煤矿矿井防灭火设计
1.矿井基本概况
1.1矿井概况
龙口矿业集团公司梁家煤矿设计生产能力180万t／a，位于山东省龙口市黄县煤田西北隅，井田范围由国土资源部以国地资矿通字20001130号文批复，由1-41号矿界坐标点顺序圈定，西至龙口渤海，北以1-10号矿界坐标点与梁家煤矿相邻，东北以10-17号矿界坐标点与桑园煤矿分界，至20号勘探线，南以F13、F14，F40，F43、F59，断层及煤2-800m等高线为界。井田面积：东西长约9-9.5km，南北宽约3-6.1km，面积约48km。
烟(台)潍(坊)公路横贯井田中部，西南至潍坊167km，东至烟台1l4.5km，分别与胶济铁路、蓝烟铁路相接，可通达全国各地。井田西端龙口港可通烟台、天津、大连等城市，水陆交通十分便利。
井田内为山前冲积平原，地形平坦，地面标高0～+27m，由西北向东南逐渐增高，地形的自然坡度一般为千分之三左右。
梁家煤矿下第三系煤系地层总厚度为1095m，含煤地层平均总厚216m，含煤6层，即煤上2、煤上l、煤1、煤2、煤3，及煤4。纯煤平均总厚13.44m，含煤系数6.22％。可采纯煤总厚10.64m。煤上2、煤上1、煤3不可采，煤2、煤4，局部不可采。含油页岩4层，即油1、油2、油3、油4。可采油页岩平均总厚4.30m。油1、油3不可采，油4为煤4底板，层位稳定，厚度不稳定，局部达可采厚度。油2为主要可采层，其质量、结构又可分为油2上2、油2上1、油2中及油2下四层，油2上2，17勘探线以东变薄至沉缺17勘探线以西可采。油2上1局部可采，油2中、油2下不可采。
本井田水文地质类型为简单型，区内地形平坦。第四系富水性强的砂砾层与含煤地层的水力联系微弱，主要由于煤系地层中的泥岩类地层隔水性较好。含煤地层中主要有八层含水层，分别为钙质泥岩、泥灰岩、泥岩与泥灰岩互层、煤1油2、煤2及其底板砂岩、煤3煤4间煤4、煤4下部砂砾岩。其中泥灰岩、煤1油2、煤2机器底板砂岩为本区对生产有直接影响的三层主要含水层，泥灰岩距煤1平均43.26米，为煤1的直接充水层。煤2上距泥灰岩约60米，在大中型断层的下盘开采煤2层，也将受泥灰岩水的威胁。煤1油2距煤2约13米，是煤2的直接充水层。根据黄县煤田资料，泥灰岩最大涌水量为150m3/h，煤l油2水的最大涌水量为300m3／h，煤2底板砂岩水的最大涌出量为51m3／h，这三层主要的含水层对主采煤层的回采造成直接的影响。本井田西临渤海，海中也有第四系的含水层和隔水层，第四系顶部为厚3.50-4.40m的淤泥，其下以粘土、砂质粘土为主，其次为粉砂岩，隔水性良好，因此海水不与煤系地层直接接触，不发生直接水力联系，海水与采煤关系不大。矿山监理
1.2开拓开采情况
2002年末矿井资源总量为41714.2万t，其中工业储量29284.2万t，可采储量16289.6万t，其中“三下”压可采储量13264.3万t，煤总量28511.5万t，其中工业储量22944.8万t，可采储量12631.1万t，其中“三下”压可采储量10677．4万t。油页岩总量为13202.7万t，其中工业储量6339.4万t，可采储量3658.5万t，其中“三下”压可采储量2586.9万t。
现梁家煤矿分别在二层煤的四采区和四层煤的一采区生产开拓，共有独立供风的生产工作面3个，即4110工作面、2408工作面以及1210撤面；备用工作面1个，即2401上顺、2401下顺、煤4轨道巷、煤4皮带巷、4114上顺、4103下顺；独立供风硐室19个和其它独立供风井巷9个。
矿井开拓方式为中央立井分水平开拓。矿井有三个井筒，主井、风井位于井田的浅部（-313m）副井位于井田的中部。矿井只有一个水平，标高为-450m。井田采用上下山开采，采煤工作面走向长壁采煤法。煤2为综采一次采全高；煤4为综采放顶煤开采。矿井开拓与通风系统平面图如图1所示，矿井开拓剖面图如图2所示，
1.3通风情况
矿井通风方式为中央边界式，通风方法为抽出式，副井提升兼进分，主井提升兼辅助进风，风井通风机房配备2台轴流式通风机，型号均为1K58NO.27，一台运转，一台备用。每台主要通风机配备一台TD630/29-6型电动机，额定功率为56KW。
矿井总进风量9374.1m3/min，总回风量5924.0m3/min，总排风量9801.6m3/min，矿井需风量7308.0m3/min，矿井通风系统总阻力为1892.1Pa，矿井等积孔为4.47m2，矿井属通风容易矿井。
1.4瓦斯p;根据2003年12月山东省煤矿通风检测站编制的《龙口矿业集团公司梁家煤矿矿井通风能力核定及系统评价》
瓦斯等级鉴定结果：相对涌出量为1.330m3／t，绝对涌出量为6.121m3／min；二氧化碳:相对涌出量为2.029m3／t，绝对涌出量为9.326m3／min。
根据矿井瓦斯等级鉴定标准，梁家煤矿定为低瓦斯矿井。
1.5地温
1.5.1地温的垂向变化
地温随着深度的增加而增高。本井田在地下300m的温度为23-25℃，地温梯度3.13-3.43℃/100m；垂深500m时，温度31-33℃，地温梯度3.37-3.7℃/100m，达到一级热害区上限；垂深700m时，温度38-41℃，地温梯度3.5-3.79℃/100m，达到二级热害区上限；垂深900m时，温度高达49℃，在含煤段由于岩性复杂，煤和油页岩导热性差，低温梯度在4.6-6℃/100m，反映了井田地温是偏高的。
1.5.2地温在平面上的变化
地温从平面上看，东部和西部有明显差异。在西部，31℃等温线分布在-500--550m水平上；在东部31℃等温线分布在-400--450m水平上。37℃等温线在西部分布在-650-700m水平，东部则分布在-600--650m水平。矿山监理
-450m水平切面的地温状况为28.9-34.2℃，平面上的变化是含煤区温度高，非含煤区温度低，东部高西部底，相差约2℃。总之，井田属岩温型地温异常，使-450m水平以下的煤层处于一级和二级热害之中。
1.6自然发火
各煤层均有煤尘爆炸危险性。由于该区煤的燃点低，油页岩用火柴即可直接点燃。煤层节理发育，褐煤及油页岩易自燃发火。矿井各煤层自燃倾向性为一类容易自然发火煤层。煤2最短自然发火期为22天，一般为1-3月。
目前使用的防灭火注浆材料主要是黄土和凝胶，黄土浆主要用于采空区
预防性注浆，凝胶用于封闭密闭间、小联络巷及处理高温点时使用。
2防火设计工作面基本情况
1.1设计工作面概况
设计工作面为4110综采放顶煤开采工作面，工作面走向长度886m，倾斜长度148.5m，工作面开采参数如表1所示，煤层柱状图如图3所示，顶、底板状况为：
1)直接顶为煤4的41-42段煤层，厚度2.19米，煤夹泥岩。
2)直接底为煤4的47-48段煤层，厚度3.3米，泥岩夹煤，泥岩易风化，遇水膨胀。
工作面煤尘具有爆炸性，属低瓦斯矿井。工作面煤层易自燃，地温较高，一般在29-31℃左右。4110工作面总体上不具备自然排水条件，根据对4110工作面涌水状况预测，工作面正常涌水量为3m3/h，最大涌水量为15m3/h，工作面不具备自自然排水条件，必须安装排水能力大于15m3/h的排水系统。
4110工作面通风系统如图1所示，进、回风线路为：
进风：付井→付井井底车场→东大巷→集中石门→煤4石门→煤4一采暗斜井→煤4一采轨道→4110上顺联络巷→4110上顺→工作面
回风：工作面→4110下顺→煤4一采皮带上山→煤4总回风巷→23°上山→250总回风巷→风井。
工作面巷道布置、支护方式
(1)材料巷
采用单体液压支柱配合π钢上挑木板梁刹顶的支护方法进行支护，采用2.5m支柱，柱下穿铁鞋，主要用于进风、运料和行人。
(2)运输巷
支护方式与材料巷相同，采用2.8m支柱，柱下穿铁鞋，主要用于回风、运输和行人。
采用综合机械化采煤方法，顶板管理采用全部陷落法，机采高度为2.8米，放顶煤高度3.35米。
2防火灌浆设计基本参数
1.1灌浆材料
土源距煤矿风井5km，土质优良，容重1.3t/m3，属于亚粘土，塑性指数12，取土方便，矿井轻轨矿车可直接到达取土地点。龙口矿业集团采用的土水比为1：3-5，灌浆系数0.03-0.05。
1.2工作面参数
风井地面标高+3.7m,井底位于-250水平，风井到4110工作面回风巷入口距离为1850m，其余工作面参数如表1所示。
防火设计要求
根据龙口矿业集团梁家煤矿的实际情况，要求对矿井进行预防性灌浆防火设计，具体内容包括：
说明防火灌浆设计依据及基础资料
确定灌浆系统与灌浆参数
防火灌浆设计计算
灌浆管道系统设计
灌浆泵设计
水枪设计
7、灌浆站及主要设施设计
防火灌浆设计步骤
1防火灌浆设计依据及基础资料
1.1煤层赋存条件
1.2煤的碳化程度、煤岩成分、自燃倾向性、发火期
1.3浆材的质量、数量、开采条件等
1.4矿井开拓方式和采区布置图
1.5灌浆站工作制度
2防火灌浆系统与参数确定
2.1灌浆系统确定
2.2灌浆材料的选择
2.3地面制浆工艺流程（图）
2.4灌浆方法确定
埋管灌浆（图）
工作面洒浆（图）
2.5灌浆参数确定
3灌浆量计算
灌浆用土量计算
灌浆用水量计算
灌浆量计算
4灌浆管道系统设计
灌浆管道系统布置
输送倍线计算
管径计算
管壁计算
管材确定
5水枪选择
6泥浆泵选择
8灌浆站主要设施
泥浆搅拌池及搅拌机（图）
储土场
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