《矿井通风与安全》采区通风设计说明书.doc

矿井通风与安全采区通风设计说明书编 制 人： 学 号：120090201265 系 别：09级采矿工程4班 编制日期：目录前言.3一. 采区基本概况.4二. 采区通风系统.6（一） 采区通风设计要求.6（二） 采区进回风上山的选择与确定.6（三） 工作面通风方式的选择与确定 .6三.采区风量计算与确定.9（一）采掘工作面风量计算原则与要求.9（二）回采工作面风量计算. .9（三）掘进工作面风量计算.11（四） 硐室需风量计算.13（五）采区风量分配.14四采区通风阻力计算.16（一）矿井通风总阻力的计算原则.16（二）矿井通风总阻力的计算方法.16（三）计算列表.16（四）采区总阻力计算.18 （五）选择矿井通风设备.18五采区安全措施.22参考文献.23前 言矿井通风设计是学完矿井通风与安全课程后进行的，是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。通过课程设计使学生获得以下几个方面能力，为毕业设计打下基础。1进一步巩固和加深我们所学矿井通风理论知识，培养我们设计计算、工程绘图、计算机应用、文献查阅、运用标准与规范、报告撰写等基本技能。2培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际的能力。3培养学生创新意识、严肃认真的治学态度和理论联系实际的工作作风。依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规定的时间内独立完成计算，绘图及编写说明书等全部工作。设计中要求严格遵守和认真贯彻煤炭工业设计政策、煤矿安全规程、煤矿工业矿井设计规范以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策，设计力争做到分析论证清楚，论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使自己的设计达到较高水平。第一章 采区基本概况本采区为某矿第二水平某采区，其中三采区已采，七采区未采。采区上部标高为+50m，下部标高为-250m。采区走向长度2780m，倾斜平均长度为1040m，煤层倾角为16度。采区共有三层煤，区内地质构造简单，为单斜构造。无断层和褶曲，无大的含水层和地下水涌出，开采条件较好。煤层相对瓦斯涌出量为5m3/t，顶底板稳定，均为砂岩。煤质中硬，自然发火期为23个月。煤岩爆炸指数为3470%，采区所属矿井为低瓦斯矿井。采区煤层的地质赋存条件（一） 采区地质采区内无大的含水层和地下水，开采条件较好。（二） 采区构造采区内地质构造简单，为单斜构造，无断层和褶曲。（三） 煤层条件采区内赋存有三层煤，均为可采煤层。（其特征如下表和柱状图如下）煤层特征表 序号煤厚（m）顶 底板岩性 层间距（m） 稳定性最大最小一般顶板底板最大最小一般4-14.13.94.0粉砂岩粉砂岩14 1012稳定3-23.63.33.5粉砂岩粉砂岩221820稳定2-22.72.22.5粉砂岩粉砂岩稳定煤层柱状图第二章 采区通风系统（一） 采区通风设计要求 采区通风系统主要取决于采煤系统，但又能在一定程度上影响着采区巷道布置系统。完备的采区通风系统应能满足一下要求1.有效地控制采区内的风流方向，风量和风质。2.漏风少，风流的稳定性高，不易遭受破坏。3.有利于合理排放瓦斯，防止煤炭自燃，形成较好的矿内气候条件和有利于控制、处理事故，并能使通风系统符合安全可靠，经济合理和技术可行的原则。（二） 采区进回风上山的选择与确定轨道上山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响，轨道上山的绞车房易于通风；变电所设在两上山之间，其回风口设调节风窗，利用两上山之间按风压差通风。输送机上山进风，由于风流方向与运煤方向相反，易于引起煤尘飞扬，运输煤炭释放大量瓦斯，可使进风流的煤尘和瓦斯浓度增大，影响工作面的安全卫生条件；输送机设备所散发的热量，使风流温度增高。此外须在轨道上山的下部车场内安设风门，此外运输矿车来往频繁，需要加强管理，防止风流短路。 该矿井的煤尘具有强爆炸性，所以运输上山进风容易引起煤尘飞扬，并释放出大量瓦斯，可使进风流中的煤尘和瓦斯浓度增大，给安全生产带来了严重的隐患。所以在该矿井的设计中采用轨道上山进风，运输上山回风的通风方式。根据本采区煤层的赋存条件及煤质，选用2条煤层上山同标高布置。上山布置在采区中部，采用两翼后退式走向长壁式采煤法。区段运输巷和区段回风巷采用沿空留巷。（三） 工作面通风方式的选择与确定1. 按照回采工作面回风方向分为上行通风和下行通风，他们的优缺点比较如表21。表21 回采工作面上、下行通风适应条件及优缺点通风系统适应条件及优缺点上行通风煤层倾角大于120的回采工作面，都应采用上行通风优缺点：1 瓦斯自然流动方向和风流方向一致，有利于较快地降低工作面瓦斯浓度；2 风流方向与运煤方向相反，引起煤尘飞扬，增加了回采工作面进风流中煤尘浓度；同时，煤炭在运输中放出的瓦斯又随风流带到回采工作面，增加了工作面的瓦斯浓度；3 运输设备运转时所产生的热量随进风流散发到回采工作面，使工作面气温上升下行通风在没有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出威胁的、倾角小于12o的煤层中，可考虑采用下行通风工作面下行通风，除了可以降低瓦斯浓度和工作面温度外，还可以减少煤尘含量，降低水砂充填工作面的空气湿度，有利于提高工作面的产量。 但是运输设备处于回风流中，不太安全。2. 按进、回风巷数目分类，见表22表22 工作面通风方式通风方式适应条件及优缺点U型通风方式后退式一进一回，在我国使用比较普遍，其优点是结构简单，巷道维修量小，工作面漏风小，风流稳定，易于管理，但上隅角瓦斯容易超限，工作面进、回风巷要提前掘进。此种通风方是对了解煤层赋存状况，掌握甲烷、火的发生、发展规律，较为有利。由于巷道均维护在煤体重，因而巷道的漏风率减少，适用于低瓦斯矿井前进式一进一回，可缓和采，掘紧张关系，采空区瓦斯不涌向工作面，而涌向回风顺曹。其缺点是：采空区漏风不易管理，且需沿空护巷。这种通风系统适用于推进距离，低瓦斯，自燃倾向性弱的煤层Y型通风方式两进一回，在回采工作面的上、下端各设一条进风巷道，另外在采空区一侧设回风道。优点为：可以很好的解决工作面上隅角瓦斯超限问题，改善了工作环境，提高回收率。E型通风方式两进一回，下两天为进风巷，上面为回风巷。优点：使下回风平巷和下部工作面回风速度降低，抑制煤尘飞扬，降低采空区温度。但是容易引起工作面上隅角瓦斯超限。W型通风方式两进一回，或一进两回。优点：相邻工作面公用一个进或回风巷，减少了巷道的开掘和维护，漏风少，利于防火，在近水平煤层的综采工作面中应用较广。Z型通风方式一进一回，前期掘进巷道工程量小，风流比较稳定，采空区漏风介于U型后退和U型前进式之间，但需要沿空护巷和控制经过踩空区的漏风，其难度较大由于本采区煤层的倾角为16o，并且为了减少采用下行通风带来的不必要的浪费，所以选用上行通风。第三章 采区风量计算与确定（一） 采掘工作面风量计算原则与要求矿井需风量应按照“由里往外”的计算原则，由采、掘工作面、硐室和其他用风地点的实际最大需风量总和，再考虑一定的备用风量系数后，计算出矿井总风量。1按该用风地点同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4 。2按该用风地点风流中的瓦斯、二氧化碳和其他有害气体浓度、风速以及温度等都符合规程的有关规定分别计算，取其最大值。（二）回采工作面风量计算采煤工作面的需风量应按下列因素分别计算，并取其中最大值。（1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：根据矿井总产量算出矿井每分钟产煤量为：1.72t，瓦斯绝对涌出量为：1.725=8.6 /min=1008.61.6=1376 /min式中 采煤工作需要风量，/min； 采煤工作面瓦斯（二氧化碳）绝对涌出量，/min；采煤工作面因瓦斯（二氧化碳）涌出量不均匀的备用风量系数，生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时，至少进行五昼夜的观测，得出五个比值，取其最大值。（本例取1.6）（2）按工作面进风流温度计算；采煤工作面应有良好的气候条件，其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气温与风速应符合表1的要求表3-1采煤工作面空气温度与风速对应表采煤工作面进风流气温/采煤工作面风速/（m/s）1515181820202323260.30.50.50.80.81.01.01.51.51.8采煤工作面的需风量按下式计算：=601.08.141.2=586.08 /min式中 第i个采煤工作面适宜风速，m/s 第i个采煤工作面平均有效断面积，按最大和最小控顶有效断面积的平均值计算； 第i个采煤工作面长度风量系数，按表32先取，本题工作面长度180m，选取1.2表3-2 采煤工作面长度风量系数表采煤工作面长度/m工作面长度风量系数505080801201201501501801800.80.91.01.11.21.301.40（3）按工作人员数量计算： =425=100 /min式中 4每人每分钟供给的最低风量，/min第i采煤工作面同时工作的最多人数，人。（4）按炸药量使用量计算按每公斤炸药爆破后稀释炮烟所需的新风量为500计算= /min式中 第i个采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg t爆破后稀释炮烟的通风时间，min，一般取2030min。（5）按风速验算：按最低风速验算采煤工作面的最小风量：=600.58.14=244.2/min按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：=6048.14=1953.6 /min （三）掘进工作面风量计算煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进工作面的需风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。（1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算：=1000.421.5=60 /min式中 第i个掘进工作面的需风量、/min第i个掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量、/min第i个掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数（本例取1.5）（2）按炸药量使用量计算：按每公斤炸药爆破后稀释炮烟所需的新风量为500计算 = 250 /min式中 第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg t爆破后稀释炮烟的通风时间，min，一般取2030min。（3）按局部通风机吸风量计算：，/min=2001.2=240 /min式中 掘进工作面局部通风机额定风量总和（表33）， 防止局部通风机吸循球风的风量备用系数，一般取1.21.3,进风巷中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时取1.3。 表3-3 局部通风机额定风量Q通风机型号额定风量/（m3/min）JBT-51（5.5KW）JBT-52(11KW)JBT-61(14KW)JBT-62(28KW)150200250300（4）按工作人员数量计算：，/min=410=40 /min式中 4每人每分钟供给的最低风量，/min第i掘进工作面同时工作的最多人数，人（5）按风速进行验算；无瓦斯涌出的岩巷掘进工作面的风量应满足： 600.15604由上式得72 /min1920 /min无瓦斯涌出的煤巷、半煤岩巷掘进工作面的风量应满足：600.25Q604 =120 /min1920 /min式中 掘进巷道断面 （本例42=8）根据上面的计算掘进工作面的风量应取其最大值。=250 /min72 /min1920 /min所以， =250 /min符合上述要求。（四） 硐室需风量计算各个独立通风的硐室供风量，应根据不同的硐室分别计算。（1）井下爆破材料库按经验值计算，小型矿井一般80100/min，大型矿井一般100150/min。（2）充电硐室通常充电硐室的供风量不得小于100/min。（3）机电硐室采区小型机电硐室，可按经验值确定风量，一般为6080/min。表3-4 机电硐室发热系数表机电硐室名称发热系数（）空气压缩机房水泵房变电所、绞车房0.15-0.230.01-0.040.02-0.04（4）其它巷道需风量计算新建矿井，其他用风巷道的总风量难以计算时，也可按采煤，掘进，硐室的需风量总和的3%-5%估算。则 =（+）=（1953.6+250+100+100+70）=74.1（5）采区总风量计算；=(1953.62+2502+200+74.1) 1.1=5148.1 /min。式中 采区所需总风量，/min。 该采区内各采煤工作面和备用工作面所需风量之和，/min 该采区内各硐室所需风量之和，/min 该采区内其他用风巷道所需风量和，/min 包括采区的漏风和配风不均匀等因素的备用风量系数。一般取1.11.2通过计算所得；采区总风量为5148.1 /min（五）采区风量分配1）分配原则 采区总风量确定后，分配到各用风地点的风量，应不得低于其计算的需风量；所有巷道都应分配一定的风量；分配后的风量，应保证井下各处瓦斯及有害气体浓度、风速等满足煤矿安全规程的各项要求。2）分配的方法 首先按照采区布置图，对各采煤、掘进工作面、独立回风硐室按其需风量配给风量，余下的风量按采区产量、采掘工作面数目、硐室数目等分配到各采区，再按一定比例分配到其它用风地点，用以维护巷道和保证行人安全。风量分配后，应对井下各通风巷道的风速进行验算，使其符合煤矿安全规程对风速的要求。第四章 采区通风阻力计算（一）矿井通风总阻力的计算原则1如果矿井服务年限不长（1020年），选择达到设计产量后通风容易和困难两个时期分别计算其通风阻力；若矿井服务年限较长（3050年），只计算前1525年通风容易和困难两个时期的通风阻力。为此，必须先给出这两个时期的通风网络图。2通风容易和通风困难两个时期总阻力的计算，应沿着这两个时期的最大通风阻力风路，分别计算各段井巷的通风阻力，然后累加起来，作为这两个时期的矿井通风总阻力。最大通风阻力风路可根据风量和巷道参数（断面积、长度等）直接判断确定，不能直接确定时，应选几条可能最大的路线进行计算比较。3矿井通风总阻力不应超过2940Pa4矿井井巷的局部阻力，新建矿井（包括扩建矿井独立通风的扩建区）宜按井巷摩擦阻力的10%计算；扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。（二）矿井通风总阻力的计算方法沿矿井通风容易和困难两个时期通风阻力最大的风路（入不敷出风井口到风硐之前），分别用下式计算各段井巷的磨擦阻力；将各段井巷的磨擦阻力累加后并乘以考虑局部阻力的系数即为两个时期的井巷通风总阻力。即两个时期的摩擦阻力可按表4-1进行计算。（3）计算列表（如下表）16区段井巷名称断面形状支护形式/(Ns2/m4)L/mU/mS/m2S3/m6R/(Ns2/m8)Q/(m3/s)h摩/Pav/(m/s)1运输大巷半圆拱料石碹0.004213512.935111210.123573.12采区下部车场半圆拱锚喷0.00728510.8927.860.840.01435173.53采区轨道上山梯形工字钢0.028592010.4426.339.690.595356183.54区段轨道石门梯形木支护0.0158109.3955.126.010.0111222.85区段运输平巷梯形工字钢0.028510009.7565.530.251.128121522.16采煤工作面矩形单体住铰接梁0.0513511.88.1466.260.14812201.47区段回风平巷梯形工字钢0.028510009.7565.530.251.128121522.18采区回风石门梯形工字钢0.0285309.7565.530.250.0517153.29回风大巷半圆拱料石碹0.004220012.935111210.123573.1表4-1 矿井通风井巷磨擦阻力计算表24（四）采区总阻力计算根据则有1. 235.22. 17.153. 13.144. 459.95. 240.6246. 26.3527. 240.6248. 7.29.8.5751计算矿井通风容易时期的通风总阻力2矿井通风困难时期通风总阻力 （五）选择矿井通风设备1.选择矿井通风设备的基本要求1矿井每个装备主要通风机的风井，均要在地面装设两套同等能力的通风设备，其中一套工作，一套备用，交替工作。2选择的通风设备应能满足第一开采水平各个时期的工况变化，并使通风设备长期高效运行。当工况变化较大时，应根据矿井分期时间及节牟情况，分期选择电动机动。3通风机能力应留有一定的余量。轴流式、对旋式通风机在最大设计负压和风量时，叶轮叶片的运转角度应比允许范围小5；离心式通风机的选型设计转速不宜大于允许最高转速的90%。4进、出井井口的高差在150m以上，或进、出风井口标高相同，但井深400米以上时，宜计算矿井的自然风压。2.主要通风机的选择1计算通风机的风量Q通 =51.481/s2计算通风机的风压H通全（或H通静）轴流式通风机；容易时期 =1058+120 =1178Pa困难时期 =1300+120 =1420Pa 3.选择通风机根据计算的矿井通风容易时期通风机的Q通、H通静小和困难时期通风机的Q通、H通静大，在通风机的个体特性图表上选择合适的主要通风机。根据Q通=51.481/s H通静小=1178Pa H通静大=1420Pa 可选定通风机型号为2k60型轴流式通风机。选定通风机后，可得出两个时期主要通风机的型号、动轮直径、动轮叶片安装角、转速、内压、风量、效率和输入功率等技术系数，并列表整理。4选择电动机（1）计算通风机输入功率。按通风容易和困难时期，分别计算通风机输入功率P通小、P电大： 5.选择电动机 当P电小0.6P通大时，两个时期可选一台电动机，电动机功率为第五章 采区安全措施1防止瓦斯、煤尘爆炸措施1、采掘工作面要实现瓦斯自动化监测技术。2、严格执行煤矿安全规程关于井下瓦斯检查制度，保证采