通风安全学课程设计VIP

矿井通风课程设计学 院：能源科学与工程学院班 级：采矿工程 09-01 班姓 名：*学 号：3109020*3指导教师：*二 0 一二年五月二十日2目 录第一节 矿井概况 .3第二节 矿井通风系统 .3一、矿井通风系统要符合下列要求。 .6第三节 矿井风量计算与分配 .7一、 矿井需风量的计算原则 .7二、矿井需风量的计算方法 .7第四节 矿井通风阻力及等积孔计算 .9一、计算原则 .9二、计算方法 .12三、计算矿井总风阻 .12四、计算矿井等积孔 .12第五节 主要通风机选型 .16一、选型依据 .16三、通风机运行工况 .18四、电动机选型 .18五、通风机电动机的校验 .19第六节 矿井反风措施 .20一、反风目的和意义 .20二、反风方式、反风系统及设施 .20第七节 矿井通风费用 .21一、矿井通风费用 .21二、风阻与等积孔 .21三、综合评价 .21第八节 矿井灾害防治措施 .22参考文献 .243第一节 矿井概况1.1 矿井概况某矿地处平原，地面标高150m，井田走向长度 5km，倾斜方向长度 3.3km。井田上界以标高-165m 为界，下界以标高 -1020m 为界，两边以断层为界，井田内煤层赋存稳定，井田可采储量约 1.08亿吨。根据开采条件，煤炭供求状况及“规程”规定，确定此矿为年产 150 万吨的大型矿井，服务年限为 72 年。1.2 矿井开采技术条件井田内有两个开采煤层，为 k1、k 2，在井田范围内，煤层赋存稳定，煤层 15，各煤层厚度、间距及顶底板岩性参见综合柱状图。矿井相对瓦斯涌出量为 6.6m3/T，煤层有自然发火危险，发火期为16-18 个月，煤尘有爆炸性，爆炸指数为 36。综合柱状图柱状 厚度（米） 岩性描述240.00 表土，无流砂8.60 砂质页岩8.40 泥质细砂岩，沙质泥岩互层，稳定0.20 沙质泥岩，松软2.40 K1 煤层，块状 r 1.254.20 灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬7.80 灰色砂质泥岩4.80 泥岩细砂岩互层4.60 薄层泥质细砂岩，稳定0.20 泥岩，松软2.80 k2 煤层煤质中硬 r1.288.20 灰白色砂岩坚硬抗压强度 600900 公斤/cm224.86 灰色中、细砂岩层互层根据开拓开采设计确定。采用立井多水平上下山开拓（见图 1、图 2、 ） ，第一水平标高-380m，倾斜长为 8252m，服务年限为 27年，因走向较短，两翼各布置一个采区。每个采区上山部分和下山部分各分为五个区段回采。每采区各布置一个综采工作面和一个高档普采工作面，工作面长度 150m，区段平巷及区段煤柱 15m，综采工作面产量为在 k1 煤层时为 1620 吨/日，在 k2 煤层时 1935 吨/ 日，日进 6 刀，截深 0.6m，高档普采工作面产量为 k1 煤层时为 1080 吨/4日，k 2 煤层时 1290 吨/日，日进 4 刀，截深 0.6m，东翼还另布置一备用的高档普采工作面，综采工作面装备的部分机电设备如表 1 所示，采区巷道采用集中联合布置（图 1、图 2） 。表 1 综采工作面部分机电设备一览表序号 地点 机械设备名称 容量（千瓦）1 工作面 MLS3-170 双滚筒采煤机 1702 工作面 SGW-250 型溜子 12523 下顺槽 S2Q-75 型转载机 754 下顺槽 SD-160 运输机 1505 工作面 KBY-62 矿用支架防爆重光灯 0.06210采区轨道上山均布置在 k2 煤层的底板稳定细砂石中，区段回风平巷与运输上山，区段运输平巷与轨道上山采用石门连接，为了保证生产正常接替，前期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头，后期东西两翼各安排两个独立通风的煤层平巷掘进头和一个岩石下山掘进头。东西两翼各有一个绞车房、变电所、火药库，亦需独立通风。井为箕斗井提煤用，井为罐笼井升降人员、材料、矸石，也作为进风井用，并设有梯子间。（此处插入一个图一）5部分巷道名称、长度、支护形式，断面几何特征参数列入表 2。表 2 井巷特征参数编号 井巷名称 支护形式 长度（m） 断面（m 2） 周长（m）1 副井井筒 混凝土 35.8 21.902 井底车场及主石门 锚喷 14.2 10.43 井底运输大巷 锚喷 12.8 13.64 采区下部车场 锚喷 12.8 13.65 轨道上山 锚喷 10.1 12.06 运输机上山 锚喷 9.6 11.87 综采区段进风平巷 U 型支架 9.6 12.98 综采区段回风平巷 U 型支架 9.6 12.99 液压支架工作面 7.80 11.9510 高档普采工作面区段进风平巷 钢轨支架 9.6 12.911 高档普采面区段回风平巷 钢轨支架 9.6 12.912 高档普采面 液压支柱 9.4 11.013 高档普采备用进风平巷 钢轨支架 9.6 12.014 区段平石门 锚喷 10.28 12.415 采区回风石门 锚喷 10.08 12.416 风井 混凝土 12.8 13.617 总回风平巷 锚喷 9.62 11.7018 风峒 混凝土井内的气象参数按表 3 所列的平均值选取，除综采工作面采用4-6 工作制外，其它均采用三八工作制。表 3 空气平均密度一览表季节 地点 进风井筒（kg/m 3） 出风井筒（kg/m 3）冬 1.28 1.20夏 1.20 1.24井下同时作业的最多人数为 700 人，综采工作面同时作业最多人数 40 人，高档普采工作面同时作业最多人数 60 人。6第二节 矿井通风系统2.1 矿井通风系统布置原则1、每一个生产矿井，必须至少有两个能行人的通达地面的安全出口。各个出口之间的距离不得小于 30m。如果采用中央式通风系统时，还要在井田境界附近设置安全出口。井下每一个水平到上水平和每个采区至少都要有两个便于行人的安全出口，并同通到地面的安全出口相连通。保证有一个井筒进新鲜空气，另一个井筒排出污浊的空气。2、进风井口，必须布置在不受粉尘、灰土、有害和高温气体侵入的地方，距离产生烟尘、有害气体的地点不得小于 500m。进风井筒冬季结冰，对工人身体健康、提升和其它设施有危害时，必须装设暖风设备，保持进风井口以下的空气温度在 2以上。进风井与出风井的设备地点必须地层稳定且有利于防洪。总回风道不得作为主要行人道，矿井的回风流和主要通风机的噪音不得造成公害。3、箕斗提升或装有皮带运输机的井筒不应兼作风井。如果兼作风井使用时，必须遵守下列规定：(1)箕斗提升兼作回风井时，井上下装、卸井塔都必须有完善的封闭措施，其漏风率不超过 15%，并应有可靠的降尘设施，但装有皮带运输机的井筒不得兼作回风井。(2)箕斗提升井或装有皮带运输机的井筒兼作进风井时，箕斗提升井筒中的风速不得超过 6m/s；装有皮带运输机的井筒中的风速不得超过 4m/s，并都应有可靠的防尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准。皮带运输机的井筒中还应装有专用的消防管路。4、所有矿井都必须采用机械通风，主要主要通风机(供全矿、一翼或一个分区使用)必须安装在地面。同一井口不宜选用几台主要通风机并联运转，主要通风机要有符合要求的防爆门，反风设备和专用的供电线路。5、每一个矿井必须有完整的独立的独立通风系统，不宜把两个可以独立通风的矿井合并一个通风系统，若有两个出风井，则自采区流到各个出风井的风流需保持独立；各工作面的回风在进入采区回风道之前，各采区的回风在进入回风水平之前都不能任意贯通，下水平的回风流和上水平的进风流必须严格隔开，在条件允许时，要尽量使总进风早分开，总回风晚汇合。6、采用多台分区主要通风机通风时，为了保持联合运转的稳定性，总进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路的风阻；各分区主要通风机的回风流，中央主要通风机和每一翼主要通风机的回风流都必须严格隔开。7、采煤工作面的掘进工作面都应采用独立通风。采煤工作面和其相连接的掘进工作面，在布置独立通风有困难时，可采用串联通风，但必须符合煤矿安全规程第 114 条的有关规定。8、井下火药库必须有单独的进风风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风道或主要回风道，井下充电硐室必须有单独的风流通风，回风风流可以引入采区回风道中。2.2 通风方式的确定通风方式一般可分为中央式，对角式，混合式三种。现分别分析如下，并从技术和经7济两方面比较其优缺点，择优选用。1.中央式1） 中央并列式在地形条件许可时，进风井和出风井大致并列在井田走向的中央，二井底都开掘到第一水平，主要通风机设在出风井的井口附近，将污风抽到地表，出风井的井底必须和总进风流隔开，出风井的井口一般用防爆门紧闭；还要在岩石中做条回风石门mn，煤层倾角越大、总回风石门越短，反之越长。图 2-1 中央并列式注：用斜井开拓时，可以大致在走向的中央开掘一对并列斜井。2） 中央并列式的适用条件煤层倾角大、埋藏深，但走向长度不大(4km)，瓦斯、自然发火都不严重，在此条件下，采用中央并列式是比较合理的。这种通风方式(和其它方式相比)，尽管存在着风路较长，阻力较大，采空区的漏风较大的缺点，但对于瓦斯、自然发火不严重的矿井来说，这并不很重要。同时，由于产生的阻力较大，通风电力费较大，进风与出风两井筒之间的漏风较大，箕斗井回风时外部漏风较大等，这些缺点对走向不大的矿井来说也不是一个很大的问题。相反，由于煤层倾角大，总回风石门长度小，开掘费小，两个井筒(立井或斜井)集中，便于开掘，开掘费也较少，便于贯通，建井期限较短，采用中央并列式通风方式，具有初期投资较少、出煤较快的优点。同时它的护井煤柱较小，且便于延深井筒，为深部通风的准备工作提供有利条件。3）中央分列式(又名中央边界式)进风井大致位于井田走向的中央，出风井大致位于井田浅部边界沿走向的中央，在沿倾斜方向上，出风井和进风井相隔段距离，出风井的井底高于进风井的井底，主要通风机设在出风井口附近；在井田走向的中央开凿主井和副井。图 2-2 中央分列式4） 中央分列式的适用条件8一般地说，这种通风方式适用于煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大(4km) ，而且瓦斯，自然发火比较严重的新建矿井。与中央并列式相比，这种通风方式的安全性要好，建井期限略长，有时初期投资稍大(多打一个出风井，少掘一条总回风石门 )，但相差不悬殊。如果中央有两个井筒，以后在延深井筒、做深部通风的准备工作时，也就不会困难，这种方式由于多打一个直通地面的回风井，所以矿井的通风阻力较小，内部漏风小，这对于瓦斯，自然发火的管理工作是比较有利的，增加了一个安全出口，工业广场设有主要通风机的噪音影响，从回风系统铺设防尘洒水管路系统都比较方便。2. 对角式1) 两翼对角式进风井筒大致位于井田走向的中央，两个出风井筒分别位于两翼边界采区中央的浅部，主要通风机设在出风井口附近。为了开采深水平，有时把两翼风井设在两翼沿倾斜的中央和沿走向的边界附近。用斜井和平峒开拓时，可把下图中的立井改为斜井和平峒。图 2-3 两翼对角式 2) 两翼对角式适用条件一般认为，这种布置方式(指对角风井位于浅部边界附近者)适用于煤层走向较大(超过 4km)、井型较大、煤层上部距地面较浅、瓦斯和自然发火严重的新建矿井。它的优缺点，完全和中央并列式相反，比中央分列式的安全性更好，但初期投资更大。如果能够进行相向掘进，就能适当减轻建井期限长，投产较晚的缺点。有些瓦斯等级不高，但煤层走向较长、产量较大的新矿井，也可采用这种通风方式。 3)分区对角式进风井大致位于井田走向的中央，在每个采区各掘一个小回风井，并分别安设抽出式分区主要通风机，可不必做总回风道。在图 95 中也可以用斜井代替立井，或者进风用垂直于走向(或平行于走向)的平峒，出风用斜井；或者进风和出风都用平峒。 图 2-4 分区对角式4)分区对角式适用条件9煤层距地表浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘浅部的总回风道(因会穿出地面)，在此条件下，开采第一水平时，只能采用这种小风井(立井、斜井或平峒)分区通风的布置方式。每个采区各有独立的通风路线，互不影响，是这种通风方式的主要优点。3. 混合式进风井与出风井由三个以上井筒按上述各种方式混合组成，其中有中央分列与两翼对角混合式和中央并列与中央分列混合式等。以中央分列与两翼对角混合式通风系统为例简单说明。1) 中央分列与两翼对角混合式为了缩短基建时间，在初期采用中央分列式通风系统，随着生产的发展，当开采到两翼边界时，则用中央分列与两翼对角混合式的通风系统。总之，要在初期通风系统的基础上，根据煤层赋存条件和生产发展情况等进行分析确定。 图 2-5 中央分列与两翼对角混合式2) 混合式适用条件这种通风方式适用于井田范围大，多煤层，多水平开采的矿井。大多用于老矿井的改造和扩建。2.3 通风方式的确定根据矿井概况可知该矿井的年产量为 150 万吨的大型矿井，由于该井田走向长度为5KM，大于中央并列式走向长度不大于 4KM 的设计要求，且该井田的瓦斯相对涌出量为 6.6 m3/T 属于低瓦斯矿井，井田上界标高-165m 属埋藏较浅的矿井，初期考虑中央分列式通风方式和两翼对角式作比较：1） 技术比较：中央边界式使用于走向不大的矿井（井田长度小于 4000 米） ，两翼对角式适合于走向较大、井型较大的矿井，与中央边界式相比，安全性更好，多一个通往地面的安全出口，发生事故时两翼不相互影响，便于控制通风，阻力较小。2） 经济比较：因进风、采掘、运输部分所需费用相差不大，主要考虑回风部分的费用。风井的断面为 12.8 ，总回风平巷的断面为 9.62 ，故假设开掘 1m 总回风平巷需2m2m5000 元，1m 风井需 6500 元，两翼对角式风机一台 200 万元，中央边界式风机一台 300 万元。故在不考虑通风电费和井巷的维修费的条件下采用中央边界式通风系统时回风部分的费用为：10124520.5+（165+150）0.65+300=1749.75 万元采用两翼对角式通风系统时回风部分的费用为：（165+150）0.652+2002=809.5 万元综上分析，应选用两翼对角式的通风方式。2通风方法的确定通风方法，即矿井主通风机的工作方法。煤矿主要通风机的工作方法基本上分为抽出式与压入式两种。两种方法的比较：1) 抽出式抽出式通风是主要通风机安装在回风井口，在抽出式通风机的作用下，整个矿井通风系统处于低于当地大气压的副压状态。抽出式