采区通风设计说明书.doc

中国矿业大学银川学院 通风设计说明书 专 业： 姓 名：指导老师： 学 号： 日 期： 目录第一章 带区概况 3 1-1.地质条件 3 1-2开采条件3第二章 带区通风系统4 2-1 带区通风系统要求4 2-2 带取进回风的选择 4 2-3 工作面通风方式的选择6第三章 带区风量计算 5 3-1 采煤工作面风量计算原则要求8 3-2 回采工作面的风量计算9 3-3 掘进工作面风量计算12 3-4 带区总风量计算13第四章 带区总阻力计算14 4-1 摩擦阻力计算14 4-2 带区总阻力 14 4-3 带区风量分配16第5章 局部风机的选择17 5-1 局部风机的选择依据 17 5-2 局部风机计算选择 18第6章 带区安全专题综述20 第一章 采区概况1-1. 地质条件采区位于矿井一水平东翼，采区上下边界为-150-300m，带区走向长1520m，倾向长932m。.地质构造：煤层赋存稳定，地质构造简单，无褶曲,无断层,无火成岩侵入。.地层：为石炭统测水组， 该层煤赋存稳定，煤系地层厚50m左右。 .煤层：可采煤层：厚度12m，倾角9，煤层结构简单，无夹砾。灰分6，属中灰，煤的硬度f=4，属中硬煤，容重1.26t/m,为无烟煤。1-2. 开采条件 .直接顶为砂质页岩，厚4m，属类中等稳定；老顶为页岩，厚3m，属级来压明显；底板为砂岩，厚10m。 .采区瓦斯，采煤面的瓦斯相对涌出量为5m分，属高瓦斯区，无突出现象。.煤层无自然发火倾向，灰分6，爆炸指数，无爆炸性。.水文条件较为简单，无富含水岩层，也无老窑积水威胁，主要水的来源为采区涌水，其正常涌水量为0 m/h，雨季为60m/h。 第二章 采区通风系统 2-1. 采区通风系统要求采区通风系统应满足一下基本要求：1）采区必须有单独的回风风道，实行分区通风，回采工作面和掘进工作面都需要才用独立通风。除有沼气（或二氧化碳）喷出和煤与沼气（或二氧化碳）突出的矿井之外，对于其它矿井的回采工作之间，掘进工作之间，以及回采与掘进工作面之间，独立通风有困难时可以采出串联通风，但必须保证串联风流中的氧、沼气、二氧化碳和其它有害气体的浓度以及浮尘浓度、气温、风速等都符合安全规程的要求，必须有经过审批的安全措施。此外，要尽量避免采用角联或复杂联通网路；无法避免时，要有保证风流稳定的措施。2）对于必须设置通风设施（风门、风桥、挡风墙和风筒等）和通风设备（局扇、辅扇等）要选择适当位置，严守规格质量，严格管理制度，保证安全运转。最好还要建立一套反映风门开关，局扇转停和风流参数变化的遥测和遥讯系统，以便及时发现和处理问题。3）要保证通风阻力小，通过能力大，风流畅通，风量按需分配。为此，特别是回风巷道要有足够的断面，使支架整齐，加强维护，及时处理局部冒顶和堵塞。4）要设置防尘管路，避灾路线，避难硐室和灾变时的风流控制设施，必要时还要建立抽放瓦斯，防火灌浆和降温设施。2-2. 采取进回风的选择 （1）带区通风系统既是矿井通风系统的基本组成单元，也是带区生产系统的重要组成部分。选择带区通风系统必须遵守上述规定及煤矿安全规程中有关规定。 （2）本矿共划分11个带区，带区内不设准备巷道，直接在大巷两侧布置倾斜长壁工作面，针对开拓方案的布置，选择胶带运输大巷进风，辅助运输大巷回风通风方式时，辅助运输大巷内需设风门和开掘回风石门与主井连通，这对于采用无轨胶轮作为辅助运输方式不利，且进风流与煤流方向相反，使进风流中煤尘和瓦斯浓度增加。输送机等设备所散发热量使进风流温度升高，且需开设进风道。（3）按采煤工作面的风流方向不同可分为上行通风和下行通风两种，各自的优缺点对比如下：见表及使用条件如下：工作面风流方向比较风向优 点缺 点上行通风瓦斯自然流动的方向与上行风流方向相同，在正常风速情况下，瓦斯不易积聚和分层流动，工作面发生火灾时所产生火风压与通风压力作用方向一致，瓦斯浓度不会增加，着火点瓦斯爆炸的可能性小。上行风将煤炭运输过程中所溢散的瓦斯和煤尘带入工作面，增大了瓦斯和煤尘的浓度，风流受运输设备加热而使风流增温，倾角大于12的工作面应采用上行通风。下行通风瓦斯自然流动的方向与上行风流方向相反，瓦斯和空气混合能力强，正常风速不易局部瓦斯积聚和分层流动，回风流方向与煤流方向相反，可降低煤尘，降低风流温度，可冲淡上隅角瓦斯。工作面若有火源，产生火风压与通风压力作用方向相反，会使工作面风量减少，甚至反风，导致瓦斯浓度上升引爆，适应倾角小于12的，煤与瓦斯突出危险性小。本带区煤层平均倾角为9，煤层平缓，煤层无自然发火倾向，煤尘无爆炸倾向性，工作面风流方向除遵照安全规程之规定外又考虑煤层实际起伏情况、回采巷道的布置，所以确定首综放工作面风流方向为下行通风。2-3.工作面通风方式的选择工作面通风方式的选择与回采顺序、通风能力及巷道布置有关，通风方式是否合理成为影响工作面正常生产的重要因素，对工作面通风应满足下列要求：（1）工作面有足够的风量并符合安全规程的要求，特别要防止上隅角积聚瓦斯。（2）风流用尽量单向顺流、少折返逆流、系统简单、风路短。（3）根据通风要求，进、回风巷有足够的断面及数目。工作面通风方式及优缺点的比较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 根据以上选择的依据及各通风方式所使用条件和本采取的情况，矿井绝对瓦斯涌出量为15m3/min，工作面长110m，沿走向推进1520m，工作面双巷掘进，正常生产时工作面可采用双巷进风，单巷回风，由此确定工作面采用“Y”型通风方式。 综上所述，综合考虑以上进风方式优缺点，本矿采用辅助运输大巷进风，胶带输送机大巷回风专门的回风大巷回风，进风巷内设立风门，回风大巷和回风立井之间用石门连通；工作面采用“Y”型通风方式，工作面的风流方向为上行通风。 第三章 带区风量计算3-1 采煤工作面风量计算原则要求 1计算原则（1） 按该永丰地点同时工作人数计算，每人每分钟共给风量不得小于4m3（2） 按该用风地点的风流中瓦斯，二氧化碳，氢气和其它有害气体浓度，风速以及温度等符合煤矿安全规程的有关项规定要求，非别计算取其最大值。 2. 计算原则 无论矿井户采区的供风量，均按该地区实际有风地点，按照风量计算依据，分别计算出各个用风地点的实际最大风量，从而求出该地区的风量总和，再考虑一定的备用风系数后，作为该地区的供风量，即由采掘工作面，硐室，和其他用风地点计算到各个采区和全矿总风量。3-2回采工作面的风量计算1、 采煤工作面需风量的计算 采煤工作面的风量应按下列因素分别计算，取其最大值。（1） 按瓦斯涌出量计算 =100（5666.7246051.5%）1.6=47.2 式中：-第i个采煤工作面需要风量，； -第i个采煤工作面瓦斯平均绝对涌出量，。可根据该采煤工作面煤层埋藏条件、地质条件、开采方法、顶板管理、瓦斯含量、瓦斯来源等因素进行计算。抽放矿井的瓦斯涌出量，应相对瓦斯抽放量进行计算。生产矿井可按条件相似的工作面推算; -第i个采煤工作面因瓦斯用处不均匀的备用风量系数，他好似该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时，在整个工作面开采期间，均匀间隔的选取不少于5个昼夜，进行观测，得出5个比值，取其最大值。通常根据采煤方法各个采煤工作面瓦斯用处不均匀的备用风量系数选取。 当采煤工作面有其他有害气体涌出时，也可按有害气体涌出量和不均匀系数，使其稀释到煤矿安全规程规定的最高允许浓度计算。（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。进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气候与风速应符合采煤工作面空气温度与风速对应表的规定。采煤工作面的需要风量计算 =601.591=810式中：-第i个采煤工作面的风速，按采煤工作面进风流温度从采煤工作面空气温度与风速对应表中选取，； -第i个采煤工作面的平均有效断面，按最大和最小控顶距有效断面的平均值计算，m3； -第i个采煤工作面的长度系数。可按采煤工作面长度风量系数表选取。（4） 按工作人员数量计算： 按每人每分钟应供给4m3新鲜风量计算：=427=108式中：-第i个采煤工作面同时工作的最多人数，人。（5） 按风速进行验算：按煤矿安全规程规定的最低风速，验算最小风量： =600.259=135综采和综放工作面的最小风量验算： =600.59=270按煤矿安全规程规定的最高风速，验算最大风量： =6049=2160式中：-第i个采煤工作面的平均有效断面积，m2。3-3 掘进工作面风量的计算 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）按瓦斯涌出量计算： =1000.561.8=100.8式中：-第i个掘进工作面的需风量，； -第i个掘进工作面的平均绝对瓦斯涌出量，。按该工作面煤层的地质条件、瓦斯含量和掘进方法等因素进行计算，抽放矿井的瓦斯涌出量，应扣除瓦斯抽放量。生产矿井可按条件相似的掘进工作面来推算之。 -第i个掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，其含义和观察计算方法与采煤工作面的瓦斯涌出不均匀的备用风量系数相似。通常，机掘工作面取=1.5-2.0.炮掘工作面取=1.8-2.5.当有其他有害气体时，应根据煤矿安全规程规定的允许浓度按上式计算的原则计算所需风量。（2） 按工作人员数量计算： =415=60式中：-第i个掘进工作面同时工作面的最多人数，人。（3） 按局部通风机吸风量计算： （一般长度在1000m以内的单巷掘进，可选直径为500mm以下的风筒；长度在1000m以上的单巷掘进，宜选用600mm以上的大直径风筒。） =2851.3=370.5式中：-第i个掘进工作面同时运转的局部通风额定风量的和，； -为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，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.（4） 按风速进行计算：按煤矿安全规程规定的最低风速，验算最小风量：有瓦斯涌出的岩巷： =600.157.5=67.5按煤矿安全规程规定的最高风速，验算最大风速: =6047.5=1800式中：-第i个掘进工作面巷道的净断面积。m2。(6) 按上述条件计算的最大值，再按配置独立送风（非串联）局部通风机太熟和型号的额定吸风量总和的计算： =2851.25=356.25式中：-同时运转的局部通风机额定风量的综合，； -防止局部通风机洗循环风的风量备用系数，进风巷中无瓦斯时取1.15，有瓦斯时取1.25.3-4采区总风量计算 =(810+370.5+80)1.1=1386.5第4章 采区总阻力计算 4-1摩擦阻力计算 1、矿井通风总阻力的计算原则： （1）、如果矿井服务年限不长（10-20），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（30-50）, 只计算头15-25年左右通风阻力容易和困难两个力时期的通风阻。为此必须先绘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，作为这两个时期矿井的通风阻力。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2940Pa。 （4）、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15%计算。 4-2、采区通风总阻力的计算分别用下式计算各段巷的摩擦阻力： 式中：L、U、S分别为各井巷的长度、周长、净断面积(m,m,m2)； a摩擦阻力系数，可查阅煤矿通风与安全一书的附录；Q 各井巷和硐室所通过的风量分配值，系根据前面所计算的各井巷硐室所需要的实际风量值再乘以K矿 (即考虑井巷的内部漏风和配风不均匀等因素)后所求得风量值，m3/s。 取K矿=1.2如下图所示：序号巷道名称支护形式aLmUmSRQH摩PaVm/s1行人斜巷金属支架支护0.013764141217280.00635.212397.433.22运输斜巷金属支架支护0.0284932131010000.34535.21239446.082.93工作面支撑掩护式支架0.034110201858320.01256256.250.74回风斜巷金属支架支护0.01373862141217280.421010004200.835回风石门金属支架支护0.013764131010000.0113152252.541.58运料斜巷金属支架支护0.0137932131010000.1662248480.34429局部通风阻力(7.43+446.08+6.25+420+2.54+80.344)10%=96.2610总阻力962.644+96.2644=1058.91 4-3采区风量分配 1.分配原则 矿井风量确定后，分配各用风地点的风量，不得低于其计算的需风量；所有巷道度偶应分配一定的风量；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、总风量校核验算：先将以上计算得出的矿井总风量中减去独立回风的掘进风量和硐室风量，按以下原则对剩余的风量进行大致的分配，额、各个回采工作面的风量，按照与产量成正比的原则进行分配；各个备用工作面的风量，按照它在生产时所需的一半进行分配配。即： =1260.5-（370.580）=810式中：-采区总风量中减去独立回风的掘进风量和硐室风量后的剩余风量，； -采区总风量，； -各掘进工作面所需风量之和，； -各硐室所需风量之和，；剩余风量分配方法是：先用下式计算回采工作面日产一顿煤所需配合的风量，即：=810/5666.7=0.143(）/（）式中：-回采工作面日产一吨煤所需配给的风量，（）/（） -各个回采工作面的日产量之和，； -各个备用工作面的计划日产量之和，。 第五章 局部风机的选择 5-1. 局部风机的选择依据 我国煤矿的局部通风机，目前一般都采用柔性风筒。风筒直径应根据通风距离和通过的风量来考虑。风筒内的风速一般以10m/s-20m/s为宜，为了减小阻力，应尽可能采用较大直径的风筒。一般长度在1000m以内的单巷掘进，可选直径为500mm以下的风筒；长度在1000m以上的单巷掘进，宜选用600mm以上的大直径风筒。 5-2.局部风机计算 当确定好风筒直径和接头方式后，可参照相关规定或相似条件下地经验数据，确定风筒的漏风率或有效风率，漏风率为10.然后按下式计算局部通风机的工作风量： +() =370.5+(370.510) =407.55 有上所述，可按局部通风机特性曲线或参数表选择合适的局部通风机。对FD2系列也可按相关的经验数据选择使用，可查阅相关局部通风机生产厂家产品目录，选择FD2系列局部通风机NO.6.3。 第六章 带区安全专题综述6-1 煤矿火灾分类和危害 煤矿火灾属矿井五大灾害之一。矿井一旦发生火灾，火势发展的速度快，控制比较复杂，影响的范围也比较广，极易造成人员伤亡和财产损失，甚至引起煤尘、瓦斯爆炸或者煤尘与瓦斯爆炸，酿成更大的灾害。为了防治矿井火灾，保证煤矿安全生产，对矿井火灾进行必要的分析和了解十分重要。目前，在我国对于火灾的分类还没有一个统一的标准，分类比较多，据以下几种分类方式如下： 1.煤矿火灾的分类(1)按照起火源的不同，通常将煤矿火灾分为大类，即外因火灾和内因火灾。(2)按火灾发生的地点不同分类，可分为井筒火灾、巷道（进、回风）火灾、采面火灾、煤柱火灾、采空区火灾及硐室火灾。(3)按照可燃物的不同分类，可分为机电设备火灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧火灾、煤尘燃烧火灾及煤层自燃引起的火灾。(4)按煤矿通风风流的影响可分为进风风流火灾、回风风流火灾。 2. 煤矿火灾的危害 井下火灾对煤矿安全行产工作和矿工的安全主要有以下几方面的危害：(1)井下空间狭小，活动受限，矿井的通风与巷道的联通关系复杂，所供给的风量有限，当井下发生火灾的时候，人员避灾和撤离都会受到复杂环境的限制。 (2)煤矿井下存在着大量的可燃物，火灾极易产生并且发展蔓延的速度快，当高温火焰在巷道中流动，混入新鲜风流时，将会在掺风点产生二次燃烧的新火源，导致火灾面积的扩大。 (3)燃烧时产生大量的有毒有害气体（主要为CO2和CO）并伴有高温火焰，造成人员的伤亡。这些气体流入井下作业点后，使人员中毒和窒息。 (4)井下产生火灾极易引起瓦斯、煤尘或者煤尘与瓦斯燃烧和爆炸。井下发生火灾不仅给瓦斯、煤尘提供了爆炸的火源，还因为高温火源的干馏作用，使可燃物释放出H2和多种碳氢化合物等具有爆炸性的气体。因此，火灾能引起瓦斯、煤尘爆炸，进一步扩大灾情及人员伤亡。 (5)火灾能烧毁设备和引起煤层自燃，当井下发生火灾，如果不能及时采取有效措施控制，那么就会失去了灭火的良机，使火势扩大，这样就会烧毁大量的设备，更甚者引起煤层燃烧，影响矿井的正常生产 (6)矿井发生火灾后，使井下风流反向，导致灾情的扩大，高温烟雾流经的巷道，空气质量发生变化，温度升高；另一方面使矿井通风网路的风流发生改变，使矿井通风系统紊乱，进一步扩大灾区范围，同时给井下人员的撤离带来了巨大的困难和危害，增大了事故损失和灭火工作的难度。6-2 防灾综合技术措施 外因火灾的预防措施 外因火灾的特点：火灾发生比较突然，发展速度快，火势凶猛，如果不能及时发现和控制，将会带来巨大的损失。据相关资料统计：国内有记载的重大火灾事故，90以上属于内因火灾，而矿井火灾中外因火灾所占比例虽小（仅占10），可是也不容忽视，做好煤矿井下的外因火灾的预防工作十分重要，具体措施如下：1. 煤的自燃倾向性分为容易自燃、自然、不易自然三类。新建的矿井的所有煤层的自燃倾向性由地质勘探部门提供煤样和资料，送国家授权单位作出鉴定，鉴定结果报省级煤矿安全监察机构及省（自治区，直辖市）负责煤炭行业管理的部门备案。生产矿井延伸新水平时，必须对所有煤层的自燃倾向性进行鉴定。开采容易自燃和自燃煤层的矿井，必须采取综合预防煤层自然发火的措施2对开采容易自然和自然的单一厚煤层或煤层群的矿井，集中运输大巷和总回风巷应布置在岩层内或不易自燃的煤层内；如果布置在容易自燃和自燃的煤层内，必须砌碹和锚喷，碹后的空隙和冒落处必须用不燃性材料充填密实，或用无腐蚀性，无毒性的材料进行处理。3.开采容易自燃和自然的煤层时，采煤工作面必须采用后退式开采，并根据采取防火措施后的煤层自然发火期确定采区开采期限。在地质构造复杂，断层带，残留煤柱等区域开采时，应根据矿山地质和开采技术条件，在作业规程中另行确定采区开采方式和开采期限。回采过程中不得任意设设计外煤柱和顶煤。回采工作面采到停采线时，必须采取措施使顶板冒落充实。4.开采自燃和自燃的急切斜煤层用垮落法控制顶板时，在主石门和采区运输石门上方，必须留有煤柱。禁止采掘留在主石门上方的煤柱。留在采区运输石门上方的煤柱，在采区结束后可收回，但必须采取防止自然发火措施。5.开采容易自燃和自燃煤层时，必须对采空区，突出和冒落孔洞等空隙采取防御性浇灌或全部充填，喷洒阻化剂，注阻化泥浆，注凝剂，注惰性气体，均压等措施，编制相应的防灭火设计，防止自然发火。在自然发火期内能采完，并能及时予以封闭的工作面和采区，可不采取上述防止自然发火的措施。6.采用浇灌灭火时，应遵守下列规定： (1)采区设计必须明确规定巷道布置方式，隔离煤柱尺寸，浇灌系统，疏浇灌地点，时间，进度水系统，预筑防火墙的位置以及采掘顺序。 (2)安排生产计划时，必须同时安排防火浇灌计划，落实，进度，浇灌浓度和浇灌量。 （3）对采区开采线，停采线，上下煤柱线内的采空区，应加强防火浇灌。 （4）应有浇灌前疏水和浇灌后防止溃浆、透水的措施。7在灌浆区下部进行采掘前，必须查明浇灌区内的浆水积存情况。发现积存浆水，必须在采掘之前放出；在未放出前，严禁在灌浆区下部进行采掘工作。8.采用阻化剂防灭火时，应遵下列规定： （1）选用的阻化剂材料不得污染井下空气和危害人体健康。 （2）必须在设计中队阻化剂的种类和数量，阻化效果等主要参数作出明确规定。 （3）应采取防止阻化剂腐蚀机械设备，支架等金属构件的措施。9.采用凝胶放火时，应遵守下列规定： （1）选用的凝胶和促凝剂材料，不得污染井下空气和危害人体健康，使用时井巷空气成分必须符合本规程第一百条有关规定。 （2）编制的设计中应明确规定凝胶的配方，促凝时间和压注量等参数。 （3）压注时凝胶必须充填满全部空间，其外表面应予喷浆封闭，并定期观测，发现老化，干裂时，应予重新压注。10.采用均压技术防灭时，应遵守下列规定： （1）应有完整的区域风区和风阻资料以及完善的检测手段。 （2）必须有专人定期观测与分析采空区和火区的漏风量，漏风方向，空气温度，防火墙内外空气压差等的状况，并记录在专用的防火记录簿内。 （3）改变矿井通风方式，主要通风机共况以井下通风系统时，对均压地点和均压状况必须及时进行调整，保证均压状态的稳定。 （4）应经常检查均压区域内的巷道中风流流动状态，应有防止瓦斯积聚的安全措施。 11.采用氮气防灭火时，必须遵守下列