韓莊煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”設計

1、韓莊煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”設計,目 錄前 言第一部分 井下緊急避險系統(tǒng)設計第一章 礦井概況第一節(jié) 基本情況第二節(jié) 主要生產(chǎn)系統(tǒng)概況第三節(jié) 礦井開拓布局情況第二章 建設避險系統(tǒng)的必要性第一節(jié) 礦井災害危險性分析第二節(jié) 建設避險系統(tǒng)的必要性第三節(jié) 避險設施位置的確定第三章 避險設施的結構及井巷工程第一節(jié) 避難硐室的結構第二節(jié) 礦用可移動式救生艙,第四章 避難硐室生命保障系統(tǒng)設計

2、第一節(jié) 供氧系統(tǒng)第二節(jié) 過濾降溫除濕系統(tǒng)第三節(jié) 氣幕、噴淋系統(tǒng)第四節(jié) 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)第五節(jié) 供電系統(tǒng)第六節(jié) 個體防護裝備第七節(jié) 人員生存保障第五章 避險設施管理第六章 施工工期第七章 緊急避險系統(tǒng)投資估算第八章 避災路線及應急預案第一節(jié) 瓦斯、煤塵爆炸及火災時避災路線第二節(jié) 水災避災路線第三節(jié) 應急預案,第二部分 安全避險“五大系統(tǒng)”完善設計第一章 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)第一節(jié) 監(jiān)測

3、監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀第二節(jié) 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設計第三節(jié) 結論第二章 人員定位系統(tǒng)第一節(jié) 人員定位系統(tǒng)現(xiàn)狀第二節(jié) 人員定位系統(tǒng)設計第三節(jié) 結論,第三章 壓風自救系統(tǒng)第一節(jié) 壓風自救系統(tǒng)現(xiàn)狀第二節(jié) 壓風自救系統(tǒng)設計第三節(jié) 安全措施第四節(jié) 結論第四章 供水施救系統(tǒng)第一節(jié) 供水施救系統(tǒng)現(xiàn)狀第二節(jié) 供水施救系統(tǒng)設計第三節(jié) 結論第五章 通信聯(lián)絡系統(tǒng)第一節(jié) 通信系統(tǒng)現(xiàn)狀第二節(jié) 通信系統(tǒng)設計第

4、三節(jié) 結論,附件：1、新泰市韓莊煤礦緊急避險系統(tǒng)設計概算書2、安全避險六大系統(tǒng)設計委托書附圖：序號圖 名圖 號1東Ⅱ下山采區(qū)永久避難硐室井巷工程圖S1009-143·01-12東Ⅱ下山采區(qū)永久避難硐室設備布置圖S1009-143·01-23東Ⅴ上山采區(qū)永久避難硐井巷工程圖S1009-143·02-14東Ⅴ上山采區(qū)永久避難硐室設備布置圖S1009-143·02-25西Ⅲ上山采區(qū)永久

5、避難硐室井巷工程圖S1009-143·03-16西Ⅲ上山采區(qū)永久避難硐室設備布置圖S1009-143·03-27監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)圖J1009-174-18人員定位系統(tǒng)圖J1009-196-19壓風自救系統(tǒng)圖J1009-197-110供水施救系統(tǒng)圖J1009-198-111通訊聯(lián)絡系統(tǒng)圖J1009-199-112語音廣播系統(tǒng)圖J1009-200-113避災路線圖J1009-175-1,前 言受韓莊煤礦委托，由臨沂興宇工

6、程設計有限責任公司擔負韓莊煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”的設計工作，包括緊急避險系統(tǒng)設計、其它五大系統(tǒng)的完善設計兩部分內(nèi)容。緊急避險系統(tǒng)設計為本次設計的重點，其主要內(nèi)容包括避險設施的功能設計、避險設施投資估算、避難硐室施工圖等；同時，按照緊急避險系統(tǒng)建設的要求，根據(jù)礦井的生產(chǎn)開拓情況，對避災路線及應急預案進行了闡述。,其它五大系統(tǒng)為礦井已有設施，通過與礦方技術人員座談交流及現(xiàn)場核查，充分了解各系統(tǒng)的運行情況及存在的不足，按照相應的規(guī)范要求

7、，進行補充、整改、完善，達到“系統(tǒng)可靠、設施完善、管理到位、運轉有序”的要求。本設計在編制過程中，得到了山東省煤礦主管部門的大力支持及指導，在此表示感謝。,第一部分井下緊急避險系統(tǒng)設計,第一章 礦井概況第一節(jié) 基本情況一、地理位置韓莊煤礦位于新泰市西張莊鎮(zhèn)境內(nèi)，處于新泰市的正西方。礦井距市區(qū)約18km。京滬鐵路磁萊支線、磁萊公路及京滬高速公路從礦區(qū)附近通過，交通十分便利。,二、井田范圍韓莊煤礦位于新汶煤田東段的西端。東部

8、與新泰市高佐煤礦為鄰；南部與新泰市建新煤礦為鄰；西部、北部與新汶礦業(yè)集團協(xié)莊煤礦為鄰。礦井開采范圍南以煤層露頭，北以F21斷層，西以L9、L14號坐標連線，東以經(jīng)線20552500線為界，井田東西長1.1～1.4km，南北寬1.0～1.5km，井田面積約為1.6645km2。,三、地質(zhì)概況及開采技術條件（一）井田地質(zhì)韓莊煤礦位于新汶煤田東段西端，新汶向斜的南翼?？傮w構造形態(tài)為一單斜構造，走向近東西、傾向北、傾角29°～3

9、8°，平均傾角34°。煤系地層被第四系松散沉積物和古近系紅層所覆蓋，煤系基底為奧陶系石灰?guī)r。井田地質(zhì)構造復雜程度屬中等類型。,（二）水文地質(zhì)韓莊煤礦僅開采山西組2煤層、4煤層、6煤層，因此其直接充水含水層為山西組2煤層、4煤層頂板砂巖含水層，太原組一灰含水層，間接充水含水層為第四系砂礫石層及古近系礫巖含水層。主要隔水層有古近系紅色砂質(zhì)泥巖、石盒子組雜色泥巖及煤系內(nèi)各主要含水層之間的煤層、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖。正常

10、涌水量為12.4m3/h，礦井最大涌水量為18.6m3/h。根據(jù)礦井水文地質(zhì)類型劃分報告，礦井水文地質(zhì)條件為中等型。,（三）煤層主要含煤地層為太原組和山西組，煤系地層總厚為255.2m，共含煤16層，煤層平均總厚12.07m，含煤系數(shù)4.7%。山西組含煤4層(1煤層～4煤層)，其中可采煤層二層(2煤層、4煤層)平均可采總厚度4.70m，可采含煤系數(shù)6.06%。太原組共含煤12層(5煤層～16煤層)，其中可采煤層四層(6煤層、11煤層

11、、13煤層、15煤層)，平均可采總厚度5.10m。可采含煤系數(shù)2.87%，韓莊煤礦主要開采2、4、6煤層，太原組煤層11、13和15煤層劃歸協(xié)莊煤礦和建新煤礦開采。,1、2煤層已基本回采結束，僅剩斷層煤柱、工廣和大巷煤柱。全區(qū)共有4個鉆孔見煤點控制，其中可采點4個。煤層厚度1.80～2.40m，平均2.10m。結構簡單，一般含1層夾矸。下與煤4間距18.46～26.88m，平均20.98m。該煤層可采性指數(shù)1.0，煤厚變異系數(shù)18.8

12、%。屬穩(wěn)定型全區(qū)可采結構較簡單煤層。2、4煤層F21-2東斷層以南已基本回采結束，僅剩斷層煤柱、工廣及大巷煤柱。全區(qū)共有6,F21-2東斷層以南已基本回采結束，僅剩斷層煤柱、工廣及大巷煤柱。全區(qū)共有6個鉆孔見煤點控制，其中可采點6個。未動用區(qū)主要分布在礦井北部，煤層埋藏標高-400～-700m，煤層厚度2.36～2.80m，平均2.60m，結構簡單。上與煤2間距18.46～26.88m，平均20.98m；下與煤6間距37.66～46

13、.21m，平均40.77m。該煤層可采性指數(shù)100%，煤厚變異系數(shù)13.8%。屬穩(wěn)定型全區(qū)可采簡單結構煤層。,3、6 煤層F21-2西和F21-2東斷層以南部分工作面回采已基本結束。全區(qū)共有8個鉆孔見煤點控制，其中可采點8個。未動用區(qū)主要分布在礦井北部，煤層埋藏標高-300～-730m，可采區(qū)煤層厚度0.72～0.85m，平均0.75m。結構簡單。上與煤4間距37.66～46.21m，平均40.77m；下與一灰標志層間距8.63～11

14、.97m，平均10.30m。該煤層可采性指數(shù)100%，煤厚變異系數(shù)15.8%，屬穩(wěn)定型全區(qū)可采簡單結構煤層。,（四）其他開采技術條件1、煤層頂?shù)装澹?）2煤層頂?shù)装逄卣鱾雾斁植堪l(fā)育，以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，厚度2.75～10.26m，裂隙發(fā)育，松軟破碎。局部泥巖之上發(fā)育一層薄煤層(2上)。直接頂板為灰白色中粒砂巖，層位穩(wěn)定，厚度7.04～20.29m，平均9.79m，抗壓強度15.29～136.22MPa。底板多為泥巖，厚度0.70

15、～2.96m，遇水變軟膨脹，常發(fā)生支架鉆底現(xiàn)象。,（2）4煤層頂?shù)装逄卣鱾雾斁植堪l(fā)育，以砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度3.65m，抗壓強度63.45MPa，有時相變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖，層理及裂隙均較發(fā)育，性脆易碎。直接頂板為中、細粒砂巖，層位較穩(wěn)定，波狀層理發(fā)育，厚度4.71～12.87m，平均12.53m。礦井按Ⅲ類頂板加以管理。偽底多為砂質(zhì)泥巖或泥巖，厚度0.00～1.39m，老底為細砂巖。,（3）6煤層頂?shù)装逄卣髦苯禹敯鍨樯澳鄮r互層，厚度1.

16、30～13.40m，平均5.45m，層理及裂隙均較發(fā)育，抗壓強度47.08MPa，有時相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖。礦井按III類頂板管理。偽底多為泥巖，厚度0.00～0.20m，老底為細砂巖。,2、瓦斯、煤塵和煤的自燃傾向性瓦斯：根據(jù)山東省煤炭工業(yè)局2010年瓦斯等級鑒定結果，該礦為低瓦斯礦井，瓦斯等級鑒定結果：絕對瓦斯涌出量為0.49m3/min，相對瓦斯涌出量為1.24m3/t，礦井絕對二氧化碳涌出量為2.47m3/min，相對二氧化碳涌出量

17、為6.39m3/t。礦井自建礦至今未發(fā)生煤和瓦斯突出。煤塵：2009年魯村煤礦委托山東泰山礦產(chǎn)資源檢測研究院，進行了實驗室煤塵爆炸性鑒定。鑒定結果為煤9、煤10-1、煤10-3均有爆炸性。,煤的自燃傾向性鑒定：2009年，魯村煤礦委托山東泰山礦產(chǎn)資源檢測研究院進行煤炭自燃傾向鑒定。鑒定結果為煤9、煤10-1、煤10-3均屬不易自燃煤層。深部補勘時對主要可采煤層均進行了自燃性鑒定，鑒定結果為7-1、7-2、9、10-1為Ⅰ類容易自燃；6

18、-1、10-3為Ⅱ類自燃煤層，不宜長期貯存，但礦井自開采以來未發(fā)生過自燃現(xiàn)象。3、地溫本礦井已經(jīng)開采多年，雖然無地溫測量資料，但井下開采未發(fā)現(xiàn)地溫異常,4、煤與瓦斯突出該礦井不存在煤與瓦斯突出現(xiàn)象。5、沖擊地壓礦井開采過程中無沖擊地壓現(xiàn)象，但-400m水平地壓顯現(xiàn)已非常明顯。隨著開采深度的增加，地壓將逐漸增大，生產(chǎn)中應進行沖擊地壓的鑒定工作，制定相應的防治措施，確保安全生產(chǎn)。,第二節(jié) 主要生產(chǎn)系統(tǒng)概況一、開拓、開采系統(tǒng)井

19、田開拓方式為斜井多水平上、下山開拓，現(xiàn)生產(chǎn)水平為-270m水平，布置有2個生產(chǎn)采區(qū)和1個準備采區(qū)，分別是：東Ⅱ下山采區(qū)、東Ⅴ上山采區(qū)和西Ⅲ上山采區(qū)準備采區(qū)。,二、通風系統(tǒng)礦井通風方式為中央并列抽出式通風，共有二個井筒，主井進風，副井回風。配備FBCDZNO.25/2×220軸流式風機兩臺，一臺工作，一臺備用和檢修。2008年，礦井在井田中北部新開拓一立井，擬對礦井通風系統(tǒng)進行調(diào)整，調(diào)整后的礦井通風系統(tǒng)為中央邊界式，新立井進

20、風，兩斜井回風，礦井的通風阻力將明顯減少，通風狀況進一步改善。,三、提升運輸系統(tǒng)（1）主斜井、付斜井各一個提升系統(tǒng)，為礦井的兩個安全出口，間距30m，主提升機型號2JK-2.5/20，采用串車提升，付斜井提升機型號JK-2/30，斜井人行車。主暗斜井、副暗斜井，為礦井二水平以下的兩個主要安全出口，主暗斜井提升機型號為2JK-2.5/20X采用串車提升，副暗斜井為斜井猴車運輸人員。技改完成后混合立井安裝落地多繩摩擦提升機提煤。保留原有

21、斜井擔負輔助提升任務。,（2）運輸系統(tǒng)一、三水平運輸大巷均采用架線式電機車運輸，電機車型號為2K3-6/250，電機車的燈、鈴、閘完好。4臺工作，3臺備用，各運輸設施均符合《煤礦安全規(guī)程》中的有關規(guī)定，礦井運輸設備選型合理。斜巷提升運輸擋車器、臥閘、超速吊梁等安全設施和裝置齊全、靈敏可靠。,四、排水系統(tǒng)礦井建有完善的主排水系統(tǒng)，采用集中分級排水，在+34m水平和-270m水平建主泵房。-270m水平排到+34m水平，由+34m水平排

22、至地面。+34m水平主排水泵房采用3臺200D-43×9型水泵，配JRQ148-4、JSQ148-4，440kW、6kV電機，兩條管路排水，管路直徑為219mm。水倉容量為1200 m3×2。,-270m水平主排水泵房采用4臺，其中3臺為MD280-43×9型水泵，配YD450M1-4、450kW、6kV電機，1臺為D155-67×6型水泵，配Y355-41-2、280kW、6kV電機，其中一路

23、管路直徑為219 mm，另一路為直徑為159 mm。水倉設計容量為1200 m3×2。,五、供電系統(tǒng)礦井現(xiàn)采用雙回路供電，Ⅰ路電源引自魯煤Ⅰ線，Ⅱ路引自魯煤Ⅱ線，架空線LJ-95，10kV供電至地面變電所，礦區(qū)高壓10kV/6kV，低壓配電電壓為380/220V，頻率為50Hz。,（1）地面供電系統(tǒng)地面變電所由高壓室、低壓配電室組成。高壓室裝10kV、GG-10高壓開關柜11塊，6kV、GG-10高壓開關柜5塊。室外裝兩臺

24、S11-1600/10/6.3變壓器，供井下；一臺變壓器S7-315/10/0.4，一臺變壓器S11-M-630/10/0.4，供主斜井提升機、主通風機、壓風機、調(diào)度室、地面生產(chǎn)系統(tǒng)及礦區(qū)照明。高低壓配電系統(tǒng)為單母線，設聯(lián)絡開關。,（2）井下供電系統(tǒng)礦井采用高壓下井，電源電壓6kV，兩條下井電纜，ZLQD5-3×70-1050m，到+34m水平中央變電所。+34m水平中央變電所裝11臺KYGZ-6型高壓開關柜，1臺KBSG

25、2-T-200/6/0.4變壓器，供主水泵、井底車場輔助設備、照明、該水平運輸設備。-270m三水平中央變電所裝12臺KYGZ-6型高壓開關柜，1臺KBSG2-T-200/6/0.4變壓器，供主水泵、照明、該水平運輸設備。,另外建有1#變電所、西Ⅱ區(qū)變電站、1400變電所、東Ⅱ采區(qū)變電所、東Ⅲ采區(qū)變電站、-650水平變電所。各變電所均裝有PBG12-□/6Y型礦用隔爆型高壓真空配電裝置，KBSG2-T-200（315、500）/6/0

26、.69變壓器。變電所電源電壓6kV，低壓660V，各配電點均能實現(xiàn)風電瓦斯閉鎖，局部通風機雙回路且自動切換。,第三節(jié) 礦井開拓布局情況礦井開拓方式為一對斜井開拓，主斜井作進風兼提升之用，副斜井作回風、行人及管線敷設等用，提升方式為串車提升，大巷內(nèi)采用架線式電機車運輸；采用中央并列式抽出式通風方式。礦井設計四個水平，分別為：+34m水平、-120m水平、-270m水平及-650m水平，上部兩個水平已開采結束，現(xiàn)生產(chǎn)水平為-270m水平

27、，延深開拓水平為-650m水平。2009年，礦井進行技術改造，在井田中部偏北的位置新開拓一條千米立井，改造完成后礦井為立、斜井混合開拓方式，主立井擔負提升、運輸及進風任務，一對斜井擔負人員上下井及回風任務。目前主立井井巷工程已施工完成。,礦井主采9、10-1、10-3煤層，采區(qū)內(nèi)采用兩條下山開拓，主下山為穿層下山，布置在10-1、10-3煤層中，擔負提升、進風任務，副下山沿9煤層傾向布置，擔負回風行人任務，采煤面雙翼布置，采用聯(lián)合布置方

28、式，煤層間采用石門聯(lián)絡，采用高檔普采工藝，全部垮落法管理頂板。目前-270m水平布置有2個生產(chǎn)采區(qū)，1個準備采區(qū)，1個接續(xù)采區(qū)，分別是：東Ⅱ下山采區(qū)、東Ⅴ上山采區(qū)、西Ⅲ上山準備采區(qū)以及東Ⅳ下山采區(qū)。,目前礦井布置有2個采煤工作面和7個掘進工作面，其中：東Ⅱ下山采區(qū)布置有1個采面和2個掘進工作面，分別是東1205回采工作面、1208回風巷整修工作面、1208運輸巷；東Ⅴ上山采區(qū)布置1個回采工作面和2個掘進工作面，分別是東9501回采工作

29、面、東1501運輸巷和1501回風巷；另外在西Ⅲ采區(qū)布置有2個掘進工作面，即：西1302回風巷和西Ⅲ軌道上山；在-270m水平布置有1個掘進工作面，即-270m聯(lián)絡巷。,一、東Ⅱ下山采區(qū)東Ⅱ下山采區(qū)位于礦井-270m水平以下，主、副暗斜井以東，屬礦井-270m水平第一個下山采區(qū)，上以-270m水平為界，下以-650m水平為界，東至X4500坐標線，西以F9斷層為界，其東西分別與東Ⅳ采區(qū)和西Ⅱ采區(qū)相鄰，上與東Ⅰ采區(qū)對鄰。該采區(qū)走向長10

30、00m，傾斜長780m，煤層傾角18°～26°，面積78萬m2；采區(qū)內(nèi)地質(zhì)儲量256萬噸，可采儲量218萬噸，設計采煤能力10萬噸/年，服務年限20年。,采煤工藝為高檔普采，開采9、10-1、10-3煤，該采區(qū)首采面自2001年開始回采，截止到2010年底，已累計開采18個采煤面，采出煤量102萬噸，采區(qū)內(nèi)剩余可采儲量116萬噸，剩余服務年限11年。,二、東Ⅴ上山采區(qū)東Ⅴ上山采區(qū)位于井田東部-270m水平以上，主、

31、副暗斜井以東，屬礦井-270m水平F9斷層東部第三個上山采區(qū)。采用走向長壁后退式采煤法，采空區(qū)處理方式為全部垮落法。采煤工藝為炮采，采高為煤層厚度。采煤面單翼布置，布置一個采煤工作面、兩個掘進工作面同時生產(chǎn)。,采區(qū)內(nèi)地質(zhì)儲量62萬噸，可采儲量53萬噸，設計采煤能力11萬噸/年，服務年限4.8年。采煤工藝為炮采，開采9、10-1、10-3煤，該采區(qū)首采面自2011年5月開始回采，預計2015年底開采結束。,三、東Ⅳ下山采區(qū)東Ⅳ下山采區(qū)為

32、東Ⅴ上山采區(qū)的接續(xù)采區(qū)，位于井田東北部，F(xiàn)7斷層以西，是主、副暗斜井東翼最深部的第二個下山采區(qū)。該采區(qū)上部以F7斷層為界，下部以-650米水平為界，東部以斷層為界；西部采區(qū)保護煤柱線。,其走向長1000米，傾斜長650米，面積650000m2；地質(zhì)儲量86.72萬噸，可采儲量73.72萬噸。采區(qū)設計生產(chǎn)能力5萬噸/年，服務年限14.7年，主要開采9、10-1煤層。目前采區(qū)主副下山已經(jīng)施工完成。,四、西Ⅲ上山采區(qū)西Ⅲ上山采區(qū)位于井田西北

33、部，是主、副斜井以北F5斷層以西第一個采區(qū)。該采區(qū)上部以-88m水平為界，下部以-270m水平為界，東部以F5斷層為界，西部以礦井西部邊界為界。采區(qū)內(nèi)主采煤層為9、10-1、10-3煤。為開拓準備采區(qū)。,第二章 建設避險系統(tǒng)的必要性,第一節(jié) 礦井災害危險性分析一、安全生產(chǎn)現(xiàn)狀魯村煤礦2010年連續(xù)8年被評為A級礦井。目前，礦井安全生產(chǎn)狀況良好，各類安全隱患基本處于有效控制和及時處理狀態(tài)，但是，礦井也存在火災、瓦斯煤塵爆炸、冒頂、

34、水害等多種災害的威脅，應超前預防，及時治理，采取各種有效措施，確保礦井安全生產(chǎn),二、主要災害分析1、瓦斯礦井歷年瓦斯等級鑒定為低瓦斯礦井，2010年瓦斯等級鑒定結果：絕對瓦斯涌出量為0.49m3/min，相對瓦斯涌出量為1.24m3/t，礦井絕對二氧化碳涌出量為2.47m3/min，相對二氧化碳涌出量為6.39m3/t。,隨著礦井的開拓延深，開采范圍的擴大，老空區(qū)逐年增多，采空區(qū)瓦斯涌出量呈逐年增多的趨勢，如風量不足，遇地質(zhì)構造變化

35、帶，容易導致瓦斯集聚，礦井存在瓦斯爆炸危險。,2、煤塵2009年魯村煤礦委托山東泰山礦產(chǎn)資源檢測研究院，進行了實驗室煤塵爆炸性鑒定，鑒定結果為煤9、煤10-1、煤10-3煤層煤塵均有爆炸性。根據(jù)礦井現(xiàn)場實際情況及測塵數(shù)據(jù)的分析，采煤工作面機組割煤時的滾筒處、采煤工作面放炮作業(yè)地點、煤巷掘進工作面的放炮作業(yè)地點為主要塵源，必須重點進行防治。,3、火災（1）外因火災外因火災是由于外部熱源如明火、瓦斯煤塵爆炸、放炮、機械沖擊與摩擦、電流

36、短路、靜電、燒焊、吸煙等引燃可燃物造成的火災。外因火災多發(fā)生在井口、井筒、井底車場、機電硐室、火藥庫以及安有機電設備的巷道或工作面內(nèi)。,（2）內(nèi)因火災魯村煤礦目前開采的煤層為不易自燃煤層，正常回采時一般不會發(fā)生煤層自燃，但遇斷層破碎帶、工作面開切眼、停采線、以及聯(lián)絡巷等處，應加強監(jiān)測，防止煤層自燃。,4、水害隨著煤層開采深度的增加，地板承受的徐、奧灰水水壓增大，深部開采時，將有部分水量以底鼓水形式或通過構造破碎裂隙帶進入礦井。特別

37、是在構造破碎帶附近及隔水層薄弱地段，受斷裂和礦壓影響，奧灰水作為徐、草灰含水層的補給水源，一旦突水將對礦井安全生產(chǎn)造成一定威脅。,第二節(jié) 建設避險系統(tǒng)的必要性根據(jù)國家安監(jiān)總局[2011]15號《煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設管理暫行規(guī)定》，2013年6月底前，所有煤礦都要完成緊急避險系統(tǒng)的建設完善工作。通過對魯村煤礦災害分析，井下可能出現(xiàn)火災或煤塵爆炸等災變情況，建設完善井下緊急避險設施，是堅持“安全第一、預防為主”生產(chǎn)方針的具體體現(xiàn)，

38、是提高礦井安全保障能力的重要措施，是避難人員安全逃生的實際需要。,能夠在災變情況下，實現(xiàn)礦工在應急避難裝置的掩護下成功逃生或等待救援，保障職工生命安全，減少事故造成的損失，具有重要的意義，因此魯村煤礦建立完善避系統(tǒng)是很有必要。,第三節(jié) 避險設施位置的確定一、避險設施設置的原則1、緊急避險設施的建設方案應綜合考慮所服務區(qū)域的特征和巷道布置、可能發(fā)生的災害類型及特點、人員分布等因素。,2、各緊急避險設施的總容量應滿足突發(fā)緊急情況下所服

39、務區(qū)域全部人員緊急避險的需要，包括生產(chǎn)人員、管理人員及可能出現(xiàn)的其他臨時人員，并應有一定的備用系數(shù)。永久避難硐室的備用系數(shù)不低于1.2，臨時避難硐室的備用系數(shù)不低于1.1。,3、從采掘工作面步行，凡在自救器所能提供的額定防護時間內(nèi)不能安全撤到地面的，必須在距離采掘工作面1000m范圍內(nèi)建設避難硐室。4、緊急避險設施應與礦井安全監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、壓風自救、供水施救、通信聯(lián)絡等系統(tǒng)相連接，形成井下整體性的安全避險系統(tǒng)。,5、避難硐室應布

40、置在穩(wěn)定的巖層中，避開地質(zhì)構造帶、高溫帶、應力異常區(qū)以及透水危險區(qū)。前后20m范圍內(nèi)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。,二、井下作業(yè)人員分布井下作業(yè)人員的分布位置及數(shù)量是設置井下避險設施的主要依據(jù)，根據(jù)魯村煤礦的生產(chǎn)布置及勞動定員的有關規(guī)定，現(xiàn)礦井人員分布情況如下：1、+34m運輸大巷區(qū)域+34m運輸大巷區(qū)域每班作業(yè)人員總數(shù)25人。2、-270m水平大巷區(qū)域-270m水平大巷區(qū)域每班作業(yè)人員總

41、數(shù)40人。,3、東Ⅱ下山采區(qū)區(qū)域現(xiàn)采區(qū)共布置1個高檔普采工作面，一個巷道整修面，一個掘進工作面。（1）采區(qū)輔助工，16人；（2）采煤工作面26人，巷道整修面10人，掘進工作面12人，共計48人。東Ⅱ下山采區(qū)作業(yè)人員共計64人。,4、東Ⅴ上山采區(qū)區(qū)域采區(qū)共布置1個炮采工作面，2個炮掘工作面。（1）采區(qū)輔助工，10人；（2）采煤工作面，26人；（3）每個掘進工作面12人，共計24人。東Ⅴ上山采區(qū)作業(yè)人員共計60人。,5、西

42、Ⅲ上山采區(qū)區(qū)域采區(qū)共布置2個開拓巷道。（1）采區(qū)輔助工，12人；（2）每個掘進工作面12人，共計24人。西Ⅲ上山采區(qū)作業(yè)人員共計36人。,三、避險設施位置及數(shù)量的確定魯村煤礦井下作業(yè)人員主要分布在+34m水平大巷、-270m水平大巷及各生產(chǎn)采區(qū)。+34m水平大巷正常生產(chǎn)時作業(yè)人員約25人，均為生產(chǎn)輔助工，考慮到該區(qū)域作業(yè)環(huán)境條件較好，無重大危險有害因素，且在自救器額定防護時間內(nèi)人員能夠安全撤到地面，因此，該區(qū)域內(nèi)可不設置避險

43、設施；,-270m各生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)，存在瓦斯、煤塵、火災等多種危險有害因素的威脅，為目前及今后主要生產(chǎn)區(qū)域及人員分布地點，該區(qū)域距離井口大于3km。 根據(jù)緊急避險設施布置的原則，結合魯村煤礦生產(chǎn)規(guī)劃，設計在-270m水平布置2個避難硐室，在-650m水平布置1個避難硐室。,表2-2-1 井下緊急避險設施分布情況,1、東Ⅱ下山采區(qū)永久避難硐室東Ⅱ下山采區(qū)為礦井目前主要生產(chǎn)采區(qū)，開采9、10-1、10-3煤層，自2001年開采首

44、采面，到目前為止，尚有可采儲量116萬噸，剩余服務年限11年。該采區(qū)布置1個高檔普采工作面，一個巷道整修面，一個掘進工作面。采區(qū)內(nèi)作業(yè)人員共計64人，,設計在東Ⅱ下山下部車場繞道建設永久避難硐室，主要為東Ⅱ下山采區(qū)的作業(yè)人員提供避險，同時滿足-650m大巷的部分輔助人員避險，根據(jù)東Ⅱ下山采區(qū)的作業(yè)人員的數(shù)量以及-650m大巷附近區(qū)域的作業(yè)人數(shù)，并考慮不低于1.2的備用系數(shù)，設計該采區(qū)的避難硐室額定避險人數(shù)為80人，見圖2-3-1。,,

45、圖2-3-1 東Ⅱ下山采區(qū)永久避難硐室位置示意圖,2、東Ⅴ上山采區(qū)永久避難硐室東Ⅴ上山采區(qū)永久避難硐室布置在東Ⅴ上山采區(qū)下部，-270m大巷與東Ⅳ回風聯(lián)絡巷之間，考慮東Ⅴ上山采區(qū)及-270m大巷附近的作業(yè)人數(shù)，并考慮不低于1.2的備用系數(shù)，設計東Ⅴ上山采區(qū)永久避難硐室額定避險人數(shù)為80人。,東Ⅴ上山采區(qū)尚有服務年限4年，東Ⅳ下山采區(qū)為東Ⅴ上山采區(qū)的接續(xù)采區(qū)，目前尚未開采，設計生產(chǎn)能力5萬噸/年，服務年限14.7年，因此，東Ⅴ上山

46、采區(qū)永久避難硐室的服務年限為18.4年。見圖2-3-2。,,圖2-3-2 東Ⅴ上山采區(qū)永久避難硐室位置示意圖,3、西Ⅲ上山采區(qū)永久避難硐室西Ⅲ上山采區(qū)永久避難硐室布置在采區(qū)回風上山下部與-270m大巷之間的聯(lián)絡巷中。西Ⅲ上山采區(qū)為準備采區(qū)?，F(xiàn)布置有2個掘進工作面，工作人員共36人，考慮到后期采區(qū)正常生產(chǎn)時的作業(yè)人數(shù)，并保證1.2的備用系數(shù)，設計額定避險人數(shù)為80人。見圖2-3-3。,,,圖2-3-3 西Ⅲ上山采區(qū)永久避難硐室位

47、置示意圖,第三章 避險設施的結構及井巷工程第一節(jié) 避難硐室的結構一、避難硐室規(guī)格避難硐室由生存硐室、過渡硐室，輔助硐室：設備硐室（2個）、電源硐室及衛(wèi)生間組成。如圖3-1-1，3-1-2所示。,,圖3-1-1 避難硐室布置示意圖一,,圖3-1-2 避難硐室布置示意圖二,二、避難硐室結構避難硐室采用向外開啟的兩道門結構。1、第一道防護密閉門防護密閉門的設計遵循靈活、快捷、手動、密閉性良好等原則。門體要求能夠抵御瞬時12

48、00℃高溫、1.0MPa的爆炸沖擊波、有毒有害氣體對人體的傷害。門體的結構設計采用繞流和分流技術，防護密閉門上設觀察窗。,2、第一道防爆密閉墻防爆密閉墻同樣要求能夠抵抗瞬時1200℃高溫和0.3MPa的爆炸沖擊波。通過采用C35強度的混凝土并配筋來實現(xiàn)要求。為了加強其抗沖擊波能力，墻體周邊掏槽，深度不小于0.25m，墻體設計施工成楔形，門前設不少于兩趟單向排氣管和一趟單向排水管，排水管和排氣管應加裝手動閥門。,密閉墻厚度計算。根據(jù)采礦

49、工程設計手冊，抗沖擊波活門、抗沖擊波密閉門硐室門框墻混凝土厚度一般為350~650mm。防爆墻混凝土厚度計算如下：,,式中：d—防爆墻混凝土厚度；ka—門硐結構安全系數(shù)，取1.2；kd—結構動力系數(shù)，取2.0；P—沖擊波壓力，設計取1.0MPa；B—門硐寬度，1.1m；h—門硐高度，2.0m；[τ]—混凝土設計抗剪強度，C35混凝土設計抗剪強度為1.65。經(jīng)計算，d=0.516m，在此防爆墻厚度取0.6m。,3、第二道密閉

50、門采用能阻擋有毒有害氣體的密閉門。4、空氣循環(huán)系統(tǒng)避難硐室內(nèi)部的空氣循環(huán)是通過壓風管路直接送入到避難硐室內(nèi)。在避難硐室內(nèi)部布置成彌撒式和防護罩式相結合的布氣系統(tǒng)，最后通過單向排氣管路實現(xiàn)避難硐室內(nèi)的空氣循環(huán)，整個避難硐室內(nèi)始終保持不低于100Pa的正壓，防止毒害氣體的滲入，在無壓風的情況下，可采用高壓氧氣瓶供氧方式。,5、空氣幕及噴淋系統(tǒng)空氣幕及噴淋系統(tǒng)安裝在兩端防護密閉門處，目的是阻隔逃生人員進入避難硐室時有毒有害氣體和火源

51、的進入。空氣幕系統(tǒng)的動力采用高壓空氣，系統(tǒng)的啟動與硐室密閉門相連動，使得在密閉門打開后，在門口形成氣幕和水幕。。,6、附屬系統(tǒng)附屬系統(tǒng)包括人員定位系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、通訊聯(lián)絡系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、壓風自救系統(tǒng)等，這些附屬系統(tǒng)能保證避難硐室內(nèi)部人員在救援隊伍趕來之前保持良好狀態(tài)。,三、避難硐室井巷工程根據(jù)《煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設管理暫行規(guī)定》，永久避難硐室生存室的凈寬不小于2.0m，凈高不低于2.0m，每人應有不低于1.0m2的有

52、效使用面積，過渡硐室有效面積不小于3.0m2。設計避難硐室有額定避難人數(shù)為80人，生存硐室有效使用面積分別為80m2。避難硐室規(guī)格參數(shù)見表3-1-1。永久避難硐室建設標準不低于井下炸藥庫施工標準。硐室布置及支護等見設計圖。,表3-1-1 永久避難硐室規(guī)格參數(shù)表（額定避險人數(shù)80人）,第四章 避難硐室生命保障系統(tǒng)設計根據(jù)避險系統(tǒng)的管理規(guī)定，緊急避險設施應具備安全防護、氧氣供給保障、有害氣體去除、環(huán)境監(jiān)測、通訊、照明、人員生存保障等基

53、本功能，在無任何外界支持的情況下額定防護時間不得低于96h。,第一節(jié) 供氧系統(tǒng)一、供氧系統(tǒng)的要求1、避險人員在避難硐室（救生艙）內(nèi)能夠呼吸到純凈的氧氣，氧氣濃度在18.5%～23.0%；2、氧氣供給時間必須滿足額定人數(shù)時不少于96小時的生存時間；3、供氧裝置在井下特殊條件下不受環(huán)境影響保證能夠及時、可靠供氧并不會存在不安全隱患。,二、供氧方案經(jīng)研究分析，避難硐室供氧方案采用壓風系統(tǒng)供氧、壓縮氧氣供氧、自救器供氧三級供氧方式。

54、三、壓風系統(tǒng)供氧裝置1、壓風系統(tǒng)供氧原理壓風系統(tǒng)供氧裝置利用地面壓縮空氣通過管路作為氣源，經(jīng)過閥門后進入過渡硐室內(nèi)設置的水、灰塵、油的三級過濾，經(jīng)過預先設置的減壓器、浮子流量計、管路進入氣體輸出端。為硐室內(nèi)避險人員提供更加新鮮、舒適的空氣質(zhì)量。其原理如圖4-1-1所示。,,圖4-1-1 壓風系統(tǒng)供氧原理圖,2、主要技術參數(shù)：人均供風量≥0.3m3/min；硐室內(nèi)氧氣濃度18.5～23.0%；減壓器入口壓力≥0.8MPa、出口

55、壓力0～0.6MPa（可調(diào)節(jié)）、輸出流量不小于20 m3/min；浮子流量計量程0～8 m3/min分度值0.3m3/min。3、布置方式：在主硐室內(nèi)座椅兩側布置2套壓風系統(tǒng)供氧裝置，裝置的入口通過管路與壓風系統(tǒng)管路連接。,四、壓縮氧氣供氧裝置1、工作原理壓縮氧氣供氧裝置配置及原理見圖4-1-2所示，該裝置是利用儲存在鋼瓶中的醫(yī)用壓縮氧氣，通過供氧控制裝置為避險人員輸出規(guī)定數(shù)值的氧氣。在入風側過渡硐室和回風側過渡硐室內(nèi)放置的

56、鋼瓶出口經(jīng)高壓管路并聯(lián)后集中至減壓器，減壓器將來自于氧氣瓶中的醫(yī)用壓縮氧氣壓力進行減壓并輸出穩(wěn)定的壓力至可調(diào)節(jié)浮子流量計。,浮子流量計的氧氣輸出量根據(jù)避險人員數(shù)量進行手動調(diào)節(jié)，在靜坐狀態(tài)下每人的氧氣消耗量大約為0.5L/min。由于減壓器輸出穩(wěn)定的壓力，因此在浮子流量計調(diào)節(jié)值一定時，通過浮子流量計的氧氣輸出量不會隨著氧氣瓶中的壓力變化而變化。,圖4-1-2 壓縮氧供氧原理圖,2、壓縮氧氣供氧裝置數(shù)量公式1,,公式1,V—所需氧氣體積，

57、L；q—人體對氧氣消耗量，0.5 L/min·人；N—避險人數(shù)；T—供氧時間?？紤]防護時間備用系數(shù)1.2:T=116h=6960min,,公式2,V1—每支氣瓶內(nèi)可用氧氣體積，L；—氣體可用壓力差，；注：1個大氣壓=0.1013MPa；氧氣鋼瓶工作壓力為15MPa，充裝壓力13MPa。V2—氧氣瓶水容積，60L。,,公式3,Z—所需氧氣瓶數(shù)量。,由于在災變期間進入避難硐室內(nèi)避險人數(shù)隨時變化，按人體對氧氣的消耗量Q1

58、=0.5 L/min考慮，避險人數(shù)為N時單位時間總供氧量：Q= Q1·N=0.5×N（L/min）礦井避難硐室額定避險人數(shù)80人，則所需壓縮氧鋼瓶數(shù)量為：38支。為了有效控制不同數(shù)量避險人員時供氧量的輸出，選擇可調(diào)節(jié)流量計。,3、技術參數(shù)：人均供氧量0.5 L/min；硐室內(nèi)氧氣濃度18.5～23.0%；兩套供氧系統(tǒng)用的減壓器入口壓力≥15 MPa、出口壓力0～0.5 MPa（可調(diào)節(jié)）、最大流量不小于60

59、L/min；浮子流量計量程0～60L/min分度值0.5L/min。,4、布置方式：在入風和回風側的過渡硐室內(nèi)分別放置工作壓力為15MPa、水容積為60L氧氣鋼瓶。兩側的氧氣鋼瓶經(jīng)高壓管路并聯(lián)與減壓器輸入口連接，減壓器及浮子流量計放置在生存硐室墻壁上，可方便避險人員調(diào)節(jié)、觀察壓力及供氧流量數(shù)值。,第二節(jié) 過濾降溫除濕系統(tǒng)一、主要功能發(fā)生災變時，避險人員長時間在密閉的硐室內(nèi)呼吸將產(chǎn)生CO2，同時避險人員進入硐室時可能帶入部分CO，

60、同時由于人體散熱導致硐室氣溫升高，造成生存環(huán)境惡化。過濾降溫除濕系統(tǒng)就是對生存環(huán)境中的有害氣體進行轉化吸收，對氣體溫度、濕度進行控制調(diào)節(jié)，以保證適宜的生存環(huán)境。,二、制冷方式的選擇在災變事故發(fā)生時，礦井供電有可能中斷，在電力供應中斷時要對硐室內(nèi)空氣溫度進行調(diào)節(jié)就必須保證硐室內(nèi)有儲冷裝置，常用的儲冷裝置有液態(tài)CO2儲冷和冰儲冷方式。避難硐室設計中制冷方式選用儲冰空調(diào)。,圖4-2-1 過濾降溫除濕系統(tǒng)示意圖,三、空氣過濾、除濕方式

61、避難硐室空氣除濕靠水蒸氣冷凝實現(xiàn)，在儲冰式空調(diào)水箱內(nèi)部風道內(nèi)，當冰融化時，空調(diào)水箱內(nèi)部冷風通道內(nèi)溫度降低，硐室內(nèi)水汽冷凝成水珠滴落到通道內(nèi)流出，實現(xiàn)硐室內(nèi)空氣除濕功能。,四、儲冰量、二氧化碳吸附劑計算根據(jù)人體的放熱量計算儲冰量；根據(jù)儲冰量選擇相應容積的儲冰箱及其個數(shù)；并根據(jù)制冷機的制冷能力選擇制冷機臺數(shù)。,1、計算基礎冰的比熱容為2100J/kg.℃，折算成千卡為0.5千卡/kg.℃；冰的溶化焓為335kJ/kg，折算成千卡為

62、80.4千卡/kg；水的比熱容為4.2×103J/kg.℃，折算成千卡為1千卡/kg.℃。,則每千克-20℃冰體溶化為30℃的水時的吸熱量為： q1=C冰×20+C冰溶+C水×30=0.5×20+80.4+1×30=120.4千卡/kg人體釋放的熱量為：q2=102千卡/小時；熱交換效率：η=70%；每臺儲冰箱的有效容積：80人的硐室儲冰箱有效容積為3.0m3；,對CO2

63、的吸收（排除）能力不低于每人0.5L/ min；對CO的吸收（排除）能力不低于在20min內(nèi)將400ppm降至24ppm；硐室內(nèi)CO2＜1.0%；硐室內(nèi)CO＜24ppm；空氣溫度≤35℃、濕度≤85%。,2、避難硐室儲冰量、吸附劑量計算（1）儲冰量計算避險人數(shù)為80人，額定防護時間內(nèi)的發(fā)熱量為：q=n×q2×h=80×102×96=783360千卡其中：q—額定防護時間內(nèi)人體放熱量，

64、千卡n—額定避險人數(shù)，80人q2—單位時間內(nèi)人體放熱量，102千卡/小時h—額定防護時間，96小時。,儲冰量為：M=q/(q1×η)=783360/(120×0.7)=9326(kg)冰的密度0.9計算，則儲冰體積為：10.36m3。每臺儲冰箱有效容積為3.0m3，則儲冰箱臺數(shù)：n=10.36/3.0=3.45（個）則80人避難硐室儲冰箱取4臺，每臺冷凝機功率4kW，配備4臺制冷機。,（2）吸附劑配備量

65、計算二氧化碳吸附劑：按每人每小時呼出30L CO2計算，80人96小時共呼出數(shù)量為：30×80×96=230400（L）；每盒裝CO2藥劑15kg，對應的CO2吸收量為1800L/盒，需要配備的CO2吸收劑盒數(shù)位為：230400/1800=128（盒），選用CO2吸收劑130盒。,一氧化碳催化劑：按照煤安監(jiān)司函辦[2009]34號文件“對CO的吸收（排除）能力不低于400ppm/h”的要求，以及人呼吸產(chǎn)生的C

66、O量為2mg/m3為計算依據(jù)，并考慮災害時期產(chǎn)生的CO氣體可能進入避難所內(nèi)，且每個空調(diào)需要配備2盒CO催化劑，選擇10盒CO催化劑（其中2盒備用）。,硐室的儲冰量、吸附劑量詳見表4-2-1。表4-2-1 過濾、除濕、降溫系統(tǒng)設施設備配備表,五、布置方式降溫過濾除濕系統(tǒng)包括儲冰箱、冷凝機，其布置方式見避難硐室設施設備布置圖。儲冰箱安置在生存硐室的一側（硐室內(nèi)可設置壁槽，將儲冰箱放置壁槽內(nèi)），在避難硐室外部安全通道內(nèi)設置輔助硐室，用于

67、放置冷凝機。,第三節(jié) 氣幕、噴淋系統(tǒng)一、工作原理該系統(tǒng)是利用儲存在鋼瓶中的壓縮空氣和水，通過減壓器控制穩(wěn)定的輸出壓力至硐室門聯(lián)動開關。當硐室門開啟時，硐室門聯(lián)動開關即刻開啟，壓縮空氣和水向外噴出。當硐室門關閉時，硐室門聯(lián)動開關即刻關閉，阻止壓縮空氣和水繼續(xù)噴出。,,圖4-3-1 氣幕及噴淋系統(tǒng)配置及原理,三、布置方式在入風和回風側的過渡硐室內(nèi)分別放置工作壓力為15MPa、水容積為80L空氣鋼瓶和儲水鋼瓶。其中空氣鋼瓶與水瓶相

68、連，然后與減壓器輸入口連接，減壓器輸出口與硐室門聯(lián)動開關相連。兩個硐室門聯(lián)動開關經(jīng)并聯(lián)后與放置在門口上側的噴氣氣幕相連。四、數(shù)量配置80人的避難硐室配備空氣鋼瓶共26個，儲水鋼瓶儲水量240L；,第四節(jié) 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一、技術參數(shù)1） 大容量礦用本安電源產(chǎn)品防爆型式為礦用隔爆兼本質(zhì)安全型，防爆標志為Exd[ib]I。交流輸入電源660V，允許電壓波動75%-110%；直流電池參數(shù)：輸入電壓24V，容量150Ah。輸出本安參

69、數(shù)：3路，輸出各自獨立。,2）數(shù)據(jù)采集顯示裝置裝置工作電壓：12V裝置工作電流：≤620mA裝置模擬量輸入：8路（頻率型信號：200~1000Hz）模擬量轉換誤差≤0.5%3）配接傳感器的技術參數(shù)甲烷測量范圍：0-100%CH4一氧化碳測量范圍：0-1000×10-6 或0-2000×10-6氧氣測量范圍：0-25%O2溫度測量范圍：0-100℃,二、環(huán)境監(jiān)測裝置在避難硐室里的布置環(huán)境監(jiān)測裝置中的