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永安采煤机械化改造安全专篇.doc

采煤掘进 煤客网 2019-10-180
1.概 况
1.1  矿区开发情况
1.1.1  矿区总体规划
沁和能源集团有限公司永安煤矿隶属于沁和能源集团有限公司,位于晋城市沁水县嘉丰镇西南10km处永安村附近。根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发【2009】38号《关于晋城市沁水县煤矿企业兼并重组整合方案(部分)的批复》,沁和能源集团有限公司永安煤矿为单保矿井。重组前后矿井名称均为沁和能源集团有限公司永安煤矿。2012年6月11日山西省国土资源厅为该矿换发采矿许可证,证号为C1400002009111220042096,批准该矿开采3#-15#煤层,井田面积为3.8486km2,矿井生产规模60万吨/年。
为提升矿井资源回收率,提高矿井机械化程度,进一步改善矿井安全生产条件,晋城市煤炭煤层气工业局以晋市煤局行字【2014】25号《关于沁和能源集团有限公司永安煤矿采煤机械化改造项目立项的批复》进行了立项批复,采煤工艺由高档普采改造为综采,开采3号煤层,按“一井一面”设计,能力与现生产能力保持一致,为60万吨/年。矿方委托晋城煤炭规划设计院编制完成了《沁和能源集团有限公司永安煤矿采煤机械化改造初步设计》,晋城市煤炭煤层气工业局以晋市煤局安字【2014】207号文下发了《晋城市煤炭煤层气工业局关于沁和能源集团有限公司永安煤矿采煤机械化改造初步设计的批复》。
为贯彻落实关于建设工程实行三同时和煤矿安全生产许可的有关规定,确保矿井安全生产建设,沁和能源集团有限公司永安煤矿又委托晋城煤炭规划设计院编制《沁和能源集团有限公司永安煤矿采煤机械化改造初步设计安全专篇》。
1.1.2  现有生产、在建矿井的分布和开采情况
(一)井田开拓现状
1.井田开拓
矿井采用斜井开拓方式,设有4个井筒,即主斜井、副斜井、安全出口斜井、回风立井。
主斜井:位于井田东北部,为三心拱断面,料石砌碹,净断面13.32m2,倾角25°,斜长347m,落底于3号煤层。该井筒内装备一对6吨后卸式箕斗、行人台阶,敷设有电缆、排水管、监控及通讯信号线,担负着全矿井的主提升任务,是矿井的进风井和安全出口。
副斜井:井田南部,为半圆拱断面,料石砌碹,井筒净宽3.3m,净断面7.9m2,倾角22°,斜长126m,担负矿井的辅助提升,是矿井的进风井和安全出口。
安全出口斜井:位于井田东南部,粗料石砌碹,井筒净断面5.4m2,倾角22°,斜长270m,落底3号煤层。作为矿井的辅助进风井兼安全出口。
回风立井:位于井田西北部,为圆形断面,料石砌碹,井筒净断面12.56m2,倾角90°,垂深285米,落底3号煤层。该井筒内安装有梯子间,敷设有瓦斯抽放管路(铺设单趟,另一趟在瓦斯管路专用钻孔敷设),作为矿井的回风井和安全出口。
表1-1-1               井 筒 特 征 表
井  筒  名  称    主斜井    副斜井    安全出口斜井    回风立井
井口
坐标    Y    37633495.2    37633062.8    37632992.2    37632382.5
    X    3938484    3937353    3937646    3938985
井口标高(m)    +660.200    +620.670    +631.170    +738.870
井底标高(m)    +551.9    +573.5    +529.2    +453.9
提升方位角(度)    73    178    305    
井筒倾角(度)    25    22    22    90
井筒垂深、斜长(m)    347    126    270    285
井筒宽度(m)    净    4.8    3.3    2.5    4
    掘进    5.4/5.8    3.9    3.1    4.6
井筒断面(m2)    净    13.32    7.9    5.4    12.56
    掘进    17.8/17.3    11.96    8.6    19.63/17.34
井壁支护    厚度(mm)    465/415    300    300    500/300
    材料    三心拱料石砌碹    料石砌碹    料石砌碹    料石砌碹
井  筒  装  备    箕斗、轨道、
行人台阶    轨道、行人台阶    架空乘人器
行人台阶    梯子间
备        注    已有    已有    已有    已有
2.采区划分及开采顺序
矿井以一个水平开采全井田3号煤,即:一水平(+540m)开采全井田3号煤层。全井田3号煤层划分为五个采区,一采区、二采区、三采区资源已基本枯竭,井田现生产采区为四采区,接续采区为五采区(原为曹沟村压煤区)。本次采煤机械化改造设计的可采区域为五采区。
3.主要巷道布置
副斜井井底与主斜井井底南北向布置一条材料平巷,井田中部东西方向布置胶带下山、轨道下山、回风(上)下山三条大巷。
材料平巷:净宽3600mm,净高3300mm,净断面积10.45m2,采用粗料石半圆拱砌碹支护,每隔40m设置一个躲避洞,躲避洞净宽2.3m,净高2.35m,净深2.0m。
皮带下山:净宽3600mm,净高3300mm,净断面积10.45m2,采用粗料石半圆拱砌碹支护。
材料下山:净宽3600mm,净高3300mm,净断面积10.45m2,采用粗料石半圆拱砌碹支护,每隔40m设置一个躲避洞,躲避洞净宽2.3m,净高2.35m,净深2.0m。
回风(上)下山:净宽4000mm,净高3200mm,净断面积11.08m2,采用粗料石半圆拱砌碹支护。
本次采煤机械化改造设计利用现有的井筒、井底车场及开拓大巷。
(二)矿井生产建设现状
1.采掘工艺
该矿现开采3号煤层,本井田共划分五个采区,现采四采区,接替为五采区,现回采工作面为3401下分层高档普采工作面,掘进工作面为五采区回风下山、五采区轨道下山。
回采工作面采用MG160/375-WD型采煤机割煤,SGB-630/150型刮板输送机运煤,回采工作面采用ZH2600/19/27Z型组合支架、ZH2600/19/27Z型端头支架进行支护、全部跨落法管理顶板。本次采煤机械化改造采煤工艺由高档普采升级改造为综采,改用综采液压支架,需对工作面三机配套进行选型。
该矿现装备一套炮掘设备、配备SGB620/30型刮板输送机和SJ-80型可伸缩胶带输送机运煤,掘进辅助运输采用JD-1型调度绞车。为保证采掘衔接,设计增加一套综掘设备。
2.主要生产系统
①提升系统
主井提升系统为斜井双钩箕斗提升,担负全矿井的原煤提升任务。提升装置为GKT2×1.6×0.9-20型提升机,功率130 kW。矿井生产能力仍为60万吨/年,本次采煤机械化改造设计利用现有的主提升系统。
副井提升系统为斜井双钩串车提升,担负全矿井的材料、设备提升任务。提升装置为2JTP-1.6型提升机,功率95 kW。本次采煤机械化改造设计最重件变为中间液压支架不可拆件,需重新验算副井提升能力。
②通风系统
矿井通风方式为中央分列式,通风方法为机械抽出式。回风立井装备BDK-№24型轴流对旋风机两台,一台工作,一台备用,配套电机功率为200kW×2。主斜井、副斜井、安全出口斜井进风,回风立井回风。主斜井进风量为2150 m3/min,副斜井进风量为1442m3/min,安全出口斜井进风量为1185m3/min,回风立井回风量4810m3/min。五采区为新布置采区,需重新验算通风能力。
③排水系统
主斜井井底布置有中央水泵房,设有主、副水仓,中央水泵房内安装有三台D85—45×5型水泵,分别作为井下工作、备用、检修水泵,两趟φ133 mm的钢管均沿主斜井井筒敷设至地面水池。本次采煤机械化改造确定中央水泵房仍为主排水系统。
④供电系统
该矿井现采用双回路架空线路供电,两回路电源分别来自两个不同的变电站。其中主供回路电源来自张山35kV变电站10kV、528线路,导线型号为LGJ-120型钢芯铝绞线,供电距离为2.08km,经该矿10kV变电站XBW-2500/10 10/6.3型预装式箱式变电站得到6kV电压,6kV高压供电设备选用KYN28-12型高压开关柜。备用电源来自永红35kV变电站6kV、512线路,由永红35kV变电站(永安与永红合建变电站)永安3150kVA专变供电,导线型号为2×LGJ-120型双分裂钢芯铝绞线,供电距离为3.50km,经矿KYN28-12型高压开关柜向本矿6kV系统供电。两回路电源采用分列方式运行,即一回路运行一回路热备用,6kV母线采用单母线分段结线方式供电。本次采煤机械化改造仍采用现有的双电源供电,正常情况下由来自张山35kV变电站的主供回路运行,担负全部负荷用电,来自永红35kV变电站供电回路带电热备用。
⑤运输系统
目前主运输煤流系统为:运输顺槽带式输送机(1部SJ80/40型带式输送机)→胶带下山(5部DTL80型带式输送机)→井底煤仓→主斜井(箕斗)→地面。
本次采煤机械化改造利用胶带下山已有带式输送机运煤至主斜井。同时五采区新增带式输送机构成主运输系统。
辅助运输系统为:地面材料设备→副斜井→井底车场→北斜巷(JW1200/60型无极绳绞车)→运料平巷(JW1200/60型无极绳绞车)→材料下山(JW1600/80型无极绳绞车)→各用料地点。
本次采煤机械化改造根据最重件变化验算已有或新增辅助提升设备。
⑥瓦斯抽放系统
矿井在地面建立固定高、低负压抽采瓦斯系统,现分述如下:
高负压抽放系统:地面瓦斯抽放泵站安设有两台SK—42泵(一运一备),配套电机功率为75kW。抽放主管、支管采用φ219mm型螺旋钢管。用于回采工作面预抽、掘进工作面边掘边抽高负压瓦斯抽放。
低负压抽放系统:地面瓦斯抽放泵站安设有两台SK—85泵(一运一备),配套电机功率为132kW。抽放主管采用φ325mm型螺旋钢管,支管采用φ219mm型螺旋钢管。用于回采工作面采空区、矿井采空区低负压瓦斯抽放。
晋城市煤炭工业局以晋市煤局安字【2010】732号下发对该矿瓦斯抽采系统的验收批复,本次采煤机械化改造利用现有的瓦斯抽放系统。
3.井下安全避险“六大系统”
①安全监测监控系统
该矿现安装了KJ83N型安全生产监测监控系统,并与县、市两局实现联网,系统使用双机热备份,24小时不间断运行,地面现用KJF39-2型分站4台,井下现用KJF39-2型分站11台,GJC4(B)型甲烷传感器23台,GHT500(B)型一氧化碳传感器7台,KGN1型烟雾传感器7台,KDG5/36型矿用隔爆兼本安型断电控制监视器10台,GWD100型煤矿用温度传感器4台,GSY10型矿用水位传感器3台。现运行正常。
②井下作业人员管理系统
该矿安装了KJ133(C)型,系统使用双机热备份,24小时不间断运行。现井口使用验卡分站1台,井下使用KJF82A型矿用本安型读卡分站8台,KJF82A.1型矿用本安型无线收发器21台。射频定位器112台,现运行正常。
③通信联络系统
通信系统装备SOC8000型256门调度交换机,备用UPS电源型号是DSB-1500,能提供5个小时;室内保安配线柜型号为ZXB-91型,配线架最大容量为200门。通信交换机设置在矿办公楼内,其中地面使用84部电话,利用两条MHYV-50×2型通讯电缆和分线进行连接;井下使用15部,通信电缆选用矿用阻燃型MHYV-30×2型沿主斜井井筒敷设至井底车场交接箱,再经分线合引至各用户。可随电话的增加进行扩容,具有中继设置、电话会议、呼叫转移、自动录音等功能,矿井通讯系统符合设计要求,满足矿井需要,运行正常。同时安装了KT105型矿用无线通讯系统和KTK113型井下广播通讯联络系统。
④压风自救系统
压风机房建在地面安全出口斜井西北侧,安装两台LGF75型空气压缩机,单台额定排气量13.6m3/min,额定排气压力0.8MPa。配用电机功率75kW,电压380V;配用2台储气罐,单台容积为2m3/10kg,正常生产时1台工作,1台完好备用,灾变时2台工作满足要求。
空压机配套沿安全出口斜井和沿大巷敷设Φ133×4mm无缝钢管,经Φ57×3.5mm的支管路进入各采掘工作面及避难硐室。井下大巷每隔100m设一个三通阀门,支管路每隔50m设一个三通阀门,且在巷道低佳处设置放水器和减压阀;在采掘工作面进、回风巷根据人员数量均安设有压风自救装置和减压阀;另在井下避难硐室也安设有压风自救和减压阀。目前在井下共安装152个压风自救袋,分布18个区域;目前压风自救满足人员数量的需求,建有完善的压风自救管理制度,压风机房专人值班,巡检设备填写记录。井下管路每班一人专职管理,检查和维护管路。从而为矿井的避灾提供了可靠保障。
⑤供水施救系统
本矿供水施救系统利用井下防尘洒水系统管路,自主斜井下井,三条大巷防尘主管路(Φ108×4.5mm)与采掘工作面支管路(Φ60×3.5mm)呈网状井下布置。在现有防尘洒水管路基础上,在井下避难硐室、压风自救装置等人员集中的地点增加供水阀门,满足井下人员的饮用水要求。
供水施救系统水源利用地面生活水源,本矿生活用水采用奥陶系深井水,水质较好,能够满足全矿井的生活用水要求,生活用水储存在地面生活水池内(V=200m3),供水施救水源接自地面生活水池,敷设一趟DN100的管路至主斜井井口,在井口房内接入井下消防洒水系统,并设置切换阀门,要求能够在井下洒水水源与地面饮用水源之间进行切换,从而保证灾变期间井下人员的饮用水要求。每天派专人对井下供水系统的管路、阀门及附属设施进行检查,及时处理各种问题。同时,建立有健全的制度、台账和故障处理记录等相关基础资料,保证了供水施救系统的正常运行。
⑥紧急避险系统
根据天地科技股份有限公司编制的《沁和能源集团有限公司永安煤矿井下紧急避险系统初步设计》,在井下材料下山和皮带下山的联络巷中布置1个额定避险人数80人的永久避难硐室;在距3401下分层回采面不超过1000m的3400集中运输巷与回风巷的联络巷布置1个额定避险人数为30人的临时避难硐室,该系统已于2013年6月28日通过市局验收,现运行正常。
本次采煤机械化改造新布置五采区,需根据五采区巷道布置及生产系统对安全避险“六大系统”进行完善。
1.1.3  周边矿井及小窑
该井田周边相邻四座矿井,北部和东北部为山西晋煤集团晋圣永安宏泰煤业有限公司,属煤与瓦斯突出矿井;东南为山西沁和能源集团南凹寺煤业有限公司,属高瓦斯矿井;西南与阳城芦河煤业有限公司张沟井口井田相邻,属瓦斯突出矿井;西为山西金海能源有限公司阳城大宁金海煤矿井田,该矿正在筹建。

图1-1-1  四邻关系图
井田内无其它煤矿及小窑开采。
1.2  项目设计依据
1、国家安全生产监督管理总局编制的《井工煤矿初步设计安全专篇编制导则》;
2、沁和能源集团有限公司永安煤矿采煤机械化改造设计安全专篇委托书;
3、晋城市煤炭煤层气工业局晋市煤局行字【2014】25号《关于沁和能源集团有限公司永安煤矿采煤机械化改造项目立项的批复》;
4、晋城煤炭规划设计院编制的《沁和能源集团有限公司永安煤矿采煤机械化改造初步设计》;
5、晋城市煤炭煤层气工业局晋市煤局安字【2014】207号《关于沁和能源集团有限公司永安煤矿采煤机械化改造初步设计的批复》;
6、2009年4月由晋城市煤田地质勘探队编制的《沁和能源集团有限公司永安煤矿生产矿井地质报告》及其批复文件;
7、2013年1月山西省煤炭地质水文勘察研究院编制的《沁和能源集团有限公司永安煤矿矿井水文地质类型划分报告》及其批复文件;
8、山西省煤炭工业厅晋煤瓦发【2013】305号《关于晋城市2012年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》;
9、2010年6月煤炭科学研究总院沈阳研究院编制的《山西沁和能源集团有限公司永安煤矿3号煤层瓦斯涌出量预测的报告》及其批复文件;
10、2013年3月煤炭科学研究总院沈阳研究院编制的《山西沁和能源集团有限公司永安煤矿3号煤层矿井瓦斯涌出量预测报告说明书》;
11、2013年11月煤科集团沈阳研究院有限公司编制的《沁和能源集团有限公司永安煤矿3号煤层区域煤与瓦斯突出危险性鉴定》及其批复;
12、2010年9月煤炭科学研究总院沈阳研究院编制的《沁和能源集团有限公司永安煤矿瓦斯抽采工程改造设计》及批复文件;
13、沁和能源集团有限公司永安煤矿与阳城县町店镇焦庄村村民委员会签订的曹沟村搬迁协议书;
14、沁和能源集团有限公司永安煤矿煤尘爆炸性和煤自燃倾向性鉴定报告;
15、矿方编制的3500采区地质说明书;
16、太原正越工程设计有限公司编制的《沁和能源集团有限公司永安煤矿曹沟村压煤区开采设计》及其批复文件;
17、沁和能源集团有限公司永安煤矿提供的其它相关图纸、资料;
18、现行的有关煤炭工业的规程、规范、标准和技术政策等。
1.3  建设单位基本情况
根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发【2009】38号《关于晋城市沁水县煤矿企业兼并重组整合方案(部分)的批复》,沁和能源集团有限公司永安煤矿为单保矿井。重组前后矿井名称均为沁和能源集团有限公司永安煤矿,生产能力60万t/a。山西省国土资源厅于2012年6月11日换发采矿许可证,证号为C1400002009111220042096,批准开采3号-15号煤层,井田面积为3.8486km2,生产规模60.00万吨/年,开采深度由564.971m~299.971m标高。
沁和能源集团有限公司永安煤矿隶属于沁和能源集团有限公司,沁和能源集团有限公司现有8座生产矿井、2个发电厂和1个焦化厂,年生产能力675万吨,年洗选能力600万吨。
1.4  设计概况
1.4.1  地理概况
(一)交通位置
沁和能源集团有限公司永安煤矿位于山西省晋城市沁水县嘉丰镇境内永安村附近,距沁水县嘉丰镇10km。地理坐标东经112°27'11"~112°28'33",北纬35°32'59"~35°34'48"。

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