化度02020

39、484gL 為二1煤層底板直接充水含水層4碎屑巖類裂隙承壓含水巖組包括二疊系三疊系地層厚度2665m巖性主要為泥巖砂質泥巖夾砂巖和煤層其中砂巖為孔隙裂隙承壓水含水層根據富水性特征及與采礦的關系劃分以下含水層組1山西組砂巖含水層在二1煤層頂板以上有34層細粗粒砂巖為含水層一般厚2040m泉水流量01550218Ls單位涌水量0036 Lsm水位標高4956724580m水質類型較復雜以HCO3-NaHCO3-CaMgNa 為主礦化度00361254 gL為二1煤層頂板直接充水含水組2石盒子組砂巖含水層主要指三煤底至七煤頂之間的中粗細粒砂巖組成其中三煤段砂巖厚034m一般為15m四七煤底部砂巖較穩

40、定其它變化較大極不穩定據相鄰區域鉆孔抽水資料三煤段單位涌水量00075 Lsm滲透系數為00143md五3煤頂至六煤組底單位涌水量000139000418Lsm滲透系數為00098500333md3石千峰組一段平頂山砂巖含水層平頂山砂巖巖性以灰白淺灰色中粗粒砂巖為主硅質膠結平均厚70m分布于煤田的中深部所處地形較高在埋藏的條件下賦存裂隙承壓水泉水流量00332883Ls涌水孔流量03212949 Ls水位標高5466727773m水質類型為HCO3-Ca和HCO3-CaNa水礦化度01660241 gL4 三疊系劉家溝組下段金斗山砂巖裂隙含水層為紫紅色中粗粒石英砂巖組成硅質膠結致密堅硬厚780

41、913654m與平頂山砂巖所組成的地貌極為相似該層以泉的形式很少僅在郜城區觀仙寨出露一泉水位標高334m流量0213 Ls水溫12馬嶺山4105鉆孔鉆至風化裂隙帶51m發現涌水水量0058 Ls5松散巖類孔隙承壓-潛水含水巖組包括第三四系地層一般大于1000m主要分布在山前崗地平原地帶巖性主要為棕紅色泥巖泥質鈣質膠結的礫巖和砂巖砂質粘土及及砂礫石等其中穎河階地底部的砂礫石層厚510m含豐富的潛水泉水流量0091632Ls在大金店和東金店河谷階地較發育機井單井出水量達21150m3h水質類型屬HCO3-Ca和HCO3SO4-CaMg水礦化度0230338 gL主要隔水層根據上述各含水組特征劃分以

42、下區域隔水層1基巖類隔水層基巖類裂隙含水巖組在風化裂隙帶以下巨厚的巖系除較大斷裂構造帶局部導水外具有良好的隔水性隔水巖層在空間上構成了本區水文地質單元的基底和南北部的邊界2下中寒武統頁巖和泥灰巖隔水層包括饅頭組毛莊組和徐莊組地層巖性主要為頁巖砂質頁巖泥灰巖夾薄層灰巖一般厚300m層位穩定厚度大是隔水性良好的區域隔水層3本溪組鋁質巖隔水層地層厚1744237m平均厚10m層位穩定但厚度變化大屬隔水性一般的區域隔水層4太原組中段泥砂巖隔水層太原組L4灰巖頂到L7灰巖底面的地層主要由泥巖砂質泥巖砂巖夾薄層泥灰巖和煤組成一般厚2030m為一般性的區域隔水層5二疊系和三疊系泥巖類隔水層在砂巖含水層之間的

43、地層巖性以泥巖砂質泥巖粉砂巖為主夾薄層砂巖厚度大總厚約大于2000m隔水性好為良好的區域隔水層6第三系半固結泥巖類隔水層該地層一般與第四系分布范圍相一致厚度大隔水性較好為第四系潛水含水層與下伏含水層之間的隔水層屬良好的區域隔水層地下水的補給逕流和排泄地下水的補給水源有大氣降水地表水和含水層之間及其側向補給另外還有工農業生產及廢水的滲入補給等其中降水補給是本區地下水的主要補給水源地下水在運移過程中在地質構造及地形適宜地段溢出地表構成天然排泄點如皇后泉等而礦區內各礦井則為主要的人工排泄方式由于近年來礦井大量疏排地下水造成區域地下水位呈逐年下降趨勢充水水源1大氣降水79月份補給時間較短雖然區內基巖出

44、露條件較好但因地形高低起伏變化較大地表徑流排泄條件好其滲入補給作用弱補給量有限從近三年礦井排水臺帳可以看出豐水期排水量雖有所增加但數量不是很大加之各煤層頂板有較厚的隔水層相阻隔故一般情況下大氣降水對開采煤層直接影響不大2地表水二10764Ls水流流向為自東向西經郝溝水庫再向西北流經王堂水庫后向北匯入潁河以往正常情況下該溪溝受郝溝泉泉水補給常年有水但由于近年來受采礦疏排地下水的影響地下水位逐年下降郝溝泉泉水郝溝水庫僅在雨季有短暫水流和蓄水雨后即干3地下水m3h水量小易于疏排太原組上段灰巖其巖溶裂隙發育不均富水性也不均一因與二1煤層間有較穩定的隔水層故一般情況下對礦坑充水影響不大相鄰的淺部礦井以往

45、底板突水量為30m3h也易于疏排但在受構造破壞或隔水層沉積薄弱地段或深部開采礦壓增大的條件下則有可能造成突水事故因此開采時對底板水要引起重視和防范4老窯水充水通道礦井水的充水通道分為滲入性通道和潰入性通道巖層的節理裂隙裂隙構造裂隙和未來礦井采空區塌陷所形成的巖石中的裂隙為滲入通道節理裂隙一般對礦井的充水作用不強裂隙構造裂隙和采空區塌陷裂隙可能對礦井涌水量影響較大潰入性通道地下水沿冒落帶斷層破碎帶煤層底板形成的底鼓破裂后進入礦井的通道也指地表水沿塌陷裂隙大量進入礦井的通道潰入性通道對礦井安全生產造成威脅分析該礦存在潰入性通道的可能有以下幾種 冒落帶2斷層破碎帶本區內有個鉆孔為70年代以前施工的鉆

46、孔封孔存在各種各樣的問題質量不良礦井在生產階段在采掘至上述鉆孔附近時要先探后進防止鉆孔導通地下水進入礦井底板形成的底鼓礦井在開采過程中應留足煤柱防止積水入礦井造成水害地表裂縫本礦井地表第四系沖溝發育大氣降水易通過采空裂縫向礦井充水造成水水文地質勘查類型的劃分煤礦是以底板進水的巖溶充水礦床現依據中煤礦礦井水文地質類型的劃分標準二1煤層直接頂板巖性以砂巖為主局部為泥巖砂質泥巖直接底板巖性以泥巖砂質泥巖細粒砂巖為主頂底板砂巖抗壓強度均大于60 Mpa屬堅硬類巖石頂底板泥巖砂質泥巖力學強度相對較低屬半堅硬軟弱巖石工程地質條件較差生產中出現支柱下沉遇水膨漲變形底鼓冒頂 掉塊片幫及斷梁折柱等不良工程地質現

47、象瓦斯據郭溝井田鉆孔取樣資料二1煤層在2693679273m取樣范圍內瓦斯成分變化為CH4占5598976N2占0903574CO2占01293另含微量C2H6等氣體成分二1煤層瓦斯含量為1531369 mlgdaf平均為760 mlgdaf其瓦斯含量變化和成分變化大體一致即隨煤層埋深增加瓦斯含量增高二1煤層瓦斯風化帶分布在本區淺部在70勘探線以西大體沿煤層走向呈帶狀分布其下限深度75185m一般在160m左右而在70勘探線以東區域瓦斯風化帶下限斜交煤層底板等高線向深部延伸值得指出的是本區二1煤層的厚度變化較大且厚煤層分布不均加之區內構造應力分布的差異等諸多地質因素的影響增加了煤層瓦斯賦存的復

48、雜性使瓦斯分布表現出不均衡的特點出現瓦斯富集帶和排泄區瓦斯涌出量等級據登封煤田詳查地質資料登封煤田地溫場以低溫低梯度為主要特征恒溫帶深度確定為20m溫度為168區內有5個鉆孔進行了地溫測溫工作其中1孔6705孔為近似穩態測溫其余4孔為簡易測溫最大測溫深度為80100 m最高地溫為315地溫梯度介于135170100m之間平均為154100m本礦最大開采水平在-1160m以淺開采深度小于m預計最高地溫為442故推測本礦-240m水平以淺屬地溫正常區不存在地溫熱害問題-240m以深則存在地溫高溫熱害問題其中240m70m之間為一級高溫區70m以深則為二級高溫區因此未來深部生產中應采取通風灑水等相應

49、的降溫措施以改善工人勞動生產安全環境提高礦井生產及經濟效益第三節 開拓現狀一礦井開拓現狀二礦井六大系統現狀6井下緊急避險系統工作面發生透水事故時人員避災線路為4本礦井制定有相對完善的重大事故應急救援預案礦井災害預防和處理計劃組織機構由應急領導小組和應急搶險指揮部組成領導小組職責當事故發生后由領導小組根據事故性質共同制定搶險救災應急方案統一組織指揮事故應急搶險工作指揮部職責負責上傳下達事故應急搶險領導小組的指示統一調度指揮搶險救災工作第二章二1煤層直接頂板巖性以砂巖為主局部為泥巖砂質泥巖直接底板巖性以泥巖砂質泥巖細粒砂巖為主頂底板砂巖抗壓強度均大于60 Mpa屬堅硬類巖石頂底板泥巖砂質泥巖力學強

50、度相對較低屬半堅硬軟弱巖石工程地質條件較差生產中出現支柱下沉遇水膨漲變形底鼓冒頂 掉塊片幫及斷梁折柱等不良工程地質現象瓦斯煤塵爆炸性和煤自燃地溫據登封煤田詳查地質資料登封煤田地溫場以低溫低梯度為主要特征恒溫帶深度確定為20m溫度為168區內有5個鉆孔進行了地溫測溫工作其中1孔6705孔為近似穩態測溫其余4孔為簡易測溫最大測溫深度為80100 m最高地溫為315地溫梯度介于135170100m之間平均為154100m本礦最大開采水平在-1160m以淺開采深度小于m預計最高地溫為442故推測本礦-240m水平以淺屬地溫正常區不存在地溫熱害問題-240m以深則存在地溫高溫熱害問題其中240m740m

51、之間為一級高溫區740m以深則為二級高溫區因此未來深部生產中應采取通風灑水等相應的降溫措施以改善工人勞動生產安全環境提高礦井生產及經濟效益水文地質礦井水文地質類型確定為對開采有較大威脅的是底板突水主要危險有害因素的危險性分析第章井下緊急避險系統建設完善方案一緊急避險系統的構成1緊急避險系統概述煤礦井下緊急避險系統是在井下發生緊急情況下為遇險人員安全避險提供生命保障的設施設備措施組成的有機整體緊急避險系統建設包括為井下人員提供自救器建設井下緊急避險設施合理設置避災路線科學制定應急預案等緊急避險系統是煤礦井下安全避險六大系統的核心部分當井下發生災情后相關井下人員應該迅速戴好自救器按避災路線及時撤離

52、危險區域如果避災路線被阻斷應按照就近原則迅速進入可移動救生艙臨時避難硐室或者位于附近區域的永久避難硐室妥善避災以等待礦山救護隊的救援此時緊急避險設施應該發揮其應有的作用包括提供簡單治療氧氣食品和水等自救器避難硐室與避災路線及科學的應急預案相結合就構成了井下緊急避險系統2自救器壓縮氧自救器壓縮氧自救器是為防止有毒氣體對人身的侵害利用壓縮氧氣供氧的隔式呼吸保護器是一種可反復多次使用的自救器每次使用后只需要更換新吸收二氧化碳的氫氧化鈣吸收劑和重新充裝氧氣即可重復使用用于有毒氣體環境或缺氧環境中的作業人員自救逃生或進行必要的工作時使用還可作為壓風自救系統的配套裝備我國生產有系列壓縮氧自救器目前應用普遍

53、自救器的選用原則3緊急避險設施緊急避險設施是指在井下發生火災爆炸突出等災害事故時為無法及時撤離的避險人員提供的一個安全避險密閉空間對外能夠抵御高溫煙氣隔絕有毒有害氣體對內提供氧氣食物水去除有毒有害氣體創造生存基本條件并為應急救援創造條件贏得時間緊急避險設施一般在發生以下情況下可發揮作用 自救器在有效的時間內不能到達安全地點或及時升井 撤退路線無法通過 缺乏自救器或有害氣體濃度較高自救器不起作用緊急避險設施主要包括永久避難硐室臨時避難硐室可移動式救生艙永久避難硐室是指設置在井底車場水平大巷采區盤區避災路線上服務于整個礦井水平或采區服務年限一般不低于5年的避難硐室永久避難硐室應布置在穩定的巖層中避

54、開地質構造帶高溫帶應力異常區以及透水威脅區確保在服務期間不受采動影響前后20米范圍內巷道應采用不燃性材料支護且頂板完整支護完好符合安全出口的要求特殊情況下布置在煤層中時應有控制瓦斯涌出和防止瓦斯集聚煤層自燃的措施永久避難硐室應由過渡室和生存室等構成采用向外開啟的兩道隔離門結構第一道為防護密閉門第二道為密閉門兩道隔離門之間為過渡室第二道密閉門以內為生存室井下永久避難硐室布置示意圖如圖-1-1所示圖-1-1 永久避難硐室示意圖臨時避難硐室是指設置在采掘區域或采區避災路線上主要服務于采掘工作面及其附近區域服務年限一般不大于5年的避難硐室臨時避難硐室一般是利用獨頭巷道機電硐室或兩道風門間的一段巷道供事

55、故發生后由遇難人員臨時避難在充當臨時避難硐室的巷道壁上設2層相距0510m的遮斷物以保證硐室嚴密硐室外部應留明顯標志以便救護對及時發現得到救援若無建筑材料避難人可用衣服和身邊現有的笆片坑木刮板輸送機底槽等材料構筑原蘇聯波蘭和中國的部分礦井在煤與瓦斯突出煤層中掘進時沿巷道每隔50100m開掘一長5m左右寬15m的小室作為開口的臨時避難硐室小室內裝有壓風自救裝置當掘進工作面發生突出時工人可迅速退到風壓自救裝置處取出呼吸嘴戴好等待營救如箱內存放自救器則可同時換戴自救器逃生脫險可移動式救生艙是在井下發生災變事故時為遇險礦工提供應急避險空間和生存條件并可通過牽引吊裝等方式實現移動適應井下采掘作業要求的避

56、險設施根據艙體材質可分為硬體式救生艙和軟體式救生艙硬體式救生艙采用鋼鐵等硬質材料制成軟體式救生艙采用阻燃耐高溫帆布等軟質材料制造依靠快速自動充氣膨脹架設4避災路線緊急避險設施的布置依托于避災路線沿巷道布置關于避災路線的研究國內外的學者已經做了大量的研究工作研究結果表明礦井發生災害事故如火災爆炸等都會對井下人員的生命安全構成極大的威脅在發現災情后如果不能迅速處理則必須將在受災區域及可能受火災氣體或爆炸影響區域工作的作業人員撤離到安全的地點由于礦井系統本身的復雜性及其有限的出口以及災變對礦井系統的影響人員的避災路線常常被災變及其生成物所阻斷為保證人員的安全撤離無論是在編制事故預防計劃還是在實際災變情況下選擇避災路線都因充分考慮上述因素而變得很復雜救災路線指救護人員從救護基地到受災地點的搶險救災路線而避災路線是指井下人員由所處現