畢業(yè)設(shè)計(jì)-蘆嶺礦240萬噸-年新井通風(fēng)安全設(shè)計(jì)-蘆嶺煤礦煤層注水技術(shù)研究

精品文檔歡迎下載摘要本設(shè)計(jì)包括三個(gè)局部：一般局部、專題局部和翻譯局部。一般局部為蘆嶺礦240萬噸/年新井通風(fēng)平安設(shè)計(jì)。蘆嶺礦位于安徽省宿州市，交通便利。井田走向〔南北〕長約8.2km，傾向〔東西〕長約3.6km，井田總面積為19.0894km2。主采煤層為8號煤，平均傾角為160，煤層平均總厚為9.25m。井田地質(zhì)條件較為簡單。井田工業(yè)儲量為272.34Mt，礦井可采儲量188.29Mt，礦井效勞年限為63a。礦井正常涌水量為75m3/h，最大涌水量為120m3/h。井田為立井單水平開拓。大巷采用膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤，輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車設(shè)備。礦井通風(fēng)方式為分區(qū)對角式通風(fēng)。礦井年工作日為330d，工作制度為“三八〞制。一般局部共包括五章：1.礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征；2.井田開拓；3.采煤方法及采巷道布置；4.礦井通風(fēng)；5.礦井平安。專題局部題目：蘆嶺煤礦煤層注水技術(shù)研究翻譯局部主要內(nèi)容為：礦井瓦斯抽采和利用的最正確實(shí)踐導(dǎo)那么———第三章礦井瓦斯賦存、涌出和預(yù)測；英文題目為：BestPracticeGuidanceforEffectiveMethaneDrainageandUseinCoalMines——Chapter3.Occurrence,Release,andPredictionofGasEmissionsinCoalMines

ABSTRACTThisdesignincludesofthreeparts:thegeneralpart,specialsubjectpartandtranslatedpart.ThegeneralpartisanewdesignoftheLulingmine.LulingminelinesinWestofhuibeiinAnhuiprovince.Thetrafficofroadandrailwayisveryconveniencetothemine.Therunoftheminefieldis8.2km,thewidthisabout3.6km，wellfarmlandtotalareais19.09km2.Theeightisthemaincoalseam,Thethicknessofthemineisabout9.25minall.Theprovedreservesoftheminefieldare272.34milliontons.Therecoverablereservesare188.29milliontons.Thedesignedproductivecapacityis2.4milliontonspercentyear,andtheservicelifeofthemineis63years.Thenormalflowofthemineis75m3percenthourandthemaxflowofthemineis120m3percenthour.Thewellfarmlandisasinglelevelinaninclinedwelltoexpand.Theworkingsystem“three-eight〞isusedintheSehemine.Itproduced2.4Md/a.Thisdesignincludesfivechapters:1.Anoutlineoftheminefieldgeology;2.developmentengineeringofcoalfield;3.Thelayoutofpanels2.Boundaryandthereservesofmine;4.Theventilationofthemine;5.thesafetyoperationofthemine.SpecialsubjectpartsoftopicsistheCoalseaminfusionoftheLuLingcoalTranslationpartofmaincontentses,Englishtopicis:BestPracticeGuidanceforEffectiveMethaneDrainageandUseinCoalMines

TOC\o"1-3"\h\u265251礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 〕風(fēng)筒的漏風(fēng)柔性風(fēng)筒的漏風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)值可用下式計(jì)算： 〔4-20〕式中：—柔性風(fēng)筒的漏風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)；Qf—局部通風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量，m3/min；Q0—風(fēng)筒末端的風(fēng)量，m3/min；p—風(fēng)筒100m長度的漏風(fēng)率，%，百米漏風(fēng)率可從表4-7中查?。籐—風(fēng)筒總長度，m。表4-7柔性風(fēng)筒百米漏風(fēng)率風(fēng)筒接頭類型風(fēng)筒100m漏風(fēng)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)，那么柔性風(fēng)筒的漏風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)為：

2〕局部通風(fēng)機(jī)選型〔1〕局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量 〔4-21〕式中：—風(fēng)筒的漏風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)，根據(jù)上面的計(jì)算取1.1；Qh—掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量，m3/min。那么局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量=1.1×350=385m3/min?！?〕局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓壓入式局部通風(fēng)機(jī)工作全風(fēng)壓〔Pa〕為 〔4-22〕式中：Ht—局部通風(fēng)機(jī)工作全風(fēng)壓，Pa；R—風(fēng)筒總風(fēng)阻，N·s2/m8；Qa—局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量，m3/s；Qh—掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量，m3/s；ρ—空氣密度，kg/m3；D—風(fēng)筒直徑，m。帶入數(shù)據(jù)得：圖4-9局部通風(fēng)設(shè)備布置平面圖〔3〕局部通風(fēng)機(jī)的選擇礦用局部通風(fēng)機(jī)分為軸流式和離心式兩種，軸流式局部通風(fēng)機(jī)具有體積小，便于安裝和串聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)，效率高等優(yōu)點(diǎn)。由于局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓過大不易選得局部通風(fēng)機(jī)設(shè)備，故考慮使用兩臺局部通風(fēng)機(jī)集中串聯(lián)工作。本設(shè)計(jì)根據(jù)局部通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量和工作全風(fēng)壓選取BKJ66-11No4.5型軸流式風(fēng)機(jī)，其工作參數(shù)見表4-8，電動(dòng)機(jī)參數(shù)見表4-9局部通風(fēng)設(shè)備布置平面圖見圖4-9。表4-8局部通風(fēng)機(jī)參數(shù)風(fēng)機(jī)類型額定功率〔kW〕風(fēng)量〔m3/min〕全風(fēng)壓〔Pa〕動(dòng)輪直徑〔m〕轉(zhuǎn)速〔r/min〕BKJ66-11No5.015240～4201200～23000.502950〔4〕掘進(jìn)通風(fēng)技術(shù)管理和平安措施局部通風(fēng)機(jī)管理a.局部通風(fēng)機(jī)的安裝局部通風(fēng)機(jī)安裝應(yīng)有申請，并符合以下要求：安放在金屬架或平臺上，距地面不小于0.3m、距巷壁不小于0.5m，吸風(fēng)口附近2m范圍內(nèi)不得有雜物；安設(shè)在貫穿風(fēng)流中，距回風(fēng)口大于10m；局部通風(fēng)機(jī)所在巷道的風(fēng)量應(yīng)大于局部通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量，保證不吸循環(huán)風(fēng)。b.保證局部通風(fēng)機(jī)連續(xù)、平安的運(yùn)轉(zhuǎn)局部通風(fēng)機(jī)零部件要齊全，安裝正確，性能良好，防爆性能合格；低瓦斯礦井的回采與掘進(jìn)分開供電，局部通風(fēng)機(jī)實(shí)行風(fēng)電閉鎖；對于高瓦斯〔涌出量大于1m3/min〕或瓦斯涌出量變化大的掘進(jìn)頭，要求實(shí)現(xiàn)“三專兩閉鎖〞〔“三專〞即專用變壓器、專用電纜、專用開關(guān)；“兩閉鎖〞即風(fēng)電閉鎖和瓦斯電閉鎖〕。有條件時(shí)采用雙電源、雙局部通風(fēng)機(jī)和雙路風(fēng)筒供風(fēng)，局部通風(fēng)機(jī)安裝遙訊裝置，將局部通風(fēng)機(jī)的開停狀態(tài)信號傳輸至地面調(diào)度室，以保證地面能隨時(shí)了解井下局部通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況；局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)掛牌并有專人管理，專人監(jiān)督檢查。管理牌上的內(nèi)容有地點(diǎn)、局部通風(fēng)機(jī)型號和功率、施工單位和管理人員；串聯(lián)通風(fēng)時(shí)，串聯(lián)通風(fēng)掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)的上風(fēng)側(cè)應(yīng)安設(shè)瓦斯探頭和自動(dòng)報(bào)警的斷電儀；局部通風(fēng)機(jī)的撤移和停風(fēng)應(yīng)嚴(yán)格申請制度，有關(guān)人員持證上崗不得隨意停開；局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前應(yīng)檢查其進(jìn)風(fēng)流瓦斯，瓦斯?jié)舛刃∮?.5%時(shí)方可啟動(dòng)。因故停風(fēng)后，必須在巷道中瓦斯?jié)舛刃∮?%時(shí)方可啟動(dòng)；c.局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)定期檢查維修因井下空氣潮濕，且空氣中含有粉塵，在局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，粉塵會逐漸粘積在流道和葉片上，假設(shè)不定期清洗和檢修會使其性能惡化。d.局部通風(fēng)機(jī)消音噪聲超過工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)〔85dB〔A〕〕的局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)安裝消聲器。e.保證工作面有足夠的新鮮風(fēng)流局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)時(shí)，無論是工作和交接班都不準(zhǔn)停風(fēng)或減少風(fēng)量。提高有效風(fēng)量。應(yīng)減少導(dǎo)風(fēng)設(shè)施的漏風(fēng)，減低導(dǎo)風(fēng)設(shè)施的風(fēng)阻，要采用接頭嚴(yán)密漏風(fēng)小的反邊接頭法，及時(shí)修補(bǔ)風(fēng)筒和堵補(bǔ)風(fēng)筒針眼，選用大直徑風(fēng)筒，提高通風(fēng)設(shè)備的安裝質(zhì)量。3〕加強(qiáng)瓦斯檢查和監(jiān)測安設(shè)瓦斯自動(dòng)檢測報(bào)警斷電裝置，堅(jiān)持“一炮三檢〞制度。4.4礦井所需風(fēng)量4.4.1礦井風(fēng)量計(jì)算礦井總風(fēng)量是井下各個(gè)工作地點(diǎn)的有效風(fēng)量和各條風(fēng)路上的漏風(fēng)的總和。本設(shè)計(jì)采用按實(shí)際需要由里往外細(xì)致配風(fēng)的算法。生產(chǎn)礦井總進(jìn)風(fēng)量按以下要求分別計(jì)算，并取其中的最大值。1〕按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算： 〔4-23〕式中：—井下同時(shí)工作的最多人數(shù)，人；—礦井通風(fēng)系數(shù)，一般可取1.2～1.25，本設(shè)計(jì)取1.25。本礦井井下同時(shí)作業(yè)的最多人數(shù)為400人，那么〔m3/min〕2〕按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算：首先計(jì)算出各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量，再乘以一定的系數(shù)，得出總風(fēng)量。即： 〔4-24〕式中：—回采工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；—掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；—備用工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；—獨(dú)立通風(fēng)硐室所需風(fēng)量之和，m3/min；—其他巷道所需風(fēng)量之和，m3/min；—礦井通風(fēng)系數(shù)，抽出式礦井取1.15～1.2，本設(shè)計(jì)取1.15?；夭晒ぷ髅嫠栾L(fēng)量回采工作面實(shí)際需風(fēng)量按下式計(jì)算： m3/min 〔4-25〕式中：vai—第i個(gè)回采工作面風(fēng)速，vai取1.8m/s；Sai—第i個(gè)采煤工作面的平均斷面積，為12.7m2。Qai=60×1.8×12.7=1371〔m3/min〕回采工作面的需風(fēng)量取最大值為1371m3/min?！?〕備用工作面所需風(fēng)量礦井設(shè)一個(gè)備用工作面，需風(fēng)量為：∑Qb=1371×0.5=685.5m3/min〔3〕掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量本設(shè)計(jì)采區(qū)達(dá)產(chǎn)時(shí)，配備兩個(gè)煤巷掘進(jìn)頭。根據(jù)4.4節(jié)掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計(jì)算可知一個(gè)煤巷掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量為350m3/min。那么∑Qc=350×2=700m3/min3〕各硐室的需風(fēng)量火藥庫：Qd1=100m3/min；絞車房：Qd2=80m3/min；變電所：采區(qū)80m3/min；∑Qd=100+80+80=260m3/min4〕其他巷道所需風(fēng)量之和其它巷道需風(fēng)量主要指對行人斜巷和維護(hù)巷道的實(shí)際配風(fēng)，按經(jīng)驗(yàn)取回采面、掘進(jìn)頭、硐室風(fēng)量之和的5%，即 ∑Qe=〔∑Qa+∑Qb+∑Qc〕×5% 〔4-25〕=〔1371+700+685.5〕×5%=138m3/min綜上所述，按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算得礦井所需風(fēng)量總和為〔1371+685.5+260+700+1380〕×1.15=5055.98m3/min。礦井總風(fēng)量通風(fēng)總風(fēng)量為5055.98m3/min。4.4.2礦井風(fēng)量分配1〕分配原那么〔1〕各用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量按前述分配?！?〕對于掘進(jìn)工作面風(fēng)量，一般根據(jù)巷道斷面的大小，送風(fēng)距離，煤巖巷三個(gè)因素并按所選局部通風(fēng)機(jī)性能供風(fēng)?！?〕井下火藥庫，變電所，絞車房應(yīng)單獨(dú)供風(fēng)?！?〕分配的風(fēng)量，各巷道的瓦斯和有害氣體的濃度，應(yīng)根據(jù)?規(guī)程?要求不得超過規(guī)定限度。表4-9風(fēng)量分配表通風(fēng)地點(diǎn)數(shù)量單位需風(fēng)量〔m3/min〕總風(fēng)量〔m3/min〕回采工作面113711371備用工作面1685.5685.5掘進(jìn)頭煤巷2350700硐室變電所18080絞車房18080火藥庫1100100機(jī)電泵房18080∑Q其它138138總風(fēng)量3234.52〕分配方法根據(jù)實(shí)際需要由里向外的原那么配風(fēng)，逆風(fēng)將各用風(fēng)地點(diǎn)計(jì)算值乘以1.15就是各用風(fēng)地點(diǎn)實(shí)際風(fēng)量，采煤工作面只配計(jì)算的風(fēng)量，下順槽的風(fēng)量乘以1.15。順風(fēng)流而下，遇到分風(fēng)地點(diǎn)那么加上其它風(fēng)路的風(fēng)量，一起分配給未分風(fēng)前的那條風(fēng)路，作為該風(fēng)路的分量，直至確定進(jìn)風(fēng)井的風(fēng)量。3〕具體風(fēng)量分配表4-10礦井井巷風(fēng)速計(jì)算表井巷名稱支護(hù)形式SQvm2m3/sm/s副井混凝土40.7284.272.07車場及石門錨噴12.884.276.58運(yùn)輸上山錨噴12.850.286.58軌道上山錨噴11.8231.95回采工作面錨噴12.722.851.80風(fēng)井混凝土19.6384.274.294.4.3風(fēng)速驗(yàn)算根據(jù)每條巷道的分風(fēng)量和巷道的斷面積，求出每條巷道內(nèi)的實(shí)際風(fēng)速，然后與規(guī)程規(guī)定的各類巷道的最大和最小允許風(fēng)速進(jìn)行比擬，如果不超限，說明所取風(fēng)量滿足要求。表4-11風(fēng)速驗(yàn)算表井巷名稱支護(hù)形式SQvm2m3/sm/s副井混凝土40.7284.272.07車場及石門錨噴12.884.276.58運(yùn)輸上山錨噴12.850.286.58軌道上山錨噴11.8231.95回采工作面錨噴12.722.851.80風(fēng)井混凝土19.6384.274.294.5礦井通風(fēng)阻力礦井通風(fēng)阻力的大小是選擇通風(fēng)設(shè)備的主要依據(jù)，所以，在選擇礦井主要通風(fēng)機(jī)之前，必須首先計(jì)算通風(fēng)總阻力。按照經(jīng)過巷道時(shí)產(chǎn)生阻力的方式不同，可分摩檫阻力和局部阻力。摩檫阻力一般占通風(fēng)阻力的90%左右，它是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)選擇主要通風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)。主要通風(fēng)機(jī)的選擇，工作風(fēng)壓要滿足最大的阻力，因此先確定容易、困難時(shí)期的最大阻力路線。4.5.1礦井通風(fēng)阻力的計(jì)算原那么1〕礦井通風(fēng)的總阻力，不應(yīng)超過2940Pa。2〕礦井井巷的局部阻力，新建礦井〔包括擴(kuò)建礦井獨(dú)立通風(fēng)的擴(kuò)建區(qū)〕宜按井巷摩擦阻力的10%計(jì)算，擴(kuò)建礦井那么宜按井巷摩擦阻力的15%計(jì)算。3〕礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中較多的并聯(lián)系統(tǒng)，計(jì)算阻力時(shí)，應(yīng)以其中阻力最大的路線作為依據(jù)。4〕應(yīng)計(jì)算出困難時(shí)期的最大阻力和容易時(shí)期的最小阻力，使所選用的風(fēng)機(jī)既能滿足困難時(shí)期的通風(fēng)需要，又能在通風(fēng)容易時(shí)工況合理。4.5.2礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期所謂礦井通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期是指在一臺主要通風(fēng)機(jī)的效勞年限內(nèi)〔15～30年〕，礦井阻力最小的時(shí)期〔通常在達(dá)產(chǎn)初期〕和最大的時(shí)期〔通常在生產(chǎn)后期〕。本礦井采用混合式通風(fēng)，在礦井開采前期開鑿中央風(fēng)井。根據(jù)采掘方案，按順序依次開采三個(gè)采區(qū)，首采區(qū)傾斜長度平均約1200m，劃分為5個(gè)區(qū)段，每個(gè)區(qū)段走向長約2500m，兩翼開采，一用一備，日推進(jìn)4.8m，每年可推進(jìn)1584m，首采區(qū)效勞年限大約10年。由于開采一個(gè)工作面就可以達(dá)產(chǎn)，所以可將第一個(gè)工作面〔達(dá)產(chǎn)初期〕確定為通風(fēng)容易時(shí)期。在首采區(qū)回采最后一個(gè)工作面時(shí)，二采區(qū)需進(jìn)行第一個(gè)工作面準(zhǔn)備，兩個(gè)煤巷掘進(jìn)，兩個(gè)巖巷掘進(jìn)。此時(shí)作為回風(fēng)上山的運(yùn)輸上山是最長的，故將此時(shí)確定為通風(fēng)困難時(shí)期。礦井的通風(fēng)容易及困難時(shí)期，都在回風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)效勞年限內(nèi)。1〕礦井通風(fēng)的最大阻力路線〔1〕容易時(shí)期通風(fēng)容易時(shí)期的最大阻力路線具體如下:副井→井底車場→運(yùn)輸大巷→一采區(qū)軌道上山→采區(qū)進(jìn)風(fēng)平巷→采煤工作面→回風(fēng)平巷→采區(qū)上部車場→采區(qū)運(yùn)輸上山→回風(fēng)主石門→風(fēng)井(1→2→3→4→5→6→7→16→8→9→10)。對應(yīng)于容易時(shí)期的通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖〔圖4-10〕和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖〔圖4-11〕?！?〕通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)困難時(shí)期的最大阻力路線具體如下：副井→井底車場→運(yùn)輸大巷→采區(qū)軌道上山→采區(qū)進(jìn)風(fēng)平巷→采煤工作面→采區(qū)回風(fēng)平巷→采區(qū)中部車場→采區(qū)運(yùn)輸上山→回風(fēng)主石門→風(fēng)井(1→2→3→4→5→6→7→16→8→9→10)對應(yīng)于困難時(shí)期的通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖〔圖4-12〕和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖〔圖4-13〕。圖4-10容易時(shí)期的通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖圖4-11通風(fēng)容易時(shí)期網(wǎng)絡(luò)圖圖4-12困難時(shí)期的通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖圖4-13困難時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖4.5.3礦井通風(fēng)阻力計(jì)算礦井通風(fēng)阻力包括摩擦阻力、局部阻力。摩擦阻力是風(fēng)流與井巷周壁摩擦以及空氣分子間的擾動(dòng)和摩擦而產(chǎn)生的阻力，由此阻力引起的風(fēng)壓損失是摩擦阻力損失。摩擦阻力按下式計(jì)算： 〔4-17〕式中：—井巷摩擦阻力系數(shù)，N·s2/m4；L—井巷長度，m；U—井巷凈斷面周邊長，m；Q—通過井巷的風(fēng)量，m3/s；S—井巷凈斷面積，m2；各井巷的摩擦阻力計(jì)算結(jié)果見表4-12與表4-13。表4-12礦井通風(fēng)容易時(shí)期井巷通風(fēng)阻力計(jì)算表井巷名稱支護(hù)形式LSUα×104Qhfrmm2mN·S2/m4m3/sPa副井混凝土47540.7222.6043084.2748.55車場及石門錨噴6512.8013.709084.2727.14軌道大巷錨噴57812.8013.709084.27241.33運(yùn)輸上山錨噴97911.8013.009050.28176.24采區(qū)上部車場錨噴519.5011.209024.183.51工作面進(jìn)風(fēng)巷錨噴139312.7015.008022.8542.61工作面錨噴18112.715.0032022.8522.15工作面回風(fēng)巷T型鋼141712.715.0012022.8565.01軌道回風(fēng)錨噴9111.8013.009022.853.38風(fēng)井混凝土20023.6315.7037.284.276.28總計(jì)632.82表4-13礦井通風(fēng)困難時(shí)期井巷通風(fēng)阻力計(jì)算表井巷名稱支護(hù)形式LSUα×104Qhfrmm2mN·S2/m4m3/sPa副井混凝土47540.7222.6043095.2761.96車場及石門錨噴503.3312.8013.709095.27268.60軌道大巷錨噴263812.8013.709095.271407.73運(yùn)輸上山錨噴28211.8013.009050.2850.77采區(qū)上部車場錨噴519.5011.209024.183.51工作面進(jìn)風(fēng)巷錨噴139312.7015.008022.8542.61工作面錨噴18112.715.0032022.8522.15工作面回風(fēng)巷T型鋼141712.715.0012022.8565.01軌道回風(fēng)錨噴69111.8013.009022.8522.69風(fēng)井混凝土20023.6315.7037.295.278.04總計(jì)1953.07礦井井巷的局部阻力，新建礦井〔包括擴(kuò)建礦井獨(dú)立通風(fēng)的擴(kuò)建區(qū)〕宜按井巷摩擦阻力的10%計(jì)算，擴(kuò)建礦井那么宜按井巷摩擦阻力的15%計(jì)算。那么有：通風(fēng)容易時(shí)期總阻力： 〔4-25〕通風(fēng)困難時(shí)期總阻力： 〔4-26〕式〔4-18〕和式〔4-19〕中按下式計(jì)算： 〔4-27〕式中：—各井巷的摩擦阻力，。礦井等積孔： 〔4-28〕式中：—礦井風(fēng)量，m3/s；—礦井通風(fēng)阻力，Pa。礦井通風(fēng)總風(fēng)阻用下式計(jì)算： 〔4-29〕式中:—礦井通風(fēng)容易、困難時(shí)期總風(fēng)阻，N·s2/m8；—通風(fēng)容易、困難時(shí)期總風(fēng)量，m3/s；—通風(fēng)容易、困難時(shí)期的總阻力，Pa；礦井通風(fēng)阻力是選擇主要通風(fēng)機(jī)的重要因素，計(jì)算出通風(fēng)阻力的大小，就能確定所需通風(fēng)壓力的大小，并以此作為選擇通風(fēng)設(shè)備的依據(jù)?？捎帽?-14判斷礦井通風(fēng)的難易程度：表4-14礦井通風(fēng)難易程度評價(jià)等積孔〔m2〕風(fēng)阻〔NS2/m8〕通風(fēng)阻力等級難易程度評價(jià)＜1＞1.420大阻力礦難1～2中阻力礦中＞2＜0.355小阻力礦易那么通過計(jì)算可知：1)礦井總阻力：通風(fēng)容易時(shí)期總阻力：通風(fēng)困難時(shí)期總阻力：2〕礦井等積孔：

通風(fēng)容易時(shí)期：通風(fēng)困難時(shí)期：3〕礦井總風(fēng)阻：通風(fēng)容易時(shí)期：通風(fēng)困難時(shí)期：故可知本礦井通風(fēng)容易、困難時(shí)期均為通風(fēng)容易礦井。4.6礦井主要通風(fēng)機(jī)選型4.6.1礦井自然風(fēng)壓礦井進(jìn)、回風(fēng)井空氣柱的容重差以及高度差和其它自然因素所形成的壓力成為自然風(fēng)壓，它對礦井主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)會產(chǎn)生一定的影響，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮自然風(fēng)壓的影響。自然風(fēng)壓用下式計(jì)算： 〔4-30〕式中：—礦井自然風(fēng)壓，Pa；—地面與井底車場的標(biāo)高差，m；—進(jìn)風(fēng)井筒與出風(fēng)井筒空氣平均密度差，kg/m3。為了簡化計(jì)算，在自然風(fēng)壓計(jì)算中，井下各處的空氣密度均認(rèn)為是進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井的空氣密度的平均值，見表4-15。簡化的礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖如圖4-14所示。圖4-14簡化礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖表4-15空氣平均密度一覽表季節(jié)地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)井筒〔kg/m3〕出風(fēng)井筒〔kg/m3〕冬1.241.20夏1.201.24那么可計(jì)算得出：

冬季自然風(fēng)壓：

夏季自然風(fēng)壓：可見，冬季自然風(fēng)壓有利于礦井通風(fēng)，而夏季自然風(fēng)壓阻礙礦井通風(fēng)。4.6.2通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量由于井口防爆門及主要通風(fēng)機(jī)反風(fēng)門等處的外部漏風(fēng)，通過主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量應(yīng)大于通過進(jìn)風(fēng)井口的礦井總風(fēng)量，并由下式求出： 〔4-31〕式中：—主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/s；—礦井需風(fēng)量，m3/s；—漏風(fēng)損失系數(shù)，風(fēng)井不作提升用時(shí)取1.1。由于困難時(shí)期采掘接替過程中要增加一個(gè)巖巷掘進(jìn)頭，一個(gè)煤巷掘進(jìn)頭。因此，困難時(shí)期的風(fēng)量是在容易時(shí)期風(fēng)量的根底上加兩個(gè)掘進(jìn)工作面的風(fēng)量。那么礦井主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量為：容易時(shí)期：

困難時(shí)期：4.6.3通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓對于抽出式通風(fēng)的礦井，軸流式通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓按下式計(jì)算：容易時(shí)期： 〔4-32〕困難時(shí)期： 〔4-33〕上兩式中：—軸流式通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓，Pa；—礦井通風(fēng)總阻力，Pa；——通風(fēng)機(jī)附屬裝置阻力，Pa；取100；—礦井自然風(fēng)壓，Pa。為了拓寬主要通風(fēng)機(jī)的工作范圍，在通風(fēng)容易時(shí)期應(yīng)計(jì)算最大的幫助主要通風(fēng)機(jī)的自然風(fēng)壓。故根據(jù)自然風(fēng)壓的特性，應(yīng)選在冬季計(jì)算；同理，計(jì)算通風(fēng)困難時(shí)期的自然風(fēng)壓應(yīng)選在夏季。代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得：容易時(shí)期：Pa困難時(shí)期：Pa4.6.4通風(fēng)機(jī)的選擇通過計(jì)算，通風(fēng)機(jī)容易時(shí)期設(shè)計(jì)工況點(diǎn)為m〔92.70，599.102〕，困難時(shí)期設(shè)計(jì)工況點(diǎn)為n〔104.80，2249.07〕，根據(jù)兩個(gè)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)在通風(fēng)機(jī)特性曲線上初選能滿足礦井通風(fēng)要求且通風(fēng)機(jī)效率不小于0.6，實(shí)際工作風(fēng)壓不高于最大風(fēng)壓的90%的通風(fēng)機(jī)。經(jīng)過比擬，確定沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的2k60-4-NO24型煤礦防爆抽出式對旋軸流通風(fēng)機(jī)作為礦井主要通風(fēng)機(jī)，所選通風(fēng)機(jī)的技術(shù)特征及特性曲線分別如表4-16和所示。表4-162k60-4-NO24型通風(fēng)機(jī)技術(shù)特征表型號風(fēng)量〔m3/s〕靜壓〔Pa〕轉(zhuǎn)數(shù)〔r/min〕功率〔kW〕參考重量〔kg〕2k60-4-No2420.21～158.5700～258060030033894由于設(shè)計(jì)工況點(diǎn)不能恰好落在通風(fēng)機(jī)特性曲線上，故應(yīng)計(jì)算通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻，以確定其實(shí)際工況點(diǎn)。通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻由下式計(jì)算：容易時(shí)期： 〔4-34〕困難時(shí)期： 〔4-35〕那么代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：容易時(shí)期：困難時(shí)期：在通風(fēng)機(jī)特性曲線圖上繪制通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻曲線，風(fēng)阻曲線與通風(fēng)機(jī)特性曲線的交點(diǎn)即為通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)，容易時(shí)期為M，困難時(shí)期為N，再由實(shí)際工作點(diǎn)確定通風(fēng)機(jī)的各個(gè)工作參數(shù)〔表4-17〕。表4-17通風(fēng)機(jī)實(shí)際工作參數(shù)時(shí)期葉片安裝角轉(zhuǎn)速〔r/min〕風(fēng)壓〔Pa〕風(fēng)量〔m3/s〕效率〔%〕輸入功率〔kW〕容易25°60075010077.098困難30°600209010584.02002K58礦用軸流式通風(fēng)機(jī)性能曲線No.28型n=600r/min葉片數(shù)24圖4-15通風(fēng)機(jī)特性曲線圖礦井主要通風(fēng)設(shè)備的安裝、使用和維護(hù)有以下要求：1)主要通風(fēng)機(jī)必須安裝在地面，裝有通風(fēng)機(jī)的井口必須封閉嚴(yán)密，其外部漏風(fēng)率在無提升設(shè)備時(shí)不得超過5%，有提升設(shè)備時(shí)不得超過15%；2)主要通風(fēng)機(jī)必須保持運(yùn)轉(zhuǎn)；3)主要通風(fēng)機(jī)必須裝置兩套同等能力的通風(fēng)機(jī)，其中一套備用。在建井期間可裝置一套通風(fēng)機(jī)和一臺備用電動(dòng)機(jī)。備用通風(fēng)機(jī)、備用電動(dòng)機(jī)和配套通風(fēng)機(jī)，必須能在10min內(nèi)開動(dòng)；4)礦井不得采用局部通風(fēng)機(jī)群作為主要通風(fēng)機(jī)使用。在特殊情況下，作臨時(shí)使用時(shí)，必須對主要通風(fēng)機(jī)管理，制定措施，報(bào)省〔區(qū)〕煤炭局批準(zhǔn)；5〕裝有主要通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)井口，應(yīng)安裝防爆門；6〕主要通風(fēng)機(jī)至少每月由礦井機(jī)電部門檢查1次。改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)或風(fēng)葉角度時(shí)，必須報(bào)礦總工程師批準(zhǔn)；7〕進(jìn)風(fēng)井口必須布置在不受粉塵、灰土、有害和高溫氣體侵入的地方；進(jìn)風(fēng)井筒冬季結(jié)冰，對工人健康和提升設(shè)施有一定的危害，必須設(shè)暖風(fēng)設(shè)備；8〕回采工作面和掘進(jìn)工作面都應(yīng)獨(dú)立通風(fēng)，特殊情況下串聯(lián)通風(fēng)必須符合?煤炭平安規(guī)程?第117條有關(guān)規(guī)定；9〕礦井主通風(fēng)機(jī)應(yīng)有兩條直接由變電站供出的供電線路，線路不應(yīng)接任和負(fù)載。10〕反風(fēng)裝置在反風(fēng)時(shí)應(yīng)能迅速到達(dá)反風(fēng)位置。11〕風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)機(jī)座應(yīng)鞏固耐用，應(yīng)設(shè)置在不受采動(dòng)影響的穩(wěn)定地面上。12〕完善礦井通風(fēng)系統(tǒng)，合理分配風(fēng)量，降低并控制負(fù)壓，以減少漏風(fēng)，每個(gè)面回采結(jié)束，要將其兩順槽就近連通并及時(shí)加以密閉，使采空區(qū)處于均壓狀態(tài)。4.6.5電動(dòng)機(jī)的選擇1〕電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算按通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期分別計(jì)算通風(fēng)機(jī)所需輸入功率、： 〔4-36〕 〔4-37〕式中數(shù)據(jù)均按實(shí)際工況點(diǎn)參數(shù)計(jì)算，帶入數(shù)據(jù)可得：、與作圖所得的結(jié)果相差甚小，故作圖所得數(shù)據(jù)可靠。電動(dòng)機(jī)臺數(shù)及種類確實(shí)定當(dāng)≥0.6時(shí)，可以選一臺電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率為； 當(dāng)≤0.6時(shí)，選兩臺電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率為：初期：〔4-38〕后期：〔4-39〕上三式中：—電動(dòng)機(jī)容量備用系數(shù)，取1.1～1.2；—電動(dòng)機(jī)效率，取0.9～0.94〔大型電機(jī)取較高值〕；—傳動(dòng)效率，電動(dòng)機(jī)與通風(fēng)機(jī)直連時(shí)取1，膠帶傳動(dòng)時(shí)取0.95。/=97.40/261.25=0.37<0.6，故應(yīng)選擇兩臺電動(dòng)機(jī)〔容量備用系數(shù)取1.15；電動(dòng)機(jī)效率取0.92；電動(dòng)機(jī)與通風(fēng)機(jī)直連，傳動(dòng)效率取1〕，那么電動(dòng)機(jī)功率分別為初期后期根據(jù)以上計(jì)算，查閱電機(jī)選型手冊，確定選用Y4506-10型和Y4509-10型三相異步電動(dòng)機(jī)作為主要通風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)，其技術(shù)特征見表4-21。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式為直接啟動(dòng)。表4-18電動(dòng)機(jī)技術(shù)特征表電機(jī)型號Y4506-10型Y4509-10功率/kW250355電壓/kV66電流/A32.345.5效率/%92.392.8功率因數(shù)/cosφ0.780.79最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩1.81.8轉(zhuǎn)速/r·min-1590590啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩1.81.8重量/kg800080004.7礦井反風(fēng)措施及裝置4.7.1礦井反風(fēng)的目的和意義當(dāng)?shù)V井進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)、瓦斯或煤塵爆炸時(shí)，會產(chǎn)生大量的CO和CO2等多種有毒有害氣體，如果主要通風(fēng)機(jī)照常運(yùn)轉(zhuǎn)，就會將這些有害氣體帶進(jìn)采掘區(qū)域或其他區(qū)域，危及井下工作人員的生命平安，給礦井財(cái)產(chǎn)造成經(jīng)濟(jì)損失。為使進(jìn)風(fēng)井筒附近和井底車場發(fā)生火災(zāi)或瓦斯煤塵爆炸時(shí)的有害氣體不進(jìn)入工作面，危及井下工人的生命平安，?規(guī)程?規(guī)定要求在10min內(nèi)能把全礦井風(fēng)流反轉(zhuǎn)過來，而且要求風(fēng)量不小于正常風(fēng)量的40％。有時(shí)為適應(yīng)救災(zāi)工作的需要，也須反風(fēng)。圖4-16專用反風(fēng)道反風(fēng)示意圖4.7.2礦井反風(fēng)設(shè)施的布置反風(fēng)方法因風(fēng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)不同而異。目前的反風(fēng)方法主要有：設(shè)專用反風(fēng)道反風(fēng)、利用備用風(fēng)機(jī)做反風(fēng)道反風(fēng)、風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)和調(diào)節(jié)動(dòng)葉安裝角反風(fēng)。本設(shè)計(jì)采用專用反風(fēng)道反風(fēng)，即在出風(fēng)井口附近另開反風(fēng)道，安裝反風(fēng)裝置。這種反風(fēng)方法是常用且平安可靠的反風(fēng)方法，能滿足反風(fēng)的要求。圖4-16為本設(shè)計(jì)軸流式主要通風(fēng)機(jī)抽出式通風(fēng)的反風(fēng)示意圖，圖A為正常通風(fēng)時(shí)反風(fēng)門1和2的位置，井下的污濁風(fēng)流經(jīng)風(fēng)硐直接進(jìn)入通風(fēng)機(jī)，然后經(jīng)擴(kuò)散器排至大氣中。反風(fēng)時(shí)，風(fēng)門1、2改變?yōu)閳DB中的位置，新鮮風(fēng)流從大氣吸入通風(fēng)機(jī)內(nèi)，再經(jīng)反風(fēng)道壓入井下，使井下風(fēng)流的方向改變，從而實(shí)現(xiàn)礦井的反風(fēng)。礦井應(yīng)每季度至少檢查1次反風(fēng)設(shè)施，每年應(yīng)進(jìn)行1次反風(fēng)演習(xí)；礦井通風(fēng)系統(tǒng)有較大變化時(shí)，應(yīng)進(jìn)行1次反風(fēng)演習(xí)。4.8概算礦井通風(fēng)費(fèi)用礦井通風(fēng)費(fèi)用包括：電費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)、材料消消耗、通風(fēng)員工工資費(fèi)用、專為通風(fēng)效勞的井巷工程折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)。噸煤通風(fēng)本錢是通風(fēng)設(shè)計(jì)和管理的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1〕噸煤通風(fēng)電費(fèi)〔1〕主要通風(fēng)機(jī)年耗電費(fèi)，用下式計(jì)算： 〔4-40〕式中：—每年的通風(fēng)電費(fèi)，元/年；—電機(jī)容量，Pa；—電費(fèi)單價(jià)，取e=0.6元/(kW·h)；24—一天的小時(shí)數(shù)，h/d；365—一年的天數(shù)，a/d；—風(fēng)機(jī)的效率和輸電、變電、傳動(dòng)等總效率，風(fēng)機(jī)與電機(jī)直接傳動(dòng)時(shí)取0.6。那么初期:后期〔2〕局部通風(fēng)機(jī)的年耗電費(fèi)：局部通風(fēng)機(jī)單臺額定功率為15kW，礦井通風(fēng)容易時(shí)期有兩個(gè)掘進(jìn)工作面，困難時(shí)期有四個(gè)掘進(jìn)工作面，故通風(fēng)容易時(shí)期所需局部通風(fēng)機(jī)的功率為30kW，困難時(shí)期為60kW。那么局部通風(fēng)機(jī)的年耗電費(fèi)為：故噸煤通風(fēng)電費(fèi)為：初期：〔2190000+262800〕/2400000=1.022元/噸后期：〔3109800+525600〕/2400000=1.515元/噸2〕通風(fēng)設(shè)備的折舊費(fèi)和維修費(fèi)〔1〕通風(fēng)設(shè)備的折舊費(fèi)：根據(jù)4.2節(jié)可知，建一全套風(fēng)機(jī)房的所有通風(fēng)設(shè)備造價(jià)共計(jì)需450萬元，其回收率為4%，效勞年限為25年，那么年折舊費(fèi)用為：450×〔1＋4%〕／25＝17.28萬元／年通風(fēng)設(shè)備的維護(hù)費(fèi)：維護(hù)費(fèi)是指大中小及日常維護(hù)所需要的主要配件，維護(hù)及材料的消耗等。根據(jù)?煤礦生產(chǎn)經(jīng)營指標(biāo)?通風(fēng)設(shè)備的年維護(hù)費(fèi)用為80000元/年。故通風(fēng)設(shè)備的噸煤折舊費(fèi)和維修費(fèi)為：〔17.28+8〕/240=0.106元/噸3〕通風(fēng)員工工資費(fèi)用根據(jù)工資制度及通風(fēng)所需員工數(shù)計(jì)算得一年的工資支出約為130萬元。那么噸煤所需工資費(fèi)用為：130/240=0.542元/噸。4〕專為通風(fēng)效勞的井巷工程折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)專為通風(fēng)效勞的井巷主要包括回風(fēng)石門，回風(fēng)大巷和回風(fēng)井等，各井巷每年的維護(hù)費(fèi)為：風(fēng)井：120元/米，井深200米；回風(fēng)石門：80元/米，長度25米。那么專為通風(fēng)效勞的井巷工程噸煤折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)：〔120×200+80×25〕/2400000=0.01元/噸5〕噸煤通風(fēng)本錢通過以上計(jì)算，礦井噸煤通風(fēng)費(fèi)用為：初期：1.022+0.106+0.542+0.01=1.68元/噸后期：1.515+0.106+0.542+0.01=2.17元/噸4.9礦井通風(fēng)系統(tǒng)評價(jià)本礦井采用抽出式通風(fēng)，設(shè)計(jì)風(fēng)井在整個(gè)效勞年限內(nèi)通風(fēng)阻力較小，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，通風(fēng)均比擬容易；噸煤通風(fēng)本錢低，比擬經(jīng)濟(jì)；所選用的軸流式風(fēng)機(jī)效率高，電耗少；用反風(fēng)道反風(fēng)平安可靠；每個(gè)采區(qū)工作面都有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)較為簡單；本礦采用注氮防滅火技術(shù)有利于防止自燃火災(zāi)，礦井抗災(zāi)能力強(qiáng)。通風(fēng)平安設(shè)施主要有：風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)窗、防爆水棚、回風(fēng)井井口防爆門、進(jìn)風(fēng)井井口防火鐵門等。礦井采掘工作面獨(dú)立通風(fēng)，井下硐室實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立通風(fēng)。礦井按規(guī)定進(jìn)行反風(fēng)試驗(yàn)和反風(fēng)演習(xí)，符合煤礦平安規(guī)程規(guī)定。綜上所述，本礦井通風(fēng)系統(tǒng)簡單、合理、穩(wěn)定，通風(fēng)方式合理，配風(fēng)滿足需要，通風(fēng)設(shè)施齊全有效，抗災(zāi)能力強(qiáng)。

5礦井平安技術(shù)措施5.1礦井平安概況礦井主采煤層為8煤，8煤層覆存穩(wěn)定、煤層特厚、瓦斯壓力大、含量高。8煤層平均厚為9.25m，東部拐頭區(qū)相對較厚，平均為10.58m。8煤地板為泥巖，巖層層理和裂隙發(fā)育，巖石破碎。8煤層厚度為2.3～15.94m，平均厚度9.25m，屬于特厚煤層。但應(yīng)注意到本井田有瓦斯生成和保存的條件，在煤層及其頂板泥巖厚度大，礦井深部，斷層附近和其它瓦斯可能富集的部位，均應(yīng)引起高度的重視，嚴(yán)格執(zhí)行?煤礦平安規(guī)程?的有關(guān)規(guī)定，采取預(yù)防措施為宜。經(jīng)安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)及重慶煤研所兩次對蘆嶺礦主采煤層進(jìn)行自燃傾向鑒定,重慶所鑒定自燃發(fā)火期為一年,1989年原淮北礦務(wù)局的年度鑒定自燃發(fā)火期為三個(gè)月。自燃傾向性等級屬Ⅰ級，應(yīng)采取預(yù)防措施為宜。5.2礦井火災(zāi)5.2.1礦井自然發(fā)火概況根據(jù)蘆嶺朱仙莊侏羅紀(jì)厚煤層綜采面自然火災(zāi)的規(guī)律及防治措施的研究，隨著綜采面由一次采全高的煤層向特厚煤層轉(zhuǎn)移,自然發(fā)火將會更加頻繁,成為威脅綜采面平安生產(chǎn)的突出問題,且是推行放頂煤綜采的攔路虎。因此對綜采面煤層自燃應(yīng)以防為主,采取可靠措施,形成完整工藝,消除導(dǎo)致煤自燃的基因,如黃泥或類似材料灌漿工藝、阻化劑防治煤層自燃工藝、注氮預(yù)防煤自燃等。表5-1蘆嶺礦煤芯樣煤的自燃傾向性鑒定結(jié)果一覽表煤層自燃傾向性分類最短自然發(fā)火期/月煤層爆炸性指數(shù)Vdaf/%8容易自燃2～433.945.2.2礦井自然發(fā)火分析根據(jù)以上分析，本礦井應(yīng)總體上按原煤炭部頒發(fā)的?礦井防滅火標(biāo)準(zhǔn)?執(zhí)行，堅(jiān)持“預(yù)防為主、綜合治理〞的防滅火指導(dǎo)思想，設(shè)立專職的防滅火隊(duì)伍，采取以下防滅火措施來治理煤礦火災(zāi)。1〕防止采空區(qū)漏風(fēng)，減少供氧量〔1〕及時(shí)封堵與采空區(qū)相通的巷道，防止漏風(fēng)。受采動(dòng)影響，地面出現(xiàn)塌陷坑及裂隙時(shí)，應(yīng)及時(shí)回填，且須經(jīng)常觀察，發(fā)現(xiàn)再次塌陷，再次回填，直至穩(wěn)定為止，以防漏風(fēng)。另外，也可采取定期向下隅角采空區(qū)充填封堵的方式，即每隔10m左右封堵一次，先釘砂門，再利用鉆孔像砂門內(nèi)充填河砂等?！?〕惰性泡沫堵漏風(fēng)。在工作面推過一定距離后，在進(jìn)風(fēng)側(cè)或在進(jìn)、回風(fēng)兩側(cè)向采空區(qū)壓注惰性泡沫，使之形成一個(gè)平行于推進(jìn)方向的長約5m、寬約2m～3m的隔離帶，阻止風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)。壓注工作一般滯后于工作面10m～15m進(jìn)行，使用的惰性泡沫有化學(xué)泡沫和機(jī)械泡沫兩種?；瘜W(xué)泡沫多為尿醛泡沫；機(jī)械泡沫那么多用穩(wěn)定性低倍泡沫，或者在其中添加增塑劑形成可塑性泡沫。〔3〕合理配備工作面風(fēng)量。在風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀^規(guī)定的前提下，盡量減少采面風(fēng)量，也可以降低漏風(fēng)。為防止向采空區(qū)漏風(fēng)，對瓦斯涌出量較高的放頂煤工作面，必須堅(jiān)持以抽放采空區(qū)瓦斯為主的原那么。對采面風(fēng)量進(jìn)行控制時(shí)，采取使工作面上半部及上隅角有少局部瓦斯涌出，風(fēng)流瓦斯?jié)舛劝?煤礦平安規(guī)程?規(guī)定控制在1.0%以下；對瓦斯涌出量不太大的綜放面更應(yīng)控制風(fēng)量，使回風(fēng)瓦斯?jié)舛炔荒苓^低，應(yīng)保持在0.3%以上。〔4〕均壓通風(fēng)。均壓通風(fēng)最主要的目的是要防止采空區(qū)漏風(fēng)引起自燃。因?yàn)楣ぷ髅鎯啥孙L(fēng)流壓差大，會使較多的風(fēng)量由工作面下出口或工作面進(jìn)風(fēng)側(cè)經(jīng)由采空區(qū)流向回風(fēng)巷，加速采空區(qū)內(nèi)殘煤的自燃。2〕氧化隔絕技術(shù)防滅火措施〔1〕灌漿滅火技術(shù)黃泥灌漿滅火技術(shù)是我國分層開采傳統(tǒng)的、獨(dú)特的防滅火技術(shù)，推行幾十年，一直行之有效。根據(jù)滅火要求和客觀條件不同，可以分別采用采后記中灌、工作面上下端頭的灌注和噴灑、局部滅火灌注和高帽區(qū)灌漿等措施。灌漿可以用于著火點(diǎn)的滅火，但更多的是作為預(yù)防自然發(fā)火。泥漿中的沉淀物將碎煤包裹起來，隔絕其與空氣的接觸；沉淀物充填于浮煤和冒落的巖石縫隙之間，堵塞漏風(fēng)通道，減少漏風(fēng)。同時(shí)，灌漿可以加速形成再生頂板，從而有利于下部煤層的開采；泥漿對已經(jīng)自熱的煤炭有冷卻散熱作用。另外，漿液還可以增加煤的外在水分，減緩其氧化進(jìn)程。灌漿的漿液一般均采用黃土或粉煤灰等加水制成，水土比變化范圍一般為2:1～5:1，需根據(jù)輸送距離的長短、輸送管路的彎頭多少、煤層傾角大小和季節(jié)因素綜合確定。輸送距離長、輸送管路的彎頭多，煤層傾角小以及冬季灌漿時(shí)，水土比應(yīng)取大一些；否那么，可以取小一些?！?〕注氮防火技術(shù)可靠的注氮技術(shù)可以有效地縮小采空區(qū)氧化帶的寬度，防止和減弱采空區(qū)自燃的傾向。注氮設(shè)備大體上可分為地面固定式注氮裝置和井下移動(dòng)式注氮裝置。按向采空區(qū)注氮方式不同可分為長時(shí)注氮和間歇注氮。當(dāng)采面推進(jìn)較快〔>18米/月〕時(shí)，采空區(qū)又無火情，可采用間歇注氮；假設(shè)采用連續(xù)注氮，其注氮量不小于200m3/h。采面推進(jìn)為5米/月時(shí)，其注氮量不小于300m3/h。采面推進(jìn)為小于5米/月時(shí)，其注氮量必須大于400m3/h。雖然流量不大，但連續(xù)不斷注入，可減緩下隅角風(fēng)流的正面“沖擊〞和因惰性氣體成分而縮小氧化自燃帶的寬度，起到降低采空區(qū)下隅角空氣溫度防止浮煤自燃的作用。為提高注氮效果，必須及時(shí)封嚴(yán)堵實(shí)進(jìn)風(fēng)巷的下隅角；注氮管路的釋放口必須加以保護(hù)和隨采面的推進(jìn)而改動(dòng)，使其保持在氧化自燃帶范圍之內(nèi)；氮?dú)夤軆?nèi)安設(shè)傳感器或人工定時(shí)〔每天至少1次〕檢測氮?dú)赓|(zhì)量、流量，管路內(nèi)氮?dú)鉂舛炔粶?zhǔn)低于97%。另外，還應(yīng)注意采空區(qū)抽放瓦斯強(qiáng)度與注氮量的關(guān)系，以及盡量實(shí)施采面均壓通風(fēng)等措施。當(dāng)工作面處于斷層或其他原因造成的困難條件難以正常推進(jìn)時(shí)，可通過加大注氮量來改變“三帶〞寬度。采空區(qū)注氮分為工作面后部采空區(qū)注氮和鄰近工作面采空區(qū)注氮兩種。注氮管道鋪設(shè)在進(jìn)風(fēng)平巷中，注氮釋放口開設(shè)在后部采空區(qū)中的進(jìn)風(fēng)平巷一側(cè)，以利用通風(fēng)壓力使氮?dú)饬魅氩煽諈^(qū)中。3〕其他防滅火措施〔1〕加快工作面推進(jìn)速度加快工作面推進(jìn)速度，讓采空區(qū)遺煤在氧化發(fā)火前，就進(jìn)入采空區(qū)前方窒息帶，從而防止火患。與其他措施相比，這是一項(xiàng)最為積極有效的方法，既不需要專門的防火投入，由于工作面實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的生產(chǎn)目標(biāo)一致，是一項(xiàng)綠色平安措施，應(yīng)成為第一選擇，然后再考慮輔以其他必要措施?！?〕加強(qiáng)巷道防火的措施大量的實(shí)踐說明，放頂煤開采時(shí)最多的發(fā)火點(diǎn)在巷道。這是因?yàn)榉彭斆洪_采的平巷均沿底掘進(jìn)，巷道頂板是煤層，一旦發(fā)生破碎、冒落，極易發(fā)生自燃，對此必須加以防范。巷道防火的措施主要有如下幾點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)加強(qiáng)巷道維護(hù)，及時(shí)對破損處進(jìn)行修復(fù)。eq\o\ac(○,2)當(dāng)巷道出現(xiàn)冒落空洞時(shí)，必須及時(shí)處理。處理冒落區(qū)時(shí)，一方面應(yīng)將空洞用黃泥或其他充填物填實(shí)；另一方面還應(yīng)對空洞周邊裂隙帶采用灌注凝膠、高水材料或其他物質(zhì)的方法，防止發(fā)火區(qū)繼續(xù)蔓延。eq\o\ac(○,3)對媒質(zhì)松軟破碎、周圍條件較差〔小型構(gòu)造、舊巷、舊采區(qū)較多等〕發(fā)火危險(xiǎn)較大的巷道，隨著兩巷向前掘進(jìn)，在巷道幫頂每隔5m～10m打一組鉆孔〔5～7個(gè)〕，采取間斷注水方式濕潤煤體，進(jìn)行預(yù)防性防火。eq\o\ac(○,4)對巷道冒頂，遇舊巷、舊采區(qū)或有發(fā)火隱患地點(diǎn)，采取包幫、包砂碹進(jìn)行充填河砂或粉煤灰處理，對無法包幫充填河砂而有高溫、浮煤的地點(diǎn)，采用插水針降溫和濕潤浮煤進(jìn)行處理。凡發(fā)火隱患地點(diǎn)都懸掛檢查牌板，專人定時(shí)檢查、采集氣體進(jìn)行分析，加強(qiáng)監(jiān)視?！?〕開切眼及停采線附近的防火措施開切眼和停采線附近是容易引起自然發(fā)火的地點(diǎn)。因此，在開切眼進(jìn)行設(shè)備安裝、試采期間以及至停采線設(shè)備撤出期間必須采取相應(yīng)的防火措施，具體如下：eq\o\ac(○,1)盡力縮短時(shí)間，加快安裝或撤架，同時(shí)“一通三防〞各系統(tǒng)必須與之保持同步并運(yùn)行正常。eq\o\ac(○,2)在切眼形成尚未安裝前，按事先編制的措施進(jìn)行打鉆，采取連續(xù)注水方式，濕潤開切眼周圍煤體。eq\o\ac(○,3)停采后機(jī)架尚未撤出前，盡快封堵上下隅角和從架間打鉆向架后采空區(qū)下砂形成砂墻，同時(shí)向采空區(qū)前方灌注泥漿，并向煤壁及支架上方打鉆注水。〔4〕加強(qiáng)煤炭自燃的預(yù)測預(yù)報(bào)工作這項(xiàng)工作是非常重要的，如果能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)，那么可以及時(shí)、有效地對煤炭自燃隱患作出處理，將其消滅在萌芽狀態(tài)，以防止釀成火災(zāi)事故。為此，有煤炭自燃危險(xiǎn)的放頂煤工作面應(yīng)該采取如下自燃預(yù)測預(yù)報(bào)措施：eq\o\ac(○,1)建立觀測網(wǎng)點(diǎn)，對巷道高冒區(qū)、彩面架間、上下隅角及采空區(qū)抽方瓦斯管內(nèi)等重點(diǎn)部位進(jìn)行專人定時(shí)人工采氣，用GC-4008色譜儀分析氣體成分，根據(jù)指示氣體〔O2、CO、C2H2等〕的含量及變化狀況，及時(shí)發(fā)出火情預(yù)報(bào)。eq\o\ac(○,2)在原生煤體采空區(qū)內(nèi)埋設(shè)束管監(jiān)測探頭〔靠近上下平巷的采空區(qū)分別埋設(shè)兩組〕，對距工作面40m以內(nèi)的氣體成分〔包括CO2、CO、CH4、N2等〕進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。eq\o\ac(○,3)在回風(fēng)平巷煤柱安設(shè)的CO探頭，對回風(fēng)中CO含量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。④為瓦檢員和消防專職人員配備便攜式CO檢測儀，按規(guī)定進(jìn)行流動(dòng)檢查。5.2.3預(yù)防性灌漿設(shè)計(jì)灌漿系統(tǒng)由制漿、輸漿和灌漿三局部組成能。1〕漿液的制備漿液性能：對漿液性能的根本要求是：濃度適當(dāng)，滲透能力強(qiáng)。在漿液中，濃度時(shí)影響灌漿質(zhì)量、防火效果和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要參數(shù)。滲透性能取決于漿材粒度和漿液粘度，粒度和粘度小，那么滲透性能就強(qiáng)。從滲透性這個(gè)角度看，漿材的固體顆粒愈小愈好。2〕漿材的選取漿材必須滿足以下根本要求：不含或少含可燃和自燃物質(zhì)；不含催化物質(zhì)；粒度一般不大于2mm，而且細(xì)小顆粒應(yīng)占大局部〔對于粘土，d≤0.1mm的顆粒應(yīng)占60%～70%；頁巖d≤0.77mm者應(yīng)占70%～75%〕；相對密度一般要求為2.5～2.6；膠體混合物濃度〔按MgO計(jì)〕25%～30%；塑性指數(shù)IP，IP<7的巖漿不能用于灌漿，選取的灌漿材料除滿足上述性能條件外，還要求其資源豐富，運(yùn)輸和加工本錢低廉，盡量不占和少占耕地和良田。本設(shè)計(jì)對蘆嶺礦選取黃土灌漿。1〕漿液的制備工藝泥漿的制備工藝有水力取土自然成漿和人工或機(jī)械取土機(jī)械成漿兩種。由于水力取土自然成漿的水土比難于控制，不能保證漿液質(zhì)量，蘆嶺礦自燃發(fā)火嚴(yán)重，應(yīng)采取人工或機(jī)械取土機(jī)械成漿。土水比：在實(shí)際使用中，通常采用土比為3～6:1泥。泥漿輸送倍線： N=L/H 〔5-1〕式中：L—漿液自地面管路的入口至灌漿區(qū)的出口管線的總長度，m；H—漿液入出口的高差，m。倍線在3～8時(shí)，不要加調(diào)壓設(shè)施。在礦井第一采區(qū)的第一、第二區(qū)段是不需要加調(diào)壓設(shè)施，后期需要添加加壓設(shè)施。5.3礦井瓦斯從目前的情況來看，發(fā)生瓦斯爆炸的可能性極小。隨著礦井的日益老化以及殘采煤面開采，涌出量將會呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢，為此，我礦防止瓦斯事故的重點(diǎn)應(yīng)放在盲巷及采空區(qū)管理上。1〕處理預(yù)案：〔1〕采掘工作面必須有正規(guī)的通風(fēng)系統(tǒng)，嚴(yán)禁采用不合規(guī)定的串聯(lián)通風(fēng)和老塘通風(fēng)。采煤工作面回采前，必須封閉上、下兩道之間的聯(lián)絡(luò)巷。加強(qiáng)各通風(fēng)設(shè)施的質(zhì)量管理及日常的使用管理，確保各作業(yè)地點(diǎn)瓦斯不超限，防止并及時(shí)處理瓦斯積聚現(xiàn)象?！?〕強(qiáng)化局部通風(fēng)管理，確保迎頭風(fēng)量。所有掘進(jìn)頭均必須實(shí)現(xiàn)風(fēng)電閉鎖和瓦斯電閉鎖；所有掘進(jìn)工作面均安裝雙風(fēng)機(jī)雙電源系統(tǒng)且做到主、副局部通風(fēng)機(jī)功率匹配，防止局部通風(fēng)機(jī)無方案停電停風(fēng)，杜絕循環(huán)風(fēng)?！?〕嚴(yán)格瓦斯檢查制度。開啟局部通風(fēng)機(jī)前，必須檢查瓦斯。放炮時(shí)必須執(zhí)行“一炮三檢〞和“三人聯(lián)鎖放炮〞制度，并嚴(yán)格履行班組長、放炮員和瓦檢員或跟班隊(duì)長的簽字手續(xù)?！?〕加強(qiáng)盲巷管理，臨時(shí)停風(fēng)巷道要立即斷電、撤人，設(shè)置柵欄、揭示警標(biāo)，長期停風(fēng)區(qū)必須在24小時(shí)內(nèi)封閉完畢；封閉時(shí)，不得將帶電設(shè)備、電纜封在盲巷內(nèi)?！?〕巷道貫穿前，應(yīng)由通風(fēng)科及各掘進(jìn)隊(duì)負(fù)責(zé)分別編制貫穿平安技術(shù)措施。貫穿時(shí)加強(qiáng)對頭巷道的通風(fēng)和瓦檢工作；貫穿后要及時(shí)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，保證風(fēng)量及風(fēng)向的穩(wěn)定?！?〕進(jìn)一步加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測裝置的到位、使用、維修、校驗(yàn)工作?！?〕加強(qiáng)明火管理，搞好機(jī)電設(shè)備防爆，防止撞擊和摩擦產(chǎn)生火花?！?〕嚴(yán)格瓦斯排放的分級管理及措施的審批制度。瓦斯排放必須制定有針對性的平安技術(shù)措施，實(shí)行分級排放。因臨時(shí)停電或者其它原因，局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，瓦斯?jié)舛仍?%～3%或者二氧化碳濃度在1.5%～3%的采掘面，經(jīng)礦值班領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后，由通風(fēng)科值班領(lǐng)導(dǎo)、瓦檢員會同施工單位負(fù)責(zé)人按常規(guī)措施共同排放處理，上井后填寫記錄。瓦斯或者二氧化碳濃度超過3%時(shí)，必須編制專門的平安排放措施，報(bào)礦總工程師批準(zhǔn)。排放措施中必須明確現(xiàn)場指揮，明確瓦斯排放人員的職責(zé)、回風(fēng)流經(jīng)過的路線、警戒點(diǎn)的設(shè)置位置和斷電范圍，并嚴(yán)格控制風(fēng)量，嚴(yán)禁一風(fēng)吹。在排放瓦斯過程中，排出的瓦斯和全風(fēng)壓風(fēng)流混合處的瓦斯和二氧化碳濃度都不得超過1.5%。5.4重大災(zāi)害事故應(yīng)急預(yù)案5.4.1災(zāi)害匯報(bào)井下發(fā)生災(zāi)害后，現(xiàn)場人員要第一時(shí)間匯報(bào)調(diào)度室，調(diào)度室接到匯報(bào)后要立即匯報(bào)礦長、書記、值班礦長成立救災(zāi)指揮部，通知醫(yī)院做好救護(hù)準(zhǔn)備，并立即匯報(bào)公司調(diào)度。5.5.2瓦斯煤塵爆炸事故的處理措施1〕處理事故的一般原那么〔1〕迅速組織撤退災(zāi)區(qū)和受威脅區(qū)域的人員，搶救遇險(xiǎn)人員，組織礦山救護(hù)隊(duì)探明事故地點(diǎn)、范圍和氣體成份，發(fā)現(xiàn)火源立即撲滅，并切斷災(zāi)區(qū)電源，防止二次爆炸?！?〕在證實(shí)確無二次爆炸可能時(shí)，應(yīng)迅速修復(fù)被破壞的巷道和通風(fēng)設(shè)施，恢復(fù)正常通風(fēng)，排除煙霧，清理巷道。2〕瓦斯煤塵爆炸的處理措施井下發(fā)生瓦斯煤塵爆炸后，井下受脅人員應(yīng)首先盡可能把爆炸所發(fā)生的具體地點(diǎn)和大致地段報(bào)告給礦調(diào)度室，現(xiàn)場人員必須佩帶自救器，迅速送傷員到新鮮風(fēng)流巷道中。所有井下工人都必須在本班班長〔班長不在時(shí)，由有經(jīng)驗(yàn)的老工人帶著〕的組織與帶著下，撤到平安地點(diǎn)直至地面。救災(zāi)指揮部應(yīng)針對具體的爆炸地點(diǎn)和范圍，按照處理此類事故的一般原那么作出相應(yīng)的具體處理措施。3〕事故后的處理措施〔1〕加強(qiáng)通風(fēng)，對瓦斯積聚區(qū)采取排放措施，防止瓦斯局部積聚?！?〕加強(qiáng)CH4、CO2、CO等有害氣體的檢查工作，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理?！?〕加強(qiáng)風(fēng)門、密閉、盲巷的檢查管理工作。〔4〕加強(qiáng)巷道頂板管理，充填冒落空頂，檢查整修支架，棚梁。〔5〕加強(qiáng)防塵工作，沖洗巷道，清理雜物，保持整齊清潔?！?〕查清事故原因，進(jìn)行事故分析，對職工進(jìn)行一次事故教育，采取必要的行政措施，確保職工遵章作業(yè)，杜絕事故發(fā)生。5.5.3避災(zāi)路線當(dāng)井下發(fā)生事故時(shí)，井下工作人員應(yīng)立即佩戴好自救器，就近進(jìn)入新鮮風(fēng)流平安巷道中或按作業(yè)規(guī)程規(guī)定的避災(zāi)路線撤退。假設(shè)N1盤區(qū)發(fā)生火災(zāi)或爆炸，避災(zāi)路線：1〕工作進(jìn)面→區(qū)段軌道平巷→軌道上山→軌道大巷→井底車場→副井→地面；2〕掘進(jìn)面→軌道上山→軌道大巷→井底車場→副井→地面

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蘆嶺煤礦煤層注水技術(shù)研究摘要：煤塵是煤礦比擬嚴(yán)重的災(zāi)害之一，不僅威脅礦井平安生產(chǎn)，而且嚴(yán)重傷害礦工的生體健康。本文介紹了，通過預(yù)先煤層注水濕潤煤層，降低煤塵懸浮顆粒濃度，重點(diǎn)介紹煤壁淺部高壓注水的技術(shù)關(guān)鍵詞：煤塵煤層注水鉆孔除塵效果引言煤塵是在煤炭生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的細(xì)微顆粒，在打眼、爆破、裝運(yùn)等各生產(chǎn)工序都產(chǎn)生煤塵，懸浮在空氣中的煤塵稱為浮塵，已沉落的煤塵稱為積塵。煤塵的危害是多方面的，如刺激眼睛、粘膜或皮膚，降低作業(yè)場所的能見度，加快對機(jī)電設(shè)備的磨損等，更嚴(yán)重的是爆炸性危害和引起矽肺病。矽肺病是由于長期大量吸入粉塵而引起的以肺組織纖維化為主的職業(yè)病，它是一種慢性進(jìn)行性疾病，發(fā)病工齡短者3-5年，長者20-30年，發(fā)病率因條件不同，相差很大。由于煤塵中含有游離二氧化硅，幾乎所有煤塵都能引起矽肺病。煤塵的顆粒大小不一，其中能夠進(jìn)入肺泡區(qū)的稱為呼吸性粉塵，其危害性最大。蘆嶺礦主采煤層8、9煤層均具有較強(qiáng)的爆炸危險(xiǎn)性，爆炸危險(xiǎn)性系數(shù)分別為：33.94%和37.89%，同時(shí)煤塵中游離二氧化硅含量較高，危害很大。蘆嶺礦建礦以來，共發(fā)生矽肺病230余例，現(xiàn)已死亡138人。國家工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定含有10%以下游離二氧化硅的煤塵最高容許濃度為10mg/m3,但在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)過程中，作業(yè)場所的煤塵濃度往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，因而導(dǎo)致了眾多矽肺病病例的發(fā)生，形勢非常嚴(yán)峻。1立題背景與研究意義1.2研究意義蘆嶺礦的8、9煤層為井田內(nèi)賦存比擬穩(wěn)定的主采煤層，但煤結(jié)構(gòu)屬于極其松軟、破碎類型，鞏固性系數(shù)平均在0.2～0.3之間；除810采區(qū)外，煤層自然含水率在1.5%以下，因此形成了極易產(chǎn)生煤塵的煤層特征。針對現(xiàn)狀，蘆嶺煤礦積極與一些大專院校、科研院所、粉塵治理專家等進(jìn)行聯(lián)系，但均未能從根本上解決問題，粉塵超標(biāo)的平安威脅愈來愈突出，已無法滿足平安生產(chǎn)的需要。煤層注水濕潤預(yù)先煤體是公認(rèn)的減少煤塵產(chǎn)生最根本最有效的措施，但由于沒有先進(jìn)的注水技術(shù)，效果一直很不理想。蘆嶺煤礦在以總工程師宋慶堯?yàn)槭椎募夹g(shù)人員經(jīng)過認(rèn)真調(diào)研，翻閱大量國內(nèi)外相關(guān)資料，經(jīng)過屢次討論、論證、摸索、創(chuàng)新，制定了一套比擬嚴(yán)密的煤壁淺孔高壓注水技術(shù)措施，并取得了比擬理想的防塵效果。因此，考慮以上技術(shù)背景及本礦有效防治煤塵的實(shí)際需要，依托自主創(chuàng)新建立了“蘆嶺煤礦煤壁淺孔高壓注水技術(shù)的研究與應(yīng)用〞的科研工程，實(shí)施該工程的主要意義在于：1〕全面剖析蘆嶺煤礦煤層注水過程中采取的技術(shù)措施、實(shí)施方案及其理論、技術(shù)依托。2〕針對蘆嶺煤礦主采煤層自然含水率低、松軟易碎、工作面經(jīng)常出現(xiàn)片幫漏頂、原煤灰分居高不下等實(shí)際條件，分析、探討該注水技術(shù)應(yīng)用條件，為進(jìn)一步向本井田范圍之外有效推廣該項(xiàng)技術(shù)成果提供可靠的技術(shù)參考。1.3技術(shù)關(guān)鍵與指標(biāo)1〕技術(shù)關(guān)鍵〔1〕通過分析蘆嶺礦在煤層注水方面采取的技術(shù)措施及實(shí)際防塵效果，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)和缺乏之處?！?〕形成適合蘆嶺礦乃至整個(gè)淮北礦區(qū)煤塵防治技術(shù)體系，豐富和完善煤層注水理論和方法。2〕技術(shù)指標(biāo)〔1〕工作面回采期間各主要工序的煤塵濃度?！?〕蘆嶺礦有效應(yīng)用煤層注水技術(shù)措施帶來的經(jīng)濟(jì)和社會效益。1.4技術(shù)路線根據(jù)蘆嶺煤礦的生產(chǎn)安排和作業(yè)方案，有機(jī)結(jié)合當(dāng)前該領(lǐng)域的技術(shù)研究和應(yīng)用狀況，本文制定了以下的工程實(shí)施技術(shù)路線。調(diào)研調(diào)研蘆嶺礦煤層開采條件相關(guān)科研成果與應(yīng)用煤塵產(chǎn)生規(guī)律方法指標(biāo)蘆嶺礦煤層注水技術(shù)方案確定技術(shù)方案實(shí)施防塵效果檢驗(yàn)缺乏之處成功經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用與推廣煤塵濃度參數(shù)煤質(zhì)變化情況實(shí)施步驟施效周期保障措施經(jīng)濟(jì)效益社會效益領(lǐng)導(dǎo)制度人員組織材料供給監(jiān)督機(jī)制形成煤壁淺孔高壓注水技術(shù)體系豐富和完善綜合防塵理論與方法圖1工程實(shí)施技術(shù)路線圖2國內(nèi)外煤層注水防塵技術(shù)簡介2.1國內(nèi)外綜合防塵措施概述在國外，煤礦生產(chǎn)作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的煤塵，主要采取以下技術(shù)措施，降低煤塵危害。一是煤層注水，利用水的壓力通過鉆孔把水注入即將回采的煤層中，使煤體得到預(yù)先濕潤，以便減少采煤時(shí)浮游煤塵的產(chǎn)生量。這種措施降塵效果較好，一般可降低粉塵濃度60%-90%左右，有些國家在煤層注水中加濕潤劑或氯化鈣，提高了濕潤程度和降塵的效果；二是噴霧降塵，向浮游于空氣中的粉塵噴射水霧，通過增加塵粒的重量，到達(dá)降塵的目的；三是利用除塵器除塵，采用除塵器將空氣中的粉塵別離出來，從而到達(dá)凈化空氣含量的目的，目前，國外一些主要產(chǎn)煤國家都在煤礦井下廣泛用除塵器進(jìn)行除塵；四是泡沫除塵，其除塵效果好，尤其對5mm以下的呼吸性粉塵，除塵率可達(dá)80%以上；另外，國外的個(gè)體防護(hù)用具有自吸式防塵口罩、過濾式送風(fēng)防塵口罩、氣流平安帽等，由于重點(diǎn)突出，使用面廣，對保護(hù)礦工的健康起到了積極的作用。其個(gè)體防護(hù)措施的阻塵效率高，是解決礦山粉塵危害問題的重要技術(shù)措施之一。我國目前主要的綜合防塵措施根本內(nèi)容有：通風(fēng)除塵；濕式作業(yè)；風(fēng)流凈化；個(gè)體防護(hù)；改革工藝與設(shè)備以減少產(chǎn)塵量；科學(xué)管理，加強(qiáng)教育；定期測塵和健康檢查等。2.2我國煤炭行業(yè)粉塵防治的一般規(guī)定1〕?煤礦平安規(guī)程?規(guī)定：“礦井必須建立完善的防塵供水系統(tǒng)〞。2〕?煤礦平安規(guī)程?規(guī)定：“對產(chǎn)生煤〔巖〕塵的地點(diǎn)應(yīng)采取防塵措施〞，“采煤工作面應(yīng)采取煤層注水措施〞。3〕礦井必須建立健全井下粉塵防治工作管理制度和部門責(zé)任制，要配備足夠的綜合防塵專業(yè)隊(duì)伍。4〕所有接塵人員應(yīng)佩戴個(gè)體防護(hù)用具，高塵作業(yè)區(qū)采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)司機(jī)、移架工、錨噴工必須佩戴防塵口罩。2.3煤層注水防塵措施2.3.1鉆孔布置煤層注水濕潤煤體是采煤工作面防塵的根本措施。鉆孔布置分長孔和短孔。長孔一般布置在工作面進(jìn)回風(fēng)巷，又分為單向和雙向兩種布置方式，多采用水泥砂漿封孔；短孔一般布置在工作面煤壁，多采用封孔器封孔。長孔和短孔兩種鉆孔布置方式各有利弊，一般說來，長孔單孔流量小但效勞期限長；短孔單孔流量大，但隨工作面推進(jìn)，只是一次性注水。2.3.2注水方式注水方式有兩種：一是利用礦井地面貯水池，通過井下供水管網(wǎng)實(shí)施靜壓注水；二是利用井下的水泵實(shí)施動(dòng)壓注水。靜壓注水工藝簡單、節(jié)省費(fèi)用、便于管理，主要適用于透水性較強(qiáng)的煤層；動(dòng)壓注水適用性強(qiáng)，注水效果較好，被很多礦井采用。3蘆嶺煤礦煤壁淺孔高壓注水技術(shù)的實(shí)踐與應(yīng)用3.1蘆嶺礦綜合防塵技術(shù)概況3.1.1.防塵供水系統(tǒng)礦井采用地面靜壓供水系統(tǒng)，在礦井東、西風(fēng)井工業(yè)廣場內(nèi)分別設(shè)置兩個(gè)200m3的水池，通過塌陷區(qū)水源對水池補(bǔ)給水源。地面水池通過鉆孔內(nèi)下6″套管進(jìn)入南、西風(fēng)井下口，與礦井東、西翼供水干管連接，供水干管為直徑4″管路，工作面供水管路直徑為2″管路，礦井按規(guī)定安設(shè)使用各類防塵設(shè)施。礦井總供水能力約為130m3/h，礦井防塵總需要水量約為65m3/h，礦井供水能力能夠滿足需要。3.1.2主要防塵措施礦井主要防塵措施有：煤層注水、濕式打眼、放炮噴霧、放炮使用水炮泥、風(fēng)流凈化、裝載點(diǎn)噴霧、沖洗巷幫、隔爆水槽、個(gè)體防護(hù)等綜合防塵措施。3.2蘆嶺煤礦煤壁淺孔高壓注水技術(shù)方案確實(shí)定3.2.1重點(diǎn)考慮的因素在確定煤層注水方案時(shí)，重點(diǎn)考慮以下因素：1〕?煤礦平安規(guī)程?以及上級有關(guān)煤層注水方面的管理規(guī)定。2〕蘆嶺礦主采煤層自然含水率普遍偏低，均缺乏2%，生產(chǎn)作業(yè)過程中產(chǎn)塵量較大，煤塵治理十分困難,因此必須加強(qiáng)煤層注水，從源頭上減少產(chǎn)塵量。3〕以往，蘆嶺礦在煤層注水方面主要是實(shí)施風(fēng)巷深孔靜壓注水，但由于煤層孔隙率低、透水性差，加上下向孔施工難度大，鉆孔滿足不了設(shè)計(jì)要求，采用深孔靜壓注水，即便加滲透棒，也難以取得良好效果。4〕回采工作面在生產(chǎn)過程中，前方3-5m卸壓帶次生裂隙發(fā)育，透水性強(qiáng)，采用淺孔高壓注水可收到良好效果。5〕蘆嶺礦8、9煤松軟破碎，9煤頂板更是十分破碎，采用煤壁注水對防止片幫、漏頂，改善煤質(zhì)也有較大作用。3.2.2煤層注水技術(shù)方案在充分考慮以上因素的根底上，蘆嶺礦結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)方案和井下客觀條件，經(jīng)過系統(tǒng)、周密的設(shè)計(jì)，制定出了一套比擬適合本礦井實(shí)際條件的煤壁淺孔高壓注水技術(shù)方案，并在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行了有效的實(shí)施，已經(jīng)取得了理想的效果。1〕在II914工作面進(jìn)行9煤煤層注水試驗(yàn)，在工作面回風(fēng)巷分別測試注水前后煤層含水率、各工序的粉塵濃度；測試注水期間的注水壓力、單孔注水時(shí)間及單孔注水量、循環(huán)注水時(shí)間及循環(huán)注水量；分析注水效果，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與缺乏。2〕在II824-1工作面進(jìn)行8煤煤層注水試驗(yàn)，分析注水效果，對8、9煤進(jìn)行比照分析，進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與缺乏。3〕分別選取8、9煤掘進(jìn)工作面進(jìn)行煤層注水試驗(yàn)，形成較為系統(tǒng)的煤層注水理論。3.3蘆嶺煤礦煤壁淺孔高壓注水技術(shù)方案的實(shí)施近年來，蘆嶺礦將以上制定的煤層注水技術(shù)方案廣泛應(yīng)用于全礦井各個(gè)回采工作面和局部掘進(jìn)工作面的施工過程中，取得了非常理想的效果。通過不斷的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)積累，已經(jīng)逐漸形成了一套適合本礦井煤層條件的實(shí)用煤層注水技術(shù)體系。本文僅以進(jìn)行試驗(yàn)的II914工作面和II824-1工作面為例，較全面地探討和分析其注水工作的全過程和相關(guān)技術(shù)體系。3.3.1試驗(yàn)工作面概況1〕II914工作面：工作面走向長986米，傾斜長105米，平均傾角20度，平均煤厚2.4米，采高2.0米；工作面老頂為采空區(qū)冒落帶，直接頂為砂質(zhì)泥巖，偽頂為泥巖，直接底為砂質(zhì)泥巖；工作面采用走向長壁全部垮落采煤法，人工手鎬落煤；工作面支護(hù)形式為單體液壓支柱配合∏型鋼對子棚支護(hù)。2〕II824-1工作面：工作面走向長630米，傾斜長180米，平均傾角12度，平均煤厚10.3米，采高2.1米；工作面老頂細(xì)砂巖，直接頂為泥巖，偽頂為炭質(zhì)泥巖，直接底為砂質(zhì)泥巖；工作面采用走向長壁傾斜分層全部垮落采煤法，人工手鎬落煤；工作面支護(hù)形式為單體液壓支柱配合金屬鉸接頂梁走向棚支護(hù)。3.3.2煤層注水工藝流程1〕所需設(shè)備、器具注水工藝所需設(shè)備有：風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)或煤電鉆1臺、1ｍ長螺旋鉆桿5-8根；自動(dòng)膨脹式封孔管１根、回采工作面原有液壓泵站及輸液管路系統(tǒng)、水表和壓力表。2〕鉆孔布置根據(jù)煤層厚度、硬度、頂?shù)装迩闆r和透水性確定鉆孔在煤層中的位置，沿煤壁每隔4-6m施工一個(gè)鉆孔，鉆孔間距不宜過近，以免出現(xiàn)注水時(shí)高壓水從鄰近孔涌出，導(dǎo)致注水效果差；每作業(yè)循環(huán)施工一次。對于9煤工作面，鉆孔可在煤壁中部水平布置，不宜過于偏上，原因有兩個(gè)：一是如果偏上，注水時(shí)容易從頂板流出，效果不好；二是由于注水壓力非常高，注入的高壓水完全可以到達(dá)9煤頂板，并可以滲入頂板裂隙中。對于8煤頂分層工作面，宜下向布置，以便濕潤下部煤體；對于放頂煤工作面那么應(yīng)該靠上布置，以濕潤上部煤體。試驗(yàn)工作面鉆孔布置參數(shù)見表1。表1工作面鉆孔布置參數(shù)表工作面工作面鉆孔鉆孔鉆孔鉆孔長度個(gè)數(shù)間距長度傾角名稱/m/個(gè)/m/m/〔0〕II91412028450II824-12303967-53〕封孔與注水煤層注水的效果很大程度上取決于封孔方法及封孔質(zhì)量。常用的封孔方法有：水泥砂漿封孔、合成材料封孔和封孔器封孔。對于機(jī)、風(fēng)巷長鉆孔，由于鉆孔效勞期限長，可采用水泥砂漿封孔、合成材料封孔，但在工作面煤壁，那么只宜采用封孔器封孔，這是一種行之有效、操作簡單的封孔方法，封孔器在鉆孔中的工作情況如圖2。實(shí)現(xiàn)封孔成功的兩個(gè)關(guān)鍵，一是封孔器局部注水膨脹后能夠密封住鉆孔，不漏水；二是保證注水期間鋼管局部的鉆孔不塌陷。這就要求封孔器注水膨脹后，其膨脹壓力要在5-8Mpa，低于煤體強(qiáng)度，不壓碎煤體，并能很好地與煤壁接觸。圖2封孔器封孔狀態(tài)示意

1—封孔器；2—液壓管；3—鉆孔；4—封孔器出水口封孔器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其工作原理是：從液壓管路出來的壓力水經(jīng)過封孔器的膠管作用于球閥(單向閥)上，由于球閥被彈簧壓緊，在水的壓力沒有到達(dá)一定的值(閥限定值)時(shí)，球閥不能被翻開，這時(shí)膠管內(nèi)的壓力升高，膠管膨脹，直到與鉆孔的孔壁貼緊為止。當(dāng)壓力到達(dá)閥限定值時(shí)，封孔器就封住了鉆孔，這時(shí)壓力翻開球閥，水經(jīng)噴嘴注入鉆孔。注水結(jié)束后，封孔器膠管內(nèi)的壓力下降，膠管依靠自身彈性收縮，封孔器即可從鉆孔內(nèi)取出。

圖3封孔器結(jié)構(gòu)圖

1—噴嘴；2—彈簧；3—軸承；4—支座；5—芯子；6—膠管；7—適配器注水在回采工作面檢修期間，利用現(xiàn)成的液壓系統(tǒng)，將液壓管路與自動(dòng)膨脹式封孔管連接〔見圖4〕。鉆孔打好后，將封孔管插入鉆孔，在液壓低于5MPa時(shí)，管路不通，自然膨脹，從而貼緊鉆孔孔壁，起到封孔作用；液壓達(dá)5MPa以上時(shí)，封孔管前端閥門自動(dòng)翻開，向孔內(nèi)注水；封孔深度一般為1m以上。該工序只需2人即可。圖4煤層注水示意圖4〕注水參數(shù)經(jīng)過對兩試驗(yàn)工作面的現(xiàn)場屢次測試，取得的注水根本參數(shù)見表2。表2工作面注水參數(shù)表工作面工作面注水注水單孔循環(huán)長度時(shí)間壓力注水量注水量名稱/m/min/MPa/m3/m3II91412011070.318.5II824-123016060.4316.8值得注意的是，液壓泵輸出的壓力控制在10Mpa以下，注水壓力在5-8Mpa為宜。壓力過大一方面容易導(dǎo)致封孔管損壞，另一方面注水時(shí)容易從煤壁倒流，影響注水效果。3.3.3降塵機(jī)理分析煤壁淺孔高壓注水的除塵機(jī)理包括以下3個(gè)方面：〔1〕蘆嶺礦8、9煤層自然孔隙率低，且煤體十分松軟、透水性差，靜壓注水難度大，效果差，采用煤壁淺孔高壓注水，由于回采工作面煤壁前方存在大量的次生裂隙，再加上高壓水的壓裂作用，可大大增強(qiáng)煤體的透水性，提高注水效果?！?〕注入煤體的水可以濕潤煤體中的原生煤塵，并包裹煤的細(xì)小顆粒，當(dāng)開采時(shí)能有效防止煤塵飛揚(yáng)，從而使工作面回采期間的產(chǎn)塵量大大降低?！?〕水注入煤體后，煤-水-瓦斯共同作用形成一種固-液-氣三相耦合狀態(tài)，導(dǎo)致煤體的塑性增強(qiáng)、脆性降低，在煤體破碎過程中，產(chǎn)塵量也將將有效地降低。3.3.4蘆嶺煤礦煤壁淺孔高壓注水技術(shù)的應(yīng)用效果分析1)降塵效果蘆嶺礦采用煤壁淺孔高壓注水技術(shù)后，回采工作面的粉塵濃度大為降低，工作面作業(yè)環(huán)境大為改善，深受廣闊干部、職工的歡送。下面以試驗(yàn)的兩個(gè)工作面為例，說明注水的降塵效果。煤壁淺孔高壓注水效果見表3。表3工作面注水效果表原始靜壓注淺孔注平均粉降塵率工作面含水水后含水后含塵濃度名稱率/%水率/%水率/%/mg.m-3/%II9141.351.643.628.774.7II824-11.161.583.896.982.3