煤矿通风系统毕业论文设计VIP

论文题目： 矿通风系统设计 专 业：安全工程 本 科 生： （签名） 指导老师： （签名） 摘要 矿井通风是将空气输入矿井下，以增加矿井中氧气的浓度并排除有害气体，它是保障矿井安全的主要技术之一。矿井通风设计是整个矿井设计内容的重要组成部分，是保证安全生产的重要环节。 论文严格根据煤矿安全规程等要求，通过对比分析现有工作面通风方式的优缺点，提 出适合 矿实际条件的采煤工作面和掘进工作面的通风方式，并计算采煤工作面和掘进工作面的需风量，以及整个矿井的需风量。计算分析矿井容易和困难时期的通风阻力，结合目前主要通风机的优缺点，选择了 矿的主要通风机，并绘制矿井通风系统图和通风网络图。最后根据 矿实际条件，提出一通三防相关安全管理措施。论文进行的通风系统设计可为矿井安全生产奠定一定基础。 关键词：通风系统、通风方式、通风设计、安全措施 论文类型：设计 : （ （ he is to of in of it is of to is an of of is an to in in of of of of of at of to of in a of of 目录 1 绪论 . 1 究背景及意义 . 1 究背景 . 1 究意义 . 1 内外研究现状 . 2 井通风机类型 . 2 井通风系统研究现状 . 2 风机的工作方式 . 3 煤工作面及掘进面通风方法 . 3 要设计内容及工作流程 . 9 计内容 . 9 计工作流程 . 9 2 矿基本概况 . 11 田概况 . 11 边环境 . 11 质构造 . 12 层与煤质 . 13 斯 . 14 田水文地质条件 . 15 井设计生产能力 . 16 井工作制度 . 16 井生产条件 . 16 田开拓方式 . 16 区布置及装备 . 17 田地质特征 . 17 煤方法与工艺 . 18 作面生产方式及设备 . 18 掘工作面概况 . 18 煤工作面概况 . 18 进工作面概况 . 19 章小结 . 19 3 采掘工作面通风方式选择 . 20 煤工作面通风方式确定 . 20 有通风方式 . 20 X 煤矿通风方式确定 . 21 进通风方式确定 . 21 前的掘进通风方式 . 21 X 煤矿掘进通风方式确定 . 22 区通风系统设计 . 24 区通风系统的基本要求 . 24 区风流路径 . 25 章小结 . 25 4 矿井通风方法及风量确定 . 26 井通风方法的选择 . 26 择通风系统原 则 . 26 井通风系统的选择 . 26 井通风方式的选择 . 28 掘工作面需风量确定 . 29 采工作面配风量 . 29 进工作面风量确定 . 32 井需风量确定 . 34 井通风阻力计算 . 35 要通风设备 . 41 计依据 . 41 风机风量、风压及工况点计算 . 41 风设备选择 . 42 风等积孔及摩擦风阻 . 44 章小结 . 45 5 矿井一通三防安全管理措施 . 46 风安全管理措施 . 46 瓦斯安全管理措施 . 47 预防瓦斯积聚 . 47 防止瓦斯引爆火源 . 47 防火安全管理措施 . 48 防尘安全管理措施 . 49 章小结 . 50 6 结论及建议 . 51 论 . 51 议 . 51 7 致谢 . 52 参考文献 . 52 1 1 绪论 究背景及意义 究背景 我国是煤炭大国，也是产煤大国，同时还是煤炭消耗量最大的国家。目前我国煤可供利用的储量约占世界煤炭储量的 位居世界第三 1。据不完全统计，我国煤炭探明总储量在 1万亿 t 以上，居世界前列；已知含煤面积 55万多 而且煤种齐全。煤炭是工业的粮食，煤炭工业发展的快慢，将直接关系到国计民生。 近十几年来，纵观我国的经济增长 率，一直保持在年均 10左右的增长速度。这也从一个侧面反映了在未来一段时间内，我国仍将对能源保持着较高的需求；也间接促使我国成为世界能源消费大国。其中煤炭在一次能源消费中所占有近 70%比重的格局，客观而又充分的说明了煤炭工业在我国所有工业行业中所处的重要位置。而对于煤炭的需求，将在未来一个相当长的时间内保持现状，不会有大幅度的规模变动及减产现象出现。虽然煤炭企业对我国经济有积极的推动，但煤炭行业是我国安全生产事故发生最多的行业，并且我国现有矿井 95%以上都是地下开采的煤炭工业。表 是近十年我国 煤炭事故统计。 表 2001年份 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 事故起数 3082 3112 4143 3639 3341 2945 2421 1901 1616 1403 死亡人数 5670 6995 6434 6027 5986 4746 3786 3215 2631 2433 百万吨死亡率 上表可看出，我国煤炭行业安全状况不容乐观。煤矿安全生产事故，不但给国家财产和人民的生命安全造成了巨大的损失，并且严重的影响了我国的国际形象。总的来说我国煤炭安全现状相对世界水平较落后。 矿井通风是保障矿井安全生产的重要技术手段之一， 对维护矿井安全生产发挥着极为重要的作用 。矿井通风是依靠通风动力将定量的新鲜空气沿着井巷网络输送到采煤工作面、掘进工作面、硐室和其他用风地点，满足这些地区的安全要求和作业环境；同时将用过的污浊空气排出地面的过程。在生产矿井中，有不少矿井因通风设计不合理造成了不必要的损失。如因所选风机能力不足使生产受限，阻碍生产发展；或因所选风机能力过大造成电耗增多吨煤投资增加等。因此搞好矿井通风设计对矿井安全生产、增产增效至关重要。 究意义 低瓦斯矿井 ， 为防止井下瓦斯积聚，确保井下良好的工作环境。众所周2 知，井下风量不足会引起瓦斯积聚，工作环境温度升高，缺氧造成人员伤害等问题，而风量过剩也会导致不良的影响，如漏风量大，动力过度消耗，风流发生过度的冷却作用，巷道内矿尘飞扬，激 发煤的自燃等。因此矿井通风设计合理与否对矿井的安全生产及经济效益具有长期而重要的影响。 内外研究现状 煤炭是世界工业经济发展的主要能源，很早以前，就有采矿的历史，水到渠成矿井通风也随之产生。 井通风机类型 约在 1640年，人们开始把进风和回风分开，以利用自然通风压力进行矿井通风。为了加大通风压力， 1650 年在回风路线上设置火筐， 1787年又在回风路线上设置火炉，使回风风流加热。 1745年俄国科学家发表了空气在矿井中流动的理论， 1764 年法国采矿工程发表了关于矿井自然通风的理论，成为矿 井通风史上奠基的两篇论文。 1807 年风量约200m3/力活塞式空气泵， 1849年转速约 95转 /分，风量约 500m3/1898 年电力初型轴流式扇风机相继投入使用。 20 世纪 40 年代，矿井已使用功率为约 1500000 矿井通风的主要动力是通风机。通风机是矿井的肺脏。目前，用于矿井的主要有离心式和轴流式两类通风机，以前全用离心式。由于轴流式通风机具有结构简单紧凑、体积小、重量轻，而且其工作效率高，尤其是大型轴流式通风机，效率可达 85，三是有翼角调整装备，便于机械性能调节或进行反风这些优点，现在大部分矿井都采用轴流式通风机。矿井的通风系统可以看做是矿井通风的呼吸系统，其包括，向矿井各作业地点供给新鲜空气、排除污浊空气的进、回风井的布置方法，以及主要通风机的工作方法，通风网络和风流的控制设施。 井通风系统研究现状 目前，矿井通风系统按进、回风井在井田的位置不同，通风系统可分为中央式、对角式、区域式及混合式。各通风系统都有其优缺点，利用各系统的优点应用于不同的井田，不仅能保证井下通风安全，也有利井下正常生产。 中央式通风系统 又包括中央并列式和中央边界式。前者适用于煤层倾角大、埋藏深、井田走向长度小于 4斯与自然发火都不严重的矿井。冶金矿山当矿脉走向不太长，或受地形地质条件限制，在两翼不宜开掘风井是使用。后者适用于煤层倾角较小，埋藏较浅，井田走向长度不大，瓦斯与自然发火比较严重的矿井。 对角式通风系统又包括两翼和分区对角式。前者适用于煤层走向大于 4型较大，瓦斯与自然发火严重的矿井；或低瓦斯矿井，煤层走向较长，产量较大的矿井。后者适3 用于煤层埋藏浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘总回风巷的矿井。 区域式通风系统，适用于 井田面积大、储量丰富或瓦斯含量大的矿井。其既可改善通风条件，又能利用风井准备采区，缩短建井工期。风流路线短，阻力小。漏风少，网路简单，风流易于控制，便于主要通风机的选择。不足点是其通风设备多，不便管理。 混合式通风系统，适用于井田范围大，地质和地面地形复杂；或产量大，瓦斯涌出量大的矿井。其优点是回风井数量较多，通风能力大，布置较灵活，适应性强。 风机的工作方式 矿井通风设计中，主要通风机的工作方式有三种：压入式、抽出式、压抽混合式。 压入式：主要通风机安设在入风井口，在压入式主要通风机作用下， 整个矿井通风系统处在高于当地大气压状态。在冒落裂隙通达地面时，压入式通风矿井采区的有害气体通过塌陷区向外漏出。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力降低。采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干通风构筑物，使通风管理困难，且漏风较大。 抽出式：主要通风机安装在回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压的负压状态。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力提高，较为安全。 压抽混合式：在入风井口设一风机做压入式工作，在回风井口设一风机做抽出式工作。通风系统的进风部分处于 正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压或负压均不大，采空区通连地表的漏风因而较小。 矿井通风系统的重要组成部分采区通风系统。它的合理与否不仅影响采区内的风量分配，事故发生时的风流控制，生产的正常进行，而且严重影响矿井的通风质量和安全状况。 煤工作面及掘进面通风方法 （ 1）采煤工作面通风方法 通风设计中采煤工作面的通风系统，由采煤工作面的瓦斯、温度和煤层自燃发火等所确定的，目前通风设计，根据采煤工作面进回风巷道的布置方式和数量，可将工作面通风系统分为 形通风系统， 形通风系统等类型。 形通风系统。这种工作面通风系统只有一条进风巷道和一条回风巷道。目前我国普遍使用 图 示）。其优点结构简单，工作面进、回风巷要提前掘进，维护工作量大。前进式通风系统的维护工作量小，不存在采掘工作面串联通风问题，在巷旁支护好、漏风不大时，有一定优越性。采用前进式 U 形通风系统（如图 示）的工作面的采空区瓦斯不涌向工作面，而是涌向回风平巷。采用 Z 形4 后退式通风系统（如图 示）的工作面的采空区瓦斯不会涌入工作面，也是涌向回风巷，工作面采空区回风侧能用 钻孔抽放瓦斯，但进风侧不能抽放瓦斯。 图 示）的工作面的进风侧沿采空区可以抽放瓦斯，采空区的瓦斯易涌向工作面，特别是上隅角，回风侧不能抽放瓦斯。 于采用 形前进式通风系统之间；该通风系统需沿空支户巷道和控制经过采空区的漏风，其难度较大 3。 图 图 图 图 形通风系统，这三种采煤工作面通风系统均为两进一回或一进两回的采煤工作面通风系统。据进风巷与回风巷的数量和位置的不同， 以有多种不同的方式。生产实际中应用较 多的是回风侧加入附加的新鲜风流，与工作面回风汇合后从采空区侧流出。工作面采用 Y 形通风系统会使回风道风量加大，但上隅角及回风道德瓦斯不易超限，并可在上部进风道内抽放瓦斯。后退式 W 形通风系统（如图 用于高瓦斯的长工作面或双工作面。该系统的进回风平巷都布置在煤体中。 道维护困难，漏风大，采空区涌出的瓦斯量也大。双 Z 形通风系统，其中间巷与上、下平巷分别在工作面的两侧。双 中间巷与上、下平巷分别在工作面的两侧。双 Z 形前进通风系统（上、 下进风平巷维护在采空区时。漏风携带出的瓦斯可能会使工作面超限；双 Z 形后退式通风系统（如图 示）的上、下入风平巷布置在煤体中，漏风携带出的瓦斯不进入工作面，工作面比较安全 3。 5 图 图 图 图 双 在 进两回的通风系统（如图 三进一回系统（其特点是：工作面风量大，采空区瓦斯不涌向工作面，气象条件好，增加了工作面的安全出口，工作面机电设备都在新鲜风流巷道中，通风阻力小，在采空区的回风巷道中可抽放瓦斯，易于控制上隅角的瓦斯，但沿空护 巷困难，由于有附加巷道，可能影响通风的稳定性，管理复杂。在工作面和采空区的瓦斯涌出量较大，在入风侧和回风侧都需增加风量以稀释整个工作面的瓦斯，可考虑采用 3。 图 图 （ 2）掘进工作面通风方法 掘进通风方法有总风压通风、引射器通风和局部通风机通风 3 种。局部通 风机通风是我国矿井广泛采用的一种掘进通风方法。 局部通风机通风 利用局部通风机做动力，通过风筒导风的通风方法称局部通风机通风，它是目前局部通风最主要的方法。局部通风机的常用通风方式有压入式、抽出式和混合式 3。 6 压入式局部通风机及其附属装置安装在离掘进巷道口 10m 以外的进风侧，将新鲜风流流经风筒输送到掘进工作面，污风沿掘进巷道排出。如图 掘进工作面 风筒 风机 图 压入式通风布置 抽出式局部通风机安装在离掘进巷道 10m 以外的回风侧。新鲜风沿巷道流入，污风通过风筒由局部通风机抽出，如图 局部通风机 风筒 = 掘进巷道 图 抽出式通风布置 混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用，兼有压入式和抽出式两者有点，其中压入式向工作面供新风，抽出式从工作面排出污风。按局部通风机和风筒的布设位置，分为长压短抽、长抽短压和长抽长压。按抽压风筒口位置关系有前压后抽和前抽后压两种方式。 长抽短压（前压后抽）。工作面的污风由压入式风筒压入的新风予以冲淡和稀释，由抽出式主风筒排出 。其布置如图 图 长抽短压通风方式 长压短抽（前抽后压）。新鲜风流经压入式长风筒送入工作面，工作面污风经抽出式通风除尘系统净化，被净化后的风流沿巷道排出。其布置图如图 示。 7 图 长压短抽通风方式 混合式通风的主要缺点是降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时风速就更小，则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。因此，两台风 机之间的风量要合理匹配，以免发生循环风，并使风筒重叠段内风速大于最低风速。 一般，混合式通风是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式。 矿井全风压通风 全风压通风是利用矿井主要通风机的风压，借助导风设施把主导风流的新鲜空气引入掘进工作面。其通风量取决于可利用的风压和风路风阻。按其导风设施不同可分为 3： 风筒导风，在巷道内设置挡风墙截断主导风流，用风筒把新鲜风引入掘进面，污浊风从掘进巷道中排出。这种方法辅助工程小，风筒安装、拆卸比较方便，通常用于需风量不大的短巷掘进通风中，如图 风窗 风筒 密闭墙 图 风筒导风 平行巷道导风，在掘进主巷道时，在附近与其平行掘一条配风巷，每隔一定距离在主、配巷间开掘联络巷，形成贯穿风，当新的联络巷沟通后，旧联络巷封闭。两条平行巷道的独头部分可用风障或风筒导风，巷道的其余部分用主巷进风，配巷回风。这种方法常用于煤巷掘进，尤其是在厚煤层的采空巷掘进，和运输、通风等需要开掘双巷时。这种方法也常用于解决长巷掘进通风的困难，如图 8 图 平行巷道导 风 钻孔导风，离地面或领近水平较近处掘进长巷反眼或上山时，可用钻孔提前沟通掘进巷道，以便形成贯穿风流。此种方法用于煤层上山掘进通风，有良好的排瓦斯效果，如图 钻孔 上山 图 钻孔导风 风障导风，在巷道内设置纵向风障，把风障上游一侧的新风引入掘进工作面，清洗后的污风从风障下游一侧排出。在短巷掘进时，可用木板、帆布；长巷掘进，可用砖、石、混凝土材料构筑风墙。此种方法工程量大。适用于短距离或无其他好方法可用时采用，如图 图 风障导风 在主要通风机正常运转，并有足够的全风压克服导风设施的阻力时，全风压通风能连续供给掘进工作面所需风量，而无需附加通风动力，管理方便，但其工程量大，使用风障有碍运输。因此在瓦斯涌出量大，使用通风设备不安全或技术不可行的局部地点，可以使用全风压通风。如果全风压通风在技术上不可行或经济上不合理，则必须借助专门的通风动力设备，对掘进工作面进行局部通风。 引射器通风，引射器产生的通风负压，通过风 筒导风的通风方法。引射器通风一般采用压入式，如图 示。 9 水管（风管） 引射器 风筒 图 引射器通风 引射器通风的优点是无电气设备，无噪声；具有降温、降尘作用。在煤与瓦斯突出严重的煤层掘进时，用它代替局部通风机通风，设备简单，安全性较高。缺点是风压低、风量小、效率低，并存在巷道积水问题。一般这种方法适用需风量不大短距离巷道掘进通风；在含尘大、气温高的采掘机械附近，采取水力引射器与其他通风方法联合使用形成混合式通风。使用的前提条件是有高压水源或气源 3。 随着生 产的发展，对矿井通风的要求不断提高，也更具有合理性。如矿井供风量每人不少于 4m3/主要进风道、回风道、修理中的井筒和提升人员、物料的井筒最大风速不能超过 8m/s。回采工作面、掘进煤巷和半煤岩巷最小风速不小于 都为矿井的安全生产打下了基础。 要设计内容及工作流程 计内容 （ 1）确定 据矿井瓦斯涌出量，矿井设计生产能力，煤层赋存条件等因素选择合适的通风方式。 （ 2）采区、工作面、备用面及掘进面的通风设计，根据各面生产需求以及其环境选择合适 的通风方式，并计算出采掘工作面的需风量。 （ 3）矿井风量计算和风量分配。依据 据煤矿安全规程要求计算出矿井需风量。 （ 4）矿井通风阻力计算。计算出通风容易时期和通风困难时期的通风阻力，确定矿井的通风难易程度。做出通风系统图和通风网络图。 （ 5）选择通风设备。根据矿井需风量及自然风压，结合主要通风机的特性曲线，选择出 （ 6）从一通三防方面提出相关安全措施。 计工作流程 设计流程图如图 示： 10 安山煤矿 通风系统设计 采煤工作面 通风系统及方式选择 矿井通风 掘进工作面 掘进工作面 风量计算及风量分配 采煤工作面 需风量 需风量 矿井总风量计算 掘进工作面 采区工作面 通风设计 通风设计 矿井通风阻力计算 主要通风机选择 安全管理 图 计流程图 11 2 矿基本概况 田概况 边环境 （ 1）位置 于府谷县城西北方向约 38田西北与沙梁井田、秦晋煤矿相邻，南为小煤矿开采区和庙哈孤矿区南部预留区，西南与三道沟井田相邻，东为哈镇孤山勘查区。井田东西走向长 10 12北倾斜宽 4 6围为东经 1104515 1105430 ，北纬 391130 392130 ，面积54政区划隶属府谷县庙沟 门镇管辖。 国铁神（木）朔（州）线和榆（林）府（谷）公路从井田南部通过，府（谷）东（胜）公路途经井田西部边界，府（谷）包（头）公路穿越井田北东部；府谷县城东部有府谷保德黄河大桥通往山西省保德县；南距 距神朔铁路新城川集运站约 30榆林市约 200区各厂矿、村镇之间均有不同等级的道路相通，运输条件便利。 交通图如图 图 交通位置图 12 （ 2） 地形地貌 本区为典型的黄土梁峁地貌，地形复杂、沟壑纵横。地势中部高，东西部低。中部许家梁砖场梁一线像一条低平山脊（分水岭）将其西侧的沙梁川与东侧的清水川水系分开。区内最低海拔标高为 +高海拔标高为 + （ 3）地表水体 本区属黄河流域，水系较发育，较大的河流除流经井田西部境外的沙梁川外，东北部还发育清水川、小南川沟、东南部木瓜川等黄河支流 。 这些河流大多为季节性河流，流量随地表降水变化极大。沙梁川下游孤山川年径流总量 0 9流量 010300m3/s， 清水川下游年径流总量 0 9量 0 1980m3/s。 井田范围内无河流、水库等地表水体。 （ 4）气象 本区地处我国西部内陆，属典型的中温带半干