梧桐莊150萬t新井通風設(shè)計.docx

梧桐莊礦150萬t/a新井通風設(shè)計1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦區(qū)概述梧桐莊礦井位于河北省邯鄲市峰峰礦區(qū)東南部，漳河、岳城水庫以北，地處磁縣西部。以北神崗村為中心，北距峰峰集團公司15km，東距磁縣15km。礦井西北部以F25斷層、東南部以F5斷層形成的地塹為界；西南部28號勘探線為界為界；東北部以磁縣礦為界。井內(nèi)的氣象參數(shù)按表1所列的平均值選取。表1 空氣平均密度一覽表季節(jié) 地點進風井筒（kg/m3）出風井筒（kg/m3）冬1.211.20夏1.211.201.2井田地質(zhì)特征井田的走向最大長度為6.85km，最小長度為6.11km，平均長度為6.28km。井田傾斜方向的最大長度為3.99km，最小長度為3.24km，平均長度為3.95km。煤層的傾角最大為16，最小為3，平均為7，井田平均水平寬度為3.92km。水平面積為24.62平方公里。1.3 煤層特征本礦井可采煤層有2#煤層，其煤層平均厚度為4.5m，具體參見圖1 綜合地質(zhì)柱狀圖。根據(jù)煤炭科學研究總院撫順分院化驗分析梧桐莊礦井首采區(qū)和二采區(qū)瓦斯涌出量較小，達產(chǎn)后絕對瓦斯涌出量4.726m3/min， 相對瓦斯涌出量1.805m3/t；聯(lián)合試運轉(zhuǎn)期間瓦斯等級鑒定為低瓦斯礦井，相對瓦斯涌出量0.46m3/t，二氧化碳相對涌出量1.43m3/t。根據(jù)鑒定結(jié)果，2#煤塵有爆炸性。煤塵爆炸指數(shù)30.25。煤的自燃，礦井煤層有自燃發(fā)火傾向，屬于二級自燃發(fā)火煤層。2. 井田開拓2.1井田境界與儲量礦井地質(zhì)資源量：2#煤164.57（Mt），礦井工業(yè)儲量154.33（Mt）， 礦井可采儲量123.10（Mt），本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為150萬t/年。工業(yè)廣場的尺寸為500m350m的長方形，工業(yè)廣場的煤柱量為670.1(萬t)。2.2礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力按年工作日330天計算，每天三班作業(yè)，其中二班生產(chǎn)、一班準備，凈提升時間為16小時。本礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力為150萬噸/年,礦井服務(wù)年限為58.6年。2.3井田開拓工業(yè)廣場與主副井筒布置位置相同。本井田形狀呈長方形，儲量分布比較均勻，地質(zhì)、水文條件簡單，為了均衡礦井初期和后期的生產(chǎn)運輸量，縮短通風網(wǎng)路，決定將井筒的位置設(shè)于井田儲量中央的位置，即主井、副井位于工業(yè)場地。這樣既可以不增加初期工程量投資，又能照顧礦井中后期的開采布置。根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為200350米，因此必須采用多水平開采，結(jié)合本礦井井田考慮，決定本井田劃分為兩個水平，階段垂高在175250之間變化。2號煤層平緩，傾角為316不等，平均為7，為緩傾斜煤層。階段內(nèi)采用帶區(qū)式布置。煤層的頂板為粉砂巖或中粒砂巖底板一般為粉砂巖，為便于維護和使用，且不受煤層開采的影響，將第一水平大巷布置在距煤層底板大約20m處的粉砂巖中，第二水平大巷也布置在距煤層底板大約20m處的粉砂巖中。由于是低瓦斯礦井，根據(jù)通風需要，故布置一條軌道進風大巷，再布置一條運輸大巷，大巷間距25m，沿走向布置。選用雙立井兩水平開拓（一水平標高-550m，二水平標高-725m），各水平均為帶區(qū)式布置。井底車場為環(huán)形車場，井口標高為+176m。主立井、副立井井口設(shè)在井田中央即井田儲量中央，主要運輸大巷沿煤層地板巖層走向布置。圖1 綜合地質(zhì)柱狀圖3. 巷道布置與采煤方法3.1帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)設(shè)計首采帶區(qū)（一帶區(qū)）位于井田北翼，大巷的北部。本礦瓦斯涌出量較小，沒有突出危險，地質(zhì)構(gòu)造相對簡單涌水量小，兩條大巷就能滿足生產(chǎn)系統(tǒng)的要求，一條運煤，一條運料；為減少掘進費用，且2號煤層賦存較穩(wěn)定，將兩條大巷布置在2號煤層的底板中。區(qū)段平巷采用雙巷掘進，由于首采區(qū)工作面推進長度達1500m以上，生產(chǎn)服務(wù)年限在1年以上，一個工作面就能保證全礦井年設(shè)計產(chǎn)量的要求，所以采用順次接替方式開采。區(qū)段平巷間設(shè)置聯(lián)絡(luò)巷，保證掘進通風順暢，減少局部通風機的工作阻力首采帶區(qū)工作面長度取198 m；兩斜巷設(shè)計均為矩形斷面。首采帶區(qū)工作面平均推進長度為1500m。本井田開采順序為先開采第一水平，再開采第二水平；帶區(qū)內(nèi)回采順序：采用后退式，即由帶區(qū)邊界向大巷推進。3.2 采煤方法主采煤層選用綜采開采工藝，傾斜長壁全部垮落一次采全高的采煤方法。工作面的推進方向確定為后退式。根據(jù)工作面的關(guān)鍵參數(shù)選用配套設(shè)備：ZZ9900/29/50型支撐掩護式液壓支架、MGTY500/1200-3.3D型雙滾筒采煤機、刮板輸送機SGZ764/264A、SZB-764/132型轉(zhuǎn)載機、PCM110型破碎機、SSJ1000/2160型帶式輸送機。采煤機截深0.63m，其工作方式為雙向割煤，追機作業(yè)，工作面端頭進刀方式。工作面用先移架后推溜的及時支護方式。3.3回采巷道布置本設(shè)計開采采用區(qū)段下行式開采。工作面回采采用后退式開采，開采2煤上部區(qū)段時同時準備相鄰下部區(qū)段。區(qū)段平巷沿煤層走向掘進，為了適合往復式回采要求，區(qū)段平巷采用雙巷掘進，每間隔200米開聯(lián)絡(luò)巷，方便兩條巷道的通風及設(shè)備聯(lián)系。掘進時要求區(qū)段上下兩平巷平行布置，保持綜采工作面等長要求。 3.4部分井巷特征參數(shù) 表2部分井巷特征參數(shù) 井巷名稱長度(m)斷面（m2）周長（m）副井44.1623.55井底車場15.615.00軌道石門15.615.00軌道大巷15.615.00帶區(qū)車場15.615.00分帶進風斜巷14.3515.20分帶軌道巷14.3515.20工作面27.9721.60分帶運輸巷14.3515.20分帶回風斜巷14.3515.20回風膠帶大巷12.815.00回風石門12.815.00回風大巷12.815.00風井19.6315.704. 礦井通風系統(tǒng)的擬定4.1礦井通風系統(tǒng)擬定的原則 礦井通風設(shè)計的基本任務(wù)是結(jié)合礦井開拓開采設(shè)計，建立一個安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、便于管理的通風系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上計算各用風地點的需風量、總風量與總風壓，并選擇礦井通風設(shè)備。不管選擇何種通風系統(tǒng)，都要符合投產(chǎn)快、出煤多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟指標合理等要求，具體要遵循以下原則：1 每個礦井和階段水平之間必須有兩個安全出口；2 進風井巷道與采掘工作面的進風流的粉塵濃度不得大于0.5mg/m3；3 新設(shè)計的箕斗井和混合井禁止做進風井，已做進風井的箕斗井和混合井必須采取凈化措施，使得進風流的含塵濃度達到上述要求；4 主要回風井巷不得做人行道，井口進風不得受礦塵和有毒有害氣體污染，井口排風不得造成公害；5 礦井有效風量率應(yīng)在60%以上；6 采場、二次破碎巷道和電耙道，應(yīng)利用貫穿風流通風，電耙司機應(yīng)位于風流的上風側(cè)，有污風串聯(lián)時，應(yīng)禁止人員作業(yè)；7 井下破碎硐室和炸藥庫必須設(shè)有獨立的回風道；8 主要通風機一般應(yīng)設(shè)有反風裝置，并在10min內(nèi)實現(xiàn)反風，反風量要大于40%；9 可以獨立通風的礦井要盡量獨立通風；10 總回風巷不得作為主要行人道；11 井下通風設(shè)施必須保持完好無損，通風巷道保證有足夠的斷面大小。4.2礦井通風方式的選擇選擇通風方案的考慮因素選擇任何通風方式都需要符合投產(chǎn)較快、出煤較快、安全可靠和技術(shù)經(jīng)濟合理等原則。選擇礦井通風方式時，應(yīng)考慮以下兩種因素：1.自然因素：煤層賦存條件、埋藏深度、沖擊層深度、礦井瓦斯等級。2.經(jīng)濟因素：井巷工程量、通風運行費、設(shè)備裝備費。4.2.1礦井通風方案礦井通風方案礦井通風方式根據(jù)回風井的位置的不同，可分為中央并列式、中央分列式、兩翼對角式、采區(qū)式和混合式通風中選擇，以下為各方案的示意圖。方案一：中央并列式進風井與回風井沿井田走向及傾斜角度均大致并列于井田的中央，如圖4.1圖4.1 中央并列式通風方式1主井 2副井 3運輸大巷 4回風大巷 5回風石門方案二：中央分列式進風井大致位于井田走向中央，回風井大致位于井田淺部邊界沿走向的中央，向上兩井相隔一段距離，回風井的井底高于進風井的井底，如圖4.2。圖4.2 中央分列式通風方式1主井 2副井 3運輸大巷 4回風大巷 5回風石門方案三：兩翼對角式進風井大致位于井田走向的中央，回風井設(shè)在沿淺部走向的兩翼附近或者沿傾斜方向的淺部，如圖4.3。圖4.3 采區(qū)式通風方式1主井 2副井 3運輸大巷 4回風石門方案四：采區(qū)式通風方式在井田的每一個生產(chǎn)區(qū)域開鑿進、回風井，分別構(gòu)成獨立的通風系統(tǒng)即為采區(qū)式通風系統(tǒng)，見圖4.4。圖4.4 采區(qū)式通風方式1主井 2副井 3運輸大巷 4回風石門1）礦井通風方式的選擇下面對這幾種通風方式的特點及優(yōu)缺點適用條件列表比較，見表4.1表4.1 通風方式的優(yōu)缺點及使用條件通風方式優(yōu)點缺點適用條件中央并列式初期投資較少，工業(yè)場地布置集中，管理方便，工業(yè)場地保護煤柱少，構(gòu)成礦井通風系統(tǒng)的時間短。風路較長，風阻較大，采空區(qū)漏風較大。煤層傾角大，埋藏深，但走向長度并不大，而且瓦斯、自然發(fā)火都不嚴重。中央分列式通風阻力較小，內(nèi)部漏風小，增加一個安全出口，工業(yè)廣場沒有主要通風機的噪音影響，從回風系統(tǒng)鋪設(shè)防塵灑水管路系統(tǒng)比較方便。建井期限略長，有時初期投資稍大。煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大，而且瓦斯、自然發(fā)火比較嚴重。兩翼對角式封路較短，阻力較小，采空區(qū)的漏風較小，比中央并列式安全性更好。建井期限略長，有時初期投資稍大。煤層走向較大，井型較大，煤層上部距地表較淺，瓦斯和自然發(fā)火嚴重的新礦井。采區(qū)式通風方式通風線路短、幾個分區(qū)域可以同時施工的優(yōu)點外，更有利于處理礦井事故、運送人員設(shè)備也方便。工業(yè)場地分散、占地面積大、精通保護煤柱較多。井田面積較大、局部瓦斯含量大，采區(qū)離工業(yè)廣場比較遠。2）礦井通風方案技術(shù)和經(jīng)濟比較技術(shù)比較該礦為低瓦斯礦井，并且有自燃發(fā)火傾向，但走向長度較大，大于4km，且瓦斯涌出量小。通過初步的技術(shù)比較及綜合分析，方案一和方案二比方案三和方案四有更明顯的優(yōu)勢。經(jīng)濟比較方案一和方案二兩通風方案的經(jīng)濟主要從巷道開拓量、費用及巷道維護費用、通風設(shè)施購置和通風點給等方面考慮。巷道開拓及維護費用之比較兩方案中不同（或多出）巷道，相同巷道不再做經(jīng)濟比較。經(jīng)濟比較見表4.2到4.3。3）進行工程掘進費用比較兩者相比較而言，中央并列式通風，多一條回風石門，其工程量為1053m；中央分列式通風，多一個進風井，其工程量為368m。其井巷掘進費用和維護費用如表4.2和表4.3。表4.2井巷掘進費用方案 項目中央并列式通風中央分列式通風工程項目工程量（m）單價(元/m）費用（萬元）工程量（m）單價（元/m）費用（萬元）回風石門10534000421.2040000回風井010000036810000368合計421.23684）井巷維護費用比較表4.3 井巷維護費用比較方案項目中央并列式通風中央分列式通風工程項目工程量（m）單價（元/m）費用（萬元）工程量（m）單價（元/m）費用（萬元）回風石門105318018.95401800回風井012003681204.416合計18.9544.416通風設(shè)備購置費用礦井主通風機、配套電機設(shè)備購置費按100萬元計算，主要通風機房必須安裝兩套主要通風機及配套電機。一套工作，一套備用，則共需要設(shè)備費用1002=200萬元。風機房、風硐、擴散器、防爆門、反風設(shè)施等通風設(shè)施的土建費按50萬元計算，則建一風機房需要250萬元。兩方案的經(jīng)濟比較見表4.4。表4.4通風設(shè)備購置費用方案項目中央并列式通風中央分列式通風通風設(shè)備費250*2萬元250*2萬元5）通風總費用比較通風費用匯總見表4.5。表4.5 通風總費用比較方案項目中央并列式通風（萬元）中央分列式通風（萬元）井巷掘進費421.2368井巷維護費18.9544.416通風設(shè)備費250*2250*2總費用940.154872.416本礦井設(shè)計為150萬噸礦井，同時為低瓦斯礦井，對通風量要求較高，方案一和方案二進行粗略的經(jīng)濟比較，方案一四需要掘進的回風石門數(shù)多，掘進費用太多，又由于該礦井的走向長度大于4km，而采用方案一的走向不能太大，小于4km為宜，所以，經(jīng)過綜合比較分析，采用方案二的通風方式，即采用中央分列式通風方式。4.2.2礦井通風主要通風機工作方式礦井通風機的工作方式有抽出式、壓入式及壓抽混合式。其適用條件和優(yōu)缺點見表4.6。表4.6 通風方式分類通風方式適用條件及優(yōu)缺點 抽出式優(yōu)點：主要通風機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下的風流壓力提高，可能使采空區(qū)沼氣涌出量減少，比價安全；漏風量小，通風管理較簡單；與壓入式比，不存在向下水平過度時期改變通風方法的困難。缺點：當?shù)孛娲嬖谛〗阉輩^(qū)井和開采裂隙溝通時，會把小窖積存的有害氣體抽到井下，使工作面有效風量減少。壓入式優(yōu)點：節(jié)省風井場地，施工方便；主要通風機臺數(shù)少，整理方便；開采淺部煤層時采區(qū)準備較容易，工程量少；能把部分小窯塌陷的有害氣體壓到地面。缺點：井口房、井底煤倉及裝載硐室漏風大，管理困難；風阻大，風量調(diào)節(jié)困難；由第一水平的壓入式過渡到第二水平的抽出式有一定的困難；通風機使井下風流處于正壓狀態(tài)；當通風機停止運轉(zhuǎn)時，井下風流壓力降低，可能在短時間內(nèi)引起采區(qū)或封閉區(qū)瓦斯大量涌出；主要通風機位于工業(yè)場地內(nèi)有噪音影響。 壓抽結(jié)合式 優(yōu)點：通風系統(tǒng)的進風部分處于正壓狀態(tài)，回風部分處于負壓狀態(tài)，工作面大致處于中間狀態(tài)，其正壓或負壓均不大，采空區(qū)連接地表的漏風因而較小，適用于自然發(fā)火嚴重的礦井。缺點：使用風機設(shè)備較多，管理復雜。現(xiàn)將三種工作方法的優(yōu)缺點對比如下：抽出式主要通風機使井下風流處于負壓狀態(tài)，當一旦主要通風機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下風流的壓力提高，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全；壓入式主要通風機使井下風流處于正壓狀態(tài)，當主要通風機停轉(zhuǎn)時，風流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加，比較危險。采用壓入式通風時，須在礦井總進風路線上設(shè)置若干構(gòu)筑物，式通風管理工作比較困難，漏風較大。采用壓抽結(jié)合式通風時工作面大致處于中間狀態(tài)，其正壓或負壓均不大而且使用風機設(shè)備較多，風機之間配合很難達到好的效果，通風機設(shè)備管理困難、復雜，因此很明顯不適合采用。在地面小窖塌陷區(qū)分布較廣，并和采區(qū)相溝通的條件下，用抽出式通風，會把小窖積存的有害氣體抽到井下，同時使通過主要通風機的一部分回風風流短路，總進風量和工作面有效風量都會較少，用壓入式通風，則能用一部分回風風流把小窖塌陷區(qū)的有害氣體帶到地面，如果能夠嚴防總進風路線上的漏風，則壓入式主要通風機的規(guī)格尺寸和通風電力費用都較抽出式為小。在由壓入式通風過度到深水平抽出式通風時，有一定困難，過渡時期是新舊水平同時產(chǎn)生，路線較長，有時還須額外增掘一些井巷工程，使過渡時期拉得過長、用抽出式通風，就沒有這些缺點。正因為抽出式有著獨自的優(yōu)點，井下風流處于負壓狀態(tài)，當主要通風機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下的風流壓力提高可能使采空區(qū)沼氣涌出量減少，比較安全；漏風量小，通風管理較簡單；與壓入式相比，不存在過度到下水平時期通風系統(tǒng)和風量變化的困難。本礦井地質(zhì)構(gòu)造簡單，為高瓦斯突出礦井，自然發(fā)火危險性較小，走向較長，開采面積較大，因此選用抽出式通風方式。5采區(qū)通風采區(qū)通風系統(tǒng)是礦井通風系統(tǒng)的主要組成單元，也是采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，它包括采區(qū)進、回風和工作面進、回風巷道的布置方式，采區(qū)通風路線的連接形式，以及采區(qū)通風設(shè)備和通風構(gòu)筑物的設(shè)置等基本內(nèi)容，它主要取決于采區(qū)巷道布置和采煤方法，同時要滿足全礦通風的特殊要求。采區(qū)通風的合理與否不僅影響采區(qū)內(nèi)的風量分配，發(fā)生事故時的風流控制，生產(chǎn)的順利完成，而且影響到全礦井的通風質(zhì)量和安全狀況。在通風系統(tǒng)中，要能保證采區(qū)風流的穩(wěn)定性，盡量避免角聯(lián)風路，盡量減少采區(qū)漏風量，新鮮風流在風路上被加熱和污染的程度小，回采工作面和掘進工作面都應(yīng)該獨立通風。采區(qū)布置獨立的回風道，實行分區(qū)通風。采區(qū)通風系統(tǒng)既要保證質(zhì)量，安全可靠，又要經(jīng)濟合理。5.1采區(qū)上山通風系統(tǒng)采用軌道上山進風，新鮮風流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，但輸送機設(shè)備處于回風流中，軌道上山的上部和中部甩車場都要安裝風門，風門數(shù)目較多。采用運輸上山進風，由于風流方向與運煤方向相反，容易引起煤塵飛揚，煤炭在運輸過程中釋放的瓦斯，可使進風流的煤塵和瓦斯?jié)舛仍龃?，影響工作面的安全衛(wèi)生條件；輸送機設(shè)備所散發(fā)的熱量，使進風流溫度升高。此外，需在軌道上山的下部車場內(nèi)安設(shè)風門，運輸?shù)V車來往頻繁，需要加強管理，防治風流短路。本礦井相對瓦斯涌出量為1.805m3/t，屬低瓦斯礦井，結(jié)合實際條件，確定在一個采區(qū)布置兩條條上山，一條分帶運輸上山，一條分帶軌道上山，分帶軌道上山做進風井，分帶運輸上山回風。風流由風井進入后在上山上部匯入軌道上山。各采煤工作面以及掘進工作面采用軌道上山進風，回風上山回風的通風方式，運輸上山僅進少量風流，供行人和維修使用。這樣布置的優(yōu)點是采用軌道上山和運輸上山兼做進風井，減少了風井掘進工程量，提高斜巷的利用率，在運輸上山上部設(shè)置風門使進風流匯入軌道上山，運輸上山的風速較小，不致激起煤塵，也使軌道上山風速不致太大，車輛通過方便。5.2回采工作面通風方式5.2.1回采工作面通風方式工作面通風方式的選擇因瓦斯涌出量、開采工作條件和開采技術(shù)而異，按工作面進、回風巷的數(shù)量和位置，可以分為U型、Y型、E型、W型和Z型等通風方式，一般均采用后退式進行開采。各通風方式的示意圖和優(yōu)缺點如表5.1所示。表5.1回風工作面主要通風系統(tǒng)比較通風方式示意圖優(yōu)缺點U型優(yōu)點：對了解煤層賦存情況，掌握瓦斯、火災(zāi)的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律較為有利；巷道均維護在媒體中，因而巷道的漏風率較少。缺點：煤炭自燃威脅較大；上隅角易瓦斯?jié)舛雀?，容易積聚。Y型優(yōu)點：較好的解決的回采工作面上隅角瓦斯超限的隱患；工作面上下端均處于進風流中，改善了作業(yè)環(huán)境；實行沿空留巷，提高采區(qū)回收率。缺點：需要邊界準備專用回風上山，增加了巷道掘進、維護費用。Z型優(yōu)點：與前進式U型相比，巷道的采掘工程量較少；進、回風巷只需在一側(cè)采空的條件下維護；采區(qū)內(nèi)進、回風巷的總長度近似不變，有利于穩(wěn)定風阻、改善通風。缺點：當采空區(qū)涌出的瓦斯量及漏風量較大時，其回風巷常易出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象。W型優(yōu)點：減少了巷道的開掘和維護費用；風阻小，風量大，漏風量小，利于防火；便于回收安裝維修采煤設(shè)備；當中間平巷進風且設(shè)運輸機時，既保證了運輸設(shè)備處于新鮮風流中，又保證了進、回風巷的總斷面比較接近缺點：兩條巷道的進風都會匯合于上面或下面，使上或下面的風速增高，工作面產(chǎn)生的煤塵受到風力的沖擊容易飛揚，對上或下面的防塵不利。E型優(yōu)點：下平巷和下部工作面回風速度降低，故可抑制煤塵的產(chǎn)生；與U型通風方式相比，可使上部工作面氣溫降低。缺點：采空區(qū)的瓦斯較集中地從上部回采工作面的上隅角涌出，使該處時常處于瓦斯超限狀態(tài)，故僅適用于低瓦斯礦井U+L型5.2.2回采工作面上下行通風回采工作面上行通風和下行通風的比較見表5.2。由于2#煤層傾角平均7度左右，根據(jù)該礦實際情況，確定回采工作面為上行通風。表5.2回采工作面上、下行通風優(yōu)缺點工作面風向示意圖優(yōu)缺點上行通風優(yōu)點：(1) 瓦斯比空氣密度小，有一定的上浮力，其自然流動的方向和上行風流的方向一致，有利于帶走瓦斯、較快地降低工作面的瓦斯?jié)舛龋?2) 采用上行風時，工作面運輸平巷中的運輸設(shè)備位于新鮮風流中，安全性較好；(3) 工作面發(fā)生火災(zāi)時，采用上行風在起火地點發(fā)生瓦斯爆炸的可能性比下行風要小些。缺點：(1) 上行風流方向與運煤方向相反，易引起煤塵飛揚，使采煤工作面進風流及工作面風流中的煤塵濃度增大；(2) 煤炭在運輸過程中所釋放出的瓦斯被上行風流帶人工作面，使進風流和工作面風流中的瓦斯?jié)舛壬?，影響了工作面的安全衛(wèi)生條件；(3) 上行風比下行風工作面的氣溫要高些。下行通風優(yōu)點：(1) 采煤工作面及其進風流中的煤塵、瓦斯?jié)舛认鄬^小些；(2) 采煤工作面及其進風流中的空氣被加熱的程度較??；(3) 下行風流方向與瓦斯自然流向相反，不易出現(xiàn)瓦斯分層流動和局部積聚的現(xiàn)象。缺點：(1) 采用下行風時，運輸設(shè)備在回風巷道中運轉(zhuǎn)，安全性較差；(2) 工作面一旦起火，所產(chǎn)生的火風壓和下行風工作面的機械風壓作用方向相反，下行風在起火地點引起瓦斯爆炸的可能性比上行風要大些，滅火工作困難；(3) 除淺礦井的夏季之外，采區(qū)進風流和回風流之間產(chǎn)生的自然風壓和機械風壓的作用方向相反，工作面的下行風流就有停風或反風（逆轉(zhuǎn))的可能。5.2.3通風構(gòu)筑物因為生產(chǎn)的需要，井下巷道是縱橫交錯彼此貫通。為了使井下各用風地點得到所需要的風量，保證風流按預(yù)定的通風路線，就必須在某些通風巷道的交叉口附近設(shè)置通風設(shè)施，如風橋、擋風墻、風門等，以控制風流，為了防止這些設(shè)施漏風或風流短路，要求對通風設(shè)施進行正確的設(shè)計，合理的選擇形式及位置，保證通風設(shè)施的可靠性。1）風橋在進風流與回風流平面交叉的巷道處，必須設(shè)置風橋，風橋使兩支相叉的風流隔開，使之構(gòu)成立體交叉風路的通風設(shè)施。2）擋風墻在需要截斷風流和不通行的巷道內(nèi)可以設(shè)置擋風墻，按其服務(wù)年限長短分為永久性和暫時性。3）風門分門是建筑在人員和礦車需要通過的巷道，而又不允許風流通過的巷道，按其規(guī)定要求建兩座風門，其間距要大于運輸車輛的長度，以便一座風門啟動時，另一座風門能夠關(guān)閉，不至于形成風流短路，分為普通風門和子總啟動的風門兩種。4)調(diào)節(jié)風窗調(diào)節(jié)風窗用以增加巷道的局部阻力，以調(diào)節(jié)用風地點的風量，本設(shè)計主要通風機采用抽出式工作方法，調(diào)節(jié)風窗全部設(shè)在回風道中。5)測風站用以測量全礦井總進風量和總回風量以及各水平采掘區(qū)和回采工作面的進風量。測風站的位置一般在比較規(guī)整的巷道內(nèi)。6. 掘進通風無論是在新建、擴建或是生產(chǎn)礦井中，都需要開掘大量的井巷工程，以便準備新的采區(qū)和采煤工作面。在開掘井巷時，為了稀釋和排除自煤（巖）體內(nèi)涌出的有害氣體、爆破產(chǎn)生的炮煙和礦塵、保持良好的工作環(huán)境和氣候條件，必須對掘進頭進行不間斷的通風，即向掘進面輸入新鮮空氣，排除有害煙塵和污濁空氣。本設(shè)計達產(chǎn)時，只有一個工作面就可以滿足產(chǎn)量要求。局部通風機是礦井通風系統(tǒng)的一個重要組成部分，其新風取自礦井主風流，其污風又排入礦井主風流。其設(shè)計規(guī)則如下：(1) 礦井和采區(qū)通風系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)為局部通風創(chuàng)造條件；(2) 局部通風系統(tǒng)要安全可靠、經(jīng)濟合理和技術(shù)先進；(3) 盡量采用先進技術(shù)先進的低噪、高效型局部通風機；(4) 壓入式通風易采用柔性風筒，抽出式通風易采用帶剛性骨架的可伸縮風筒或完全剛性的風筒。風筒材質(zhì)應(yīng)選擇阻燃、抗靜電型；(5) 當一臺風機不能滿足通風要求時可考慮選用兩臺或多臺風機聯(lián)合運行。6.1掘進工作面通風方式掘進通風總的可以分為局部通風機通風、礦井全風通風和引射器通風。出于掘進面通風必須做到風質(zhì)好，風量穩(wěn)定等多方面的考慮。本設(shè)計決定采用局部動力通風，采用局部通風機進行掘進的通風。利用局部通風機做動力，通過風筒導風的通風方法稱為局部通風機通風，是礦井廣泛采用的掘進通風方法。常用的通風方式分為：壓入式通風，抽出式通風和混合式通風。6.1.1壓入式通風壓入式通風把局部通風機和附屬裝置安裝在離掘巷道口10m以外的進風側(cè)，局部通風機把新鮮風流經(jīng)風筒壓送到掘進工作面，污風沿巷道排出。具體通風方式布置如圖6.1。圖6.1 壓入式通風6.1.2抽出式通風抽出式通風把局部通風機安裝在離巷道口10m以外的回風側(cè)。新鮮風流沿巷道流入，污風通過鐵風筒由局部通風機排出，抽出式通風布置見圖6.2。圖6.2 抽出式通風6.1.3混合式通風混合式通風的布置如圖6.3所示，其中壓入式風筒出風口與工作面的距離仍應(yīng)小于有效射程長度，抽出式風筒吸收風口與工作面的距離和壓入式局部通風機所在位置有關(guān)。壓入式局部通風機可隨工作面的推進及時向前移動，與工作面距離保持在40-50米左右。抽出式風筒吸風口應(yīng)超前壓入式局部通風機10米以上，同時其風筒吸風口距工作面的距離還應(yīng)大于炮煙拋擲長度，一般為30米左右，混合式通風機見圖6.3。圖6.3 混合式通風由于混合式通風適用于大斷面長距離的巖巷掘進通風的較好方式，由于采煤工作面屬于普通斷面，短距離巖巷掘進，因此本次設(shè)計只考慮壓入式和抽出式兩種方式。壓入式通風與抽出式通風優(yōu)缺點比較：1）抽出式通風時，污濁風流必須通過局部通風機，極不安全。而壓入式通風時，局部通風機安設(shè)在新鮮風流中，通過局部通風機的為新鮮風流，故安全性高。2）抽出式通風有效吸程小，排出工作面炮煙的能力較差；壓入式通風風筒出口射流的有效射程達，排出工作面炮煙和瓦斯的能力強。3）抽出式通風由于炮煙從風筒中排出，不污染巷道中的空氣，故勞動衛(wèi)生條件好。壓入式通風時炮煙沿巷道流動，勞動衛(wèi)生條件較差，而且排出炮煙的時間長。4）抽出式通風只能使用剛性風筒或帶剛性圈的柔性風筒，壓入式通風可以使用柔性風筒。從以上比較可以看出，兩種通風方式各有利弊，但壓入式通風安全可靠性較好，故在煤礦中得到廣泛應(yīng)用。結(jié)合本礦井的瓦斯?jié)舛?、掘進條件和粉塵濃度，本礦井設(shè)計采用壓入式掘進通風。6.2 煤巷掘進工作面需風量各掘進工作面所需風量計算如下：6.2.1按壓入式通風方式通風時 （6.1）式中：Qy采用壓入式通風時，稀釋、排除掘進巷道炮煙所需風量，m3/min；A為同時爆破的炸藥量，Kg，最大為6.5Kg；S掘進巷道的凈斷面積，m3,12.8；L從工作面至炮煙濃度稀釋至安全濃度的距離，可用下式計算：L=400A/S，則L=4006.5/12.8=203.1t掘進巷道的通風時間，一般取20-30min,取20min。Qy=7.836.5(203.112.8)220=131.8m3min6.2.2按瓦斯涌出量計算根據(jù)礦井安全規(guī)程規(guī)定，按工作面回風風流中瓦斯的濃度不得超過1%的要求計算，即：Qb=100qbKb1-K （6.2）式中：Qb掘進工作面實際需風量，m3/min；qb掘進工作面瓦斯的平均絕對涌出量，4.726 m3/min；Kb掘進工作面的瓦斯涌出量不均衡的風量系數(shù)，取2; K礦井瓦斯抽放率，一般為80%。所以工作面需風量：Qb=1004.72621-0.8=189.04m3min6.2.3按人數(shù)計算按每人每分鐘所需風量和掘進工作面的最多人數(shù)計算工作面所需風量。 （6.3） 式中：4每人每分鐘供給4 m3的規(guī)定風量，m3/min；N該掘進工作面同時工作的最多人數(shù)，取30人。故掘進工作面風量：Qb=430=120m3min6.2.4炸藥量計算巖石大巷的掘進一般采用炮掘，所以風量計算要按照炸藥量計算。 （6.4） 式中：25使用一克炸藥的供風量，m3/min；A該掘進工作面一次爆破所使用的最大炸藥量，取6.5。Qb=256.5=162.5m3min由以上四中方法計算的掘進巷道所需風量最大值為：Qb=189.04m3min6.2.5按風速進行驗算1）按煤礦安全規(guī)程規(guī)定煤巷掘進工作面的風量滿足： （6.5） （6.6）式中S為煤巷掘進巷道斷面積，12.8m2；Qmin=1512.8=192m3minQmax=24012.8=3072m3min由風速驗算可知，Q=189.04 m3/min不符合風速要求。根據(jù)配風經(jīng)驗取300 m3/min，經(jīng)風速驗算符合要求。2）按照煤礦安全規(guī)程規(guī)定巖巷掘進工作面的風量滿足： （6.7） （6.8）式中S為巖巷掘進巷道斷面積，14.35 m2；Qmin=914.35=129.15m3minQmax=24014.35=3444m3min按照以上方法1、3、4（式中S取代為18m2）可以計算出巖巷掘進最大需風量為162.5 m3/min，滿足要求。對于巖巷掘進根據(jù)配風經(jīng)驗取300m3/min，經(jīng)風速驗算符合要求。6.3掘進通風設(shè)備選型6.3.1風筒的選擇由6.1節(jié)可知，本礦井掘進采用壓入式通風，掘進通風使用的風筒有金屬風筒和帆布、膠布、人造革等柔性風筒，柔性風筒重量輕，易于存儲和搬運，連接和懸吊也較為方便，膠布和人造革風筒防水性能好，且適合于壓入式通風?？紤]到本設(shè)計掘進頭距離較長，為經(jīng)濟起見，決定使用膠片風筒，其具體參數(shù)見表6.1。表6.1 風筒規(guī)格及接頭形式風筒類型風筒直徑（mm）接頭方法百米風阻（NS2/m8）節(jié)長（m）壁厚（mm）風筒質(zhì)量（kg/m）膠布風筒800雙反邊13101.23.21）風筒風阻風筒的風阻包括摩擦風阻和局部風阻，風筒長度為2076.64m，由于聯(lián)絡(luò)巷間距為214m，由其百米風阻值得風筒總風阻為：Rp=214/10013=27.82NS2/m82）風筒的漏風率柔性風筒的漏風率風風量備用系數(shù)值可用下式計算：=QfQ0=11-pL10000 (6.9) 式中：柔性風筒的漏風風量備用系數(shù)；Qf局部通風機的供風量，m3/min；Q0風筒末端的風量，m3/min；p風筒100m長度的漏風率，%,百米漏風率可從表6.2中查取；L風筒總長度，m。表6.2 柔性風筒百米漏風率p風筒接頭類型風筒100m漏風率p/%膠接0.1-0.4多反邊0.4-0.6多層反邊3.05插接12.8帶入數(shù)據(jù)，則柔性風筒的漏風風量備用系數(shù)為：=11-0.62076.6410000=1.143）局部通風機選型局部通風機工作風量Qa： (6.10) 式中： 風筒的漏風風量備用系數(shù)，根據(jù)上面的計算取1.14；Qk掘進工作面所需風量,m3min。則局部通風機工作風量Qa=1.14300=342m3min6.3.2局部通風機工作風壓壓入式局部通風機工作全風壓Ht（Pa）為： (6.11)式中：Ht局部通風機工作全風壓，Pa；R風筒總風阻，NS2/m8；Qa局部通風機工作風量，m3/s；Qh掘進工作面所需風量，m3/s；空氣密度，kg/m3。帶入已知數(shù)據(jù)得：Ht=27.823426030060+0.8111.205300236000.84=852.5 Pa6.3.3局部通風機的選擇礦用局部通風機分為軸流式和離心式兩種，軸流式局部通風機具有體積小，便于安裝和串聯(lián)運轉(zhuǎn)，效率等優(yōu)點。本設(shè)計根據(jù)局部通風機工作風量Qa和工作全風壓Ht選取FBD-No5.6型軸流式風機，其工作參數(shù)見表6.3。表6.3 局部通風機參數(shù)風機類型功率（KW）電壓（V）轉(zhuǎn)速（r/min）效率(%)風量（m3/min）風壓（Pa）FBD-No5.62*11380/66029008038024042037006.4掘進通風機技術(shù)管理和安全措施6.4.1保證工作面有足夠的新鮮風流1）局部通風機通風時，無論是工作和交接班都不準停風或減少風量。2）提高有效風量。應(yīng)減少導風設(shè)施的漏風，減低導風設(shè)施的風阻，要采用接頭嚴密漏風小的反邊接頭法，及時修補風筒和堵補風筒針眼，選用大直徑風筒，提高通風設(shè)備的安裝質(zhì)量。6.4.2保證局部通風機的安全運轉(zhuǎn)1）局部通風機必須有專人負責管理，局部通風機和啟動裝置必須裝在進風道中，距回風口不小于10m，局部通風機吸收風量必須小于全風壓供給該處的風量，以免發(fā)生循環(huán)風。2）防止局部通風機電動機燒壞，采用QC83-80型磁力啟動器。3）局部通風機和機電設(shè)備必須配有延時風電閉鎖裝置。4）安設(shè)瓦斯自動檢測報警斷電裝置，局部通風機應(yīng)采用雙回路供電，以保證局部通風機連續(xù)運轉(zhuǎn)。6.4.3局部通風機的管理工作主要是保證局部通風機安全正常運轉(zhuǎn)，減少漏風，降低風筒阻力，提高工作面的有效風量，加強局部通風機管理及檢查。7 礦井風量計算與分配7.1礦井總風量的計算礦井總風量是井下各個工作地點有效風量和各條風路上的漏風的總和。本設(shè)計采用按實際需要由里往外細致配風的計算方法。生產(chǎn)礦井總風量按以下要求風別計算，并取其中的最大值。（1）井下同時工作的最多人數(shù)計算 （7.1）式中：N井下同時工作的最多人數(shù)，700人；Kt礦井通風系數(shù)，一般可取1.21.25，本設(shè)計取1.25根據(jù)本礦井井下同時作業(yè)的最多人數(shù)為700人，則：Q=4700 1.25=3500m3min（2）按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需風量的總和計算 （7.2）式中：采煤工作面和備用工作面實際需要風量的總和，；掘進工作面實際需要風量的總和，；硐室實際需要風量的總和，；除了采煤、掘進和硐室地點外其他需要通風地點風量總和，。Kt礦井通風系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風和配風不均勻等因素抽出式一般可取Kt=1.151.20，本設(shè)計中取Kt =1.20。7.1.1綜采工作面實際需要風量計算每個采煤工作面實際需要風量，應(yīng)按瓦斯(或二氧化碳）涌出量、工作面氣溫、風速和人數(shù)等規(guī)定分別計算，然后取其中最大值。1）按瓦斯涌出量計算根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，按采煤工作面回風巷風流中瓦斯的濃度不得超過1%的要求計算。即： Qai=100qaiKai (7.3)式中：第個采煤工作面的瓦斯絕對涌出量，由于本礦井只設(shè)一綜采工作面，采煤量占總采煤量的90%，可計算采煤工作面瓦斯涌出量為4.7260.9=4.2534m3min；（設(shè)計抽采率為70%，原絕對瓦斯涌出量4.726m3min）第個采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，它是各個采煤工作面瓦斯絕對涌出量的最大值與其平均值之比，須在各個工作面正常生產(chǎn)條件下，至少進行5晝夜的觀測，測出5個比值，取其最大值。通常機采工作面可取Kai=1.21.6；炮采工作面可取Kai=1.412。工作面其按照瓦斯?jié)舛扔砍隽坑嬎悖?Qai=1004.25431.4=595.602m3min2）按工作面氣溫與風速的關(guān)系計算：采煤工作面應(yīng)有良好的勞動氣候條件，溫度和風速應(yīng)符合下列要求，見表7.1。表7.1 采煤工作面空氣溫度與風速對應(yīng)表工作面溫度/1515181820202323262628工作面風速/ms-10.30.50.50.80.81.01.01.51.52.02.02.5配風調(diào)整系數(shù)/Kap0.900.901.001.001.101.101.251.251.40按下式計算：Qai=60VaiSai （7.4）式中：Vai第i個工作面風速，m/s；Sai第i個采煤工作面的平均斷面積，27.97m2。對于綜采一次采全高工作面，取溫度為22，則風速為1.4m/s，采煤工作面面積為S=14m2，代入上式可得：Qai=601.427.97=2349.48m3min3）按人數(shù)計算：按每人每分鐘所需風量和工作面的最多人數(shù)計算工作面所需風量。 Qai=4Ni （7.5）式中：4每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風量，m3/minNi第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，綜采工作面一般為40人可得：Qai=440=1640m3min按照以上三種計算風量的方法，選擇計算的最大風量，所以工作面的風量為1640.52 m3/min。4）按風速進行驗算：15SaiQai240Sai (7.6） 式中：Sai第i個采煤工作面的平均斷面積，27.97m2綜采一次采全高工作面的面積為27.97m2，代入上式：15Sai=419.55m3min240Sai=6712.8m3min所以綜采工作面最大的風量為2349.8m3min,滿足風速要求。本礦井采用由首采面開始往下依次開采，礦井只有一個綜采工作面，則：Qai采=2349.8m3min7.1.2備用工作面需要風量計算備用工作面的需風量通常取與之產(chǎn)量相同的回采面風量的一半。當采區(qū)風量不富裕時，也可按工作面不積聚瓦斯為原則配風，但工作面風速不應(yīng)小于15 m3/min。本設(shè)計礦井采用第一種，即為與之產(chǎn)量相同的回采面風量的一半： Qai=2349.8/2=1174.9m3min由礦井開拓圖可知。礦井設(shè)一備用工作面，則：Qai備=1174.9m3min所以，Qa=Qa采+Qa備=3524.7m3min7.1.3掘進工作面需風量計算每個獨立通風的掘進工作面實際需要風量，應(yīng)按瓦斯或二氧化碳涌出量和人數(shù)等規(guī)定要求分別進行計算，并必須采取其中最大值。各掘進工作面所需風量計算如下：1)按瓦斯涌出量計算：根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，按工作面回風風流中瓦斯的濃度不得超過1的要求計算。即：Qai=100qbiKbi (7.7） 式中：qbi第i個掘進工作面的瓦斯絕對涌出量，m3/min；本礦取4.2534 m3/min；Kbi第i個掘進工作面瓦斯涌出不均衡的風量系數(shù)，應(yīng)根據(jù)實際觀測的結(jié)果確定，一般機掘工作面取1.52，炮掘工作面取1.82.0，本設(shè)計取 Kbi取2。掘進工作面日出煤量按工作面日出煤量的10%計算，所以qbi=4.253410%=0.42534m3min所以掘進工作面瓦斯涌出量可以計算為：Qbi=1000.425342=85.068m3min2)按人數(shù)計算：按每人每分鐘所需風量和工作面的最多人數(shù)計算工作面所需風量。 Qbi=4Ni (7.8）式中：4每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風量，m3/min；Ni第i個掘進工作面同時工作的最多人數(shù)，一般取30人。 Qbi=430=120m3/min 由以上兩種方法計算的掘進工作面所需風量最大值為:Qbi=120m3min后期南翼與北翼同時交替開采時，需有兩個掘進巷：Qbi=2120=240m3min7.1.4硐室需風量計算1)井下火藥庫煤礦安全規(guī)程規(guī)定，大型爆破材料庫風量不得小于100 /min，中小型不得小于60/min，本設(shè)計中取100m3min。2)絞車房井下絞車房一般單獨供風，從一些設(shè)計單位及部分生產(chǎn)礦井分配情況來統(tǒng)計，絞車房的一般供風量為6080m3/min，取80m3/min為佳。因此，本設(shè)計中取80m3/min。3)采區(qū)變電所按煤炭安全規(guī)程要求，一般為80m3/min。4)充電硐室：80m3/min5)檢修硐室：100m3/min6)其它硐室：200m3/min綜上所述，硐室總風量： Qd=80+100+802+80+100+2004=1320m3min7.1.5其他巷道所需風量計算其它巷道所需風量由下式計算： QBi600.25S4 (7.9） 式中：S其它巷道平均斷面面積，取S=14.4m2QBi600.2514.44=864m3min7.1.6 K