本科畢業(yè)論文XX煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

論文題目：XXX煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)：安全工程本科生：XXX（簽名）指導(dǎo)老師：XXX（簽名）摘要礦井通風(fēng)是將空氣輸入礦井下，以增加礦井中氧氣的濃度并排除有害氣體，它是保障礦井安全的主要技術(shù)之一。礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)是整個(gè)礦井設(shè)計(jì)內(nèi)容的重要組成部分，是保證安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。論文嚴(yán)格根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》等要求，通過對(duì)比分析現(xiàn)有工作面通風(fēng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，提出適合XX煤礦實(shí)際條件的采煤工作面和掘進(jìn)工作面的通風(fēng)方式，并計(jì)算采煤工作面和掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量，以及整個(gè)礦井的需風(fēng)量。計(jì)算分析礦井容易和困難時(shí)期的通風(fēng)阻力，結(jié)合目前主要通風(fēng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇了XX煤礦的主要通風(fēng)機(jī)，并繪制礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。最后根據(jù)XX煤礦實(shí)際條件，提出一通三防相關(guān)安全管理措施。論文進(jìn)行的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可為礦井安全生產(chǎn)奠定一定基礎(chǔ)。目錄1緒論 11.1研究背景及意義 11.1.1研究背景 11.1.2研究意義 21.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.2.1礦井通風(fēng)機(jī)類型 21.2.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 21.2.3通風(fēng)機(jī)的工作方式 31.2.4采煤工作面及掘進(jìn)面通風(fēng)方法 31.3主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作流程 91.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 91.3.2設(shè)計(jì)工作流程 92XX煤礦基本概況 112.1井田概況 112.1.1周邊環(huán)境 112.1.2地質(zhì)構(gòu)造 122.1.3煤層與煤質(zhì) 13瓦斯 14井田水文地質(zhì)條件 152.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 16礦井工作制度 16礦井生產(chǎn)條件 162.3井田開拓方式 162.4采區(qū)布置及裝備 172.4.1井田地質(zhì)特征 172.4.2采煤方法與工藝 182.4.3工作面生產(chǎn)方式及設(shè)備 182.5采掘工作面概況 182.5.1采煤工作面概況 182.5.2掘進(jìn)工作面概況 192.6本章小結(jié) 193采掘工作面通風(fēng)方式選擇 203.1采煤工作面通風(fēng)方式確定 203.1.1現(xiàn)有通風(fēng)方式 203.1.2XX煤礦通風(fēng)方式確定 213.2掘進(jìn)通風(fēng)方式確定 213.2.1目前的掘進(jìn)通風(fēng)方式 213.2.2XX煤礦掘進(jìn)通風(fēng)方式確定 223.3采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 243.3.1采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 243.3.2采區(qū)風(fēng)流路徑 253.4本章小結(jié) 254礦井通風(fēng)方法及風(fēng)量確定 264.1礦井通風(fēng)方法的選擇 264.1.1選擇通風(fēng)系統(tǒng)原則 264.1.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇 264.1.3礦井通風(fēng)方式的選擇 284.2采掘工作面需風(fēng)量確定 294.2.1回采工作面配風(fēng)量 294.2.2掘進(jìn)工作面風(fēng)量確定 324.3礦井需風(fēng)量確定 344.4礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 354.5主要通風(fēng)設(shè)備 414.5.1設(shè)計(jì)依據(jù) 414.5.2通風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓及工況點(diǎn)計(jì)算 414.5.3通風(fēng)設(shè)備選擇 424.6通風(fēng)等積孔及摩擦風(fēng)阻 444.7本章小結(jié) 455礦井一通三防安全管理措施 465.1通風(fēng)安全管理措施 465.2防瓦斯安全管理措施 475.2.1預(yù)防瓦斯積聚 475.2.2防止瓦斯引爆火源 475.3防火安全管理措施 485.4防塵安全管理措施 495.5本章小結(jié) 506結(jié)論及建議 516.1結(jié)論 516.2建議 517致謝 52參考文獻(xiàn) 531緒論1.1研究背景及意義研究背景我國(guó)是煤炭大國(guó)，也是產(chǎn)煤大國(guó)，同時(shí)還是煤炭消耗量最大的國(guó)家。目前我國(guó)煤可供利用的儲(chǔ)量約占世界煤炭?jī)?chǔ)量的11.62%，位居世界第三[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤炭探明總儲(chǔ)量在1萬億t以上，居世界前列；已知含煤面積55萬多km2，而且煤種齊全。煤炭是工業(yè)的糧食，煤炭工業(yè)發(fā)展的快慢，將直接關(guān)系到國(guó)計(jì)民生。近十幾年來，縱觀我國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率，一直保持在年均10％左右的增長(zhǎng)速度。這也從一個(gè)側(cè)面反映了在未來一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)仍將對(duì)能源保持著較高的需求；也間接促使我國(guó)成為世界能源消費(fèi)大國(guó)。其中煤炭在一次能源消費(fèi)中所占有近70%比重的格局，客觀而又充分的說明了煤炭工業(yè)在我國(guó)所有工業(yè)行業(yè)中所處的重要位置。而對(duì)于煤炭的需求，將在未來一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持現(xiàn)狀，不會(huì)有大幅度的規(guī)模變動(dòng)及減產(chǎn)現(xiàn)象出現(xiàn)。雖然煤炭企業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)有積極的推動(dòng)，但煤炭行業(yè)是我國(guó)安全生產(chǎn)事故發(fā)生最多的行業(yè)，并且我國(guó)現(xiàn)有礦井95%以上都是地下開采的煤炭工業(yè)。表1.1[2]是近十年我國(guó)煤炭事故統(tǒng)計(jì)。表1.12001-2010我國(guó)煤炭事故情況年份2001200220032004200520062007200820092010事故起數(shù)3082311241433639334129452421190116161403死亡人數(shù)5670699564346027598647463786321526312433百萬噸死亡率5.074.944.173.0812.8112.0411.4851.2820.8920.749由上表可看出，我國(guó)煤炭行業(yè)安全狀況不容樂觀。煤礦安全生產(chǎn)事故，不但給國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民的生命安全造成了巨大的損失，并且嚴(yán)重的影響了我國(guó)的國(guó)際形象?？偟膩碚f我國(guó)煤炭安全現(xiàn)狀相對(duì)世界水平較落后。礦井通風(fēng)是保障礦井安全生產(chǎn)的重要技術(shù)手段之一，對(duì)維護(hù)礦井安全生產(chǎn)發(fā)揮著極為重要的作用。礦井通風(fēng)是依靠通風(fēng)動(dòng)力將定量的新鮮空氣沿著井巷網(wǎng)絡(luò)輸送到采煤工作面、掘進(jìn)工作面、硐室和其他用風(fēng)地點(diǎn)，滿足這些地區(qū)的安全要求和作業(yè)環(huán)境；同時(shí)將用過的污濁空氣排出地面的過程。在生產(chǎn)礦井中，有不少礦井因通風(fēng)設(shè)計(jì)不合理造成了不必要的損失。如因所選風(fēng)機(jī)能力不足使生產(chǎn)受限，阻礙生產(chǎn)發(fā)展；或因所選風(fēng)機(jī)能力過大造成電耗增多噸煤投資增加等。因此搞好礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)對(duì)礦井安全生產(chǎn)、增產(chǎn)增效至關(guān)重要。研究意義XXX煤礦，是低瓦斯礦井，為防止井下瓦斯積聚，確保井下良好的工作環(huán)境。眾所周知，井下風(fēng)量不足會(huì)引起瓦斯積聚，工作環(huán)境溫度升高，缺氧造成人員傷害等問題，而風(fēng)量過剩也會(huì)導(dǎo)致不良的影響，如漏風(fēng)量大，動(dòng)力過度消耗，風(fēng)流發(fā)生過度的冷卻作用，巷道內(nèi)礦塵飛揚(yáng)，激發(fā)煤的自燃等。因此礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)合理與否對(duì)礦井的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益具有長(zhǎng)期而重要的影響。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀煤炭是世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源，很早以前，就有采礦的歷史，水到渠成礦井通風(fēng)也隨之產(chǎn)生。礦井通風(fēng)機(jī)類型約在1640年，人們開始把進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)分開，以利用自然通風(fēng)壓力進(jìn)行礦井通風(fēng)。為了加大通風(fēng)壓力，1650年在回風(fēng)路線上設(shè)置火筐，1787年又在回風(fēng)路線上設(shè)置火爐，使回風(fēng)風(fēng)流加熱。1745年俄國(guó)科學(xué)家發(fā)表了空氣在礦井中流動(dòng)的理論，1764年法國(guó)采礦工程發(fā)表了關(guān)于礦井自然通風(fēng)的理論，成為礦井通風(fēng)史上奠基的兩篇論文。1807年風(fēng)量約200m3/min，獸力活塞式空氣泵，1849年轉(zhuǎn)速約95轉(zhuǎn)/分，風(fēng)量約500m3/min的蒸汽鐵質(zhì)離心式扇風(fēng)機(jī)；1898年電力初型軸流式扇風(fēng)機(jī)相繼投入使用。20世紀(jì)40年代，礦井已使用功率為約1500kw和3000kw的電力軸流式和離心式大型扇風(fēng)機(jī)。礦井通風(fēng)的主要?jiǎng)恿κ峭L(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)是礦井的肺臟。目前，用于礦井的主要有離心式和軸流式兩類通風(fēng)機(jī)，以前全用離心式。由于軸流式通風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積小、重量輕，而且其工作效率高，尤其是大型軸流式通風(fēng)機(jī)，效率可達(dá)85％，三是有翼角調(diào)整裝備，便于機(jī)械性能調(diào)節(jié)或進(jìn)行反風(fēng)這些優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在大部分礦井都采用軸流式通風(fēng)機(jī)。礦井的通風(fēng)系統(tǒng)可以看做是礦井通風(fēng)的呼吸系統(tǒng)，其包括，向礦井各作業(yè)地點(diǎn)供給新鮮空氣、排除污濁空氣的進(jìn)、回風(fēng)井的布置方法，以及主要通風(fēng)機(jī)的工作方法，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)流的控制設(shè)施。礦井通風(fēng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀目前，礦井通風(fēng)系統(tǒng)按進(jìn)、回風(fēng)井在井田的位置不同，通風(fēng)系統(tǒng)可分為中央式、對(duì)角式、區(qū)域式及混合式。各通風(fēng)系統(tǒng)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，利用各系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于不同的井田，不僅能保證井下通風(fēng)安全，也有利井下正常生產(chǎn)。中央式通風(fēng)系統(tǒng)又包括中央并列式和中央邊界式。前者適用于煤層傾角大、埋藏深、井田走向長(zhǎng)度小于4km，瓦斯與自然發(fā)火都不嚴(yán)重的礦井。冶金礦山當(dāng)?shù)V脈走向不太長(zhǎng)，或受地形地質(zhì)條件限制，在兩翼不宜開掘風(fēng)井是使用。后者適用于煤層傾角較小，埋藏較淺，井田走向長(zhǎng)度不大，瓦斯與自然發(fā)火比較嚴(yán)重的礦井。對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)又包括兩翼和分區(qū)對(duì)角式。前者適用于煤層走向大于4km，井型較大，瓦斯與自然發(fā)火嚴(yán)重的礦井；或低瓦斯礦井，煤層走向較長(zhǎng)，產(chǎn)量較大的礦井。后者適用于煤層埋藏淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘總回風(fēng)巷的礦井。區(qū)域式通風(fēng)系統(tǒng)，適用于井田面積大、儲(chǔ)量豐富或瓦斯含量大的礦井。其既可改善通風(fēng)條件，又能利用風(fēng)井準(zhǔn)備采區(qū)，縮短建井工期。風(fēng)流路線短，阻力小。漏風(fēng)少，網(wǎng)路簡(jiǎn)單，風(fēng)流易于控制，便于主要通風(fēng)機(jī)的選擇。不足點(diǎn)是其通風(fēng)設(shè)備多，不便管理?；旌鲜酵L(fēng)系統(tǒng)，適用于井田范圍大，地質(zhì)和地面地形復(fù)雜；或產(chǎn)量大，瓦斯涌出量大的礦井。其優(yōu)點(diǎn)是回風(fēng)井?dāng)?shù)量較多，通風(fēng)能力大，布置較靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。通風(fēng)機(jī)的工作方式礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)中，主要通風(fēng)機(jī)的工作方式有三種：壓入式、抽出式、壓抽混合式。壓入式：主要通風(fēng)機(jī)安設(shè)在入風(fēng)井口，在壓入式主要通風(fēng)機(jī)作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在高于當(dāng)?shù)卮髿鈮籂顟B(tài)。在冒落裂隙通達(dá)地面時(shí)，壓入式通風(fēng)礦井采區(qū)的有害氣體通過塌陷區(qū)向外漏出。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)流的壓力降低。采用壓入式通風(fēng)時(shí)，須在礦井總進(jìn)風(fēng)路線上設(shè)置若干通風(fēng)構(gòu)筑物，使通風(fēng)管理困難，且漏風(fēng)較大。抽出式：主要通風(fēng)機(jī)安裝在回風(fēng)井口，在抽出式主要通風(fēng)機(jī)的作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在低于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱呢?fù)壓狀態(tài)。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)流的壓力提高，較為安全。壓抽混合式：在入風(fēng)井口設(shè)一風(fēng)機(jī)做壓入式工作，在回風(fēng)井口設(shè)一風(fēng)機(jī)做抽出式工作。通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)部分處于正壓，回風(fēng)部分處于負(fù)壓，工作面大致處于中間，其正壓或負(fù)壓均不大，采空區(qū)通連地表的漏風(fēng)因而較小。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)。它的合理與否不僅影響采區(qū)內(nèi)的風(fēng)量分配，事故發(fā)生時(shí)的風(fēng)流控制，生產(chǎn)的正常進(jìn)行，而且嚴(yán)重影響礦井的通風(fēng)質(zhì)量和安全狀況。采煤工作面及掘進(jìn)面通風(fēng)方法（1）采煤工作面通風(fēng)方法通風(fēng)設(shè)計(jì)中采煤工作面的通風(fēng)系統(tǒng)，由采煤工作面的瓦斯、溫度和煤層自燃發(fā)火等所確定的，目前通風(fēng)設(shè)計(jì)，根據(jù)采煤工作面進(jìn)回風(fēng)巷道的布置方式和數(shù)量，可將工作面通風(fēng)系統(tǒng)分為U形與Z形通風(fēng)系統(tǒng)，Y形、W形及雙Z形通風(fēng)系統(tǒng)等類型。①U形與Z形通風(fēng)系統(tǒng)。這種工作面通風(fēng)系統(tǒng)只有一條進(jìn)風(fēng)巷道和一條回風(fēng)巷道。目前我國(guó)普遍使用U形后退式通風(fēng)系統(tǒng)（如圖1.1所示）。其優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作面進(jìn)、回風(fēng)巷要提前掘進(jìn)，維護(hù)工作量大。前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)的維護(hù)工作量小，不存在采掘工作面串聯(lián)通風(fēng)問題，在巷旁支護(hù)好、漏風(fēng)不大時(shí)，有一定優(yōu)越性。采用前進(jìn)式U形通風(fēng)系統(tǒng)（如圖1.2所示）的工作面的采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，而是涌向回風(fēng)平巷。采用Z形后退式通風(fēng)系統(tǒng)（如圖1.3所示）的工作面的采空區(qū)瓦斯不會(huì)涌入工作面，也是涌向回風(fēng)巷，工作面采空區(qū)回風(fēng)側(cè)能用鉆孔抽放瓦斯，但進(jìn)風(fēng)側(cè)不能抽放瓦斯。Z形前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)（如圖1.4所示）的工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)可以抽放瓦斯，采空區(qū)的瓦斯易涌向工作面，特別是上隅角，回風(fēng)側(cè)不能抽放瓦斯。Z形通風(fēng)系統(tǒng)的采空區(qū)漏風(fēng)，介于采用U形后退式和U形前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)之間；該通風(fēng)系統(tǒng)需沿空支戶巷道和控制經(jīng)過采空區(qū)的漏風(fēng)，其難度較大[3]。②Y形、W形及雙Z形通風(fēng)系統(tǒng)，這三種采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)均為兩進(jìn)一回或一進(jìn)兩回的采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)。據(jù)進(jìn)風(fēng)巷與回風(fēng)巷的數(shù)量和位置的不同，Y形通風(fēng)系統(tǒng)（如圖1.5所示）可以有多種不同的方式。生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用較多的是回風(fēng)側(cè)加入附加的新鮮風(fēng)流，與工作面回風(fēng)匯合后從采空區(qū)側(cè)流出。工作面采用Y形通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)使回風(fēng)道風(fēng)量加大，但上隅角及回風(fēng)道德瓦斯不易超限，并可在上部進(jìn)風(fēng)道內(nèi)抽放瓦斯。后退式W形通風(fēng)系統(tǒng)（如圖1.6所示），用于高瓦斯的長(zhǎng)工作面或雙工作面。該系統(tǒng)的進(jìn)回風(fēng)平巷都布置在煤體中。W形前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)的巷道維護(hù)在采空區(qū)內(nèi)，巷道維護(hù)困難，漏風(fēng)大，采空區(qū)涌出的瓦斯量也大。雙Z形通風(fēng)系統(tǒng)，其中間巷與上、下平巷分別在工作面的兩側(cè)。雙Z形通風(fēng)系統(tǒng)，其中間巷與上、下平巷分別在工作面的兩側(cè)。雙Z形前進(jìn)通風(fēng)系統(tǒng)（如圖1.7所示）的上、下進(jìn)風(fēng)平巷維護(hù)在采空區(qū)時(shí)。漏風(fēng)攜帶出的瓦斯可能會(huì)使工作面超限；雙Z形后退式通風(fēng)系統(tǒng)（如圖1.8所示）的上、下入風(fēng)平巷布置在煤體中，漏風(fēng)攜帶出的瓦斯不進(jìn)入工作面，工作面比較安全[3]。③在H形通風(fēng)系統(tǒng)中，兩進(jìn)兩回的通風(fēng)系統(tǒng)（如圖1.9所示），三進(jìn)一回系統(tǒng)（如圖1.10所示），其特點(diǎn)是：工作面風(fēng)量大，采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，氣象條件好，增加了工作面的安全出口，工作面機(jī)電設(shè)備都在新鮮風(fēng)流巷道中，通風(fēng)阻力小，在采空區(qū)的回風(fēng)巷道中可抽放瓦斯，易于控制上隅角的瓦斯，但沿空護(hù)巷困難，由于有附加巷道，可能影響通風(fēng)的穩(wěn)定性，管理復(fù)雜。在工作面和采空區(qū)的瓦斯涌出量較大，在入風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)都需增加風(fēng)量以稀釋整個(gè)工作面的瓦斯，可考慮采用H形通風(fēng)系統(tǒng)[3]。（2）掘進(jìn)工作面通風(fēng)方法掘進(jìn)通風(fēng)方法有總風(fēng)壓通風(fēng)、引射器通風(fēng)和局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)3種。局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)是我國(guó)礦井廣泛采用的一種掘進(jìn)通風(fēng)方法。局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)利用局部通風(fēng)機(jī)做動(dòng)力，通過風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)的通風(fēng)方法稱局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，它是目前局部通風(fēng)最主要的方法。局部通風(fēng)機(jī)的常用通風(fēng)方式有壓入式、抽出式和混合式[3]。①壓入式局部通風(fēng)機(jī)及其附屬裝置安裝在離掘進(jìn)巷道口10m以外的進(jìn)風(fēng)側(cè)，將新鮮風(fēng)流流經(jīng)風(fēng)筒輸送到掘進(jìn)工作面，污風(fēng)沿掘進(jìn)巷道排出。如圖1.11所示。圖1.11壓入式通風(fēng)布置②抽出式局部通風(fēng)機(jī)安裝在離掘進(jìn)巷道10m以外的回風(fēng)側(cè)。新鮮風(fēng)沿巷道流入，污風(fēng)通過風(fēng)筒由局部通風(fēng)機(jī)抽出，如圖1.12所示。圖1.12抽出式通風(fēng)布置③混合式通風(fēng)是壓入式和抽出式兩種通風(fēng)方式的聯(lián)合運(yùn)用，兼有壓入式和抽出式兩者有點(diǎn)，其中壓入式向工作面供新風(fēng)，抽出式從工作面排出污風(fēng)。按局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒的布設(shè)位置，分為長(zhǎng)壓短抽、長(zhǎng)抽短壓和長(zhǎng)抽長(zhǎng)壓。按抽壓風(fēng)筒口位置關(guān)系有前壓后抽和前抽后壓兩種方式。長(zhǎng)抽短壓（前壓后抽）。工作面的污風(fēng)由壓入式風(fēng)筒壓入的新風(fēng)予以沖淡和稀釋，由抽出式主風(fēng)筒排出。其布置如圖1.13所示。圖1.13長(zhǎng)抽短壓通風(fēng)方式長(zhǎng)壓短抽（前抽后壓）。新鮮風(fēng)流經(jīng)壓入式長(zhǎng)風(fēng)筒送入工作面，工作面污風(fēng)經(jīng)抽出式通風(fēng)除塵系統(tǒng)凈化，被凈化后的風(fēng)流沿巷道排出。其布置圖如圖1.14所示。圖1.14長(zhǎng)壓短抽通風(fēng)方式混合式通風(fēng)的主要缺點(diǎn)是降低了壓入式與抽出式兩列風(fēng)筒重疊段巷道內(nèi)的風(fēng)量，當(dāng)掘進(jìn)巷道斷面大時(shí)風(fēng)速就更小，則此段巷道頂板附近易形成瓦斯層狀積聚。因此，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)之間的風(fēng)量要合理匹配，以免發(fā)生循環(huán)風(fēng)，并使風(fēng)筒重疊段內(nèi)風(fēng)速大于最低風(fēng)速。一般，混合式通風(fēng)是大斷面長(zhǎng)距離巖巷掘進(jìn)通風(fēng)的較好方式。礦井全風(fēng)壓通風(fēng)全風(fēng)壓通風(fēng)是利用礦井主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，借助導(dǎo)風(fēng)設(shè)施把主導(dǎo)風(fēng)流的新鮮空氣引入掘進(jìn)工作面。其通風(fēng)量取決于可利用的風(fēng)壓和風(fēng)路風(fēng)阻。按其導(dǎo)風(fēng)設(shè)施不同可分為[3]：①風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)，在巷道內(nèi)設(shè)置擋風(fēng)墻截?cái)嘀鲗?dǎo)風(fēng)流，用風(fēng)筒把新鮮風(fēng)引入掘進(jìn)面，污濁風(fēng)從掘進(jìn)巷道中排出。這種方法輔助工程小，風(fēng)筒安裝、拆卸比較方便，通常用于需風(fēng)量不大的短巷掘進(jìn)通風(fēng)中，如圖1.15所示。圖1.15風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)②平行巷道導(dǎo)風(fēng)，在掘進(jìn)主巷道時(shí)，在附近與其平行掘一條配風(fēng)巷，每隔一定距離在主、配巷間開掘聯(lián)絡(luò)巷，形成貫穿風(fēng)，當(dāng)新的聯(lián)絡(luò)巷溝通后，舊聯(lián)絡(luò)巷封閉。兩條平行巷道的獨(dú)頭部分可用風(fēng)障或風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)，巷道的其余部分用主巷進(jìn)風(fēng)，配巷回風(fēng)。這種方法常用于煤巷掘進(jìn)，尤其是在厚煤層的采空巷掘進(jìn)，和運(yùn)輸、通風(fēng)等需要開掘雙巷時(shí)。這種方法也常用于解決長(zhǎng)巷掘進(jìn)通風(fēng)的困難，如圖1.16所示。圖1.16平行巷道導(dǎo)風(fēng)③鉆孔導(dǎo)風(fēng)，離地面或領(lǐng)近水平較近處掘進(jìn)長(zhǎng)巷反眼或上山時(shí)，可用鉆孔提前溝通掘進(jìn)巷道，以便形成貫穿風(fēng)流。此種方法用于煤層上山掘進(jìn)通風(fēng)，有良好的排瓦斯效果，如圖1.17所示。圖1.17鉆孔導(dǎo)風(fēng)④風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)，在巷道內(nèi)設(shè)置縱向風(fēng)障，把風(fēng)障上游一側(cè)的新風(fēng)引入掘進(jìn)工作面，清洗后的污風(fēng)從風(fēng)障下游一側(cè)排出。在短巷掘進(jìn)時(shí)，可用木板、帆布；長(zhǎng)巷掘進(jìn)，可用磚、石、混凝土材料構(gòu)筑風(fēng)墻。此種方法工程量大。適用于短距離或無其他好方法可用時(shí)采用，如圖1.18所示。圖1.18風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)在主要通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并有足夠的全風(fēng)壓克服導(dǎo)風(fēng)設(shè)施的阻力時(shí)，全風(fēng)壓通風(fēng)能連續(xù)供給掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量，而無需附加通風(fēng)動(dòng)力，管理方便，但其工程量大，使用風(fēng)障有礙運(yùn)輸。因此在瓦斯涌出量大，使用通風(fēng)設(shè)備不安全或技術(shù)不可行的局部地點(diǎn)，可以使用全風(fēng)壓通風(fēng)。如果全風(fēng)壓通風(fēng)在技術(shù)上不可行或經(jīng)濟(jì)上不合理，則必須借助專門的通風(fēng)動(dòng)力設(shè)備，對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行局部通風(fēng)。引射器通風(fēng)，引射器產(chǎn)生的通風(fēng)負(fù)壓，通過風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)的通風(fēng)方法。引射器通風(fēng)一般采用壓入式，如圖1.19所示。圖1.19引射器通風(fēng)引射器通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是無電氣設(shè)備，無噪聲；具有降溫、降塵作用。在煤與瓦斯突出嚴(yán)重的煤層掘進(jìn)時(shí)，用它代替局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，安全性較高。缺點(diǎn)是風(fēng)壓低、風(fēng)量小、效率低，并存在巷道積水問題。一般這種方法適用需風(fēng)量不大短距離巷道掘進(jìn)通風(fēng)；在含塵大、氣溫高的采掘機(jī)械附近，采取水力引射器與其他通風(fēng)方法聯(lián)合使用形成混合式通風(fēng)。使用的前提條件是有高壓水源或氣源[3]。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)礦井通風(fēng)的要求不斷提高，也更具有合理性。如礦井供風(fēng)量每人不少于4m3/min，在主要進(jìn)風(fēng)道、回風(fēng)道、修理中的井筒和提升人員、物料的井筒最大風(fēng)速不能超過8m/s?；夭晒ぷ髅?、掘進(jìn)煤巷和半煤巖巷最小風(fēng)速不小于0.25m/s等規(guī)定，這都為礦井的安全生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。1.3主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作流程設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）確定XX煤礦通風(fēng)方式。根據(jù)礦井瓦斯涌出量，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，煤層賦存條件等因素選擇合適的通風(fēng)方式。（2）采區(qū)、工作面、備用面及掘進(jìn)面的通風(fēng)設(shè)計(jì)，根據(jù)各面生產(chǎn)需求以及其環(huán)境選擇合適的通風(fēng)方式，并計(jì)算出采掘工作面的需風(fēng)量。（3）礦井風(fēng)量計(jì)算和風(fēng)量分配。依據(jù)XX煤礦實(shí)際條件，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求計(jì)算出礦井需風(fēng)量。（4）礦井通風(fēng)阻力計(jì)算。計(jì)算出通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的通風(fēng)阻力，確定礦井的通風(fēng)難易程度。做出通風(fēng)系統(tǒng)圖和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。（5）選擇通風(fēng)設(shè)備。根據(jù)礦井需風(fēng)量及自然風(fēng)壓，結(jié)合主要通風(fēng)機(jī)的特性曲線，選擇出XX煤礦合理的礦井通風(fēng)機(jī)。（6）從一通三防方面提出相關(guān)安全措施。、2麥地掌煤礦基本概況2.1井田概況2.1.1麥地掌煤礦位于山西省清徐縣馬峪鄉(xiāng)陳家坪、麥地掌村及古交市邢家社鄉(xiāng)陳家社村一帶，南距清徐縣城約10km，其間有清徐-古交公路相通。清徐縣城距太原市約40km，其間有307國(guó)道相通。交通尚為方便。本礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為一百五十萬噸，采用一套綜采來滿足產(chǎn)量的要求。礦井運(yùn)輸大巷采用皮帶運(yùn)輸作為主運(yùn)輸，采用柴油機(jī)車最為輔助運(yùn)輸，礦井通風(fēng)采用軸流式扇風(fēng)機(jī)分區(qū)、抽出式通風(fēng)方式。（4）氣象本區(qū)地處我國(guó)西部?jī)?nèi)陸，屬典型的中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候。氣候特點(diǎn)為冬季寒冷，春季多風(fēng)，夏季炎熱，秋季涼爽，四季冷熱多變，晝夜溫差懸殊，干旱少雨，蒸發(fā)量大。降雨多集中在七、八、九三個(gè)月。全年無霜期短，十月初上凍，次年四月解凍。年平均氣溫9.1℃，極端最低氣溫為－24℃，極端最高氣溫為38.9℃；最熱為7月份，平均23.9℃，最冷為1月份，平均－8.4℃。區(qū)內(nèi)年平均降水量433.1mm，年最大降水量849.6mm（1967年）,年最小降水量227.7mm（1972年）。年蒸發(fā)量1192.2mm，相當(dāng)降水量的2.5倍。降水主要集中在7～9月份，占總量的69%，尤以8月份最多，平均為132.5mm，約占總量的25%，并多以暴雨形式出現(xiàn)，易形成洪水、同時(shí)誘發(fā)各類地質(zhì)災(zāi)害。平均風(fēng)速1.76m/s（1991～2001年），極端最大風(fēng)速15.7m/s（1993年1月）。最大凍土深度146cm（1968年）。地質(zhì)構(gòu)造井田位于華北地臺(tái)鄂爾多斯盆地東緣河?xùn)|斷褶帶西側(cè)，伊陜單斜區(qū)東北角與烏拉山～呼和浩特?cái)嘞莸慕雍蠋Р课?，其特殊的大地?gòu)造位置既具備了鄂爾多斯盆地次級(jí)構(gòu)造單元陜北斜坡的主體構(gòu)造形態(tài)，又具有河?xùn)|斷褶帶與烏拉山～呼和浩特?cái)嘞莸臄嗔褬?gòu)造發(fā)育的特點(diǎn)。根據(jù)具體構(gòu)造形態(tài)及斷裂構(gòu)造的分布特征將井田劃分為南北兩個(gè)不同的構(gòu)造單元，南區(qū)主體為向西南傾斜的單斜構(gòu)造，傾向SW，傾角1～3°，局部發(fā)育寬緩的波狀起伏；北區(qū)近東西向，寬度4～5km的狹長(zhǎng)階梯式斷陷帶，該斷陷帶內(nèi)次級(jí)小斷裂構(gòu)造較發(fā)育。井田以F2斷裂南北分界，形成南區(qū)寬緩的單斜構(gòu)造形態(tài)，總體抬升幅度較大，52煤層底板標(biāo)高一般在+1160～+1175m之間，最低+1155m，最高靠近F2斷層附近煤層底板標(biāo)高在+1185m左右，近于水平地層，起伏較小，井田東南部邊緣地段煤層逐漸變薄，甚至局部尖滅，幅高降低20m左右，西南部地勢(shì)較低，沿溝谷煤層出露較多，剝蝕范圍較大。井田中部及北部邊緣發(fā)育二條較大的正斷層（F1、F2），近東西向分布，形成東西走向、南北寬約4～5km的狹長(zhǎng)斷陷帶，東西延伸至井田外圍。F1斷層為正斷層，傾向南西，一般傾角65°～70°，局部75°～80°，近直立。地表控制點(diǎn)3個(gè)，如石塔則小南川溝斷點(diǎn)，斷層痕跡明顯，斷層出露點(diǎn)上下盤地層巖性截然不同，上盤為灰色、灰白色粉砂巖、細(xì)粒砂巖夾煤層、薄層炭質(zhì)泥巖，屬延安組含煤地層，薄煤層判斷為52上及51下部煤層；下盤巖性為雜色泥巖及粉砂巖，為富縣組標(biāo)志性地層，根據(jù)層位及層間距判斷該斷層落差60～70m。F2斷層位于先期開采地段北部邊界，勘探報(bào)告對(duì)該斷層進(jìn)行了重點(diǎn)控制，根據(jù)地表、鉆孔驗(yàn)證及二維地震等手段進(jìn)行控制，查明了該斷層的性質(zhì)、規(guī)模及平面擺動(dòng)位置。F2斷層為正斷層，傾向北東，傾角65°～70°，自西向東斷層規(guī)模變小，西端最大落差120m，東端逐漸減小至30～50m。井田內(nèi)該斷層地表控制點(diǎn)5個(gè)，且斷層上下盤通過鉆孔驗(yàn)證，其平面擺動(dòng)范圍控制在100m以內(nèi)。ZK16-13鉆孔底部發(fā)現(xiàn)斷層破碎帶痕跡。先期開采地段與F2斷層之間推斷存在規(guī)模較小的次級(jí)斷層（F5），勘探報(bào)告依據(jù)鉆孔煤層底板等高線進(jìn)行推斷，屬隱伏斷層，地表覆蓋未出露。F4斷層分布于秦晉煤礦的西南部，為一走向北北西～南南東、傾向北東、傾角83°～87°的張性正斷層，斷層兩側(cè)各有1～10m寬的拖曳和牽引帶，受其影響局部地層傾角可達(dá)8°，距斷層破碎帶稍遠(yuǎn)處，地層復(fù)趨平緩。秦晉煤礦22號(hào)煤層被該斷層分為東西兩部，東部為其上盤，地表出露為風(fēng)化后的直羅組地層；西部為其下盤，出露地層為延安組第四段，含22號(hào)煤層。根據(jù)勘探報(bào)告提供的資料，井田地層平緩，南部（F2斷層以南）傾角1～3°，地質(zhì)構(gòu)造屬簡(jiǎn)單類型；井田北部（F1和F2斷層之間的斷陷帶）傾角最大8°，次級(jí)小斷裂構(gòu)造較發(fā)育，構(gòu)造較南部相對(duì)復(fù)雜?？傮w上分析，井田地質(zhì)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單。煤層與煤質(zhì)（1）煤層麥地掌井田含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組第一段至第四段。含煤地層總厚度30.30～254.72m，平均厚度89.78m。含煤9層，自上而下編為22、31、42、43、44、51、52上、52和53煤，煤層平均總厚12.57m，煤層平均可采厚度12.22m，含煤系數(shù)14%?？刹擅簩臃植济娣e及可采面積如表2.1所示。表2.1各可采煤層分布面積及可采面積一覽表煤層編號(hào)2231425152上52分布面積（km2）3.588.6412.3313.361543.26可采面積（km2）3.588.648.6212.819.8839.32（2）煤質(zhì)井田內(nèi)可采煤層均為黑色，條痕為黑褐色；瀝青～油脂光澤，性較脆，部分暗淡光澤；貝殼狀、參差狀斷口。絲炭呈絲絹光澤，纖維狀結(jié)構(gòu)；各煤層內(nèi)生裂隙不甚發(fā)育，裂隙填充少量方解石脈或細(xì)小黃鐵礦脈及薄膜；煤層以中條帶～細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)為主，均一狀結(jié)構(gòu)；煤層水平層理發(fā)育。各可采煤層平均視密度變化不大，在1.33～1.39g/cm3之間。各煤層顯微組分中鏡質(zhì)組含量約占12.9～57.6%。其中51煤最低，42煤最高。惰質(zhì)組含量約占31.7～81.4%，顯示煤的高絲炭化特征，其中42煤最低，51煤最高。有機(jī)組分中，煤層的鏡質(zhì)組以基質(zhì)鏡質(zhì)體為主，次為均質(zhì)鏡質(zhì)體，含少量結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體及團(tuán)塊狀鏡質(zhì)體，含極少量膠質(zhì)鏡質(zhì)體。惰質(zhì)組一般以碎屑絲質(zhì)體為主，次為絲質(zhì)體，含少量半絲質(zhì)體，含極少量微粒體及粗粒體、菌類體。殼質(zhì)組以小孢子為主，次為角質(zhì)體，含少量樹脂體。無機(jī)組分總含量0.6％～8.9％。其中52上煤最高，52煤、31煤最低，其主要無機(jī)組分包括粘土類、硫化物類、碳酸鹽類、二氧化硅類。各煤層的最大鏡質(zhì)組反射率（Rmax%）在0.438-0.601%之間變化。以上煤的宏、微觀特征表明，井田內(nèi)各煤層屬于低變質(zhì)煙煤。瓦斯根據(jù)勘探報(bào)告，在井田內(nèi)取16個(gè)瓦斯采樣測(cè)試分析：各層煤所含瓦斯成份多是以氮?dú)鉃橹?，二氧化碳微量，多屬氮?dú)鈳?。瓦斯的賦集與運(yùn)移條件與圍巖特征等因素有密切關(guān)系，在空間上不是均勻分布于煤層之中。區(qū)內(nèi)各煤層埋藏淺,地層產(chǎn)狀進(jìn)水平，無貯氣構(gòu)造，煤的變質(zhì)程度低，雖有少量瓦斯溢出，但大多沿巖石裂隙逸散于大氣中，因此測(cè)試結(jié)果氣體總量很小。經(jīng)對(duì)勘探區(qū)內(nèi)各小煤窯調(diào)查，均未發(fā)生過瓦斯爆炸事故，該區(qū)各煤層瓦斯含量很低?？碧絽^(qū)內(nèi)共取瓦斯樣11組，見表2.2。表2.2各煤層瓦斯含量測(cè)定成果匯總表煤層點(diǎn)數(shù)自然瓦斯成分（%）瓦斯含量（ml/gr,daf）N2CO2CH4重?zé)NN2CO2CH4重?zé)N井田水文地質(zhì)條件區(qū)域地處鄂爾多斯臺(tái)向斜東緣，陜北黃土高原與毛烏素沙漠的接壤地帶，為北溫帶干旱、半干旱大陸季風(fēng)性氣候。屬水系發(fā)育的黃土梁峁區(qū)，地形破碎，切割強(qiáng)烈。區(qū)內(nèi)較大的水系有皇甫川、孤山川、清水川、悖牛川等河。區(qū)域內(nèi)可分為三個(gè)自然地貌區(qū)，即沙漠灘地區(qū)（包括低緩黃土梁崗區(qū)），河谷階地區(qū)及黃土梁峁區(qū)。地下水的形成、分布和水化學(xué)特征主要受區(qū)域地貌制約，此外還受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、古地理環(huán)境及水文氣象諸因素的綜合控制。區(qū)內(nèi)可分為新生界松散巖類孔隙及裂隙潛水，中生界碎屑巖類裂隙孔隙潛水與層間裂隙承壓水。隔水層主要是第三系上新統(tǒng)靜樂組紅土，分布廣，厚度一般20～60m，鉆孔揭露最大厚度95m，為新生界與基巖之間的隔水層，此外還有厚度、面積較大且連續(xù)分布的泥巖及粉砂質(zhì)泥巖等，為基巖層間隔水層。區(qū)內(nèi)潛水主要接受大氣降水的入滲補(bǔ)給，補(bǔ)給量受大氣降水量，降水強(qiáng)度，降水形式，地形地貌，含水層巖性等諸多因素的制約。另外沙漠灘地區(qū)地下水還接受凝結(jié)水的補(bǔ)給，但補(bǔ)給量甚微。徑流方向受區(qū)域地形控制總體由北往南運(yùn)動(dòng)。局部受地貌地形控制，一般由地勢(shì)高的河間區(qū)向河谷區(qū)徑流。本區(qū)潛水主要以泉或泄流形式排泄，人工開采及垂向蒸發(fā)亦是排泄方式之一。井田屬黃河水系，支流有孤山川、木瓜川、清水川等河。依據(jù)地質(zhì)勘探及詳查資料，結(jié)合地形地貌，確定井田中部，沿銀巧圪塔、紅崖灣、大墩梁、塌樓梁、太平墩一帶，有一NW-SE向的分水嶺，沿塌樓梁、墩梁一帶，有一近W-E向的分水嶺，將勘探區(qū)內(nèi)潛水劃分為東北、東南、西部三個(gè)流域區(qū)。西部屬孤山川河流域，勘探區(qū)內(nèi)面積約21km2。東北部屬清水川流域，面積約5.54km2。東南部屬木瓜川流域，面積約6km2。梁的延伸方向受水系的控制，以分水嶺為中心，向兩側(cè)展布，梁面多以黃土及極少量風(fēng)積沙覆蓋。以10～20°向兩側(cè)溝谷傾斜，溝邊緣以下谷坡較為陡峻，局部地段兩岸谷坡形成陡崖，不利于降水及地表水的滲入，對(duì)地下水的形成十分不利?？碧絽^(qū)西部亂菜溝、菜溝、XX溝等支水系，匯入沙梁川，向下游流入孤山川。東北部的寧條溝、紅崖灣、大墩溝、老虎溝一帶由西南向東北流入小南川溝匯入清水川河。木瓜川、嚇?biāo)拦頊嫌晌鞅毕驏|南流入木瓜川河，均向下游在府谷境內(nèi)匯入黃河。井田水文地質(zhì)類型為二類一型，即以裂隙含水層充水為主的水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦床。礦井涌水對(duì)開采影響很小。2.2礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力礦井工作制度根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合礦區(qū)工作習(xí)慣，確定礦井設(shè)計(jì)年工作日為330天，日凈提升時(shí)間16h。井下實(shí)行“四六”工作制，每天四班作業(yè)，其中三班生產(chǎn)，一班檢修，每班工作6小時(shí)。地面實(shí)行“三八”工作制，第每天三班作業(yè)，每班工作8小時(shí)，其中二班生產(chǎn)，一班檢修。礦井生產(chǎn)條件（1）資源條件井田面積54km2，勘探地質(zhì)報(bào)告共獲得各類資源資/源量222.21Mt，煤類屬低～低中灰分、特低硫的不粘煤，煤質(zhì)優(yōu)良。工業(yè)資源/儲(chǔ)量192.08Mt，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量120.85Mt。（2）開采技術(shù)條件井田地質(zhì)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，瓦斯含量低，無地?zé)嵛：??？刹擅簩淤x存穩(wěn)定，為近水平煤層（煤層傾角小于3°）。各煤層有自燃傾向性，煤塵有爆炸性。設(shè)計(jì)采取了全面的綜合防治措施，可最大可能地減少或避免安全事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)高效。（3）市場(chǎng)條件井田煤質(zhì)優(yōu)良。根據(jù)市場(chǎng)分析，銷售前景看好。（4）煤炭外運(yùn)條件礦井生產(chǎn)的煤炭既可通過汽車運(yùn)至附近用戶，也可以通過神（木）～朔（州）鐵路外運(yùn)，交通運(yùn)輸條件便利。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.20Mt/a。礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為120.85Mt，經(jīng)計(jì)算礦井服務(wù)年限為71.9a。一水平設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為100.2Mt，計(jì)算出服務(wù)年限為59.6a。2.3井田開拓方式礦井工業(yè)場(chǎng)地布置在菜溝內(nèi)約2km、上廟梁村西北約0.5km處的溝谷內(nèi)。工業(yè)場(chǎng)地處地形地勢(shì)，經(jīng)計(jì)算場(chǎng)地標(biāo)高約+1129～+1136m。工業(yè)場(chǎng)地位于溝兩側(cè)52煤層底板以下30m左右。根據(jù)井田范圍形狀特征，開拓巷道沿菜溝煤層露頭風(fēng)氧化帶布置最合理。工業(yè)場(chǎng)地南邊界距離開拓巷道約430m經(jīng)計(jì)算井筒坡度小于5°，即礦井有條件選擇平硐開拓，設(shè)計(jì)確定采用平硐開拓。根據(jù)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)的井筒的功能要求，設(shè)計(jì)布置主平硐擔(dān)任煤炭運(yùn)輸及輔助進(jìn)風(fēng)任務(wù)、副平硐擔(dān)任輔助運(yùn)輸及主要進(jìn)風(fēng)任務(wù)、回風(fēng)斜井擔(dān)任回風(fēng)任務(wù)。結(jié)合工業(yè)場(chǎng)地總平面布置、堅(jiān)向布置，為充分利用地形地勢(shì)，主、副平硐與一采區(qū)回風(fēng)斜井3個(gè)井筒井口布置在3個(gè)水平標(biāo)高平臺(tái)處，其中主平硐進(jìn)口標(biāo)高+1165.0m、副平硐進(jìn)口標(biāo)高+1129.0m。根據(jù)井田南北區(qū)可采煤層層位，設(shè)計(jì)將礦井劃分2個(gè)水平（一水平設(shè)3個(gè)輔助水平）、8個(gè)采區(qū)，其中一水平標(biāo)高1165.0m、二水平標(biāo)高+1015.0m。井田南區(qū)+1165m水平開拓巷道沿菜溝煤層露頭保護(hù)煤柱布置。+1165m水平開拓巷道穿過斷層后與沿F2斷層保護(hù)煤柱布置的暗斜井連接。暗斜井與各輔助水平及二水平連接。由于井田范圍較大，需采用分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)。布置在主工業(yè)場(chǎng)地的一采區(qū)回風(fēng)斜井與主、副平硐服務(wù)于一采區(qū)。布置在菜溝村附近的菜溝回風(fēng)平硐與主、副平硐服務(wù)于一采區(qū)東北局部、二采區(qū)和三采區(qū)。布置在大墩溝風(fēng)井場(chǎng)地的1對(duì)進(jìn)回風(fēng)井立井服務(wù)于井田北區(qū)。主平硐井口位于工業(yè)場(chǎng)地東南側(cè)生產(chǎn)區(qū)，井口標(biāo)高+1156.0m，傾角1o13′50"，長(zhǎng)度433m，安裝1部阻燃膠帶輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)煤炭運(yùn)輸任務(wù)，并兼進(jìn)風(fēng)。副平硐井口位于工業(yè)場(chǎng)地西南部輔助生產(chǎn)區(qū)內(nèi)，井口標(biāo)高+1129.0，傾角5o，長(zhǎng)度475m，利用無軌膠輪車擔(dān)負(fù)材料、設(shè)備和人員以及矸石的運(yùn)輸任務(wù)，并兼進(jìn)風(fēng)和安全出口。一采區(qū)回風(fēng)斜井井口位于工業(yè)場(chǎng)地西南側(cè)山坡上，井口標(biāo)高+1175.0m，傾角0～25o，長(zhǎng)度51m。其主要為一采區(qū)服務(wù)，稱之為一采區(qū)回風(fēng)斜井。一采區(qū)回風(fēng)斜井擔(dān)負(fù)一采區(qū)回風(fēng)任務(wù)并兼安全出口。2.4采區(qū)布置及裝備井田地質(zhì)特征根據(jù)構(gòu)造形態(tài)及斷裂構(gòu)造的分布特征，井田劃分為南北兩個(gè)不同的構(gòu)造單元，南區(qū)主體為向西南傾斜的單斜構(gòu)造，傾向SW，傾角1～3°，局部發(fā)育寬緩的波狀起伏；北區(qū)近東西向，寬度4～5km的狹長(zhǎng)階梯式斷陷帶，該斷陷帶內(nèi)次級(jí)小斷裂構(gòu)造較發(fā)育。南北區(qū)以F2斷層為界。F2斷層傾向北東，傾角65～70°，落差110m左右，自西向東規(guī)模逐漸變小。一采區(qū)尺寸、可采儲(chǔ)量及生產(chǎn)能力如表2.3所示。表2.3一采區(qū)尺寸、可采儲(chǔ)量及生產(chǎn)能力表采區(qū)名稱走向長(zhǎng)度（km）傾斜長(zhǎng)度（km）開采面積（km2）可采儲(chǔ)量（Mt）生產(chǎn)能力（Mt/a）一采區(qū)1.911.063.398.441.20采煤方法與工藝井田可采煤層特征，煤層可采范圍內(nèi)厚度0.8～3.32m，為中厚及薄煤層，南、北兩區(qū)均為單斜構(gòu)造，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，近水平煤層。采煤工藝采用綜合機(jī)械化采煤工藝。根據(jù)煤層為近水平煤層、有自燃發(fā)火傾向性，同時(shí)考慮工作面采空區(qū)容易管理，工作面由采區(qū)邊界向準(zhǔn)備巷道后退式推進(jìn)，采用長(zhǎng)壁后退式采煤方法。工作面生產(chǎn)方式及設(shè)備（1）工作面生產(chǎn)方式工作面以液壓支架形成的空間作為采、裝、運(yùn)設(shè)備及人員安全活動(dòng)空間。采煤機(jī)作為割煤設(shè)備，跨在刮板輸送機(jī)上運(yùn)行。刮板輸送機(jī)為煤炭運(yùn)輸設(shè)備。采煤采用雙滾筒采煤機(jī)。采煤機(jī)前端滾筒沿頂板割煤，后端滾筒沿底板割煤。面向煤壁，右滾筒為右螺旋（即順時(shí)針螺旋），左滾筒為左螺旋（即逆時(shí)針螺旋）。采煤機(jī)采用工作面端部斜切進(jìn)刀，往返一次割兩刀為一循環(huán)。采煤機(jī)割下的煤一部分落入刮板輸送機(jī)，由刮板輸送機(jī)運(yùn)出工作面；另一部分落入刮板輸送機(jī)與煤壁之間底板上，由采煤機(jī)清底裝煤，另外刮板輸送機(jī)前移也起到清理底煤作用。（2）工作面設(shè)備根據(jù)所需采高（最大采高3m）、截割功率及液壓支架高度，選用MG400/930-AWD型雙滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率2×400+2×55+20kW（截割功率2×400kW），電壓3300V。適合于采高1.60～3.40m，傾角小于40°的薄及中厚煤層?？蓮澢伟遢斔蜋C(jī)考慮工作面長(zhǎng)度及采煤與刮板輸送機(jī)連接尺寸要求，選用SGZ730/400型刮板輸送機(jī)。運(yùn)輸能力700～900t/h，工作長(zhǎng)度200m，裝機(jī)功率2×200kW。2.5采掘工作面概況采煤工作面概況首采區(qū)內(nèi)52號(hào)煤層厚度2.12～2.54m，平均2.38m，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，大部分具一層夾矸，厚度0.05～0.40m，平均0.21m，巖性為粉砂質(zhì)泥巖或炭質(zhì)泥巖。煤層變異系數(shù)Cr=0.1822，屬穩(wěn)定性煤層。因此確定首采區(qū)回采工作面采高2.38m。結(jié)合本礦井地質(zhì)條件簡(jiǎn)單、煤層賦存穩(wěn)定、煤層傾角近水平的特點(diǎn)，參考陜北地區(qū)生產(chǎn)礦井生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和所選設(shè)備能力較大等因素，綜合確定首采區(qū)工作面長(zhǎng)度200m。生產(chǎn)中可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，調(diào)整到最適合礦井開采條件和設(shè)備的工作面長(zhǎng)度。表2.4工作面特征表采區(qū)工作面編號(hào)采煤工藝工作面參數(shù)年生產(chǎn)能力（Mt）面長(zhǎng)（m）采高（m）年進(jìn)度（m）一采區(qū)1001綜采2002.3817281.20掘進(jìn)工作面概況礦井初期時(shí)共配備3個(gè)掘進(jìn)工作面。表2.5掘進(jìn)工作面主要設(shè)備配備表序號(hào)煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)1掘進(jìn)機(jī)EBZ-1602轉(zhuǎn)載機(jī)QZP-1603可伸縮膠帶機(jī)SSJ800/2×404錨桿機(jī)MYT-1205局部通風(fēng)機(jī)FBD№6.3/2×306混凝土噴射機(jī)ZP-I7混凝土攪拌機(jī)安Ⅳ8混凝土噴射機(jī)械手FS-22.6本章小結(jié)本章主要從以下幾點(diǎn)介紹了XX煤礦。（1）XX煤礦周邊環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、煤層與煤質(zhì)、瓦斯、井田水文地質(zhì)條件等概況。（2）XX煤礦的生產(chǎn)條件、井田開拓方式、采區(qū)布置及裝備、采掘工作面概況。3采掘工作面通風(fēng)方式選擇3.1采煤工作面通風(fēng)方式確定現(xiàn)有通風(fēng)方式采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)是由進(jìn)、回風(fēng)巷（順槽）、工作面、采空區(qū)和通風(fēng)設(shè)施等構(gòu)成，包括采煤工作面的通風(fēng)方法、風(fēng)流流動(dòng)形式、通風(fēng)方式和采空區(qū)漏風(fēng)方式等。采煤工作面的通風(fēng)方式，目前有U形、Z形、Y形、W形、Z形、H形幾種通風(fēng)系統(tǒng)。各種通風(fēng)系統(tǒng)特點(diǎn)如表3.1所示。表3.1各通風(fēng)系統(tǒng)特點(diǎn)Ｕ形通風(fēng)系統(tǒng)Ｕ形后退式其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，巷道施工維修量小，工作面漏風(fēng)小，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理等；缺點(diǎn)是上隅角瓦斯易超限，工作面進(jìn)、回風(fēng)巷要提前掘進(jìn)，維護(hù)工作量大。U形前進(jìn)式前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)工作量小，不存在采掘工作面串聯(lián)通風(fēng)問題，漏風(fēng)不大時(shí)，有一定優(yōu)越性，工作面的采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，而是涌向回風(fēng)平巷。Z形通風(fēng)系統(tǒng)Z形后退式工作面的采空區(qū)瓦斯不會(huì)涌入工作面，而是涌向回風(fēng)巷，工作面采空區(qū)回風(fēng)側(cè)能用鉆孔抽放瓦斯，但進(jìn)風(fēng)側(cè)不能抽放瓦斯。Z形前進(jìn)式工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)可以抽放瓦斯，采空區(qū)的瓦斯涌向工作面，特別是上隅角，回風(fēng)側(cè)不能抽風(fēng)瓦斯。Z形通風(fēng)系統(tǒng)采空區(qū)漏風(fēng)，介于U形后退和U形前進(jìn)式之間。W形通風(fēng)系統(tǒng)W形后退式用于高瓦斯的長(zhǎng)工作面或雙工作面，該系統(tǒng)的進(jìn)、回風(fēng)平巷都布置在煤體中。在中間巷內(nèi)布置瓦斯鉆孔時(shí)，抽放孔處于抽放區(qū)域的中心，因而抽放率比采用U形通風(fēng)系統(tǒng)的工作面提高50%。W形前進(jìn)式巷道維護(hù)在采空區(qū)內(nèi)，巷道維護(hù)困難，漏風(fēng)大，采空區(qū)涌出的瓦斯量也大。雙Z形通風(fēng)系統(tǒng)雙Z后退式上、下入風(fēng)平巷布置在煤體中，漏風(fēng)攜帶出的瓦斯不進(jìn)入工作面，工作面比較安全。雙Z前進(jìn)式上、下進(jìn)風(fēng)平巷維護(hù)在采空區(qū)時(shí)，漏風(fēng)攜帶出的瓦斯可能會(huì)使工作面超限。雙Z形通風(fēng)系統(tǒng)的工作面有一段時(shí)下行通風(fēng)，并且需設(shè)邊界上山，維護(hù)在采空區(qū)的巷道在支護(hù)上還要防止漏風(fēng)。H形通風(fēng)系統(tǒng)包括兩進(jìn)兩回式和三進(jìn)一回式兩種通風(fēng)方式。工作面風(fēng)量大，采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，氣象條件好，增加了工作面的安全出口，工作面機(jī)電設(shè)備在新鮮風(fēng)流巷道中，通風(fēng)阻力小，在采空區(qū)的回風(fēng)巷道中可抽放瓦斯，易于控制上隅角瓦斯。但沿空護(hù)巷困難；由于有附加巷道，可能影響通風(fēng)的穩(wěn)定性，管理復(fù)雜。在工作面和采空區(qū)的瓦斯涌出量都較大，在入風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)都需增加風(fēng)量以稀釋整個(gè)工作面瓦斯時(shí)，可考慮采用H形通風(fēng)系統(tǒng)。Y形通風(fēng)系統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用較多的是在回風(fēng)側(cè)加入附加的新鮮風(fēng)流，與工作面回風(fēng)匯合后從采空區(qū)側(cè)流出的通風(fēng)系統(tǒng)。工作面采用Y形通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)使回風(fēng)道風(fēng)量加大，但上隅角及回風(fēng)道的瓦斯不易超限，并可在上部進(jìn)風(fēng)道內(nèi)抽放瓦斯。采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的子系統(tǒng)。是井下采煤的工作地點(diǎn)，又是井下人員最集中的地點(diǎn)，因此其通風(fēng)系統(tǒng)的好與壞對(duì)礦井安全生產(chǎn)有直接影響。XX煤礦通風(fēng)方式確定根據(jù)礦井瓦斯、水文地質(zhì)條件，采區(qū)布置等因素，工作面通風(fēng)系統(tǒng)有U型與Z型兩種方案可供選擇。根據(jù)表3.1可知，U型通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、施工量小、工作面漏風(fēng)小、風(fēng)流穩(wěn)定、易于管理。所以，一采區(qū)采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)確定為U型后退式。工作面通風(fēng)方式布置見圖如圖3.1所示。圖3.1U型后退式3.2掘進(jìn)通風(fēng)方式確定目前的掘進(jìn)通風(fēng)方式掘進(jìn)通風(fēng)方法有總風(fēng)壓通風(fēng)、引射器通風(fēng)和局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)3種。各種掘進(jìn)通風(fēng)方法特點(diǎn)如表3.2所示。表3.2各掘進(jìn)通風(fēng)方法特點(diǎn)XX煤礦掘進(jìn)通風(fēng)方式確定經(jīng)上述幾種掘進(jìn)通風(fēng)方式優(yōu)缺點(diǎn)比較，確定掘進(jìn)巷道采用局部通風(fēng)方式，局部通風(fēng)機(jī)有壓入和抽出式兩種可選擇。壓入式和抽出式通風(fēng)比較（1）壓入式通風(fēng)時(shí)，局部通風(fēng)機(jī)布置在新鮮風(fēng)流中，污風(fēng)不通過局部通風(fēng)機(jī)，安全性好；而抽出式通風(fēng)時(shí)，含瓦斯的污風(fēng)通過局部通風(fēng)機(jī)，若局部通風(fēng)機(jī)不具備防爆性能，則是非常危險(xiǎn)的。（2）壓入式通風(fēng)風(fēng)筒出口風(fēng)速和有效射程均較大，可防止瓦斯層狀積聚，且因風(fēng)速較大而提高散熱效果。然而，抽出式通風(fēng)有效吸程小，掘進(jìn)施工中難以保證風(fēng)筒吸入口到工作面的距離在有效吸程之內(nèi)。與壓入式通風(fēng)相比，抽出式風(fēng)量小，工作面排污風(fēng)所需時(shí)間長(zhǎng)、速度慢。（3）壓入式通風(fēng)時(shí)，掘進(jìn)巷道涌出的瓦斯向遠(yuǎn)離工作面方向排走，而用抽出式通風(fēng)時(shí)，巷道壁面涌出的瓦斯隨風(fēng)流流向工作面，安全性較差。（4）抽出式通風(fēng)時(shí)，新鮮風(fēng)流沿巷道進(jìn)入工作面，整個(gè)井巷空氣清新，勞動(dòng)環(huán)境好；而壓入式通風(fēng)時(shí)，污風(fēng)沿巷道緩慢排出，掘進(jìn)巷道越長(zhǎng)，排污風(fēng)速度越慢，受污染時(shí)間越久。這種情況在大斷面距離巷道掘進(jìn)中尤為突出。（5）壓入式通風(fēng)可用柔性風(fēng)筒，其成本低、重量輕，便于運(yùn)輸。而抽出式通風(fēng)的風(fēng)筒承受負(fù)壓作用，必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風(fēng)筒，成本高，重量大，運(yùn)輸不便?；谏鲜龇治?，當(dāng)以排除瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)時(shí)應(yīng)采用壓入式通風(fēng)，而當(dāng)以排除粉塵為主的井筒掘進(jìn)時(shí)，宜采用抽出式通風(fēng)。麥地掌煤礦井田煤層為薄及中厚煤層，開拓及準(zhǔn)備巷道高度大于等于煤層厚度，沿煤層底板布置，為半煤巖巷、煤層巷為主。所以掘進(jìn)工作面通風(fēng)局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方法設(shè)計(jì)為壓入式通風(fēng)。如圖3.2所示。圖3.2掘進(jìn)工作面壓入式通風(fēng)方法3.3采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求在一般情況下，一個(gè)礦井總是同時(shí)有幾個(gè)采區(qū)進(jìn)行回采和準(zhǔn)備。從通風(fēng)的角度來看，每一個(gè)釆區(qū)就是礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的一個(gè)獨(dú)立的通風(fēng)區(qū)域，它們各自與礦井的主要進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷相連通，是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主要組成單元，是采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，它包括采區(qū)進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)和工作面進(jìn)、回風(fēng)巷道組成的風(fēng)路的連接形式及采區(qū)內(nèi)的風(fēng)流控制設(shè)施。采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)主要取決于采煤系統(tǒng)（采煤方法），但又能在-定程度上影響著采區(qū)的巷道布置系統(tǒng)。其合理與否不僅影響采區(qū)內(nèi)的風(fēng)量分配，發(fā)生事故時(shí)的風(fēng)流控制，生產(chǎn)的順利完成，而且影響到全礦井的通風(fēng)質(zhì)量和安全狀況。完備的采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)能有效地控制采區(qū)內(nèi)的風(fēng)流方向，風(fēng)量和風(fēng)質(zhì)，采區(qū)應(yīng)該有足夠的供風(fēng)量，并按需分配到各個(gè)采、掘工作面。為此，采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)滿足下列基本要求：（1）每一個(gè)采區(qū)，都必須布置回風(fēng)巷，實(shí)行分區(qū)通風(fēng)。煤層群或分層開采的每個(gè)上、下山采區(qū)，采用聯(lián)合布置時(shí)，都必須至少設(shè)置一條專門的回風(fēng)巷。采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)巷必須貫穿整個(gè)采區(qū)的長(zhǎng)度或高度。嚴(yán)禁將一條上、下山或盤區(qū)的風(fēng)巷分為兩段，其中一段為進(jìn)風(fēng)巷，另一段為回風(fēng)巷。（2）保證風(fēng)流流動(dòng)的穩(wěn)定性，在采區(qū)逆風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)盡量避免或減少角聯(lián)通風(fēng)。（3）通風(fēng)系統(tǒng)力求簡(jiǎn)單，以便在發(fā)生事故時(shí)易于控制風(fēng)流和撤走人員。（4）采煤工作面和掘進(jìn)工作面都應(yīng)采用獨(dú)立通風(fēng)。有特殊困難必須串聯(lián)通風(fēng)時(shí)應(yīng)符合《規(guī)程》有關(guān)規(guī)定。（5）煤層傾角大于12°的采煤工作面采用下行通風(fēng)時(shí)，報(bào)礦總工程師批準(zhǔn)，并須遵守下列規(guī)定：①采煤工作面的風(fēng)速，不得低于lm/s；②機(jī)電設(shè)備設(shè)在回風(fēng)巷時(shí)，其風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔坏贸^1%，并應(yīng)裝有瓦斯自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警斷電裝置；③進(jìn)、回風(fēng)巷中，都必須設(shè)置消防供水管路。④有煤與瓦斯（二氧化碳）突出的采煤工作面嚴(yán)禁采用下行通風(fēng)。（6）采煤工作面和掘進(jìn)工作面的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)，都不得經(jīng)過采空區(qū)或冒落區(qū)。水采工作面由采空區(qū)和冒落區(qū)回風(fēng)時(shí)，必須使水采工作面有足夠的新鮮風(fēng)流，保證水采工作面及其回風(fēng)巷的風(fēng)流中的瓦斯和CO2濃度都必須符合《規(guī)程》規(guī)定。（7）采空區(qū)須及時(shí)封閉。隨著回采工作面的推進(jìn)，通至采空區(qū)的風(fēng)眼須逐一封閉，采區(qū)結(jié)束后，至多不超過一個(gè)月，必須設(shè)密閉全部封閉采區(qū)。（8）機(jī)電硐室須設(shè)在進(jìn)風(fēng)流中。硐室深度不超過6m，入門寬度不小于1.5m者，可用擴(kuò)散通風(fēng)。個(gè)別機(jī)電硐室經(jīng)礦總工程師設(shè)在回風(fēng)流中，但其中瓦斯?jié)舛炔坏贸^0.5%，并應(yīng)安裝瓦斯自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警斷電裝置。（9）采掘工作面空氣溫度不得超過26℃；機(jī)電硐室不得超過30℃。采區(qū)風(fēng)流路徑采區(qū)生產(chǎn)所需的新鮮風(fēng)流由副平硐、主平硐至水平井底車場(chǎng)，再通過一采區(qū)膠帶、輔運(yùn)下山進(jìn)入采區(qū)各用風(fēng)點(diǎn)?；夭晒ぷ餍迈r風(fēng)流再經(jīng)工作面運(yùn)輸順槽進(jìn)入各工作面。工作面污風(fēng)流經(jīng)工作面回風(fēng)順槽進(jìn)入采區(qū)回風(fēng)下山，最后匯入一采區(qū)回風(fēng)斜井排出地面。見一采區(qū)容易時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖—圖4.1。3.4本章小結(jié)本章是采區(qū)回采工作面和掘進(jìn)工作面的通風(fēng)設(shè)計(jì)。根據(jù)采區(qū)基本要求，確定了采區(qū)風(fēng)流路徑，以及采區(qū)工作面通風(fēng)系統(tǒng)的選擇和掘進(jìn)工作面的通風(fēng)方式。主要結(jié)論有：（1）根據(jù)回采工作面各通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的比較。確定XX煤礦一采區(qū)采用U型后退式通風(fēng)系統(tǒng)。（2）根據(jù)各種掘進(jìn)通風(fēng)方法的特點(diǎn)，結(jié)合XX煤礦掘進(jìn)情況，確定掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方法設(shè)計(jì)為壓入式通風(fēng)。4礦井通風(fēng)方法及風(fēng)量確定4.1礦井通風(fēng)方法的選擇選擇通風(fēng)系統(tǒng)原則在選擇通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮的原則包括：保證井下人員具有最大的安全性；通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，不因空氣溫度的變化、輔助通風(fēng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)或停止而發(fā)生變動(dòng)；通風(fēng)費(fèi)用最小。為了上述原則，在擬定通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：（1）盡量利用通向地面的一切井巷作為進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷，而且不得利用箕斗作為進(jìn)風(fēng)井。如果兼作進(jìn)風(fēng)井使用時(shí)，必須遵守《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定：當(dāng)箕斗或膠帶運(yùn)輸井兼作進(jìn)風(fēng)井時(shí)，箕斗井風(fēng)速不得大于6m/s、膠帶井風(fēng)速不得大于4m/s，應(yīng)有可靠的降塵措施，保證粉塵濃度符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，膠帶井還應(yīng)設(shè)有消防設(shè)施。當(dāng)采用箕斗井回風(fēng)時(shí)，井上、下卸載裝置和井塔必須有完善的封閉設(shè)施，其漏風(fēng)率不得大于15%，應(yīng)有可靠的降塵設(shè)施，膠帶井不得兼作回風(fēng)井。（2）盡可能采用并聯(lián)通風(fēng)系統(tǒng)，并使并聯(lián)風(fēng)流的風(fēng)壓值接近，以避免過多的風(fēng)流調(diào)節(jié)。并聯(lián)系統(tǒng)中分風(fēng)點(diǎn)盡可能接近進(jìn)風(fēng)井，風(fēng)流匯合點(diǎn)盡可能接近回風(fēng)井。（3）瓦斯礦井中，煤層傾角超過10°，所有采煤工作面、分區(qū)回風(fēng)及總回風(fēng)巷須采取上行風(fēng)流。（4）避免引起大量漏風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)。（5）在通風(fēng)系統(tǒng)中，風(fēng)橋、風(fēng)門等構(gòu)筑物不宜過多。使專用通風(fēng)巷道的數(shù)目最少，風(fēng)路最短，貫通距離短，井巷工程量省。（6）每個(gè)礦井必須有完整的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。（7）每個(gè)生產(chǎn)礦井必須至少有兩個(gè)通往地面的安全出口，以便于人員撤出。（8）井下爆破材料庫必須有單獨(dú)的進(jìn)風(fēng)流，回風(fēng)必須直接引入礦井主要回道。井下充電硐室必須獨(dú)立通風(fēng)，回風(fēng)可引入采區(qū)回風(fēng)道；（9）應(yīng)滿足防治瓦斯、煤層自燃、煤塵爆炸及火災(zāi)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的特殊要求。（10）所有礦井必須采用機(jī)械通風(fēng)。（11）同時(shí)必須符合《煤礦安全規(guī)程》和《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇根據(jù)礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層溫度、井田面積、地溫、礦井瓦斯涌出量、煤層自燃傾向等條件，在確保礦井安全，后期生產(chǎn)需要的前提下，通過多種可行方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比后確定。經(jīng)綜合考慮，確定XX煤礦一采區(qū)采用中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)，由主、副平硐進(jìn)風(fēng)，一采區(qū)回風(fēng)斜井回風(fēng)。礦井通風(fēng)方式的選擇通風(fēng)方式包括抽出式、壓入式和壓抽混合式三種。各礦井通風(fēng)方式特點(diǎn)如表4.2所示XX井田煤層埋藏較淺，淺部?jī)H數(shù)十米，深部300m左右。設(shè)計(jì)根據(jù)地質(zhì)報(bào)告鉆孔資料對(duì)煤層開采后的冒落帶高度、裂縫帶高度進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算的結(jié)果表明，F(xiàn)2斷層以南52煤層和52上煤層，冒落帶都不會(huì)溝通至上部煤層或基巖頂面，在開采范圍內(nèi)，裂縫帶不會(huì)通至地表，且基巖頂面一般有20m以上第三、四系覆蓋層，最大厚度達(dá)113.18m（ZK2019號(hào)鉆孔）。區(qū)內(nèi)第三系覆蓋層巖性主要為紅色粘土；第四系巖性以灰黃色、棕黃色亞粘土、亞砂土為主；第四系在沙梁川、木瓜川及大的溝谷中，巖性以灰黃色、灰褐色細(xì)砂、粉砂、亞砂土和亞粘土為主。第三、四系覆蓋層可以有效防止漏風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生。與本礦井開采條件相近的臨近神華集團(tuán)神東公司大柳塔礦井通風(fēng)方式為機(jī)械抽出式。1992年因煤層頂板垮落后與地表貫通，曾發(fā)生過潰水、潰砂情況（其基巖以上為流砂層，厚度20～30m），由于砂層的作用，井下未出現(xiàn)漏風(fēng)情況。根據(jù)以上情況，為利于通風(fēng)管理，保護(hù)工業(yè)場(chǎng)地環(huán)境，設(shè)計(jì)在F2斷層以南采用機(jī)械抽出式通風(fēng)方式。4.2采掘工作面需風(fēng)量確定回采工作面配風(fēng)量∑Q采=Q采+Q準(zhǔn)式中：Q采——回采工作面實(shí)際需要的風(fēng)量，m3/min；Q準(zhǔn)——準(zhǔn)備工作面的風(fēng)量，m3/min，按回采工作面實(shí)際需要風(fēng)量的50%考慮?；夭晒ぷ髅鎸?shí)際需要的風(fēng)量，按瓦斯涌出量和工作面的氣溫、風(fēng)速與人數(shù)等分別進(jìn)行計(jì)算，取最大值。（1）按回采工作面最多人數(shù)計(jì)算（4-1）式中：Q采——工作面需風(fēng)量，m3∕s；N采——回采工作面最多人數(shù)，按交接班時(shí)人數(shù)為40人；4——每人每分鐘需供風(fēng)量，m3∕min。將以上參數(shù)代入式（4-1）得：=2.7m3/s（2）按回采工作面氣溫與風(fēng)速關(guān)系需風(fēng)量計(jì)算（4-2）式中：S采——工作面最大有效斷面積8.7m2；（工作面平均采高為2.38m有效長(zhǎng)度為3.7m）V采——工作面風(fēng)速，回采工作面溫度與風(fēng)速對(duì)應(yīng)關(guān)系見表4.3，該工作面空氣溫度為23℃，取風(fēng)速1.5m/s。Ki——工作面長(zhǎng)度系數(shù)，回采工作面長(zhǎng)度調(diào)整系數(shù)見表4.4，回采工作面長(zhǎng)200m，調(diào)整系數(shù)取1.5。表4.3回采工作面溫度與風(fēng)速的表4.4回采工作面長(zhǎng)度調(diào)整系數(shù)表回采工作面長(zhǎng)度（m）80～150150～200>200長(zhǎng)度調(diào)整系數(shù)（K長(zhǎng)）1.01.0～1.31.3～1.5將各參數(shù)代入式（4-2）得：=1.5×8.7×1.5=19.6m3/s（3）按回采面瓦斯涌出量計(jì)算①回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)52號(hào)煤層開采地段無上、下鄰近煤層，只需計(jì)算本煤層瓦斯涌出量，52號(hào)煤層為中厚煤層，根據(jù)AQ1018－2006《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》，52煤層瓦斯涌出量采用下式計(jì)算。qc＝（4-3）式中：Qc——開采層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；K1——圍巖瓦斯涌出系數(shù)，礦井采用全部垮落法管理頂板，K1取1.3；K2——工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，取1.05；K3——采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)開采層瓦斯涌出影響系數(shù)，按式（4-4）計(jì)算。L——工作面長(zhǎng)度，200m；H——掘進(jìn)巷道瓦斯預(yù)排等值寬度，取16m；m——開采煤層厚度，取最大值3m；M——工作面采高，取最大值3m；W0——層原始瓦斯含量。取地質(zhì)報(bào)告中測(cè)定的52煤層含量最大值0.09ml/g；Wc——運(yùn)出礦井后煤的殘存瓦斯含量，按式（4-5）計(jì)算。e——自然常數(shù)，2.71828K3＝＝=(200-2*16)/200\#"0.01"0.81（4-4）Wc＝＝0.085m3/t（4-5）將各參數(shù)代入式（4-3）得：0.0055m3/t礦井絕對(duì)瓦斯涌出量按式（4-6）計(jì)算（4-6）式中：——相對(duì)瓦斯涌出量，m3/s；——最大一天的絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；Ａ——月平均日產(chǎn)煤量,ｔ；回采工作面生產(chǎn)能力按1.20Mt/a計(jì)算。將各參數(shù)代入式（4-6）得：絕對(duì)瓦斯涌出量0.013m3/min。②回采工作面需風(fēng)量計(jì)算（4-7）式中：——采煤工作面需風(fēng)量，m3/min；——采煤工作面絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；——采煤工作面瓦斯涌出不均勻備用風(fēng)量系數(shù)，是該工作面瓦斯絕對(duì)涌出量的最大值與平均值之比。通常機(jī)采工作面取1.2-1.6；炮采工作面取1.4-2.0；水采工作面取2.0-3.0。將各參數(shù)代入式（4-7）得：=100×0.019×1.4=2.66m3/s（4）按風(fēng)速驗(yàn)算V采=Q采/S采=2.3m3∕sV進(jìn)=Q進(jìn)/S進(jìn)=0.8m3/sV回=Q回/S回=1.3m3/s式中：Q采——回采工作面風(fēng)量，20.0m3∕s；S采——綜采工作面平均有效過風(fēng)斷面積8.7m2；Q進(jìn)——輔運(yùn)進(jìn)風(fēng)順槽風(fēng)量，12.0m3/s；S井——輔運(yùn)順槽斷面積，15.08m2；Q回——回風(fēng)順槽風(fēng)量,20.0m3∕s；S回——回風(fēng)順槽斷面積，15.08m2。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求。如表4.5所示。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，工作面配風(fēng)量取20.0m3∕s，備用工作面配風(fēng)量取10.0m3/s。投產(chǎn)時(shí)礦井布置1個(gè)回風(fēng)工作面，并考慮1個(gè)備用工作面風(fēng)量?；夭晒ぷ髅婵偱滹L(fēng)量∑Q采＝20+10＝30m3/s。掘進(jìn)工作面風(fēng)量確定（1）按瓦斯涌出量計(jì)算①掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量包括巷道煤壁瓦斯涌出量和掘進(jìn)落煤瓦斯涌出量?jī)刹糠?。q1＝=1.16m3/min式中：q1——掘工作面絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；D——巷道斷面內(nèi)暴露面周邊長(zhǎng)度，取最大值2×3＝6m；V——巷道平均掘進(jìn)速度，按350m/月計(jì)為0.011m/min；q0——煤壁瓦斯涌出強(qiáng)度，q0=＝0.046m3/（m2.min）Vr——煤中揮發(fā)分含量，52煤35.69%；L——巷道瓦斯涌出量達(dá)到最大穩(wěn)定值時(shí)的巷道長(zhǎng)度，取400m；S——巷道掘進(jìn)斷面積，取最大掘進(jìn)斷面積21.9m2；γ——煤層容重，1.36t/m3；W0、Wc——意義同前。換算為相對(duì)瓦斯涌出量為0.008m3/t。礦井布置3個(gè)煤層巷道掘進(jìn)工作面，則qj=3×0.008＝0.024m3/t。②掘進(jìn)工作面需風(fēng)量確定（4-8）式中：——掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量，m3/min；——掘進(jìn)工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min；——掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出不均勻和備用風(fēng)量系數(shù)，一般取1.5-2.0.上述計(jì)算的相對(duì)瓦斯涌出量為0.024m3/t,代入式（4-6）得絕對(duì)瓦斯涌出量為0.056m3/s。將各參數(shù)代入式（4-8）得：=100×0.056×1.8=9.9m3/min（2）按局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量計(jì)算煤巷掘進(jìn)：Q煤掘＝Q扇×Ii+0.25×S（4-9）＝11.0m3/s式中：Q煤掘——煤巷掘進(jìn)工作面需風(fēng)量，m3/s；Q扇——掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量。局部通風(fēng)機(jī)選用FBD№6.3/2×30型對(duì)旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)，煤巷掘進(jìn)工作面7.0m3/s；Ii——掘進(jìn)工作面同時(shí)通風(fēng)的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)，取1；S——巷道斷面積，取巷道最大斷面積16.3m2。（3）按掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的人數(shù)和炸藥量計(jì)算需風(fēng)量①按掘進(jìn)工作面最多人數(shù)計(jì)算Q掘≥4×N掘/60＝1.3m3/s式中：Q掘——掘進(jìn)工作面需風(fēng)量，m3/s；N掘——掘進(jìn)工作面最多人數(shù)，取交接班人數(shù)為20；4——每人每分鐘需供風(fēng)量，4m3∕min。②按炸藥量計(jì)算Q掘≥25×A/60=7.5m3/s式中：Q掘——掘進(jìn)工作面需風(fēng)量，m3/s；25——每kg炸藥（硝酸銨炸藥）需最小供風(fēng)量，m3/s；A——次爆破炸藥最大用量，18kg。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，并參考臨近礦井實(shí)際配風(fēng)情況，煤巷綜掘工作面配風(fēng)量取12.0m3/s。（4）驗(yàn)算掘進(jìn)工作面風(fēng)速煤巷掘進(jìn)最低風(fēng)量Q煤掘＝12.0m3/s≥0.25×S掘＝4.1m3/s式中：S掘——掘進(jìn)工作面的斷面積，計(jì)算最低風(fēng)量時(shí)取最大斷面積16.3m3/s，計(jì)算最高風(fēng)量時(shí)取最小斷面積8.5m3/s。掘進(jìn)工作面配風(fēng)量符合《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦生產(chǎn)能力核定標(biāo)準(zhǔn)》的要求。與回采工作面配套，投產(chǎn)時(shí)一采區(qū)布置3個(gè)綜掘，掘進(jìn)配風(fēng)量∑Q掘＝3×12＝36m3/s。4.3礦井需風(fēng)量確定礦井總風(fēng)量按回采、掘進(jìn)、硐室及其它用風(fēng)地點(diǎn)實(shí)際需風(fēng)量之和進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算公式如下：Q礦＝（∑Q采＋∑Q掘＋∑Q車+∑Q硐＋∑Q其它）×K式中：Q礦——礦井總需風(fēng)量，m3∕s；∑Q采——回采工作面總配風(fēng)量，m3∕s；∑Q掘——掘進(jìn)工作面總配風(fēng)量，m3∕s；∑Q車——膠輪車配風(fēng)量，m3∕s；∑Q硐——獨(dú)立通風(fēng)硐室總配風(fēng)量，m3∕s；∑Q其它——其它用風(fēng)地點(diǎn)總配風(fēng)量，m3∕s；K——礦井通風(fēng)系數(shù)，1.2。設(shè)計(jì)首先計(jì)算一采區(qū)回風(fēng)平硐服務(wù)范圍內(nèi)總需風(fēng)量。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》和《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50215-2005）規(guī)定，礦井總風(fēng)量應(yīng)按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于4m3與采煤、掘進(jìn)、硐室及其它地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量總和的最大值選取。（1）按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算Q=4×N×K（4-10）Q=4×260×1.2/60＝20.8m3∕s式中：Q——礦井所需風(fēng)量，m3∕min；N——井下同時(shí)工作的最多人數(shù)，取260人；K——礦井通風(fēng)系數(shù)，取1.2；抽出式礦取1.15~1.2，壓入式礦取1.25~1.3。4——每人每分鐘需供風(fēng)量，