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煤矿设计的安全专篇

安全专篇是指在煤矿初步设计的基础上对煤矿安全设施和条件的设计,包括煤矿初步设计安全专篇说明书和附图两部分。
3 基本规定
3.1 矿井初步设计安全专篇必须在以下资料基础上编制:
a) 经国土资源部门评审备案的相应级别的井田勘查地质报告;
b) 省级及以上政府有关主管部门项目核准(审批)的批复文件;
c) 国土资源部门划定井田范围批复文件或颁发的采矿许可证
d) 安全预评价报告。
3.2 矿井初步设计安全专篇编制必须符合《煤炭产业政策》《煤炭工业矿井设计规范》《煤矿安全规程》等政策、法规、标准要求。
3.3 矿井初步设计安全专篇必须在初步设计的基础上进行编制,矿井初步设计及其安全专篇应由同一个设计单位进行编制,编制单位必须具有相应设计资质。
4 编制内容
4.1 概况
4.1.1 矿区开发情况。包括矿区总体规划,现有生产、在建矿井的分布和开采情况,小窑分布及开采情况;属于非新建项目的,要介绍其建设、安全生产情况。
4.1.2 项目设计依据。包括建设单位提出的要求和目标、提供的主要技术资料与审批文件,设计编制的主要原则和指导思想,国家有关安全法律法规、规范和标准等。
4.1.3 建设单位基本情况。项目建设单位的组成、主营业务、煤炭建设与生产业绩、近年安全生产状况。
4.1.4 设计概况
4.1.5.1 地理概况。矿区、矿井所在地理位置、交通情况、地形地貌、水系河流、气象与地震、环境状况等情况。附:交通位置图。
4.1.5.2 主要自然灾害。井田所在区域洪水、泥石流、滑坡、岩崩、不良工程地质、灾害性天气等方面。
4.1.5.2 工程建设性质,新建、改建、扩建。
4.1.5.3 井田开拓与开采。井田境界、储量、设计能力及服务年限;井田开拓方式、采区布置、采煤工艺及主要设备,建设工期等。
附:井筒特征表。
附插图:开拓方式平、剖面图。
4.1.5.4 提升、排水、压缩空气系统。主要设备型号和主要技术参数。
4.1.5.5 井上下主要运输设备。地面铁路、公路及其它运输方式,井下主要、辅助运输方式及设备。
4.1.5.6 供电及通讯。供电电源、电压、电力负荷、送变电方式、地面供配电、井下供配电、安全监控与计算机管理,通讯及铁路信号等。
4.1.5.7 地面辅助生产系统。包括原煤进仓装车、洗选加工、矸石排放,以及供排水、污水处理、井口降温采暖等系统。
4.1.5.8 地面设施。工业场地及周边用于生产生活的重要建筑物与构筑物。
附:工业场地总平面布置图
4.1.5.9 技术经济。劳动定员汇总表,主要技术经济指标。
4.2 矿井开拓与开采
4.2.1 煤层埋藏及开采条件
4.2.1.1 地质构造及特征。地层、煤系地层及含煤性。煤系地层走向、倾向、倾角及其变化规律;断层、褶曲、陷落柱、剥蚀带发育情况及其分布规律;火成岩侵入情况及对煤层和煤层顶底板的影响;构造类型。
附表:主要断层特征表
4.2.1.2 煤层及煤质。煤层赋存情况(包括可采煤层层数、厚度、倾角、结构、节理、层理发育情况等)、煤层顶底板岩性特征、物理力学性质、结构及变化规律;煤层露头(含隐露头)及风化带情况;煤质及煤种。
附:可采煤层特征表。煤质特征表。
附:煤层柱状图。
4.2.2 矿井主要灾害因素及安全条件。
煤层瓦斯赋存及规律,煤层瓦斯含量、压力,矿井瓦斯等级,矿井煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险性,其它有毒有害气体情况;各煤层煤尘爆炸指数及爆炸危险性;煤层自燃发火期和自燃倾向性;煤层顶、底板情况;冲击地压危险性;地温情况。
邻近矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃、煤与瓦斯突出、地温等实际情况及鉴定研究成果。
4.2.3 矿井开拓系统
4.2.3.1 井筒
井筒的设置及功能。井筒和工业场地工程地质条件、防洪设计标准、保护煤柱的留设等;进、回风井口的安全性。
4.2.3.2 采区(或盘区、下同)划分、采区及煤层开采顺序、采区接替关系,划分依据及其合理性分析;煤层下行开采的顺序确定;煤层上行开采的分析论证。
4.2.3.3 主要巷道
主要巷道布置层位、安全煤柱、安全间隙、支护方式、安全风速、其它安全措施等。
插图:井筒、开拓、采区主要巷道断面图。
附:开拓方式平、剖面图。
4.2.3.4 竣工投产应具备标准条件,采区包括盘区大巷应贯穿整个采(盘)区。
4.2.4 采煤方法及采区巷道布置
4.2.4.1 采煤方法的合理性分析。
应对综合机械化采煤、放顶煤采煤法、水文地质条件复杂、煤层自燃、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯突出矿井、冲击地压矿井、薄煤层、大倾角煤层和特厚煤层等难采煤层的适应性和安全性进行分析。
4.2.4.2 采掘设备的安全性
液压支架的支护强度、防倒、防滑措施;倾斜和急倾斜煤层开采时的防飞矸措施等。
4.2.4.3 采区巷道布置。
采区上、下山、采煤工作面顺槽等巷道布置方式。
对有冲击地压、煤层自燃和煤与瓦斯突出等条件下巷道层位的选择与分析。
高瓦斯矿井、有煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险矿井采区和开采容易自燃煤层的采区以及低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区,其专用回风巷的设置情况。
采区及工作面加强支护的要求等。
附:采(盘)区巷道布置及机械配备平、剖面图;井下运输系统图。
4.2.5 顶板管理及冲击地压
4.2.5.1 顶板灾害防治及装备
影响矿山压力显现基本因素分析:煤层顶板岩性、顶底板类别、物理力学性质对可能产生顶板事故的影响分析;断层与褶曲、挤压带与破碎带、冲刷、节理、裂隙、煤层倾角、开采深度、采高、控顶距对矿山压力显现的影响。
一般顶板冒落灾害的防治措施及装备:回采工作面顶板管理方式的选择,回采工作面支架的选择论证,采区顺槽巷道支护的选择论证;沿空掘(留)巷的安全措施。掘进工作面支护选择论证、交叉点支护的选择论证。
矿山压力观测设备:综采工作面、高档普采工作面、其它采煤工作面及掘进工作面各种矿山压力观测设备。
坚硬顶板跨落灾害的防治措施:顶板岩石特性、物理力学性质、顶板岩层厚度、临近矿井顶板冒落情况等。
预防措施及装备:顶板高压注水、强制放顶等措施分析。岩石钻机、高压注水泵、矿山压力观测设备(如:微震仪、地音仪、超声波地层应力仪等)。
4.2.5.2 冲击地压
矿区或邻近矿井或本矿冲击地压发生的历史资料;影响本矿冲击地压发生的因素分析(地质因素、开拓开采因素);冲击地压预测(冲击地压预测方法、预测仪器仪表和设备选型);冲击地压防治措施(设计原则、防治措施等)。
附:上下煤层对照图、冲击地压的预测和防治工程图(必要时附)。
4.2.6 井下主要硐室
井下架线式电机车修理间及变流室、井下蓄电池式电机车修理间及充电变流室、井下防爆柴油机车修理间及加油(水)站、井下换装硐室、井下消防材料库、防水闸门硐室、井下急救站、避灾硐室、井下降温系统硐室等的规格、要求(装备)、服务范围、层位位置选择、支护形式、通风方式等。
4.2.7 井上、下爆炸材料库
位置、库房型式、支护、通风、照明、通讯;距主要井巷(建构筑物)距离;爆炸材料库采取的安全防范措施。
4.2.8 安全出口
矿井、采区、工作面安全出口设置及保证措施。
4.2.9 矿山压力及地质测量类仪表、设备配置
4.3 瓦斯灾害防治
4.3.1 瓦斯灾害因素分析
4.3.1.1 瓦斯赋存状况
瓦斯成分、瓦斯参数(瓦斯风化带、瓦斯压力、各煤层瓦斯含量及梯度等)、煤层逶气性系数、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险性、其它有毒有害气体情况。
4.3.1.2 瓦斯涌出量预测及变化规律分析
根据不同水平的瓦斯参数预测矿井不同水平或开采区域的瓦斯涌出量、矿井瓦斯等级,从不同区域不同埋深分析研究矿井瓦斯涌出的变化规律等。
4.3.1.3 瓦斯灾害治理措施选择
研究确定降低矿井瓦斯浓度的可能途径,对风排、抽排比例关系进行定性、定量分析。
4.3.2 防爆措施
4.3.2.1 防止瓦斯积存的措施。健全稳定、合理、可靠的通风系统;保证工作面有充足的风量和合理的风速;确定瓦斯异常区装备、管理标准。
4.3.2.2 控制和消除引爆火源。防止爆破引燃瓦斯;防治自燃措施;电气防爆措施;防止撞击产生火花的措施;防止产生引燃(爆)火源(明火)的措施。
4.3.2.3 地面储、装、运等辅助生产系统防爆措施
4.3.3 隔爆措施(见4.5.5)
4.3.4 瓦斯抽采
4.3.4.1 矿井瓦斯储量
瓦斯储量、可抽量及瓦斯涌出量计算。
4.3.4.2 抽采系统和方法
瓦斯抽采系统的选择及合理性分析;地面集中抽采(预抽)的预抽量、预抽时间、预抽效果分析。
本煤层瓦斯抽采方法;临近层抽采方法;采空区抽采方法;抽采巷道的选择和布置;钻场布置和钻孔参数。
4.3.4.3 抽采管路及其设备
抽放系统的主、干、支管管径、材质、连接方式,主管路的趟数;抽放管路的布设和敷设方式,安全间距;管路的附属设施(如阀门、计量装置、放水器、除渣装置、管路瓦斯参数测定孔等)及其布设原则;井下管路的阻燃性和防砸、防静电、防腐、防漏气、防下滑措施,地面管路的防冻和防雷电、静电措施;
矿井不同时期的抽放流量、负压及时间界限;瓦斯储存、利用方式及所需正压,抽放设备选型及工况点(应考虑抽放设备实际工况与标准工况的换算),设备富裕能力(≮15%)校验,设备工作及备用台数;
瓦斯抽放站的辅助设施(起重、冷却、采暖、通风、测量及计量)、安全设施(防爆器、防回火装置、放空管、避雷、灭火器具),安装布置方式,防火间距,机房安全出口;抽放设备及设施选型合理性和运行安全、可靠性分析;
附:抽放管路系统图、抽放泵特性曲线图。
4.3.4.4 安全保障措施
抽放系统及抽放泵站安全措施:抽放站场、钻孔施工防治瓦斯措施;管路及抽放瓦斯站防雷电、防火灾、防洪涝、防冻措施;抽放瓦斯浓度规定;安全管理措施。
监测监控子系统的组成、功能及设置。
4.3.5 防突措施
4.3.5.1 煤与瓦斯突出的危险性分析
煤层赋存、顶底板等情况;瓦斯特征;煤层的物理力学性质;矿井或邻近矿井煤与瓦斯突出情况;各煤层瓦斯突出危险性鉴定结果。
4.3.5.2 综合防突措施(开拓方式和开采顺序;采煤方法和巷道布置;采区巷道和顶板管理;通风等)。
4.3.5.3 煤层注水防突(煤层注水的布孔形式、位置、长度、注水量等参数结合防尘、防突等因素综合考虑,详见4.5.2)。
4.3.5.4 开采保护层:保护层的确定;保护层作用有效范围的圈定;开采保护层的几个技术问题—主要巷道布置、井巷揭突出煤层地点的选择、预抽被保护层的瓦斯、保护层的有效保护范围及有关参数确定、保护层的回采工作面与被保护层的掘进工作面超前距离的确定、防止应力集中的影响、留煤柱时采取的措施、掘进通风和局部扇风的选择、井巷揭煤前通风系统和通风设施及采区上山布置方式、其它应注意的问题。
4.3.5.5 预抽煤层瓦斯;石门和井巷揭煤的防突措施;煤巷掘进防突措施;回采工作面防突措施。
4.3.5.6 预测预报措施,煤与瓦斯突出预测仪器。
4.3.5.7 安全防护措施
井巷揭穿突出煤层和在突出煤层中进行采掘作业时的安全防护措施;压风自救系统(压风自救硐室;压风自救点;自救系统需风量校验,管路设施);个人防护措施等。
附:压风自救系统图。
4.3.6 矿井瓦斯及其它气体检测仪器、设备配置

4.4 矿井通风
4.4.1 通风系统
矿井通风方式和通风方法。
矿井初、后期进回风井数目及位置、功能、服务的范围及时间;改扩建矿井增加和弃用的井筒情况。
附插图:通风系统图(初、后期)、通风网络图(初、后期)。
4.4.2 矿井风量、风压及等积孔
矿井不同时期的需风量计算及风量分配、风压、等积孔计算及通风难易程度评价,应考虑自然风压及海拔高度影响。
附表:初、后期风压计算表。
4.4.3 掘进通风
掘进通风方法、通风设备、防止产生循环风的安全措施。
4.4.4 硐室通风
井下独立通风硐室的通风系统及安全措施,采用扩散通风的硐室及通风要求。
4.4.5 井下通风设施及构筑物
井下各种风门、挡风墙、风帘和风桥、调节风门、测风站的设置及技术要求。
4.4.6 矿井主通风机及矿井反风
矿井通风设备选型及正常、反风工况点(应考虑自然风压影响及海拔高度对特性曲线的修正),通风设备的余量及电机功率(包括反风功率)校验;工况调节方式,辅助设施(防爆门、风硐、风门、起重、润滑、液压、冷却散热、消音、测压、灭火器具),安装布置方式,机房安全出口,风门防冻措施,性能测试方式;反风方式、反风系统及设施;多风机联合运转时的性能匹配及工况点稳定性;通风设备及设施选型合理性和运行安全、可靠性分析。
多风井实施反风的技术措施和方法。
附:初、后期风机工作和反风特性曲线图。
4.4.7 井筒防冻
井筒防冻方式、计算参数、设备选型及相应的安全措施。
4.4.8 降温措施及设备选型
4.4.8.1 矿井致热因素
热害种类、热害程度及致热因素分析。
4.4.8.2 矿井地热、热水分布状况及岩石热物理性质
可采煤层上下主要层段岩石热物理性质及参数;热水型矿井的热水形成、运移、水温及水量等主要参数;地热型矿井的原始岩温、干湿球温度等主要参数。
4.4.8.3 矿井热源散热量计算
地温情况及热害对职工的影响;风温预测计算及采取的降温措施。
4.4.8.4 降温措施及设备选型
开拓、采掘布置措施;通风系统及通风管理措施;地热及热水型矿井封堵、疏干措施;人工制冷、降温等措施;降温设备选型;采用各种措施的经济技术比较;降温措施及预期效果。
4.4.9 矿井通风检测类设备配置

4.5 粉尘灾害防治
4.5.1 粉尘危害及防尘措施
4.5.1.1 粉尘种类和危害程度分析
粉尘的种类、游离二氧化硅含量、煤尘的爆炸性、粉(煤)尘的危害性等。
4.5.1.2 防尘措施的确定
各采掘工作面、装载点、卸载点、运输、仓储......等产生粉尘的尘源地点,采用的降尘、除尘、捕尘以及对沉淀在巷道中的煤尘所采取的综合防尘措施。
回采、掘进工作面除尘。
4.5.2 煤层注水
4.5.2.1 煤层注水设计依据
煤层的物理特性、煤层顶底板的物理特性、煤层的结构特征等;论述煤层注水的必要性。
4.5.2.2 注水工艺、参数及设备
注水方式的选择、注水参数及水质的确定;注水系统的选择、注水设备和仪表的选择。
4.5.3 井下消防、洒水(给水)系统
井下消防洒水系统:水源及水处理、水量、水压、水质、给水系统(系统选择、水池、蓄水仓、加压、减压、管网)、用水点装置(灭火装置、给水栓、喷雾装置)、管道、加压泵站、自动控制。
4.5.4 粉尘监测及个体防护设备
4.5.4.1 粉尘检测
主要检测方法及频率,粉尘传感器布置及检测仪表。
4.5.4.1 个体防护设备
个体防护设备的选择及配置。
4.5.5 防爆措施(有煤尘爆炸危险矿井)
防尘降尘措施、电气设备及保护、撒布岩粉、防止火源引起煤尘爆炸的措施等。
4.5.6 隔爆措施(有煤尘爆炸危险或有瓦斯涌出矿井)
防止爆炸由局部扩大为全矿性的灾难所采取的措施。
4.5.6.1 隔爆水棚(水槽、水袋)
水棚的结构、选型、计算与布置以及水棚给水系统。
4.5.6.2 隔爆岩粉棚
粉棚的结构、布置、计算,对岩粉的要求与岩粉原料。
附:隔爆水棚、岩粉棚布置图。
4.5.7 矿井地面生产系统防尘
地面生产系统防尘;排矸系统防尘;喷雾洒水除尘措施及装备。
4.5.8 矿井总粉尘、呼吸性粉尘检查、检测类仪器仪表配置

4.6 防灭火
4.6.1 煤层自然发火危险性及防灭火措施
4.6.1.1 煤层自然发火危险性
煤层自燃发火危险性参数及矿井的火灾特点。邻近矿井煤层自燃发火的特点和规律、煤层的发火期。
4.6.1.2 煤的自燃分析预测
从煤的化学成分及变质程度、孔隙率、地质构造和内生裂隙、水分、炭化程度、煤岩组分、硫磷含量、瓦斯含量、吸氧速度、温度及开拓方式、采煤方法、通风方式等等方面分析。
4.6.1.3 煤层的自燃预防措施
应根据矿井煤层自然发火的特点、开拓开采方式、先进适用的科技成果,选择适宜的开拓开采和通风方式,确定预测预报自然发火的方法,火灾监测系统设置等。
4.6.2 防灭火方法
4.6.2.1 灌浆防灭火:设计依据及主要技术资料、灌浆系统的选择、灌浆方法的选择、灌浆参数的计算及选择、灌浆材料的选择、泥浆制备、注浆管道和泥浆泵选择。
附:灌浆系统图。
4.6.2.2 氮气防灭火:设计依据及主要技术要求、注氮工艺系统及设备、注氮参数。
附:注氮工艺系统图。
4.6.2.3 阻化剂防灭火:设计依据、阻化剂的选择、喷洒压注工艺系统、参数计算、喷洒压注设备。
4.6.2.4 凝胶防灭火:主料、基料及促凝剂的选择、参数计算、压注、喷洒设备选择等。
4.6.2.5 其它防灭火方法:泡沫灭火技术、均压通风等。
4.6.3 井下外因火灾防治
4.6.3.1 电气事故引发的火灾防治措施
井下机电设备硐室防火措施、井下电气设备的防火措施、井下电缆、井下电气设备的各种保护。
4.6.3.2 带式输送机着火的防治措施
井下阻燃输送带选择、巷道照明、驱动轮防滑保护、烟雾保护、温度保护和堆煤保护装置,自动洒水装置和防胶带跑偏装置,机头机尾硐室自动灭火系统、火灾报警装置以及监测监控装置。
4.6.3.3 其它火灾的防治措施
防止地面明火引发井下火灾的措施;防止地面雷电波及井下、防止井下爆破引发火灾的措施;空压机的防火与防爆措施;防止机械摩擦、撞击等引燃可燃物的措施等。
4.6.4 井下防火构筑物
井下防火门硐室、消防材料库、防火墙、采区和工作面密闭等。

4.7 矿井防治水
4.7.1 矿井水文地质
4.7.1.1 水文地质情况
井田水文地质条件,主要含(隔)水层类型,矿井水文地质条件、水文地质类型;井田临近矿井和小(古)窑涌水及积水情况以及地表水体、废弃的矿井、小窑老塘积水情况、地质构造的导水性;第四系含(隔)水层特征及积水情况;封闭不良钻孔情况;矿井主要含水层或积水区与主要开采煤层之间的关系;矿井正常涌水量和最大涌水量。
4.7.1.2 矿井水文地质特点、水患类型及威胁程度分析、可能发生突水的地点和突水量预计。
4.7.2 矿井防治水措施的确定
4.7.2.1 矿井开拓开采所采取的安全保证措施。矿井开拓工程位置及层位选择、采掘工程所采取的防治水措施。
4.7.2.2 防治水煤(岩)柱的留设。防治水煤(岩)柱的种类、防治水煤(岩)柱的留设原则、计算依据、方法与结果。
4.7.2.3 区域、局部探放水措施及设备。探放水原则、探放水方法的确定、探放水设备的选择、探放水时的安全措施。
4.7.2.4 疏水降压。根据矿井具体水文地质条件确定:疏水降压地点、方法和降低水头值的确定,疏水工程设计,疏水降压设备选择。
4.7.2.5 防水闸门。分析设置防水闸门的必要性,防水闸门规格,防水闸门硐室位置及设计计算结果,施工及管理要求。
4.7.2.6 井下排水。矿井不同时期井下正常、最大涌水量;排高及时间界限,地面所需附加扬程,排水方式;排水设备选型及管路淤积前、后的工况点(应考虑海拔高度对参数进行修正,以及并联运行);排水泵的工作、备用、检修台数,预留预设情况,排水能力校验,电机功率和吸上真空高度校验,泵与管路的运行组合,水泵的充水方式和起动、调节方式;排水管路管径、材质、连接方式和壁厚校验,阀门,管路趟数及敷设井巷和方式;水质pH<5时的防酸措施,管路的防腐,排水系统防水力冲击措施,管路预留位置;泵房附属设施[引水、起重、运输、配水井/阀及硐室,大功率泵房的通风散热和降噪措施;配水井、联轴器的安全防护;排水设备及设施选型合理性和运行安全、稳定性分析。
水泵房位置及通道,水仓布置及容量。
附:水泵特性曲线图、排水系统图。
4.7.2.7 地表水防治。设计依据、地面水防治、地面水防治工程及装备。
4.7.2.8 小窑、老窑水防治。小窑、老窑分布范围、积水情况,与矿井的开拓开采之间的关系、影响程度,提出其积水区域实现安全开采的防治水技术途径和安全技术措施。
4.8 电气安全
4.9 提升、运输、空气压缩设备
4.10 矿井监控系统
4.11 矿井救护、应急救援与保健
4.12 安全管理机构与安全定员、培训
4.13 待解决的主要问题及建议
施工图阶段和施工中应注意和解决的问题。
对于改扩建矿井,改扩建期间的安全措施和新老系统转换的说明。
对需要进行专项安全设计的说明。
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