矿井通风设计论文 .doc

毕业设计毕业设计 题 目 郑煤集团振兴二矿矿井通风设计 学生姓名 AAA 专业班级 采矿工程 07 学 号 000000000000000 完成时间 2007 年 6 月 30 日 目目 录录 摘要摘要 I I ABSTRACT IIII 1 1 矿井概况及井田地质特征矿井概况及井田地质特征 1 1 1 1 矿区概况 1 1 1 1 地理位置 1 1 1 2 主要自然灾害 2 1 1 3 小窑分布及开采情况 3 1 1 4 矿区水源 电源及通信情况 3 1 2 井田地质特征 4 1 2 1 矿区地质 4 1 2 2 地质构造 5 1 2 3 煤层 6 1 2 4 煤质 6 1 2 5 瓦斯 煤尘 煤层自燃及地温 顶底板 煤与瓦斯突出 6 1 2 6 水文地质 8 2 2 井田勘探程度井田勘探程度 1111 2 1 以往地质工作 11 2 2 对本次设计采用的储量核实报告评价 11 2 3 存在的问题和建议 12 3 3 矿井通风设计矿井通风设计 1414 3 1 矿井通风系统的选择 14 3 1 1 选择矿井通风系统的原则 14 3 1 2 选择矿井主要通风机的工作方法 16 3 1 3 选择矿井通风方式 17 3 2 风量计算及风量分配 19 3 2 1 风量计算的标准与原则 19 3 2 2 采煤工作面需风量的计算 20 3 2 3 掘进工作面风量计算 22 3 2 4 硐室实际需要风量 23 3 2 5 其他用风硐室需风量计算 24 3 2 6 矿井总风量计算 24 3 2 7 风速验算 25 3 2 8 风量分配 27 3 2 9 规程规定 27 3 3 采区通风设计 29 3 3 1 采区通风系统的确定 29 3 3 2 采区进风上山与回风上山的选择 30 3 3 3 回采工作面的通风系统 31 3 4 掘进工作面通风设计 34 3 4 1 掘进通风方法 34 3 4 2 掘进工作面所需风量及掘进面的设计 35 3 4 3 掘进通风设备选择 36 3 4 4 掘进通风技术管理和安全措施 38 3 5 全矿井通风总阻力的计算 39 3 5 1 矿井通风总阻力的计算原则 39 3 5 2 矿井通风总阻力的计算 39 3 5 3 选择主要通风机 41 3 6 概算矿井通风费用 43 3 6 1 主要通风机的耗电量 43 3 6 2 局部通风机的耗电量 44 3 6 3 吨煤的通风电费计算 44 3 7 矿井反风措施 45 3 7 1 矿井反风的目的意义 45 3 7 2 反风方法及安全可靠性分析 45 3 7 3 矿井通风系统综合析 45 4 4 安全技术措施安全技术措施 4747 4 1 矿井水灾防治 47 4 1 1 矿井水灾防治具体措施 47 4 2 矿井火灾防治 47 4 3 矿井粉尘灾害防治 48 4 3 1 矿井粉尘灾害防治具体措施 48 4 4 瓦斯灾害防治措施 50 4 4 1 预防瓦斯积聚 50 4 4 2 防止瓦斯爆炸 51 4 5 顶板灾害防治 51 4 5 1 顶板灾害防治的具体措施 51 5 5 矿山环保矿山环保 5353 5 1 矿山污染源概述 53 5 1 1 大气污染 53 5 1 2 水污染源 53 5 1 3 固体废物 54 5 1 4 噪声污染源 54 结结 束束 语语 5555 致致 谢谢 5656 参考文献参考文献 5757 附附 录录 一一 5858 附附 录录 二二 5959 郑煤集团振兴二矿通风设计 摘 要 本设计是根据郑州煤业集团公司振兴二矿的实际情况进行的通风初步设计 设 计从郑煤集团振兴二矿地理位置 井田地质特征 附近工业 农业等情况入手 针 对该矿的赋存特征对该矿进行通风设计 该设计中采用立井多水平开采的开拓方式 走向长臂采煤法 运用炮采放顶回采工艺 用全部跨落法处理采空区 针对矿井通 风系统进行了初步设计 分别对采区通风系统 采煤工作面通风系统 掘进工作面 通风进行了细致的设计及设备选型计算 另外在设计中也对矿井五大灾害的预防和 治理 矿山环保等也做了概要的设计 关键词 通风系统工况点 特性曲线 风阻 灾害预防 灾害治理 矿山环保 THE REVITALIZATION Of ZHENGZHOU COAL INDUSTRY GROUP II THE ACTUALSITUATION OF THE MINE VENTILATION PRELIMINARY DESIGN ABSTRACT The design is based on the revitalization of Zhengzhou Coal Industry Group II the actual situation of the mine ventilation preliminary design Revitalization of the second design from Zheng Coal Mine location geological characteristics Ida near the industrial agricultural etc to start for the mine s existing features of the mine for ventilation The design standards used in shaft mining to develop multiple ways to the long arm of mining method the use of artillery mining extraction technology the treatment with all cross fall gob ventilation system for a preliminary design of the mining area were ventilation system ventilation system coal face was heading face ventilation design and equipment selection and detailed calculations the other also in the design of the five mine disaster prevention and management mining and environmental protection have also done a summary of the design In the design process as far as possible the use of the mining industry is currently mature technology and equipment and strive to achieve good economic and social benefits KEY WORDS ventilation system operating point curve drag disaster prevention disaster management mining environmental protection 1 1 矿井概况及井田地质特征 1 11 1 矿区概况 1 1 1 地理位置 1 1 1 1 矿井位置及交通情况 郑州煤炭工业 集团 振兴二矿有限公司位于郑州市二七区侯寨乡三李村境内 东北距郑州市区约 15km 西南距新密市区约 22km 西南距新密市区约 20km 各乡 村间均有公路相通 交通极为便利 详见交通位置图 1 1 图 1 1 振兴二矿交通位置示意图 1 1 1 2 地形 地貌 本区为丘陵地形 区内最高海拔标高为 226 20m 最低海拔标高为 147 30m 相 对高差为 78 90m 区内总体地势呈西南高 东北低 地面坡度较大 冲沟发育 有 利于大气降水的迳流与排泄 1 1 1 3 地表水系 本区属淮河流域颍河水系 勘探区处在西部梨园河与东部下李河河间地段 梨 园河发源于南部山区 在山坡坡脚处接受圣水峪泉及三李泉泉水补给后向北迳流 一般流量为 2 15m3 s 最大洪峰流量可达 3513 m3 s 下李河发源于南部山区 在山 坡坡脚处接受九娘庙泉泉水补给后向北迳流 一般流量为 2 9872m3 s 最大洪峰流 量可达 2882 m3 s 梨园河和下李河向北汇入贾鲁河 经郑州 中牟向南于周囗注入 颍河 1 1 1 4 气象 本区属典型的温带大陆性季风气候 夏 秋两季炎热多雨 冬 春两季寒冷干 燥 年平均降水量为 620mm 降水多集中于 7 9 月份 约占全年降水量的 60 以上 年平均蒸发量为 1669mm 年平均相对湿度为 65 历年最高气温达 43 最低气 温达 16 5 年平均气温 14 5 每年 6 月份地面温度最高 平均 31 5 左右 最低为元月份 平均 1 左右 每年 2 10 月份以东风 东北风为主 11 月份至来 年元月份盛行西北风 一般风速为 3 m s 最大风速可达 18m s 1 1 1 5 地震 根据国家地震局武汉地震大队 1977 年提供的 河南省地震危险区划图 和 河 南省地震烈度区划图 本区为五级地震区 震中烈度为 6 7 度 1 1 1 6 工农业生产概况 矿区位于农村 当地经济以农业为主 主要农作物有小麦 玉米 谷类和蔬菜 等 工业主要为建筑材料和煤炭资源开发 1 1 1 7 矿区煤炭生产及规划概况 三李井田 振兴二矿 三李煤业 位于郑州市二七区与新密市交界处 行政区 划大部分归郑州市二七区侯寨镇管辖 少部分归新密市白寨镇管辖 井田浅部边界大致以二 1 煤露头线为界 深部大约到 400m 标高等高线 东部 最远到郭楼断层 西部最远至第 18 勘探线 走向长 5 43km 倾斜宽 2 36km 面积 5 5261km2 1 1 1 8 地面村庄 本区位于郑州市二七区侯寨乡 当地经济以农业为主 区内较大的村庄有郭小 寨 桐树洼 下李河等 1 1 2 主要自然灾害 矿区内雨量充沛 暴雨后常有山洪暴发等自然灾害 另外矿井还有顶 底板 瓦斯 粉尘 火灾 水害 地表崩塌 滑坡等 1 1 3 小窑分布及开采情况 本区内无生产矿井 西南 南部中 小型矿井较多 西部约 3 5km 处为新密市 刘堂煤矿 矿井涌水量为 15m3 h 左右 以顶板淋水为主 附近梨园河煤矿一矿和梨 园河煤矿二矿均开采一 1 煤层 因矿井涌水量较大 排水费用较高 一直没有投入 正常生产 三李煤矿 李宅煤矿均为竖井开采二 1 煤层 开采标高在煤层底板 0m 等高线以浅 采掘范围内煤厚 0 10 80m 充水方式主要以顶板淋水为主 较丰富的 泥灰岩水在浅露头带常通过采动裂隙对矿井进行充水 甚至造成淹井事故 因此 本矿必须建立即弄清老窑水积水情况 并标绘在矿井井上下对照图和采 掘工程平面图上 要注意探放水工作 特别是在采空区和老窑附近采煤时 要采取 预测预报 有疑必探 先探后掘 先探后采 的探放水措施 防止采空区积水和 老窑积水的突然涌出 1 1 4 矿区水源 电源及通信情况 1 1 4 1 水源条件 生活用水水源 取自工业广场附近的井泉水 水质较好 能满足饮用水质要求 通过管道引至矿区生活水池蓄水后分别供给各生活用水点 该井泉水可满足矿井生 活用水需要 生产用水水源 矿井生产用水主要来源于矿井处理后的井下水 矿井井下水通 过污水处理系统处理后 由水泵抽至井下生产 防尘 消防水池 然后用管道接至 井下各用水点 采用静压方式供水 当矿井处理水不能满足要求时 可以由生产和 生活用水水池补给 1 1 4 2 电源 振兴二矿地面 10kV 变电所双回路供电引自附近变电站 与井下中央变电所 11 采区上部变电所和 11 采区中部变电所及掘进工作面各低压配电点构成三级供电 网络 地面主要机房 主通风机 主井提升机 副井提升机 压风机房 的两回路 电源均来自地面变电所不同的两个母线段 井下高压供电系统从地面 10kV 变电所的 10kV 母线上共配出两趟高压电缆 经 副井筒敷设至中央变电所两根型号为 MYJV42 8 7 10KV 3 70 交联聚乙烯绝缘电 缆 形成双回路互为备用 并分列运行 1 1 4 3 通讯 振兴二矿使用的是 JSY2000 06D 程控调度交换机 初装容量 128 门 供矿井行 政调度通信联络 在井底 井口 地面绞车房 采面 调度室 地面变电所 井下 中央配电室等主要工作地点均设直通电话 直通电话地面采用 6082G 电话机 井下 采用 KTH17 本安型话机 井下电话电缆采 MHYV1 4 7 028 型矿用电话电缆 采用 JHH 系列 KLH12 本安型接线盒 采用矿用阻燃通信电缆沿副井引到井下 以确保 井下调度通信的畅通和安全 调度程控交换机与集团公司调度交换机直接联网 1 2 井田地质特征 1 2 1 矿区地质 地层本矿区煤系地层为石炭系太原群 C3 二迭系山西组 P1 和二迭系石盒 子群 P2 其中本区可采煤层为二迭系山西组二1煤层 但为本采区设计和安全生 产需要 同时叙述奥陶系中统马家沟组 O3M 地层情况 1 奥陶系中统马家沟组 O3M 本区钻孔揭露马家沟组 O3M 地层最大厚度为 39 22m 根据区域资料 马家 沟组 O3M 地层总厚度约 154 80m 岩性为浅灰色 灰色厚层状石灰岩 2 石炭系 C 本区石炭系 C 仅发育上统本溪组和太原组 厚度 79 07 87 48m 平均 83 11m 1 本溪组 C2b 本组下自奥陶系马家沟组石灰岩顶 上至一1煤层底或相当于一1煤层层位的炭 质泥岩底 平均厚度 11 25m 由浅灰色 灰色铝质泥岩组成 本溪组与下伏奥陶系马家沟组为平行不整合接触 2 太原组 C2t 太原组 C2t 及一煤段 下自一1煤层或相当于一1煤层层位的炭质泥岩底 上至菱铁质泥岩 L9灰岩层位 顶面 平均厚度 71 39m 与下伏本溪组之间为整合 接触 根据岩性组合特征可将本组划分为上 中 下三段 3 二叠系 本区二叠系主要发育有下统山西组 下统下石盒子组地层 上统上石盒子组以 上层位多遭受剥蚀 仅东北部保留少量上石盒子组下部 二叠系与下伏石炭系太原 组地层呈整合接触 本段只叙述下统山西组 P1s 部分地层情况 下统山西组 P1s 山西组即二煤段 下自太原组顶部菱铁质泥岩顶面 上至下石盒子组底部砂锅 窑砂岩底面 厚度 89 17 97 33m 与下伏太原组地层呈过度整合接触关系 Q 134 43 130 01 56 23 219 07 220 79 15 01 59 96 20 10 8 75 20 00 5 81 0 67 30 36 5 80 18 80 2 1 图 1 2 煤层综合柱状 1 2 2 地质构造 本区总体构造形态为一西北 东南走向 倾向北东 倾角 10 17 的单斜构造 地层产状较平缓 发育有宽缓的褶皱 区内发育的断层数量较少 规模较大的有三 李正断层 F3 DF5正断层 F5正断层等 本区西部发育有滑动构造 根据以上构 造特征 确定本区的构造复杂程度为中等 1 2 3 煤层 井田含煤地层主要包括石炭系上统太原组 二叠系下统山西组和下石盒子组 含煤地层总厚 428 32m 分为 6 个含煤段 共计含煤 12 层 煤层总厚 5 34m 含煤 系数为 1 25 山西组和太原组为主要含煤地层 其中赋存于山西组下部的二1煤层 为大部可采煤层 二1煤层厚度为 0 8 98m 平均 2 94m 简单结构 基本上不含夹矸 为中厚 煤层 煤层赋存比较稳定 中西部煤层厚度变化较大 大部分为中厚及薄煤厚点 并有多个滑动构造成因的零煤厚点 1 2 4 煤质 二1煤层原煤灰分 Ad 16 12 硫分 Std 2 57 磷分 Pd 0 081 水 分 Mad 0 90 挥发分 Vdaf 6 48 发热量 Qgr V ad 28 77MJ kg 属低中 灰 特低硫 高热值煤之贫煤 可做良好的动力用煤 二1 一1煤浮煤元素组成均以碳元素为主 次为氢元素 依据 中国煤炭分类国家标准 GB5751 86 以浮煤干澡无灰基挥发分 Vdaf 氢元素含量 Hdaf 及镜煤最大反射率 R max 等为主要指标 确定二 1 一 1 煤层煤类见表 1 1 表 1 1 煤类确定结果表 指 标 特 征 煤层 Vdaf Hdaf R max 煤 类 二17 512 943 93无烟煤三号 一14 792 624 15无烟煤二号 1 2 5 瓦斯 煤尘 煤层自燃及地温 顶底板 煤与瓦斯突出 1 2 5 1 瓦斯 煤尘和煤的自燃性 1 瓦斯 根据勘探报告提供的瓦斯地质图得知 相对瓦斯涌出量为 5 10m3 t 2008 年 5 月 26 日三李井田 振兴二矿 三李煤业 的东部龙岗煤业发生了煤与 瓦斯突出事故 鉴于该矿与龙岗煤业相邻 瓦斯地质条件相似 并且矿井在巷道掘 进过程中也发生了顶钻 夹钻 吸钻等现象 根据河南煤炭工业局豫煤安 2008 790 号文件 振兴二矿被鉴定为煤与瓦斯突出矿井 所以本次设计按煤与瓦斯突出矿井 设计 2 煤尘的爆炸性 由煤炭科学院重庆分院 2003 年 8 月对相邻振兴二矿所出具 的煤尘爆炸性鉴定报告 二1煤尘无爆炸危险性 3 煤层自燃 由煤炭科学院重庆分院 2003 年 8 月对振兴二矿二1煤所出具的 煤炭自燃倾向性鉴定 签定结果为属 类不易自燃煤层 1 2 5 2 地温 由勘查线地温剖面图以及二1煤层底板等温线图上可以看出 本区二1煤底板温 度为 28 00 37 60 其变化具有以下规律 1 倾向上煤层底板温度与埋藏深度大体呈正相关关系 2 因 13 1 孔岩石温度出现的异常变化 等温线与二1煤层底板等高线相互穿插 致使相同标高东部比西部岩温高 3 本区 13 2 孔以西二1煤层底板温度正常 13 2 孔与 12 4 孔之间为一级高温 区 12 4 孔以东为二级高温区 4 因本区部分地段地温梯度垂向上的变化无规律性 有时上部温度反而比下 部温度高 这极有可能影响地温高温区范围的划分 正常区也有存在局部热害的可 能 1 2 5 3 煤层顶 底板 1 顶板 二1煤层直接顶板为深灰色 灰黑色中厚层状泥岩及砂质泥岩 厚 2 54 18 79m 平均 8 87m 富含植物化石 老顶为大占砂岩 厚度 0 15 57m 平 均 7 31m 岩性为灰色薄层状细粒长石石英砂岩 硅质胶结 含泥质条带或泥质包 体 发育水平 缓波状层理 层面上具零星大片白云母和炭质 局部相变为含砂质 条带的砂质泥岩 2 底板 二1煤层直接底板为灰黑色薄层状砂质泥岩或泥岩 含星点状白云母 片 富含植物化石 发育水平层理 平均厚 4 92m 老底为灰色 深灰色厚层状细 中粒石英砂岩 钙硅质胶结 含黄铁矿结核 具交错层理或波状层理 层面上富 集白云母片 1 2 5 4 煤与瓦斯突出 根据勘探报告提供的瓦斯地质图得知 相对瓦斯涌出量为 5 10m3 t 2008 年 5 月 26 日三李井田 振兴二矿 三李煤业 的东部龙岗煤业发生了煤与瓦斯突出事 故 鉴于该矿与龙岗煤业相邻 瓦斯地质条件相似 并且矿井在巷道掘进过程中也 发生了顶钻 夹钻 吸钻等现象 根据河南煤炭工业局豫煤安 2008 790 号文件 振 兴二矿被鉴定为煤与瓦斯突出矿井 所以本次设计按煤与瓦斯突出矿井设计 矿井 建设过程中必须密切注意 1 尽量减少石门等巷道的次数和频率 2 制定专门的巷道揭煤防突措施并贯彻执行 1 2 6 水文地质 1 2 6 1 地质含水层简述 本区二1煤矿床位于贾峪断层 郭小砦断层和三李断层的上升盘 三个断层均 较大 且断层带导水性均较差 具有相对阻水性质 使以上断层成为煤矿床的相对 阻水边界 南部荥巩背斜轴向东西 为区域上的分水岭 地下水在南部广泛分布的 寒武 奥陶系灰岩露头部位接受大气降水补给后 向北及东北方向运移 上述三条 阻水断层和荥巩背斜轴构成了一个单面进水 三面阻水的四边形水文地质单元 11 采区处于其东部排泄储存区中 1 主要含水层 1 奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层 为一1煤层底板直接充水含水层 区内 10 4 15 4 12 7 和 13 1 四孔揭露该层 位 结合钻探和瞬变电磁资料 确定本区 奥陶系石灰岩含水层富水性强 但富水性 不均一 富水性强的区域主要分布于 F5 断层附近 以及 15 4 孔 12 7 孔周围 如 果该含水层与上覆灰岩含水层发生水力联系 将对开采二1煤产生间接影响 2 L1 3灰岩岩溶裂隙含水层 L1 3灰岩为一1煤层顶板直接充水含水 二1煤间接充水含水层 根据 10 4 12 7 15 4 及三李煤矿主检孔钻探资料 结合瞬变电磁解释 可以看出本区 L1 3 灰岩 岩溶裂隙发育很不均一 在西南浅部及断层附近具有强烈的导水能力和富水性 深 部富水性逐渐减弱 3 L7 8灰岩岩溶裂隙含水层 L7 8灰岩为二1煤直接充水含水层 主要由太原组上段灰岩组成 部分区段 L6 灰岩距 L7灰较近 也属于上段含水层 L7 8 灰岩厚度 5 11 16 12m 平均 11 1m 综合分析抽水试验和三维地震成果 本区 L7 8灰岩裂隙 岩溶发育极不均一 导 富水性各处差异较大 主要富水区受断裂构造影响明显 富水性较强 范围集中分 布在西部 西南部及三李断层下盘 是矿井防治水的重点对象 4 二1煤层顶板砂岩裂隙含水层 二1煤层顶板砂岩裂隙含水层为二1煤层直接充水含水层 本区划分了七个二1 煤层顶板砂岩富水异常区 主要分布于西南和南部 这些地段二1煤层顶板砂岩与 新近系灰岩距离较近 属基岩风华带 可接受新近系泥灰岩水的直接补给 具有一 定的富水性 5 新近系泥灰岩岩溶裂隙含水层 新近系泥灰岩岩裂隙含水层主要为泥灰岩和砂砾层 平均厚度 110 62m 新近 系泥灰岩富水区 主要集中在西北部 东部泥灰岩富水性弱 新近系泥灰岩与下伏 各基岩含水层为角度不整合接触关系 通过露头直接补给下伏含水层 1 2 6 2 主要隔水层 1 本溪组泥岩 铝土质泥岩隔水层 本溪组泥岩 铝土质泥岩隔水层主要由泥岩 铝土质泥岩组成 局部夹中细粒 砂岩和砂质泥岩 平均厚 11 25m 正常情况下该层段岩性致密 透水性能差 隔水 性能良好 能有效阻隔太原组上段灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层间水力联系 但 在沉积厚度较小 遭受构造破坏时 则会弱化或失去隔水作用 2 太原组中段碎屑岩段隔水层 太原组中段碎屑岩段隔水层为 L4灰岩顶上至 L7灰岩底之间的泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 细粒砂岩等碎屑岩组成 平均厚度 33 88m 间夹数层薄煤层 岩性致密完 整 透水性差 是阻隔太原组上 下段灰岩含水层间水力联系的良好隔水层 3 二l煤底板碎屑岩段隔水层 二l煤底板碎屑岩段隔水层为自二1煤层底至 L9灰岩顶之间的砂质泥岩 砂岩 段 平均厚度 34 46m 该段岩性致密 裂隙不发育 透水性差 具有相对隔水能力 强度大 可增强整体的隔水性 正常情况下可阻隔太原组上部灰岩段岩溶裂隙水向 矿坑充水 4 二1煤层顶板碎屑岩段隔水层 二1煤层顶板碎屑岩段隔水层指大占砂岩 香炭砂岩之间以及香炭砂岩和砂锅 窑砂岩之间的砂泥岩段 厚度 20 40m 因位于采动后形成的导水裂隙带内 只能 起到暂时的隔水作用 5 二叠系上 下石盒子组碎屑岩段隔水层 二叠系上 下石盒子组碎屑岩段隔水层指上 下石盒子组各含煤段中的砂泥岩 段 厚度 300 400m 岩性以泥岩 砂质泥岩为主 致密细腻 隔水性能良好 能 对上部新近系泥灰岩含水层和下部二 1 煤层顶板砂岩承压含水层之间的水力联系 起到良好的阻隔作用 2 井田勘探程度 2 1 以往地质工作 先后有中南煤田地质局 127 队 103 队 125 队 河南省煤田地质局一队等单位 在本区及周围进行过地质勘查工作 1987 年 10 月 1992 年 8 月 河南省煤田地质局 一队在三李勘探区进行详查地质工作 完成地质检测报告 2 2 对本次设计采用的储量核实报告评价 本次设计采用的地质报告是郑州煤业集团 2007 年 5 月提交的 郑煤集团振兴二 矿生产地质报告 该报告在矿区采取地表地质测量 老硐清理 井下实测 施工短 坑配并合采样测试 收集水文地质 工程地质 环境地质资料等手段完成普查任务 对矿区的地质勘探程度达到普查的程度 查明了矿区内可采煤层有一层 确定了区 内可采煤层二1煤为井田内煤层赋层较深 主采煤层为二1煤层 倾角不大 煤层平 均厚度 2 94m 煤层变异系数大 属三软不稳定煤层 煤尘不具有爆炸危险性 属 类不易自燃煤层 本次利用该矿二 1煤设计资源储量 进行可采储量及服务年限的计算 根据可采储量计算公式 Q采 Q K 2 1 式中 Q采 可采储量 Q 矿井设计资源储量 井巷煤柱 K 设计矿井回采率 对回采率的要求 中厚煤层不应小于 薄煤层不应小于 75 0 80 矿井服务年限按以下公式计算 由于自然因素的影响 根据本设计矿井的实际情况和矿井服务年限的计算公式 2 1 KAZT 式中 矿井设计可采储量 Zt 生产能力 Aat 矿井储量备用系数 K5 13 1 K 因为矿井工程地质条件较差 构造复杂程度中等 水文地质条件中等 确定了 振兴二矿准采标高内保有可采储量 1209 万 t 井田的储量 煤层赋存的状况 地质 条件和开采技术等因素是确定矿井设计生产能力大小的依据 除此之外还应考虑到 今后市场对煤炭的需求量 根据以上各因素结合本设计矿井的实际情况 确定本设 计矿井为年设计生产能力为 30 万 t a 服务年限 26 年 通过上述地质勘探工作 认为对本区煤层赋存情况和地质构造基本达到了普查 的阶段 区内断裂构造发育明显 构造复杂程度中等 但在矿山开采技术条件方面 勘查 研究不足 矿井瓦斯赋存含量未曾提及 由于矿井的地质勘探程度仅达到普 查的程度 可靠性差 给设计带来了一定的难度 特别是风量计算 矿井瓦斯抽放 和老窑积水方面 只能预计或根据相邻矿井类比取值 可靠性极差 建议业主加大 地勘费用投入 作进一步的勘查工作 提高控制与研究程度 查清矿井瓦斯赋存 老硐积水量等详细数据 为安全 合理开采地下煤炭资源提供指导依据 降低开采 风险 提高企业经济效益 2 3 存在的问题和建议 2 3 1 存在问题 1 矿井资源量深部研究程度和控制程度低 资源量级别较低 2 储量核实报告对可采煤层缺乏深入的分析和研究 建议在今后的生产中加强管 理 注意收集有关的资料并进行总结分析 3 勘探工作对矿井瓦斯 煤尘 自燃 煤与瓦斯突出 矿井涌水量等工作不够深 入 2 建议 1 加强地质勘探工作 提高矿井资源储量级别 2 今后在矿山生产过程中 有针对性地采集煤样 对煤质的变化情况进行监控 3 矿井生产过程中进行瓦斯含量及瓦斯涌出量的测定 定期进行瓦斯等级鉴定 获得可靠的瓦斯数据 4 开采过程中应加强对瓦斯浓度的检测及矿井通风外 还应采取有效的预防措施 应加强矿井瓦斯含量测定及通风工作 确保安全生产 5 进一步加强水文地质工作 切实弄清地表水和地下水 矿井充水因素 矿井涌 水量等资料 6 切实弄清矿区内的小煤窑开采范围和老窑 采空区积水情况 7 矿井必须加强对井田范围内老窑 采空区积水等水文地质条件情况调查工作 8 加强瓦斯压力 含量 梯度等参数收集 按规定定期进行矿井瓦斯等级鉴定 9 总的来说 建议业主加大地勘费用投入 作进一步的勘查工作 提高控制与研 究程度 彻底弄清矿井的地质构造情况 为安全 合理开采地下煤炭资源提供指导 依据 降低开采风险 提高企业经济效益 10 矿井要加强对井田范围内老窑 采空区积水等水文地质条件情况的调查工作 11 矿井要加强瓦斯压力 含量 梯度等参数收集 按规定定期进行矿井瓦斯等 级鉴定 12 矿井在采掘过程中 要按要求留设各类煤柱 并将各类煤柱标注在采掘工程 平面图和井上下对照图上 3 矿井通风设计 3 1 矿井通风系统的选择 3 1 1 选择矿井通风系统的原则 一 必须符合 煤矿安全规程 和 煤炭工业矿井设计规范 的有关规定 1 每个矿井必须有完整的独立通风系统 2 应根据矿井的灾害类型及等级选择适宜的通风系统 3 箕斗提升井或胶带运输井不应兼作进风井 如果兼作进风井使用时 必 须遵守 煤矿安全规程 的有关规定 当箕斗或胶带运输井兼作进风井 时 箕斗井风速不得大于 6m s 胶带井风速不得大于 4m s 应有可靠的 降尘措施 保证粉尘浓度符合卫生标准 胶带井还应设有消防设施 当 采用箕斗井回风时 井上 下卸载装置和井塔必须有完善的封闭设施 其漏风率不得大于 15 应有可靠的降尘设施 胶带井不得兼作回风井 二 通风系统的选择应有利于加快矿井建设速度 有利于矿井高产高效 安全 生产 整个系统技术经济合理 还应综合考虑以下因素 1 风井位置要在洪水位标高以上 大中型矿井考虑百年一遇 小型矿井考虑 50 年一遇 进风井口须避免污染空气进入 距有害气体源的地点不得小 于 500m 2 井口工程地质及井筒施工地质条件简单 3 占地少 压煤少 交通方便 便于施工 4 通风系统简单 风流稳定 易于管理 5 发生事故时 风流易于控制 井下每一水平到上一水平和每个采区至少 要有两个通往地面的安全出口 以便于人员撤出 6 使专用通风巷道的数目最少 风路最短 贯通距离短 井巷工程量省 7 尽可能使每个采区的产量均衡 阻力接近 避免过多的风量调节 尽量 少设置通风构筑物 以免引起大量漏风 8 多风机抽出式通风时 为了保证风机联合运转的稳定性 应尽量降低总 进风道公共风路段的风阻 一般要求公共区段的负压不超过任何一个通风 机负压的 30 9 新设计矿井不宜在同一井口采用多台主要通风机串 并联运转 10 井下爆破材料库必须有单独的进风流 回风必须直接引入矿井主要回风 道 井下充电硐室必须独立通风 回风可引入采区回风道 11 应满足防治瓦斯 煤层自燃 煤尘爆炸及火灾对矿井通风系统的特殊要 求 通风设计的依据是 振兴二矿绝对瓦斯涌出量为 5 38m3 min 相对瓦斯涌出量 为 10 6m3 t 为煤与瓦斯突出矿井 煤尘无爆炸危险性 主采煤层二1煤层为不易自 燃煤层 矿井采用立井多水平上下山开拓 走向长壁后退式采煤法 炮采放顶煤采 煤工艺 巷道掘进施工采用炮掘工艺 全矿共划分 34m 104m 280m 三个开采 水平 34m 水平 的 12 采区已经开采完毕 现生产 104m 水平的 11 采区 280m 的 13 采区作为 11 采区的接替采区 矿井通风系统包括 通风方式 即进风井和出风井的布置方式 分为中央式 对角式 分区式和混合式 通风方法 即矿井主要通风机的工作方法 分为抽出式 压入式和抽压混合式三种 矿井通风系统应符合的要求 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 煤炭安全规程 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 3 1 2 选择矿井主要通风机的工作方法 主要通风机的工作方法有压入式 抽出式和压抽混合式三种 三种通风方法的 优缺点比较见表 3 1 由于振兴二矿属于煤与瓦斯突出矿井 矿井通风方法设计为抽出式 抽出式主 要通风机使井下风流处于负压状态 当一旦主要通风机因故停止运转时 井下的风 流压力提高 有可能使采空区瓦斯涌出量减少 为比较安全 表 3 1 三种通风方式的比较 通风方式适用条件及优缺点 抽出式 是当前通风方式中的主要形式 适应性较广泛 尤其对高瓦斯矿井 更有利于对瓦 斯的管理 也适用于矿井走向长 开采面积大的矿井 优点 1 井下风流处于负压状态 一旦主扇因故停止运转时 井下风流的压力提高 有可能使采空区瓦斯涌出量减少 比较安全 2 漏风量小 通风管理较简单 3 与压入式比 不存在过渡到下水平时期通风系统和风量变化的困难 缺点 当地面有小窖塌陷区分布较广 并和采区相沟通的条件下 会把小窖积存的有 害气体抽到井下 同时使通过主扇的一部分风流短路 总进风量和工作面有效风量 都会减少 压入式 低瓦斯矿井的第一水平 矿井地面地形复杂高差起伏 无法在高山上设置通风机 总回风巷无法连通或维护困难的条件下 优缺点 1 压入式的优缺点与抽出式相反 能用一部分回风把把小窖塌陷区的有害气体 带到地面 2 进风线路漏风大 管理困难 3 风阻大 风量调节困难 3 1 3 选择矿井通风方式 3 1 3 1 选择通风方式主要考虑因素 1 自然因素 煤层赋存状态 埋藏深度 冲积层厚度 矿井瓦斯等级 煤层爆炸 性 煤层自然发火性 矿井地质条件 井田尺寸及年生产能力等 2 经济因素 井巷工程量 通风运营费 设备运转 维修和管理条件等 另外根据开采技术条件 要考虑灌浆 注水以及瓦斯抽放等要求 2 通风方式的技术比较 1 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 井田走向长度小于 4km 而且瓦斯 自然发火都不严重的矿井 采用中央并列式是较合理的 2 中央分列式的适用条件 煤层倾角较小 埋藏较浅 走向长度不大 而且瓦斯 自然发火比较严重的矿 井 采用中央分列式是较合理的 它与中央并列式相比 安全性要好 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较有利的 且工业广场没有 主要通风机噪音的影响 3 两翼对角式的适用条件 煤层走向长度超过 4km 井型较大 煤层上部距地面较浅 瓦斯和自然发火严 重的矿井 采用两翼对角式比较适宜 4 分区对角式的适用条件 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巷 在此条件 下开掘第一水平时 只能用这种小风井分区通风的布置方式 4 由第一水平的压入式过渡到深部水平的抽出式有一定困难 5 通风机使井下风流处于正压状态 当通风机停止运转时 风流压力降低 有 可能使采空区瓦斯涌出量增加 抽压 混合式 可产生较大的通风压力 能适应大阻力矿井需要 但通风管理困难 一般新建矿井和高瓦斯矿井不宜采用 只是个别用于老井延深或改建的低 瓦斯矿井 5 混合式的适用条件 井型大 走向长 为了缩短基建时间 在初期采用中央式通风系统 随着生产 的发展 当开采到两翼边界附近时 再建立对角式通风系统 在矿井通风系统确定 的基础上 绘制矿井最容易时期与最困难时期通风系统示意图 图中应标明巷道长 度 通过风量 通风构筑物位置 新 乏风流方向等 振兴二矿煤层倾角不大 埋藏比较深 走向长度不大 而且煤层不易自燃 瓦 斯涌出量不大 宜采用中央并列式 矿井有主井 副井 风井三个井筒 其中主井 和副井为进风井 风井为回风井 首采工作面的通风路线为 副井 主井 井底 车场 联络巷 皮带运输下山 11011 运输巷 11011 工作面 11011 回风巷 1101 联络巷 专用回风下山 回风平巷 回风石门 风井 地面 主要通风机 3 2 风量计算及风量分配 3 2 1 风量计算的标准和原则 一 风量计算的标准 供给煤矿井下任何工作面风地点的新鲜风量 必须依据下述各种条件进行计算 并取其最大值 作为该工作用风地点的供风量 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小于 4m3 2 按该用风地点的风流中瓦斯 二氧化碳 氢气和其他有害气体浓度 风 速以及温度等都符合 煤矿安全规程 的有关各项规定要求分别计算 取其最大值 回风巷类型比较见表 3 2 表 3 2 风巷类型比较 类型适用条件及优缺点 一 进 一 回 U 型后退式 应用普遍 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 回风巷要提前掘进 适用于低 瓦斯矿井 U 型前进式 可缓和采 掘紧张关系 采空区瓦斯不涌相工作面而涌相回风顺 槽 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短 低瓦斯 自燃倾向性弱的煤层 Z 型前期掘进巷道工程量小 风流比较稳定 采空区漏风介于 U 型前进式和 U 型后退式之间 但需沿空护巷和控制经过采空区的漏风 其难度较小 一 进 两 回 Y 型在 U 型的基础上增设了一条尾巷 改变了采空区瓦斯在上隅角处流动方向 使上隅角瓦斯不易超限 但需沿空护巷并做边界会风上山 应用广泛 U 型 尾巷排放 优点同上 不需边界回风上山 但要另作一条专用回风顺槽 二 进 一 回 二 进 二 回 双 Z 型后退式通风系统 工作面风量较 U 型可增加一倍 漏风带涌出的瓦斯不 进入工作面 比较安全 但工作面漏风较大 需沿空护巷和设置边界回风上山双 Z 型前进式通风系统 工作面风量较 U 型可增加一倍 工作面漏风较大 需在采空区 同时维护两条巷道 W 型后退式 是高瓦斯矿井综采工作面的主要通风系统 工作面的风量较 U 型通风可增加一倍 产量可显著提高 缺点是巷道工程量较大 且中间巷和工作面联 结处支护较困难 W 型前进式 较后退式可缓和采 掘紧张关系 但巷道均维护在采空区内 不 易保证巷道有足够的断面积 且漏风大 采空区的瓦斯涌出量也较大 H 型后退式 采空区内瓦斯不涌相工作面 上隅角瓦斯不易超限 增加了工作 面安全出口 机电设备均在进风巷汇总 通风阻力小 缺点是有两条巷道需沿空维护 且可能影响风流的稳定性 管理复杂 三 进 此型通风系统风排瓦斯能力大 上隅角瓦斯不易超限 机电设备均进风巷中 风 流稳定 适合于高产高效的矿井 但巷道工程量较大 维护巷道多 二 回 二 风量计算原则 无论矿井或采区的供风量 均按该地区各个实际用风地点 按照风量计算标准 分别计算出各个地点的实际最大需风量 从而求出该地区风量总和 再考虑一定的 备用风量系数后 作为该地区的供风量 即 由里往外 的计算原则 由采掘工作 面 硐室和其他用风地点计算出各采区风量 最后求出全矿井总风量 3 2 2 采煤工作面需风量的计算 采煤工作面需要风量应按矿井各个采煤工作面 需要风量的总和计 即 式中 Q 综采 综采工作面所需要的风量 m3 s Q 机采 一般机采工作面所需要风量 m3 s Q 炮采 炮采工作面所需要风量 m3 s Q 其它 其它开采法工作面所要风量 m3 s Q 备 备用工作面所需要风量 为生产工作面风量的一半 m3 s n 各种开采法工作面的个数 个 炮采工作面所需风量 应按下列因素分别进行计算 取其最大值 1 按瓦斯涌出量计算 根据矿区实际情况 采用本煤层预抽与高位顶板岩石钻孔抽放相结合的方法治 理瓦斯 最终预计风排瓦斯量 4 11m3 min Qwi 100 Qgwi Kgwi 100 4 11 1 8 739m3 min 式中 Qwi 风排瓦斯量 4 07m3 min Kgwi 瓦斯涌出不均衡系数 取 1 8 2 按工作面空气温度计算 Q 采 60 Vwi Swi Kwi 60 1 5 4 1 35 486m3 min 式中 Vwi 工作面适宜风速 取 1 5m s Swi 工作面有效断面积 取 4m 表 3 3 气温 风速表 采煤工作面进风流气温 0C 采煤工作面风速 m s 150 3 0 5 15 180 5 0 8 18 200 8 1 0 20 231 0 1 5 23 261 5 1 8 表 3 4 长度风量系数表 采煤工作面长度 m 工作面长度风量系数 500 8 50 800 9 80 1201 0 120 1501 0 150 1801 0 1801 30 1 40 3 按炸药使用量计算 Qwi 25 Awi 25 8 200m3 min 4 按工作人员数量计算 Qwi 4N 4 60 240m3 min 式中 N 采 工作面最多人数 单班取 30 人 交接班时最多人数 60 人 4 工作面人员供风量 m3 min 5 按风速验算 根据 煤矿安全规程 规定 回采工作面最低风速为 0 25m s 最高风速为 4 m s 的要求进行验算 据以上计算可知 采煤工作面最大风量为 739m3 min 按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量 Qwi 60 0 25 Swi 60 0 25 4 60m3 min 按最高风速验算各个采煤工作面最大风量 Qwi 60 4 Swi 60 4 4 960m3 min 为保证采煤工作面风量充足 降低工作面温度 根据以上计算 决定对工作面 配风 739m3 min 3 2 3 掘进工作面风量计算 掘进工作面所需风量应按以下因素分别进行计算 取其最大值 1 按瓦斯涌出量计算 1 按瓦斯相对涌出量计算 Qhi 100 Qghi Kghi 100 0 47 1 7 80 m3 min 式中 Qhi 掘进工作面的需风量 m3 min Qghi 掘进面绝对瓦斯涌出量 m3 min Kghi 掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数 取 1 7 2 按炸药量计算 Qhi 25 Ahi 25 4 100 m3 min 式中 Qhi 掘进工作面的需风量 m3 min 25 使用 1kg 炸药的供风量 m3 min Ahi 掘进工作面一次爆破需要的最大炸药量 取