14采礦礦井通風與安全課程設(shè)計報告書

1、1.1設(shè)計依據(jù)礦井概況礦井位于平原地區(qū)，井田長7200米，雙翼開采，每翼長3600米。設(shè)計年產(chǎn)量60萬噸，礦井第一水平服務(wù)年限為23年。礦井采用豎井主要石門開拓，在煤層底板開圍巖平巷，已擬定采用兩翼對角式通風，兩區(qū)中央上部邊界開回風井，每個采區(qū)共有上層工作面2個，下層工作面2個，工作日產(chǎn)量均為500噸，全礦同時有4個工作面生產(chǎn)即能滿足要求。備用工作面2個。井下同時工作的最多人數(shù)為380人。該礦為單一煤層，煤層厚4m,傾角25,低瓦斯礦井，相對瓦斯涌出量為3.06m3/t，煤塵有爆炸危險性。井巷尺寸與支護情況井巷尺寸與支護情況表序號區(qū)段井巷名稱斷面形式支護方式長度m凈斷面m2備注11-2主井圓砌

2、碹24019.6d=5m兩個罐籠216-17副井圓砌碹24019.6d=5m兩個罐籠32-2主要運輸石門三心拱混凝土1009.542-3主要運輸石門三心拱混凝土1009.553-4主要運輸巷三心拱混凝土450/31507.064-5運輸機上山梯形錨噴支護1357.0光面爆破凹凸度15075-5運輸機上山梯形錨噴支護1357.0光面爆破凹凸度15085-6運輸機順槽梯形木支架3704.8d=22cm=296-7聯(lián)絡(luò)眼梯形木支架304d=18cm=4107-8上分層順槽梯形木支架804.8d=22cm=2118-9回采工作面切眼梯形金屬支架1354.5米高2m機組米煤129-10上分層順槽梯形木支

3、架804.5d=22cm=21310-11聯(lián)絡(luò)眼梯形木支架304.5d=18cm=41411-12回風順槽梯形木支架3504.5d=22cm=21512-13回風石門梯形鋼棚307.01613-14主要回風道三心拱混凝土2700/06.2壁面抹漿1714-15回風井圓砌碹707.1d=3m2.1礦井與采區(qū)通風系統(tǒng)礦井通風系統(tǒng)的根本要求一般情況下礦井通風系統(tǒng)，都要符合投產(chǎn)較快、出煤較多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟標合理等總原那么。具體地說要適應(yīng)以下根本要求：1每個礦井，特別是地震區(qū)、多雷區(qū)的礦井至少要有兩個通地面的安全出口，個出口之間距離不得小于30m2進風井口，要有利于防洪，不受粉塵、污風煉焦氣體矸石

4、燃燒氣體等有毒氣體的侵入3采用多臺分區(qū)主扇通風時，為了保持聯(lián)合運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，總進風道的斷面不宜過小，盡可能減少公共風路的風阻；各分區(qū)主扇的回風流中央主扇和每-翼的主扇的回風流都必須嚴格隔開；4所有礦井都要采用機械通風主扇和分區(qū)扇必須安裝在地面；5北方礦井，井口要有供暖設(shè)備；6總回風巷不得作為主要人行道；7工業(yè)廣場不允許受扇風機噪音的干擾；8裝有皮帶機的井筒不允許兼作回風井；9裝有箕斗的井筒不允許兼作進風井；10可以獨立通風的礦井，采區(qū)盡可能獨立通風；11通風系統(tǒng)要為防瓦斯、火、水、塵與降溫創(chuàng)造條件；通風系統(tǒng)要有利于深水平延伸或后期通風系統(tǒng)的開展變化；12要注意降低通風費用。礦井通風類型確實定一

5、般情況下，礦井主要有五種通風類型圖中主扇工作方法暫且按抽出式：中央并列式圖21、中央分列式圖22、兩翼對角式圖23、分區(qū)對角式圖24和混合式通風。14a9/I圖2-1中央并列式I圖2-2中央邊界式圖2-3兩翼對角式圖2-4分區(qū)抽出式表11礦井通風方式比照表項目類型、適用條件優(yōu)缺點中央并列式使用：a.罐籠或串車提煤的中小型井一主井進風，副井回風。b.箕斗或膠帶運煤的大中型井一副井進風，主井回風c.在井田上部邊界設(shè)安全出口。布置：進、回風井布置在一個工業(yè)廣場；兩井相距中小型井3050m，大型井60150m優(yōu)點：工業(yè)廣場集中，管理方便；保護井筒煤柱少。缺點：通風線路長，風阻大，漏風多。適用：井田尺寸

6、、能力不很大、低瓦斯礦井，礦井投產(chǎn)早期。中央分列式煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大而瓦斯和自燃發(fā)火較嚴重的礦井布置：主、副井位于井田中央，風井設(shè)在井田中央上部邊界。風井深度小。與并列式相比，這種方式較安全，建井期兩井深部延伸，通風不困難，風流不折返，阻力小，部漏風小，有利于防火。工業(yè)廣場沒有噪音和污風的污染，回風井系統(tǒng)設(shè)備防塵管理比擬方便。兩翼對角式適用于走向長度大于4Km井田面積大，產(chǎn)量高，煤層距地表淺，瓦斯、自燃發(fā)火嚴重的礦井。由于風流路線較短，阻力和漏風小，所以各采區(qū)風阻表較穩(wěn)定；礦井總風壓穩(wěn)定，工業(yè)廣場不受污染，比中央分列式安全性更好；但它的初期投資較大，管理相對分散，發(fā)生事故時反

7、風較困難。分區(qū)對角式適用于煤層距地表淺，因地表上下起伏較大，無法開掘淺部總回風巷，而且表土層沒有沙層，便于開掘小風井。另外，煤層走向長，多煤層開采，高溫礦井也可以采用這種方式。各分區(qū)有獨立的通風線路，互相不影響而且通風阻力小，建井工期短，安全生產(chǎn)好，分區(qū)風井多，占場地多，通風機管理分散。結(jié)合本礦的地質(zhì)條件：本礦雖然屬低瓦斯礦井，但煤層有自燃發(fā)火傾向，煤塵有爆炸危險性，但為了減少初期投資本錢，前期采用中央并列式通風，當井田開采到后期通風有困難時可以再設(shè)一個風井以解決通風問題。采煤工作面通風類型確實定適用于本設(shè)計的采煤工作面通風類型有UZ、丫和雙Z等形式以后退式為例，見圖15。這幾種通風類型的粗略

8、比擬見表93。圖25回采工作面通風類型表13回采工作面通風類型比擬表類型優(yōu)點缺點U形采空區(qū)漏風少在工作面上隅角附近容易積存沼氣，影響工作面的安全生產(chǎn)。Z形在采空區(qū)上部維護一條回風巷，工作面回風流經(jīng)回風巷時，采空區(qū)的漏風可將其中的沼氣排至回風道，工作面比擬安全。采空區(qū)漏風大，需要維護一條巷道，巷道維護費用高。丫形增加一條進風巷，能有效地解決回風流的瓦斯?jié)舛冗^高和積存問題。對回采工作面的瓦斯和氣候條件沒有改善；要求工作面的上順槽沿采區(qū)一翼全長預先掘好，且在回采期間始終維護；同時，還需要在采區(qū)邊界開一條為相鄰兩個采區(qū)共用的回風上山，故采區(qū)巷道的掘進和維護費用較大。雙Z形對于瓦斯涌出量大和采用綜采機組

9、的回采工作面，能有效解決產(chǎn)量嚴重受通風限制的問題。中間巷道開掘在煤體中，并且在回采期間始終維護，故掘進和維護費用較大。由于本設(shè)計礦井為低瓦斯礦井，瓦斯涌出量很小，且U形通風漏風量少，易于通風管理。結(jié)合設(shè)計帶區(qū)回采工作面推進方向，確定回采工作面的通風類型為U型后退式通風。3.1礦井風量計算與分配礦井所需總風量的計算1）按井下同時工作的最多人數(shù)計算礦井總風量Q=4NKmi/min21式中4以人數(shù)為計算單位的供風標準，即按井下每人4nVmin的規(guī)定風量來計算礦井總風量；N井下同時工作的最多人數(shù)，因設(shè)計礦井為高產(chǎn)高效礦井，井下同時工作的人數(shù)不會超過900人，取N=90QK礦井風量備用系數(shù)，取K=1.3

10、5。那么Qk=4NK=4X900X1.353=4860m/min2）按實際需要計算礦井所需總風量Qk=刀Qi+刀Qi+刀Qi+刀QiK22式中刀Qi回采工作面和備用工作面所需風量之和，m/min；刀Qi-各掘進工作面所需風量之和，m/min；刀Qi-各硐室所需風量之和，m/min；刀Qdi-除上述各用風地點外，其它巷道所需風量之和nVmin；Ki礦井風量備用系數(shù)，取K=1.15。掘進工作面所需風量的計算按沼氣或一二氧化碳涌出量計算Qi=100qgbiKbi，n/min29式中Qbi-第i個掘進工作面實際需要風量，m/min；qgbi-該掘進工作面回風流中沼氣或二氧化碳的平均絕對涌出量，nfVm

11、in；Kbi-該掘進工作面的瓦斯涌出不均衡系數(shù)，一般可取1.52.0根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)與生產(chǎn)經(jīng)驗，取qgbi=1m3/min，Kai=2.0那么Qbi=100qgbiKbi=100X1X23=200m/min按局扇的吸風量計算Qbi=QfiIi，mi/min210式中Qfi第i個掘進工作面局扇的吸風量，根據(jù)第五章所選掘進通風局扇，Qi=225m3/min;Ii-該掘進工作面同時運轉(zhuǎn)的局扇臺數(shù)，Ii=1o那么Q3bi=QfiIi=225x1=225m/min 按人數(shù)計算Qi=4Nbi,mVmin211式中4以人數(shù)為計算單位的供風標準，即每人每分鐘供應(yīng)4m3的規(guī)定風量；Nbi第i個掘進工作面同時工作

12、的最多人數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實際，取Nai=40人。那么Qbi=4Nbi=4x40=160m3/min 按炸藥量計算Qbi=25Abi,rrVmin212式中25以炸藥量為計算單位的供風標準m3/minkg，即為每公斤炸藥爆破后，需要供應(yīng)的風量；Ai第i個掘進工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg。對于軌道大巷，根據(jù)第四章所選斷面，參照井巷工程關(guān)于炸藥用量的規(guī)定，取一次爆破使用的最大炸藥量為9.6kg。那么Qbi=25Abi=25X9.6=240m3/min 按風速進展驗算每個巖巷掘進工作面的風量為：Qbi0.15x60xSbi，nVmin213每個煤巷或半煤巖巷掘進工作面的風量為：Qbi0.25x

13、60xSbi，nVmin214式中sbi第i個掘進巷道斷面積，m。根據(jù)第四章所選巷道斷面，軌道大巷掘進斷面積為16.6m2,分帶煤層斜巷掘進斷面積為16.32m2。對于巖巷，Qi0.15X60XSbi=0.15X60X16.63=149.4m/min對于煤巷，Qi0.25X60XSbi=0.25X60X16.323=244.8m/min綜上，前述4項所計算風量均不滿足煤巷的風速要求，因此采用加大局扇功率即加大局扇風量的方法，改用2*15KW系列局扇，取其吸風量350nVmin作為每個掘進工作面所需風量。通風容易時期，共有兩個煤層斜巷需要獨立通風，那么刀Qbi=350X4=1400rr/min通

14、風困難時期，亦有兩個煤層斜巷需要獨立通風，那么刀Qbi=350X=1400n3/min硐室所需風量根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗，各個需要獨立通風的硐室所需風量為：炸藥庫180m3/min，帶區(qū)變電所120m3/min。那么各硐室所需風量為：刀Qi=180+120=300m3/min回采工作面所需風量的計算 按沼氣或二氧化碳涌出量計算23根據(jù)規(guī)程規(guī)定，按照回采工作面回風巷風流中沼氣或二氧化碳的濃度不得超過1%勺要求計算，那么回采工作面所需風量為：Qi=100cgaK，nVmin式中Qai第i個回采工作面實際需要風量，nVmin；qgai該回采工作面回風巷風流中沼氣或二氧化碳的平均絕對涌出量，nVmin;Ka

15、i該回采工作面的瓦斯涌出不均衡系數(shù)，K.=2.0。根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)：礦井瓦斯平均相對涌出量為0.666m7t，CQ平均相對涌出量為2.139m3/t。按二氧化碳的涌出量計算，曰24000002.319“cccc3,.可得qgai=12.8833m/min3002460那么Qai=100cgaiKai=100=100X12.8833X23=2576.67m/min3取Qi=2577m/min。 按工作面氣溫與風速的關(guān)系計算回采工作面應(yīng)有良好的氣候條件，其氣溫條件與風速的關(guān)系表:表14氣溫條件與風速的關(guān)系那么回采工作面所需風量為：工作面氣溫C工作面風速Vaim/s0.25X60xSai,m/min

16、;27Qai4X60xSai,mVmin;28把S=11.5m2代入公式97、98中，可得172.5m3/minQi2760m3/min由于172.52577W2760所以，工作面風量取2577m3/min符合規(guī)程的規(guī)定。由于本設(shè)計為一礦二面達產(chǎn)，不設(shè)備采面，因此通風容易時期與通風困難時期均為：刀Qai=2577m3/min。備用工作面風量計算除上述用風地點外，無其它巷道需要通風。因此，刀Qdi=0。綜上，按實際需要計算的礦井所需總風量為：通風容易時期Q=刀Qi+刀Qi+刀Qi+刀QiK=2577+1400+300+0X1.153=4918m/min通風困難時期3Q=4918m/min4.1礦

17、井通風阻力計算4.1.1.礦井通風摩擦阻力按以下公式計算:h摩=aLPQ2/S3=RQ2式中：h摩摩擦阻力，Pa；a摩擦阻力系數(shù)，NXs2/m4;l井巷長度，mp井巷凈斷面周長，mQ通過井巷的風量，m3/s；S井巷凈斷面積，m2R井巷摩擦風阻，NXs2/m8。其主要通風路線為：主井、副井一井底車場一運輸石門一軌道大巷一首采區(qū)進風運料斜巷與首采區(qū)行人進風斜巷-首采區(qū)集中皮采巷一采煤工作面皮帶巷一采煤工作面一采煤工作面軌道巷一采煤工作面風橋一首集中回風巷一西翼總回風巷一回風井-引風硐-地面。礦井通風容易和困難時期阻力計算：h=h摩+h局式中h礦井通風總阻力，Pa;h摩一礦井通風摩擦阻力,Pa;h局

18、一礦井通風局部阻力,Pa,按摩擦阻力的15燉算。經(jīng)計算，通風容易時期總阻力為2877.76Pa;通風困難時期期總阻力為3614.72Pa。5.1礦井通風設(shè)備選擇選型依據(jù)礦井需要風量：Q=56m3/s礦井需要風壓：容易hmin=2877.76Pa;困難hmax=3614.72Pa風機選型參數(shù)計算1. 風機的計算風壓hFmin=hmin+hT+hs=2877.76+0+100=2977.76PahFmax=hmax+hT+hs=3614.72+0+100=3714.72Pahs通風設(shè)備阻力，一般為100200Pa風機工況點風量與所選風機風量相差懸殊時取下限，否那么取上限。hT礦井自然風壓，hT=H（丫1-y2）,H為入風口與出風口的高差（m）,丫1和丫2分別為入風井和出風井的空氣容重（kg/m3）。2. 風機的計算風量QF=Ks.Q=1.05X56=58.8m3/sKs礦井外部漏風系數(shù)，專用通風井取1.05。3. 風機的選擇選用FBCDZ-6-NO19C防爆軸流對旋式通風機兩臺，一臺工作，一臺備用。配用電機為YBFe355M1-6額定功率Pe=2X185kW電壓U=3