礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化與設(shè)計_第1頁
礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化與設(shè)計_第2頁
礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化與設(shè)計_第3頁
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文檔簡介

目錄

一般部分

1井田概況及地質(zhì)特征............................................5

1.1礦區(qū)概況............................................................5

1.2井田地質(zhì)特征.......................................................8

1.3煤層及煤質(zhì)........................................................18

2井田開拓與開采...............................................22

2.1井田境界及可采儲量................................................22

2.1.1井田境界.....................................................22

2.1.2可采儲量.....................................................25

2.1.4礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限..................................27

2.2井田開拓..........................................................35

2.2.1井田開拓的基本問題...........................................35

2.2.2確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標地............................35

2.2.3開采水平的確定及帶區(qū)劃分....................................36

2.2.4井口及工業(yè)場地位置的選擇....................................36

2.3礦井基本巷道......................................................37

2.3.1井筒.........................................................37

2.3.2井底車場及胴室...............................................45

2.3.3主要開拓巷道.................................................46

2.4.1運輸方式選擇.................................................50

2.4.2礦車.........................................................51

2.4.3輔助運輸設(shè)備選型.............................................53

2.5礦井提升..........................................................56

2.5.1主副井提升設(shè)備...............................................56

2.5.2主斜井檢修絞車...............................................59

2.5.3進風(fēng)立井提升設(shè)備.............................................59

3采煤方法及采區(qū)巷道布置.......................................63

3.1煤層地質(zhì)特征......................................................63

3.1.1帶區(qū)位置.....................................................63

3.1.2帶區(qū)煤層特征.................................................63

3.1.3煤層頂?shù)装宓膸r石構(gòu)造情況....................................63

3.1.4水文地質(zhì).....................................................63

3.1.5地質(zhì)構(gòu)造.....................................................63

3.1.6地表情況.....................................................64

3.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)............................................64

3.2.1帶區(qū)準備方式確定.............................................64

3.2.2帶區(qū)巷道布置.................................................64

3.2.3帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng).................................................65

3.2.4帶區(qū)巷道掘進方法.............................................66

3.2.5帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率........................................66

3.3采煤方法............................................................67

3.3.1帶區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件......................................67

3.3.2確定采煤工藝方式.............................................68

3.3.3回采工作面破煤、裝煤方式及落煤、裝煤機械...................68

3.3.4工作面運煤方式及運煤機械....................................69

3.3.5工作面支護方式及支架選型....................................70

3.3.6采煤工藝.....................................................72

3.4回采巷道布置.......................................................73

3.4.1回采巷道布置方式.............................................73

3.4.2巷道掘進.....................................................75

4礦井通風(fēng).....................................................77

4.1通風(fēng)方式和通風(fēng)系統(tǒng)的選擇..........................................77

4.1.1通風(fēng)方式.....................................................77

4.1.2通風(fēng)系統(tǒng)選擇.................................................77

4.1.3礦井主要扇風(fēng)機工作方式選擇..................................77

4.1.4帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求...........................................78

4.1.5工作面通風(fēng)方式的選擇........................................79

4.2全礦所需風(fēng)量......................................................80

4.2.1風(fēng)量計算的標準...............................................80

4.2.2風(fēng)量計算原則.................................................80

4.2.3按井下同時工作的最多人數(shù)計算................................80

424按采煤、掘進、碉室等處實際需風(fēng)量計算.........................80

4.2.5確定礦井所需總風(fēng)量...........................................83

4.3.1容易時期的最大阻力路線(圖4.6、圖4.8)..................................................85

4.3.2困難時期的最大阻力路線(圖4.7、圖4.9)..................................................85

4.3.3計算礦井通風(fēng)總阻力...........................................89

4.3.4計算礦井總風(fēng)阻及總等積孔....................................93

4.4.1計算兩個時期通過主要通風(fēng)機的風(fēng)量............................94

4.4.2計算兩個時期的主要通風(fēng)機風(fēng)壓................................94

4.4.3兩個時期的設(shè)計工況點........................................95

4.4.4選擇主要通風(fēng)機...............................................95

4.4.5選擇電動機...................................................97

5礦井安全技術(shù)措施.............................................98

5.1礦井瓦斯...........................................................98

5.1.1瓦斯概況.....................................................98

5.1.2瓦斯儲量.....................................................98

5.2瓦斯抽放..........................................................99

5.2.1礦井年抽放量及抽放年限......................................99

5.2.2抽放瓦斯方法................................................105

5.2.3抽放管路系統(tǒng)及抽放設(shè)備選型.................................106

5.2.4抽放瓦斯站..................................................112

5.2.5安全..........................................................114

5.2.6抽放瓦斯的綜合利用及評價.....................................117

5.3礦井防滅火.......................................................117

5.3.1概況.........................................................117

5.3.2井下外因火災(zāi)防治及裝備.....................................117

5.4事故預(yù)防及處理計劃的編制.........................................120

5.4.1井下防爆及隔爆..............................................120

5.4.2井下火災(zāi)的預(yù)防和處理........................................121

礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化與設(shè)計........................................124

1.礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的意義..............................................124

1.2我國礦井通風(fēng)系統(tǒng)研究.............................................125

2礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法..............................127

2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的特點及基本要求....................127

2.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方法.............................................128

2.2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的內(nèi)部優(yōu)化....................................128

2.2.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的外部優(yōu)化....................................133

3礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化指標........................................140

3.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化指標概述.........................................140

3.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)指標的意義及其計算..................................142

3.3礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化指標權(quán)值.........................................147

參考文獻:....................................................149

外文原文......................................................152

中文譯文......................................................157

致謝........................................................161

1井田概況及地質(zhì)特征

1.1礦區(qū)概況

一、交通位置

礦井位于山西省壽陽縣境內(nèi),隸屬于山西新元煤炭有限責(zé)任公司,是陽

泉礦區(qū)壽陽新區(qū)待開發(fā)的礦井之一。礦井工業(yè)場地距壽陽縣城約5km。在井

田東北部有壽陽?段王運煤鐵路專用線;在井田東南部有石?太鐵路線,經(jīng)

壽陽車站可達全國各地。壽陽站至各大城市里程見表1.1。

表1.1壽陽站通往各大城市里程表

地名石家莊北京秦皇島連云港上海鄭州西安

鐵路1504338319881416562732

里程

(km)

公路16048575013501750570

在井田北部有太原至舊關(guān)高速公路和307國道東西向通過,擬建的礦井

工業(yè)場地緊鄰307國道,交通十分方便。

礦井交通位置詳見圖l.lo

二、地形地貌

井田位于壽陽構(gòu)造堆積盆地區(qū),屬黃土丘陵地貌。梁、熨發(fā)育,溝谷密

集,多呈“U”型。地勢西高東低,南高北低,最高點標高1267m,位于西

南部的燕子山,最低點標高1050m,位于吳家崖村旁黃門街河床內(nèi),一般標

高在1100m左右,最大高差217m,相對高差一般為40?100m。井田內(nèi)大面

積被新生界紅、黃土覆蓋,僅在南部沿沖溝有少量基巖出露。

礦井交通位置圖1.1

三、水系

井田內(nèi)河流屬黃河流域汾河水系,主要河流有白馬河、黃門街河及大照

河,黃門街河和大照河均為白馬河的支流。白馬河自西向東南從井田北部流

過,在蘆家莊村匯入瀟河。黃門街河自西南向東北流經(jīng)井田,在黃門街村南

匯入白馬河。大照河在井田南部自西而東經(jīng)大照村和冀家莊后向南匯入白馬

河。白馬河平時流量較小,而黃門街河和大照河平時干涸,僅雨季有水,均

屬季節(jié)性河流。

四、氣象及地震情況

井田地處黃土高原,氣候干燥。氣溫晝夜變化較大,蒸發(fā)量為降雨量的

3.5倍左右,屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)域。

(1)降水量:平均年降水量505.41mm,多水年(1977年)達806.2mm,

少水年最低僅235.3mm(1972年)。降水量主要集中于7?8月份,占全年降

水量的48%。

(2)蒸發(fā)量:平均年蒸發(fā)量1754.16mm,年最高達2265.0mm,年最低

為1483.8mm(1990年)。

(3)氣溫:年平均氣溫為7.6℃。一月份最冷,平均氣溫為-8.8C,極

端最低氣溫約-26.2C。七月份最熱,平均氣溫21.6C,極端最高氣溫為35.7℃。

(4)風(fēng)向及風(fēng)速:風(fēng)向夏季多為東南風(fēng),冬季為西北風(fēng)。年平均風(fēng)速

2.48m/s,最大月平均3.9m/s(1979年1月),最小月平均L0m/s(1988年9月)。

(5)霜期及凍土深度:初霜期在9月中旬,終霜期在次年4月,有時

可延至5月,長達7?8個月之久,氣候寒冷,故有“冷壽陽”之稱。全年

無霜期平均148天。最短109天,最長192天。最大凍土深度1.1m。

(6)地震

根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》本區(qū)動峰值加速度為0.15g,地

震烈度為七度區(qū)。

五、礦區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況

井田地處壽陽縣,該縣由于地屬低山、丘陵地區(qū),土地貧瘠,又受干旱

影響,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量較低,一般畝產(chǎn)200kg左右。糧食植物以谷子、玉米、

高粱、豆類為主,小麥次之,也產(chǎn)一定數(shù)量的油料等經(jīng)濟作物。隨著經(jīng)濟改

革的不斷深入,農(nóng)、林、牧、副業(yè)都有了一定程度的發(fā)展。

礦區(qū)內(nèi)工業(yè)有煉鐵、水泥、農(nóng)機大修、石料、電力、紡織、副食加工等

企業(yè)。

六、煤田開發(fā)情況

根據(jù)陽泉礦區(qū)總體部署,陽泉礦區(qū)劃分為生產(chǎn)區(qū)、平昔區(qū)(續(xù)建區(qū))和壽

陽區(qū)(新區(qū))三個區(qū)。生產(chǎn)區(qū)有四個礦井,即一礦、二礦、三礦和四礦。2000

年各礦原煤產(chǎn)量分別為3.46Mt、2.44Mt、1.23Mt,總計7.13M%

平昔區(qū)為續(xù)建區(qū),有五礦(生產(chǎn)礦井)和六礦(待建礦井)兩個礦井,

2000年五礦的原煤產(chǎn)量為l.OMt。

壽陽區(qū)規(guī)劃有七礦(本礦)、八礦(南燕竹)、九礦(于家莊)、十礦(七里河)

四個礦井,建設(shè)規(guī)模為七礦3.0Mt/a、八礦2.4Mt/a、九礦3.0Mt/a、十礦3.0Mt/a,

總建設(shè)規(guī)模為11.4Mt/ao

本井田北部原規(guī)劃有黃丹溝、段王、平頭和平舒四個地方煤礦,其中平

頭和平舒兩礦尚未開工建設(shè),其余兩個為縣辦礦。

黃丹溝礦系由小窯逐漸發(fā)展起來的縣辦煤礦,現(xiàn)已被陽煤集團兼并,目

前正在進行技術(shù)改造,將形成0.9Mt/a的生產(chǎn)能力;段王煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力

0.45Mt/a,實際產(chǎn)量約0.3Mt/a,開采煤層為3、8、9號。

上述兩個生產(chǎn)礦井開采強度較低,已采面積不大,且均位于淺部,其開

采對本井田的開拓與開采無不良影響。

七、水源和電源情況

(1)水源條件

根據(jù)中國煤田地質(zhì)總局華盛水文地質(zhì)勘察工程公司第三工程處編制的

“山西省壽陽縣白家莊水源地巖溶水供水水文地質(zhì)勘探報告”,在白家莊附

近草溝背斜中段可建一個集中供水水源地,水量豐富,水質(zhì)尚好,具有良好

的開發(fā)前景,且已得到有關(guān)部門的批準,可作為礦井及礦區(qū)永久水源,水源

可靠。

(2)電源條件

距礦井工業(yè)場地約1km,有白家莊220kV變電站,220kV變電站雙回電

源分別引自太原辛店變電站和陽泉附近的娘子關(guān)電廠。本礦井llOkV兩回電

源引自白家莊220kV變電站,供電電源可靠。

1.2井田地質(zhì)特征

一、地質(zhì)構(gòu)造

(-)地層

井田內(nèi)大部為第四系黃土覆蓋,局部零星有基巖出露。地層由老到新簡

述如下:

1.奧陶系中統(tǒng)峰峰組(。2分

為含煤建造基底,以深灰色、灰色厚層狀石灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r為主,中

部夾有石膏層和淺灰色泥灰?guī)r。井田內(nèi)鉆孔揭露最大厚度為149.91m。

2.石炭系(C)

(1)中統(tǒng)本溪組Cb):厚度33.50?73.14m,平均55.17m,中、南部較

厚,與峰峰組呈平行不整合接觸。底部為G層鋁土礦及山西式鐵礦,其上由

砂質(zhì)泥巖夾砂巖、灰?guī)r及煤線組成?;?guī)r2?5層,一般3層,第二層較為

穩(wěn)定,夾有粗粒石英砂巖及不穩(wěn)定的煤線。本組屬于瀉湖?堡島環(huán)境沉積。

(2)上統(tǒng)太原組(Cst)

為主要含煤地層之一。厚度112.21-138.97m,平均126.21m。其頂界

為心砂巖的底面,與下伏地層呈整合接觸。以15號煤層頂面或其相當(dāng)層位、

冗石灰?guī)r頂面為界線,將太原組分為三段。

下段:從氏砂巖底至15號煤層頂或其相當(dāng)層位,厚度26.08?65.85m,

平均41.63m。由石英砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及15、15下及16號煤組成。15

號煤為主要可采煤層,15卜號煤為局部可采煤層,16號煤為不可采煤層。本

段屬于堡島?瀉湖、潮坪環(huán)境沉積。

中段:從15號煤層頂至凡石灰?guī)r頂面,厚度30.10~68.53m,平均

44.88mo由L下、L、鼠、氏等4層石灰?guī)r和11、11下、12、13及13下號等5

層煤以及砂巖、泥巖等組成。本段屬于臺地?瀉湖、潮坪環(huán)境沉積。

上段:從K,石灰?guī)r頂面至L砂巖底,厚度25.30?52.60m,平均39.70m。

主要由灰?灰黑色砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤層等組成。本段含煤4層,依

次為8、8下、9上和9號煤層,其中9號煤層為較穩(wěn)定煤層,8號煤為不穩(wěn)定

煤層。本段屬于三角洲環(huán)境沉積。

3.二迭系(P)

(1)下統(tǒng)山西組(PM:為井田內(nèi)另一主要含煤地層,厚度38.66?

70.84m,平均52.96m?其頂界為L砂巖的底面,由灰?淺灰色中、細粒砂

巖及深灰?灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤層組成。3號煤屬穩(wěn)定煤層,6號煤

為不穩(wěn)定煤層。3號煤層上覆砂巖(K汴砂巖)對其局部有沖刷。6號煤層頂、

底板常為鋁質(zhì)泥巖。本組屬于過渡環(huán)境沉積。

(2)下統(tǒng)下石盒子組(PM:本組頂界為降砂巖之底。厚度114.09~

147.90m,平均129.56m。以L砂巖將該組分為上、下兩段。

下段:由黃綠、灰綠、灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖與灰黃色中、細粒長石石

英砂巖組成。該段屬于三角洲環(huán)境沉積。

上段:由灰黃、黃綠色中、粗粒長石石英砂巖、砂質(zhì)泥巖組成。頂部有

1?3層全井田基本穩(wěn)定的鋁質(zhì)泥巖,俗稱“桃花泥巖”。本組屬于河湖環(huán)境

沉積。

(3)上統(tǒng)上石盒子組(P2s):本組頂界為硅質(zhì)巖的頂部即K13砂巖的

底部。厚度353.80?438.45m,平均383.34m。以K12砂巖將本組分為下、

中兩段。

下段(P2sl):K10砂巖底界至K12砂巖底界,厚145.2?187.88m,平均

170.02m。以黃綠、灰綠色細砂巖和灰綠、暗紫色砂質(zhì)泥巖為主,夾黃褐、

紫褐色泥巖。

中、上段(P2s2+3):底界為K12砂巖,厚160.00~258.00m,平均200.22m。

由黃綠、暗紫色中、細砂巖與暗紫、黃褐、紫灰色砂質(zhì)泥巖互層組成。

(4)上統(tǒng)石千峰組(Rsh):其頂界為降砂巖之底。出露于井田西南于家

莊村和南部一帶,厚度100.00-127.00m,平均112.25m。巖性為暗紫色、

黃綠色砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖。本組屬于河湖環(huán)境沉積。

4.中生界三迭系劉家溝組(TJ):

出露于井田西南部及南部,井田內(nèi)最大出露厚度僅60nl左右。主要由淺

紅色細粒長石砂巖組成,間夾薄層紫紅、暗紫色砂質(zhì)泥巖及粉砂巖。

5.新生界(KJ

井田內(nèi)發(fā)育第三系上新統(tǒng)及第四系,厚度3.22?110.68m。新生界在中

部偏西及東部保存較厚,西南及南部保存較薄。一般分為砂土、亞砂土、亞

粘土、粘土四種類型。與下伏基巖呈角度不整合接觸。

(1)第三系上新統(tǒng)靜樂組(N2j):厚0?10.03m,底部為砂石層,中上部

為灰黃、鮮紅、暗紅色粘土、亞粘土。

(2)第四系下更新統(tǒng)泥河灣組(Qin)、午城組(Qlw):廣泛分布于沖溝及

半坡上。泥河灣組底部為粒徑2?10mm礫石層及鈣質(zhì)結(jié)核,中、上部由黃灰

色亞粘土、亞砂土夾泥灰?guī)r薄層組成。午城組由橙紅色粘土、亞粘土夾紅棕

色古土壤數(shù)層組成。泥河灣組厚0?24.34m,與下伏基巖呈不整合接觸。午

城組與泥河灣組呈整合接觸,厚0-8.54m。

(3)第四系中更新統(tǒng)離石組(Q21):廣布于溝谷及兩側(cè)。由淡黃、淡紅

色亞粘土夾棕紅色古土壤層組成。厚0?47.44m。

(4)第四系上更新統(tǒng)馬蘭組(Q3m):廣布于梁、加之上。主要由淡黃色

亞砂土組成,厚4.82?7.15m。

(5)第四系全新統(tǒng)(Q4):主要分布于黃門街河、大照河及其支流河谷內(nèi),

由淡灰色砂、礫石組成。厚1?23m。

井田地層綜合柱狀請見下圖L2

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---

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KIR27

井田地層綜合柱狀見圖1.2

(二)地質(zhì)構(gòu)造

本井田位于壽陽區(qū)中南部,基本構(gòu)造形態(tài)為一單斜,近東西走向,向南

傾斜,傾角4°?21°,一般小于10°。在此單斜基礎(chǔ)上發(fā)育次一級的寬緩

褶曲和一些短軸褶曲。較大的褶曲為位于井田西北部的大南溝背斜和蔡莊向

斜以及井田東部的草溝背斜。井田內(nèi)斷層稀少,沒有巖漿巖侵入的影響。綜

觀井田構(gòu)造應(yīng)屬于簡單類略偏中等。井田內(nèi)褶曲、斷層和陷落柱見表1.2、

1.3、1.4o

表1.2井田內(nèi)主要褶曲特征表

產(chǎn)狀要素井田內(nèi)

褶曲名稱

序延伸長度

及性質(zhì)備注

號軸向兩翼傾角(H1)

位于井田西北部,為一

1大南溝背南翼3?5,

近EW7000兩翼大致對稱的向東南

斜北翼3?6

傾伏的陷伏背斜。

位于井田北部,與大南

南翼4、6溝背斜近平行,為一兩

SE

2彩莊向斜北翼2-3,1500翼不對稱的向西北傾伏

的陷伏向斜。

位于井田東部,為一兩

東翼2~5

3草溝背斜NNE翼不對稱的向南傾伏的

西翼3?8。

陷伏背斜。

表1.3井田內(nèi)主要斷層特征表

序斷層名延伸長

性質(zhì)走向傾向傾角(度)落差(m)備注

號稱度(m)

成生于C3,

1Fei逆NENW6020200地層中,為

層間斷層

成生于pls

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