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1、介休瑞东矿井防灭火设计14山西介休义棠瑞东煤业有限公司矿井防灭火设计目 录矿井防灭火设计依据及基础资料51矿井概况51.1交通位置51.2 地形地貌51.3 河流水系51.4 气象及地震情况62煤层赋存条件72.1 煤层及煤质73 煤炭储量及开拓情况143.1煤炭储量143.2开拓方式183.3开采技术条件及开采方法184 通风及灾害情况184.1通风情况184.2 瓦斯及其涌出情况194.3地温194.4 煤的爆炸性、自然倾向性及发火期19矿井灌浆防灭火系统201 灌浆设备选择202 灌浆方法223 灌浆参数的选择及日灌浆量、时灌浆量计算224 灌浆材料的选择255灌浆管路的选择266 灌浆
2、疏水系统及预筑防火墙287 灌浆量计算307.1灌浆用土量Qt 计算307.1.1按采空区灌浆量计算307.1.2按日灌浆量计算317.1.3按灌浆区日灌浆所需用土量计算公式为317.2灌浆用水量Qw计算317.3日灌浆量Qj317.4其他计算方法327.4.1根据采空区所留浮煤量的多少确定灌浆用土量323.4.2根据采空区体积大小确定灌浆用土量328 灌浆管道系统设计328.1灌浆管道系统布置328.2输送倍线计算338.3管径计算338.3.1主要灌浆干管直径计算338.4管材确定358.5管壁计算359 水枪选择369.1水枪的流量特性计算369.1.1水枪喷嘴出口射流速度369.1.2
3、水枪喷嘴流量369.1.3水枪喷嘴直径mm369.1.4水枪喷嘴压头m369.1.5水枪台数计算379.2 单位耗水量379.2.1 粘土；松散土壤，松散砂土风化泥炭等379.2.2亚粘土；坚固黄土，砂土等379.2.3轻亚粘土；极坚固黄土，砂土等3710泥浆泵选择3711 灌浆站主要设施3911.1人工或机械取土制浆3911.2储土场40矿井注氮防灭火系统411 注氮系统论述412 设计依据413 注氮防灭火系统主要技术参数413.1 防灭火的技术要求413.2 矿井防灭火所需注氮流量415 管路布置426 注氮管理437 制氮机设置方案438 自燃发火指标性气体和试验指标439 采空区三带
4、分布情况4310 自燃发火临界值4410.1 自燃发火临界值确定4410.2 出现自燃发火征兆的处理程序4411 工作面月推进度4411.1工作面月推进度要求4411.2月推进度达不到要求需采取措施4412 工作面停采位置4413 注氮监控系统4413.1 注氮监控系统4413.2 井下采样地点设置4513.3 地面所需设施4513.4 其他要求45矿井阻化剂防灭火451、阻化剂防火原理452、阻化剂选择453、阻化剂浓度确定464、阻化剂防火系统选择465、阻化剂防火装备476、阻化剂防火工艺47防火密闭施工481密闭设置位置483施工标准493.1防火永久密闭施工标准493.2施工密闭安全
5、技术措施49 矿井防灭火设计依据及基础资料1矿井概况1.1交通位置山西介休义棠瑞东煤业有限公司井田位于介休市西南绵山镇后党峪村一带，距介休市直距8km,行政区划隶属介休市绵山镇管辖，地理坐标为东经11149111115245，北纬365639365815。该矿位于介休市绵山镇西南8.6km处，西距108国道仅10.5km，西北距南同蒲铁路义棠火车站2.5km，距大运高速公路 6km，东北距介休火车站约8km，其间均有简易公路相通，交通较为便利。1.2 地形地貌井田地处吕梁山东麓紧临太原盆地的山前丘陵地带。井田位于汾河东岸，地形复杂，冲沟发育，冲沟多北西向。较大沟谷有小片基岩出露，两岸形成较陡的
6、“V”字型谷，溪流沿沟谷汇入汾河。山顶黄土覆盖形成梁、垣、峁等特征的黄土地貌。整体地势为南高北低，东高西低，最高点位于井田东南部山梁，高程1133.00m，最低点位于井田北部沟谷中，高程875m.00，最大相对高差258.00m。1.3 河流水系井田属黄河流域汾河水系，井田内无常年性河流，只有雨季时各冲沟内汇集洪水沿沟向北流入后党峪村北小水库或向南西流出井田汇入汾河。井田西邻汾河，汾河为本区主要河流，河床于南庙沟口海拔725m，于两渡镇西海拔717m；其坡度为1.6。河谷宽窄不一，该区以义棠一带最宽，谷底宽达400余米；其下游灵石一带，由于河床岩层坚硬，造成狭窄的河谷。汾河在义棠至两渡一带具有
7、河漫滩河谷之特征，河床蛇曲于河漫滩中。本井田东北部后党峪村北小水库为季节性蓄水水库，雨季时有少量蓄水，旱季时干涸无水。1.4 气象及地震情况本区属大陆性气候，冬寒夏暖，春季多风，秋季凉爽，四季分明。年平均最高气温17.1，年平均最低气温-5.5，历年平均气温10.9，极端最高气温为38，极端最低气温为-21.6。 年降水量平均为 571.85mm，每年以6、7、8、9四个月的降水量最大，年最大降水量 886.40mm，年最小降水量为242.30mm。年最大蒸发量2285.10mm，月最大蒸发量407.10mm，年平均湿度6.559.15毫巴，绝对最高湿度为22毫巴，最低1毫巴。 年主导风向为西
8、北风，冬季多为西风、西北风，夏季多为东风、东南风，年平均风速2.1m/s，冬春季风大，夏季风较小，一般风力34级。本区冻结期一般始于10月下旬，终于次年4月上旬，最长冻结期可达170余日，最大冻土深度为80cm。年平均初霜期为10月上旬，终霜期为第二年4月中旬，全年无霜期170d左右。最大积雪厚度30mm。根据建筑抗震设计规范(GB50011-2010)和中国地震动峰值加速度区划图(GB18306-2001图A1)，本区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g。2煤层赋存条件2.1 煤层及煤质1含煤性井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组。山西组赋存有1、2、3、4
9、号煤层，1、2号煤层为较稳定大部可采煤层，3、4号煤层为不可采煤层，山西组地层厚度48.10m，煤层总厚3.56m，含煤系数7.4%，可采煤层总厚2.93m，可采煤层含煤系数6.1%；太原组含有5、6、7、8、9、10、11号煤层，其中6、9、10、11号煤层为可采煤层，太原组地层总厚为86.99m，煤层总厚为8.9m，含煤系数为10.23%，可采煤层总厚7.15m，可采煤层含煤系数为8.21%。2可采煤层井田内主要可采煤层为山西组的1、2号煤层和太原组的6、9、10、11号煤层，现将各煤层叙述如下： 1)1号煤层 位于山西组中上部，距顶部K8砂岩底18.20m，煤层厚度为01.26m，平均为
10、0.89m。不含夹矸，结构简单，为较稳定大部可采煤层，井田内除西北部RD12号孔尖灭不可采外，其余地段均达可采，直接顶板岩性为泥岩、砂质泥岩，局部为砂岩，底板为泥岩、砂质泥岩。井田内该煤层已基本采空，该煤层在井田西部和东部均有隐伏露头分布。 2)2号煤层 位于山西组中下部，距上部1号煤层5.59m，煤层厚度为03.42m，平均为2.04m。含02层夹矸，结构较简单，为较稳定大部可采煤层，井田内除西北部RD12号尖灭，RD5号孔不可采和东南部RD3号孔不可采外，其余地段均可采。直接顶板岩性为泥岩、砂质泥岩，局部为砂岩，底板为泥岩、砂质泥岩。井田内该煤层已基本采空。该煤层在井田西部和东部均有隐伏露
11、头分布。 3)6号煤层位于太原组上部，距2号煤层31.67m左右，煤层厚度为01.65m，平均为1.06m，为较稳定大部可采煤层。井田内除RD3号孔尖灭和RD8号孔不可采外，其余地段均达可采，该煤矿大部不含夹矸，局部含1层薄泥岩夹矸，结构简单。直接顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为砂岩，底板为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩。井田内该煤层已进行大片开采，井田西部均有隐伏露头分布。4)9号煤层位于太原组下部，上距6号煤层57.94m左右，煤层厚度为01.38m，平均为0.92m。井田内除RD3、RD12号孔尖灭和RD8号孔不可采外，其余地段均达可采，为较稳定的大部可采煤层，该煤层不含夹矸，结构简单，直接顶
12、板为K2灰岩，底板为泥岩、砂质泥岩。该煤层在井田东部有隐伏露头分布。5)10号煤层位于太原组下部，距9号煤层0.92m左右，煤层厚度为1.154.81m，平均为3.45m。含0-3层夹矸，结构较复杂，煤层层位稳定，为稳定的全井田可采煤层；顶板均为泥岩、砂质泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩，该煤层在井田东部有隐伏露头分布。6)11号煤层位于太原组下部，上距10号煤层3.06m左右，煤层厚度0.862.33m，平均为1.72m，含02层夹矸，结构较简单，层位较稳定，为稳定的大部可采煤层，该煤层在井田南部RD1、RD4号孔和井田北部RD11号孔与上部10号煤层间距变小，合并为一层。其顶板为泥
13、岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩，底板为泥岩、砂质泥岩，局部为砂岩。井田内原瑞东煤矿已对该煤层进行了少量巷道揭露。该煤层在井田东部有隐伏露头分布。各可采煤层特征见表2-1-1。表2-1-1 可采煤层特征表 地层煤层号煤层厚度(m)煤层间距(m)煤层结构(夹矸数)顶底板岩性稳定程度可采情况最小最大平均最小最大平均顶板底板山西组1 0-1.260.89简单0泥岩砂质泥岩砂岩泥岩砂质泥岩较稳定大部可采0.73-12.805.5920-3.422.04较简单0-2泥岩砂质泥岩砂岩泥岩砂质泥岩较稳定大部可采24.12-47.3631.67太原组60-1.651.06简单0-1泥岩砂质泥岩砂岩砂质泥岩泥岩粉砂岩
14、较稳定大部可采48.40-68.5257.9490-1.380.92简单0石灰岩泥岩砂质泥岩较稳定大部可采0-1.620.92101.15-4.813.45较复杂0-3泥岩砂质泥岩砂质泥岩泥岩粉砂岩稳定全井田可采110.86-2.331.720.24-9.473.06较简单0-2泥岩砂质泥岩粉砂岩泥岩砂质泥岩砂岩稳定大部可采煤质1物理性质和煤岩特征井田内各煤层的物理性质大体相同，表现为黑色，条痕色为棕黑色玻璃光泽，硬度一般为23，有一定的韧性，贝壳状，参差状断口，内生裂隙较发育。层煤的宏观煤岩组分以亮煤、暗煤为主，镜煤次之，丝炭少量，宏观煤岩类型多为半亮型，局部为半暗型，暗淡型、光亮型较少。煤层主要为条带状结构，层状构造。据崔家沟精查报告资料，煤的显微煤岩组分在有机组分中1、2号煤以镜质组为主，9、10、11号煤以丝质组为主。镜质组主要是均质镜质体和基质镜质体
