资源描述
1 概 述
1.1 委托单位情况简介
矿井名称:高阳煤矿
法定代表人:
矿井性质:私有企业
设计能力:6万t/a
井田面积:1.66Km2
可采储量:247.99万t
服务年限:29.5a
井口坐标:混合提升立井 X=3888701.257
Y=37359146.48
Z=924.138
回风立井 X=3888701.257
Y=37359096.48
Z=894.138
1.2 评价对象及范围
评价主要对该矿井的自然安全条件、矿井瓦斯、顶底板、提升运输、通风、供电、排水等生产系统、生产环节、地面生产系统等各个方面进行评价。
1.3 评价的目的
依据《安全预评价导则》的要求,结合《高阳煤矿矿井设计》所选择的方案,辩识与分析该建设项目可能存在的危险、有害因素的类别、主要致因因素和易发场所、选择合适的评价方法评价主要危险源发生事故的可能性与严重程度,以便对设计单位、施工单位、建设单位提出有针对性、合理的安全管理与技术措施,以达到最低事故率、最少损失和最优的安全生产效益。
1.4 评价依据
1.4.1 法律法规及有关规定
(1) 《中华人民共和国安全生产法》;
(2) 《中华人民共和国煤炭法》;
(3) 《中华人民共和国矿山安全法》;
(4) 《中华人民共和国矿山安全法实施条例》;
(5) 中华人民共和国原劳动部 1996 年第 3 号令《建设项目(工程)劳动安全卫生监察规定》、 1998 年第 10 号令《建设项目(工程)劳动安全卫生预评价管理办法》;
(6) 国家安全生产监督管理局安监管办字( 2001 ) 39 号文“关于进一步加强建设项目(工程)劳动安全卫生预评价工作的通知”;
(7) 国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局安监管技装字( 2002 ) 45 号文件,“印发《关于加强安全评价机构管理的意见》的通知”;
(8) 国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局( 2003 )第 5 号令《煤矿安全生产基本条件规定》;
(9) 国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局( 2003 )第 6 号令《煤矿建设项目安全设施监察规定》;
(10) 国家煤矿安全监察局文件,煤安监办字( 2003 ) 24 号“印发《关于开展煤矿安全程度评估工作的指导意见》的通知”;
(11) 国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局文件,安监管技装字( 2003 ) 37 号“关于《印发安全评价通则》的通知”;
(12) 国务院办公厅文件,国办发( 2003 ) 58 号文“国务院办公厅关于进一步加强煤矿安全生产工作的通知”;
(13) 国务院办公厅文件,国办发( 2003 ) 60 号文件“国务院办公厅关于深化安全生产专项整治工作的通知”;
(14) 国家煤矿安全监察局文件,煤安监技装字 [2003]114 号《煤矿安全评价导则》;
(15) 国务院安全生产办公室安委会 [2004]13 号文“关于印发《 2004 年深化煤矿安全生产专项整治方案的通知》
(16) 国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局( 2004 )第 8 号令《煤矿企业安全生产许可证实施办法》
(17) 其它适用于安全预评价的法律、法规
1.4.2 依据的煤矿安全规程和技术标准、规范
(1) 《煤矿安全规程》
(2) 《煤炭工业设计规范》
(3) 煤炭行业技术政策和行业标准
1.4.3 建设项目相关立项文件及资料
1.5 评价单元的划分
1.5.1 矿井评价单元划分原则
评价单元划分的目的,是为了把一个复杂的系统划分为数个相对比较独立,便于系统危险性评价操作、灾害控制、安全管理的子系统。
如果把一个矿井视为一个系统,那么在这个系统中存在有一些在空间上比较独立的子系统,例如采煤工作面、掘进工作面等,这些子系统不但在空间具有相对的独立性,而且在事故致因因素上也具有一定的独立、完整性。按照以上原则,评价以危险、有害因素的类别为主,对高阳煤矿进行评价单元的划分。
1.5.2矿井评价单元的划分
在危险、有害因素的辨识与分析中,报告辨识与分析了矿井可能存在的11种危险、有害因素,但是结合类比工程的分析,无论是从事故发生的严重程度,还是从事故发生的可能性来讲,矿井瓦斯爆炸事故、火灾、水灾、顶板事故、煤尘爆炸事故、提升运输、机械伤害事故、电气设备或设施伤害、中毒窒息事故的危险性都相对较大,由此,评价在对高阳煤矿可能存在的危险、有害因素辨识的基础上,对矿井评价单元的划分如下:
(1) 矿井瓦斯事故评价单元;
(2) 矿井火灾事故评价单元;
(3) 矿井水灾事故评价单元;
(4) 矿井顶板事故评价单元;
(5) 矿井煤尘爆炸事故评价单元;
(6) 提升运输事故评价单元;
(7) 电气设备或设施伤害评价单元;
(8) 爆破伤害评价单元。
各评价单元子单元的划分具体见第六章定性、定量评价。
1.6评价方法的选择
评价总共选用了3种评价方法对高阳村煤矿8大评价单元进行定性、定量评价。对矿井重大危险源(矿井瓦斯爆炸事故、火灾事故、水灾事故、顶底板事故、煤尘爆炸事故)选用两种及两种以上评价方法进行评价,对其它主要危险源选用一种或两种评价方法进行评价。具体评价单元评价方法的选择见第六章定性、定量评价。
1.6.1预先危险性分析法
(1) 预先危险性分析法主要用于对危险物质、装置和主要区域等进行分析,包括设计、施工和生产前。该方法一般是首先对系统中存在的危险性类别、出现条件、导致事故的后果进行分析,其目的是识别系统中潜在的危险,确定其危险等级,防止危险发展成事故。预先危险性分析一般适用于建设项目的安全预评价。预先危险性分析格式见表1-6-1。
(2) 预先危险性分析法的等级划分
预先危险性分析法在分析系统危险时,为了衡量危险性的大小及其对系统的破坏程度,将各类危险性划分为 4 个,详见表1-6-2。
预先危险性分析表格
表1-6-1
单元: 评价单元
潜在事故
危险因素
触发条件( 1 )
触发条件(2)
事故后果
危险等级
改进措施、
预防方法
预先危险性分析法危险性划分等级
表1-6-2
危险性等级分级表
危险程度
可能导致的后果
Ⅰ
安全的
不会造成人员伤亡及系统损坏
Ⅱ
临界的
处于事故的边缘状态,暂时还不至于造成人员伤亡、系统损坏或降低系统性能,但应予以排除或采取控制措施
Ⅲ
危险的
会造成人员伤亡和系统损坏,要立即采取防范对策措施
Ⅳ
灾难性的
造成人员重大伤亡及系统严重破坏的灾难性事故,必须予以果断排除并进行重点防范
1.6.2事故树评价方法
事故树方法本身属于定性、定量评价方法,但由于目前没有相关的煤矿统计数据来确定基本事件的发生概率。因此,只能分析顶上事件的致因因素、求解最小割(径)集以及求解各基本事件的结构重要度进行定性评价。
1.6.3矿山工程安全评价法
此种方法是目前普遍应用的评价矿井危险程度的一种评价方法。此种方法是依据事故树的原理,取对顶上事件影响较大的指标进行评价,建立评价数学模型,根据矿井的实际状况进行每个评价因子的取值,并进行计算,求解顶上事件的概率值,由于顶上事件发生概率的大小表示了事故发生可能性的大小,其实质也就体现了事故危险性的严重程度 。
2 矿井自然安全条件
2.1 矿井地理概况
2.1.1 位置与交通
2.1.2 地形地貌
高阳村井田地处渭北黄土高原上,地形呈纵横交错的台塬深沟地形,塬上平坦,沟壁陡峭,地面标高+820~+1025m,相对高差205m。
该区河流有南家录沟和白水河,高阳沟自南向北从井田中央穿过,白水河自西而东从井田北部边界以外汇入洛河。高阳沟底部出露的砾岩层有小部分渗漏泉水,流量2~3m3/h。
2.1.3 气象、地震
高阳村井田所处地区属半干旱性气候,蒸发量大,降雨量小。7~9月为主要降雨季节,年降雨量365.8~900mm。年平均蒸发量1606.7mm。最高温度39.4℃,最低温度-19℃,年平均温度11.3℃。每年的11月至次年3月为冻土期,最大冻土深度550mm,冬春季多西北风,最大风速25m/s。
地震烈度为7度。
2.2 矿井自然安全条件
2.2.1 井田地质特征
2.2.1.1 地层
井田内在高阳村沟两侧有零星基岩出露外,其余均被新生界黄土覆盖。地层由老到新为:
(1) 中下奥陶统(O1-2):为一套海相碳酸岩,是煤层的沉积基底。
(2) 上石炭太原组(C3t):为一套海陆交替相含煤沉积,是井田主要含煤地层,厚度一般为20m,含煤5层,由上而下依次为5-1、5-2、6-1、9、10号煤层,其中惟有5-2煤层普遍可采。岩性主要有灰黑色泥岩、沙质泥岩、粉沙岩、碳酸盐岩、浅灰色石英砂岩、铝质泥岩和煤层。与下伏岩层呈假整合接触。
(3) 二迭系下统山西组(P1S):为一套近海相含煤沉积。为井田次要含煤地层,厚度一般45m,含煤两层,自上而下为2、3号煤层。本井田钻孔未见这两层煤。岩性以各粒级砂岩、粉砂岩、砂质泥岩为主。与太原组呈整合接触。
(4) 下二迭统下石盒子组(P1X)):为一套湖沼相的碎屑沉积,一般厚55m。岩性由灰白色、灰色、灰绿色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝质泥岩及少量的钙质泥岩组成。与山西组整合接触。
(5) 上二迭统上石盒子组(P2S)为一套河湖相的碎屑岩沉积,厚124m左右。岩性为厚层状黄绿色、暗紫色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、夹黄绿色、浅灰色细—中粒砂岩。与下石盒子组整合接触。
(6) 新生界(K2):为冲击、洪积及风积相碎屑沉积物,包括第三系和第四系。黄土类,厚6.5~200m左右。
2.2.1.2 构造
本井田构造形态总体为一简单宽缓向斜,轴向N70°W—N80°E,南北两翼倾角平缓。井田内断裂均为高角度正断层,以走向NEE延伸。
(1) 褶曲
以W3(1)钻孔为轴向N70°W,两翼倾角5°~15°,最大起伏40m。南翼走向N45°W,倾向N45°E,倾角5°~7°;北翼走向N70°E,倾向S20°W,倾角5°~15°。
(2) 断层
a) 高阳正断层:为井田南部边界,走向NEE,倾向NW,倾角70°,落差90~130m。本井田位于高阳正断层上盘。
b) 加录沟正断层:为井田北部边界,走向NEE,倾向NW,倾角80°,落差20~40m。本井田位于加录沟正断层下盘。
2.2.1.3 煤层
二迭系下统山西组和上石炭太原组组成本井田含煤地层 ,虽煤层数较多,但可采煤层只有一层,即5-2煤层。
5-2煤层赋存较稳定,位于太原群上部,K3标志层之上,全井田厚度较稳定,一般厚2~3m。该煤层含夹矸0~5层,属结构简单到较复杂煤层,夹矸一般厚0.3m左右,呈厚薄相间NE条带状展布。夹矸多为炭质泥岩或泥岩。
2.2.2 开采技术条件
2.2.2.1 矿井瓦斯
高阳煤矿2003年瓦斯相对涌出量为1.9m3/t,绝对瓦斯涌出量为0.23m3/min,矿井CO2 相对涌出量为2.1m3/t,瓦斯等级为低瓦斯。
2.2.2.2 煤尘爆炸性
根据5-2煤层煤尘爆炸性鉴定资料,5-2煤层煤尘的爆炸试验火焰长度为100mm,抑制煤尘爆炸岩粉量为55%,煤尘爆炸指数为18.3%~26.3%,具有爆炸危险性,高阳煤矿煤尘按爆炸性煤尘对待。
2.2.2.3 煤的自燃性
根据5-2煤层自燃鉴定结果,5-2煤层属不易自燃煤层,高阳煤矿煤层按不易自燃煤层对待。
2.2.2.4 煤层顶、底板岩性
5-2煤层顶板为粉砂岩、砂质泥岩及泥岩,厚度1~3m。局部为炭质泥岩。厚度小于1.0m。5-2煤层顶板硬度较小,易碎。底板为K3石英砂岩及细砂岩,厚度一般为1.0m左右,坚硬,单向抗压强度86.69Mpa,局部有薄层砂质泥岩、细粉砂岩及炭质泥岩为伪底。
2.2.2.5 地温
参照邻近矿井资料,该区属地温正常区,本矿无地热危害。
2.2.3 井田水文地质
2.2.3.1 地表水系
加录沟由南向北从井田中央穿过,属常年小溪,沿途接受大气降水及各支沟松散层底部泉水的补给,在井田内无渗漏。
2.2.3.2 含水层特征
井田内含水层与隔水层由上向下分述如下:
(1) 新生界松散层和基岩风化带含水层
松散层为黄土、亚粘土、亚沙土、砂砾石及半固结粉砂、中细砂等,含孔隙潜水,部分地段底部含承压水。单位涌水量0.008~0.383L/s.m,渗透系数0.195~18.763m/d。
基岩风氧化带含水层:风化带岩性主要为风化的粗—细粒砂岩、粉砂岩、泥岩等,厚度一般50~60m,因断层影响的风化带,受断层控制,厚度较大。富水性不均,风化带内砂岩及基岩凹处水量较大。单位涌水量0.03~0.47L/s.m,渗透系数0.013~1.0751m/d。
松散层和基岩风化带含水层虽有局部隔离层,但大部分联系密切,故作为同一含水层。富水性中~弱。水质属Ca-Na或Ca-Mg型,水质良好。
(2) 上石盒子组底部砂岩含水层
该含水层岩性为细~中砂岩,一般厚10m左右,单位涌水量0.0034L/s.m,渗透系数0.0526m/d.具承压性质,水位标高+735.65m。属富水性弱的含水层。
(3) 上石盒子组底部砂岩含水层
该含水层岩性为细—粗粒砂岩,一般厚5~10m,富水性极弱,深部几乎无水。本组底部砂岩以上各层均为隔水层。本组底部砂岩与上石盒子组底部一般不发生水力联系。
(4) 5号煤上部砂岩含水层
本含水层岩性为细、中粒砂岩,分布广泛,一般厚5~10m,单位涌水量0.000792L/s.m,渗透系数0.00296m/d。水位标高为+673.36m。富水性极弱。
本含水层以上山西组岩性以泥岩、粉砂岩为主,一般厚15m左右,可起隔水作用,故5号煤上部砂岩一般不与上覆含水层发生水力联系。
2.2.3.3 矿井水文地质条件分析
井田所处地区原半干旱性气候,蒸发量大,降雨量小。降水多以地表迳流形式流向井田之外。煤层埋藏深度平均250~300m左右,煤层上部有数层隔水层使之与主要含水层相隔,因此,大气降水对未来矿井充水影响不大。
新生界松散层含水层直接接受大气降水补给,并以渗透方式补给基岩风化带含水层,同时从井田中央的加录沟排泄,迳流条件好,基岩风化带又通过裂隙向深部含水层渗透。
深部含水层仅能通过松散层、基岩风化带裂隙的渗透接受大气降水和区域性侧向补给,迳流条件差。
根据邻近矿井水文地质特征及各矿的富水系数,除凉水泉矿、南桥矿较大外、其余均在1.5~2.0之间,据此,本矿井的正常涌水量在17~23m3/h之间,最大涌水量取其正常的1.5倍,故本矿井正常涌水量20m3/h,最大涌水量取30m3/h作为设计依据。
根据邻近矿井水文地质特征及各矿的富水系数,除凉水泉矿、南桥矿较大外、其余均在1.5~2.0之间,据此,本矿井的正常涌水量在17~23m3/h之间,最大涌水量取其正常的1.5倍,故本矿井正常涌水量20m3/h,最大涌水量取30m3/h作为设计依据。
根据邻近矿井水文地质特征及各矿的富水系数,除凉水泉矿、南桥矿较大外、其余均在1.5~2.0之间,据此,本矿井的正常涌水量在17~23m3/h之间,最大涌水量取其正常的1.5倍,故本矿井正常涌水量20m3/h,最大涌水量取30m3/h作为设计依据。
2.2.4 井田周围煤矿开采情况
3 煤矿拟建设情况
3.1 矿井开拓开采
3.1.1 井田境界、储量,设计能力及服务年限
高阳村煤矿的井田由东西两条勘探线和南北两条断层围成,北以加录沟正断层为界,南以高阳正断层为界,东以5勘探线为界,西以2勘探线为界。井田东西长约1.55km,南北宽0.86~1.23km,面积约1.66km2。井田内可采煤层为5-2煤,井田范围内工业储量为483.38万t,矿井可采储量247.99万t。本矿设计生产能力6万t/a,服务年限29.5a。
3.1.2 矿井开拓方式
矿井采用立井开拓方式。混合提升立井位于矿井工业场地内的上台阶,井筒深度289.13m,回风立井位于工业场地下台阶。井筒深度259.13m。井下设1个主水平和1个辅助水平,主水平标高为+635m,辅助水平标高+670m。井田划分三个盘区,+635m水平划分两个盘区,+670m辅助水平划分一个盘区。混合提升立井承担煤炭、矸石、材料、设备、人员等全部提升任务。装备一对0.75t(非标)单层单车普通罐笼,钢丝绳罐道,罐笼装备BF-0.5Ⅱ防坠器。提升绞车型号为GKT2×1.6×1.5-20型。矿井开拓方式见图3-1-1。井筒特征见表3-1-1。
3.1.3 井底车场及硐室
根据混合提升立井方位角及井底与+635m主水平运输大巷的位置关系,井底车场形式为刀把式。空重存车线长度均为1.5列车长(1列车挂22个0.75t翻斗式矿车),即60m。调车线设在大巷中,调车方式为顶推式。井底车场内的主要硐室有:信号室、主水泵房、主变电所及水仓等。矿井生产初期为人推车,故暂不设机车修理硐室。另外,井下不设置爆破材料发放硐室。所有硐室均采用半圆拱料石砌碹支护。经计算,井底车场通过能
力完全满足6万t/a的生产能力。
3.1.4 矿井水平及主要大巷布置
混合立井井底标高为+635m,故以此为开采水平(或称主水平)。另外在+670m设辅助水平,开采+670m以上煤层,为此全井田划分为一个主采水平(+635m)和一个辅
井 筒 特 征 表
表3-1-1
井筒名称
井口坐标
井口
标高
(m)
井底
标高
(m)
井深
(m)
井筒
倾角
(°)
提方
位角
(°)
断面(m2)
备注
纬距X
经距Y
净
设计
掘进
混合提升立井
3888701.257
37359146.48
924.138
635
289.138
90
0
19.6
25.5
装备一对0.75t罐笼
回风立井
388870.257
37359096.48
894.138
635
259.138
90
4.9
8.04
装备梯子间
助水平(+670m)。大巷均布置在5-2煤层内。主水平运输大巷布置于+635m标高处,坡度为3‰;总回风巷并列布置于大巷上侧,间距为30m,两侧各留30m宽护巷煤柱。辅助水平运输大巷设于+670m标高处,辅助水平总回风巷亦并列布置于+670m水平运输大巷上侧,二巷间距30m,两侧各留30m宽煤柱。
3.1.5 盘区划分及开采顺序
根据5-2煤层赋存形态、井田尺寸、水平位置等诸多因素,将井田划分为三个盘区。+635m水平划分为两个盘区,一个为上山盘区,一个为条带盘区。+670m水平划分为一个盘区,宜采用条带式开采。开采顺序为:第一盘区→第二盘区→+670m水平第三盘区。盘区内条带采用前进式开采顺序。采煤工作面均为后退式开采顺序。
3.1.6 采煤方法及首采工作面设备配备
采煤方法为倾斜长壁炮采采煤法。工作面采用ZMS-12型煤电钻打眼,SDG-40T型刮板输送机运煤,HZWA-2000型摩擦式金属支柱配HDJA-1000型金属顶梁支护顶板。采煤工作面设备配备见表3-1-2。
3.1.7 巷道掘进及设备
掘进工作面为两个,采用钻爆法施工,工人装车,人力推车(必要时配有小绞车),局部通风机通风,水沟自流排水(必要时用小水泵)。
3.2 矿井通风系统
采煤工作面配备表
表3-1-2
序号
名 称
规格型号
数 量
备 注
1
可弯曲刮板输送机
SGW-40T
4台
2
煤电站
ZMS-12
3台
一台备用
3
金属支柱
HZWA-2200
588
4
金属顶梁
HDJA-1000
588
矿井通风方式为中央并列式。矿井通风方法为抽出式。矿井需风量为16.13m3/s,通风最小阻力为117.14Pa,通风最大阻力为307.77Pa。矿井主要通风机选用两台FBCZ 40-4№11型轴流式通风机,一台工作,一台备用,每台配YB160L—4型电动机一台,功率15kw。
3.3 矿井防灭火系统
由于本矿开采的5-2煤层自燃倾向性为Ⅲ级,属不易自燃煤层,矿井火灾以外因火灾为主。设计采用的防火措施,主要是预防外因火灾的措施,采用了以下防火措施:
(1)地面易发生火灾并能影响到井下的场所,如坑木场、矸石场布置在安全距离以外,井口用不燃性材料建造。地面、井下均铺设有消防管路,建有两个200m3的消防水池,井下消防水管与洒水管道共用一趟管路。
(1) 混合提升立井和回风立井附近制定明火管理制度,设置防火警视标志。入井人员坚持检身制度。
(2) 地面井下设消防材料库,贮备消防器材。地面和井下易发生火灾的场所配置灭火器。
(3) 井口、井架和主要进、回风井巷采用不燃性材料支护。
(4) 选用防火性能好的电器设备和器材。供电电缆、通讯电缆、信号传输电缆均选用不延燃电缆。通风的风筒选用阻燃风筒。
(5) 设计的采煤工作面及其倾斜长度均比较小,一个条带回采的时间短,回采结束后及时封闭。
3.4 矿井防尘、消防系统
经计算,井下防尘洒水量和煤层注水用水量为185.6m3/d。井下消防用水量采用7.5L/s,一次火灾延续时间按6小时计,一次消防水量为162m3。水源采用经净化处理后的井下涌水,不足部分由生活用水水源井补充。水质符合井下消防洒水水质标准。
井下消防、洒水实行静压供水,采用共用管网。
经净化处理后的井下排水用泵提升至容积为200m3的水池,再经φ108×5的无缝钢管、由混合提升立井井筒送至井下各用水点。
在井下变电所、工作面运输、回风巷、掘进巷道入口处均设置消火栓。煤层大巷每隔100m均设消火栓。
消火栓的规格为DN50,由带阀门的三通支管及水龙带接口组成。水龙带用涂塑及氯丁橡胶衬水龙带。水龙带和水枪及接管管件应存放在标志明显,取用方便的地方。
设有洒水管道的各条大巷、顺槽,应每隔100 m设置一个DN25的给水栓,以便冲洗巷道,消除煤尘。
为消除煤尘,改善工作环境,在采、掘工作面,刮板输送机的转载点处均设喷雾洒水装置。在采煤工作面进、回风巷、掘进工作面回风巷、矿井总回风巷处设置净化水幕,以除尘净化空气。水幕喷嘴的喷射方向宜逆风向喷射。
井下消防、洒水管道采用无缝钢管,快速接头联接。无缝钢管及管件应按《煤矿主井井筒装备防腐蚀技术规范》进行防腐蚀处理。
3.5 矿井监测监控系统
高阳村煤矿设计配备 KJ66型煤矿安全监控系统,以监测井上、下的各类环境参数和设备开停等主要生产参数。在一些重要的地点安装传感器后,监测环境参数可以直接在地面中心站及管理网络工作站上反映出来。
井下安全监控系统由地面计算机集中控制,井下监测仪器根据《煤矿通风安全监测装置使用管理规定》进行配置:
采煤工作面:在N1条带采煤工作面进、回风巷设置2个监测点(N1进风巷1个,N1回风巷各1个)。进风巷监测点主要监测N1条带采煤工作面进风流的风速和设备开停,设置1台风速传感器,2台设备开停传感器并设置2个远动开关;回风巷监测点主要监测N1条带采煤工作面风流的风速、温度和瓦斯,对以上监测参数,在监测点各设置1台相应的传感器,采煤工作面设置1台声光报警器。
掘进工作面:在S1条带运输斜巷、回风斜巷掘进工作面各设置1个监测点。主要监测掘进工作面回风流的风速、温度、瓦斯、一氧化碳和设备开停,对以上监测参数,在监测点各设置1台相应的传感器并设置1个远动开关;以上2个监测点,均设置声光报警器。
井下中央变电所:在井下中央变电所设置1个监测站,对矿井总进风流的风速、温度和矿井总回风流的瓦斯、风速;水仓水位;风门开关;变电所供电参数等进行监测。设置瓦斯、风速、水仓水位、风门开关传感器和电压、电流、设备开停传感器。
地面设置1个监测站,分别对主要通风机房、地面变电所、地面生产系统主要设备实施监测。
主要通风机房设置1个监测点,对风洞风流的风速、负压、瓦斯以及通风机的电压、电流和设备开停等参数实施监测。在风硐内设置风速、负压、瓦斯、一氧化碳传感器各1台,在通风机房设置电压、电流和设备开停传感器各2台。
地面调度室设置1个监测点,对变电所电压、电流和设备开停等参数实施监测。设置电压、电流传感器各2台,设备开停传感器2台。
3.6 矿井提升运输系统
3.6.1 混合提升立井
混合提升立井担负矿井提煤、升降人员、材料、设备及矸石提升等任务,井筒装备一对0.75t单层单车非标准罐笼,钢丝绳罐道,提升钢丝绳型号:20NAT6×19+NF1670ZZ221142.9GB/T8918-1996。绳径:20mm。总破断拉力:234000N。提升绞车型号:GKT2×1.6×1.5-20(双筒绞车1台),筒径:1.6m,最大静张力:45000N,最大静张力差为30000N。电动机型号为:JR116-8型1台,电压为380V,过载系数为2.09。最大提升速度为3.06m/s。系统提升能力为7.28万t/a,提升能力富裕系数为1.21。
3.6.2 井下煤炭运输
井下煤炭运输采用矿车运输方式。水平运输大巷铺设双轨,轨型15kg/m,轨距600mm。一盘区生产时采用人力推车,二、三盘区生产时采用3t架线式电机车牵引。
采煤工作面的煤炭→经工作面运输平巷(刮扳机)→运输大巷(矿车)→混合提升立井→地面。
3.6.3 井下辅助运输
普通材料及设备,从地面经混合提升立井、运输大巷到达采煤或掘进工作面。
3.7 矿井供电系统
3.7.1 矿井供电电源及地面变电站
(1) 矿井供电电源
供电电源引自高.阳35kv变电站10kv母线,架设一趟回路LGJ—50型供电专线直通地面变电所,线路长3.5km,作为矿井主供电电源。备用电源采用柴油发电机。构成双电源供电。
(2) 矿井用电负荷及地面变电站
矿井用电总负荷为822KW,设备工作容量为643KW。该矿工业广场设10KV地面变电所一座,选用GG-1A-F高压开关柜5台,PGL-1型低压开关柜7台,高效节能型S9-200/10/0.4变压器一台,向地面动力、照明、井下主排水泵备用电源由变电所内专用柴油发电机组专供。
3.7.2 地面供配电
(1) 主井提升机房分别用两回AC380V电源,采用MYJV22-1KV-3×70+1×25mm2电力电缆由地面变电所二段不同母线引入主井绞车房配电室。
(2) 通风机房供电电源:由地面变电所采用MYJV22-1KV-4×10+1×6mm2二回路引入通风机房控制点。
3.7.3 井下供配电
矿井下设一座井下中央变电所,主供采掘工作面、大巷运输、主排水泵、大巷照明等用电,井下除煤电钻,照明信号电压为127V,主排水泵电压为AC380V,采掘工作面设备用电电压为AC660V,为了保证井下主排水泵为双回路供电,从地面变电所内主排水泵备用电源专用柴油发电机组与井下主排水泵供电系统连接,从而形成双回路供电。(井下供配电点严禁中性点接地)。
井下照明:井底车场、运输顺槽及工作面配电点均设固定照明。照明灯具选用KBY-20型矿用隔爆荧光灯。
3.8 矿井给水系统
(1) 水源
在矿西边沟底打两眼深井,井深40m左右。为保证供水量,在打井过程中宜作抽水试验,并根据具体情况适当调整井深。
选两台200QJ20-175/B型潜水泵,一台工作,一台备用。该泵额定流量20m3/h,额定扬程175m,配用潜水电机YQS200-18.5型,功率18.5KW。选用DN75的给水铸铁管作输水管。
(2) 用水量
该矿生产、生活总用水量103.54m3/d。室外消防用水量20L/s,井下消防用水量5L/s。
(3) 供水系统
地面生产、生活用水采用定时动压供水方案。利用水源井中的潜水泵直接向各用户供水。
地面和井下消防用水及井下洒水均存于消防贮水池中。正常情况下,矿井水经地面平流池沉淀后排至该水池中,用作井下洒水。发生火灾时,除继续由主排水泵向贮水池补充沉淀后的矿水外,水源泵也应暂停向各用户供水,而向消防贮水池补水,以保证消防之需。
消防采用临时加压制,利用消防泵获得所需水压,贮水池应有保证消防水量的设施。
消防贮水池内应有3h的地面及井下消防用水量,总容积400m3。为便于清洗,做成两座,每座200m3,为钢筋混凝土结构。
在消防泵房内设两台IS100-65-200型消防泵,一台工作,一台备用。其工作参数Q=100m3/h,每台泵配用Y180M-2型电动机,功率22KW,电压380V。
3.9 矿井排水系统
(1) 地面排水
排水采用雨污分流制排水系统,工业场地雨水经排水沟汇集后排入加录沟。生产、生活污水主要是浴池和食堂排水,排放量少,污染物含量低,故确定经排水管送至渗晒坑,经沉淀和曝晒后排放。
食堂排放出户管上设一隔油池。
(2) 井下排水
井下正常涌水量为480m3/d,最大涌水量为720m3/d。由于井下不含有害元素,仅混有煤尘和岩尘。经井下和地面二次沉淀后,可达排放标准。
3.10 矿井通信
矿井行政电话和生产调度电话共用一台交换机,型号为JK8222微电脑程控数字自动交换机,总容量22门,其中矿内用户13门,中继回路2门。中继回路应与县邮电局程控交换机系统接通,可进行国内直拨电话。下井电缆选用HUVV22型钢丝铠装电话电缆,用于井筒敷设。井下电话选用CB-2A型隔爆电话机。
另外,矿区内移动通讯网络已全面覆盖,移动通信是矿井又一快捷方便,可靠的通讯方式。
3.11 火工品管理系统
地面火药库房布置在工业场地南边200m处,位于沟的东坡小沟岔内。火药库的容量不得大于5t硝铵炸药。雷管不得超过1万发。
井下不设置爆破材料库。
3.12 矿井地面工业场地布置及其防洪排涝系统
工业场地选定在在高阳村西边深沟的东侧沟坡上。场地自然地形,东高西低,工业场内最大自然高差为36m左右,在场地内有自然台阶可以利用。
在工业场地的内部布置上,本着有利生产、方便生活、节约用地、充分利用地形和满足防火卫生安全等要求。
由东向西共分成四个台阶布置。第一台阶标高为+928m,为行政福利和单身宿舍区,布置有行政办公室、食堂及单身宿舍。第二台阶标高为+924m,为生产区,布置有井口房、绞车房、变电所、机修厂、器材库、坑木场等。第三个台阶标高为+916m,南侧布置有储煤场,西边布置有灯房、更衣室、浴室、任务交接室、锅炉房等。第四个台阶高为+894.138m,布置风井、主通风机房。
立风井井口距沟底还有20m高差,不会受洪水威胁。
为保证场地安全,在场地设计有截洪沟,将山洪引入加录沟。
4 矿井危险、有害因素辨识与分析
矿井危险、有害因素识别与分析是运用安全系统理论,对矿井建设、生产过程中存在的危险、有害因素进行分辨、识别、分析和确定,是煤矿建设项目安全预评价的重要环节。因此,在识别分析危险、有害因素时,不仅要选择合理的安全评价方法,而且还要掌握好安全预评价的科学性、系统性、全面性和预测性的原则。
危险因素是指使人造成伤亡,对物造成突发性破坏的因素。有害因素是指能影响人的身体健康导致疾病,对物造成慢性破坏的因素。危险因素强调突发性和瞬间作用,而有害因素强调在一定时间范围内的积累作用。通常情况下,对两者并不加以区分而统称为危险、有害因素,主要指客观存在的危险有害物质或能量超过临界值的设备、设施和场所等。由于煤矿生产受地质条件变化影响大,作业场所集中,生产条件和作业环境相对较差,整个矿井的安全状况受人、物、环境和管理等多方因素的制约,存在的危险有害因素众多,因此,在识别和分析煤矿的危险有害因素时,选择合理的方法和手段很有必要。本报告对矿井危险、有害因素识别采用对照经验法和类比法等方法。
4.1矿井瓦斯
根据煤局发[2004]86号文件对2003年度省地方煤矿矿井瓦斯等级鉴定结果的批复,与高阳村煤矿处在同一矿区的县煤矿2003年矿井瓦斯相对涌出量为1.9m3/t,绝对涌出量为0.23m3/min,矿井CO2相对涌出量为2.1m3/t,被鉴定为低瓦斯矿井。因此,高阳村煤矿瓦斯等级亦按低瓦斯考虑。
4.1.1瓦斯的特性
瓦斯(通常指甲烷)是一种无色,无味的气体,对空气的相对密度为0.554。由于比空气轻,故常积聚在巷道的顶部,瓦斯的扩散能力是空气的1.6倍,能很快扩散在空气中。瓦斯本身无毒,但不能供人呼吸,较长时间吸入会使人窒息死亡。瓦斯不助然,但与空气混合达到一定浓度后,遇到高温火源时能燃烧或爆炸。
4.1.2 瓦斯积聚的危害
瓦斯积聚是发生各种瓦斯事故的前提条件,因此要加强防范,采取各种有效措施进行治理。煤矿井下容易发生瓦斯积聚的地点是采、掘工作面、盲巷、没有封闭的废旧巷道,特别是掘进工作面及其它通风不良地点。
采煤工作面上隅角和回风巷最容易发生瓦斯积聚超限。引起上隅角和回风巷瓦斯积聚超限的主要原因是风量和风速不能满足采煤工作面风排瓦斯的需要,风量偏小,风速偏低,不能及时排除瓦斯。采面瓦斯积聚在条件适宜时极易造成瓦斯爆炸灾害。
掘进工作面也是最容易发生瓦斯积聚超限的地点。掘进工作面采用局部通风方式,局部通风管理不善,将会产生严重的后果:一是不同程度和范围的瓦斯积聚超限,必然造成部分地段停电、停止生产;进行瓦斯排放,程序复杂,还要有多个部门配合,若管理制度不严,操作执行规程不力等即会造成瓦斯爆炸事故。二是频繁启动电器设备增加了电器火花产生的可能性,一旦设备隔爆性能欠佳,各种因素的巧合就会酿成瓦斯爆炸事故。三是人的不安全行为为事故发生创造了前提条件。
盲巷、废旧巷道等通风不良的地点,都容易发生瓦斯积聚超限,人员误入就会发生窒息死亡事故。
4.1.3 瓦斯爆炸的危害
矿井瓦斯爆炸是矿井主要灾害之一,它涉及范围大,伤亡人数多,后果极其严重。瓦斯爆炸不仅发生在煤与瓦斯突出矿井、高瓦斯矿井,也发生在低瓦斯矿井。2000年12月3日15时,山西省河津市下化乡天龙煤矿在交接班过程中突然发生特大瓦斯爆炸事故,造成48人死亡,21人受伤(其中重伤2人),直接经济损失157万元。该矿采用主立-副斜井开拓,设计生产能力6万t/a,低瓦斯矿井,煤尘具有爆炸危险性。2000年1月1日至12月3日,矿井生产原煤18万t左右。事故的直接原因是:通风机长时间不开,导致通风系统发生改变,原本一进一回的主立井、副斜井均变为进风井,依靠毗邻的营船窝煤矿五号井回风,风流紊乱,东二巷爆源处瓦斯浓度达到爆炸界限,遇烟火引起瓦斯爆炸。间接原因是:安全管理混乱,以“一通三防”管理混乱,现场管理混乱,监管不力。
瓦斯爆炸必须具备三个基本条件:一是瓦斯浓度必须在爆炸界限内,一般为5%~16%;二是氧气浓度不低于12%;三是有足够能量的点火源,一般为650℃。
瓦斯爆炸的主要危害:
(1)爆炸产生高达1850~2650℃的高温,气体压力是爆炸前的7~10倍,不仅破坏设施,烧伤人员,还能点燃木材、支架和煤尘,引起井下火灾和煤尘爆炸事故,扩大灾情。
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