矿井通风与安全

重庆大学本科学生毕业设计 6 矿井通风与安全 1 6 矿井通风与安全 6 1 矿井通风方式和通风系统 6 1 1 原始数据 本矿井设计年生产能力 21 万吨 年工作日 330 天 平均日产原煤 636 吨 两个采区的两个回采工作面保证矿井年产量 井下回采工作班最多人数 88 人 加上掘进队 50 人 另外还有机动人数 20 人 可能最多总人数为 158 人 经过对煤与瓦斯的分析认定 矿井为高瓦斯 由煤尘爆炸性 煤层具有自燃 发火倾向性 6 1 2 进 回风井相对位置关系 本设计煤矿为高瓦斯矿井 煤尘具有爆炸性危险 且具有煤层自燃发火性 设计时应使通风系统的漏风小 为了优化通风条件 矿井设计采用对角式通风 利于主平硐作为进风井 两翼回风立井基本位于井田两翼边界处 6 1 3 主风机工作方法 由于本矿井为高瓦斯矿井 进风平硐较长 只能选用抽出式通风 由上可知 全矿通风系统是对角抽出式 6 1 4 回采工作面通风系统 因为煤层较薄 开采时可能带出部分矸石 煤层又有自燃发火倾向性 工作 面后方采空区易自燃 因此不宜选用 Y 型通风 U 型通风比较优越 正常情况下 U 型通风的回风隅角处不易出现瓦斯积聚 但煤层和围岩内瓦斯分布是不均匀的 当回采工作面推进道瓦斯富集区时 回风隅角处可能产生瓦斯积聚 对此 可局 部加强通风进行释放回风隅角处的瓦斯 矿井初期北 1 采区开采期间 新鲜风流由 205m 主平硐进入 经人行暗斜井 到达 50m 水平运输大巷 矿井北翼运输大巷 北 1 采区下部车场 北 1 采区轨道 上山区段运输巷道 采煤工作面后 经煤层区段回风巷道 回风石门 总回风巷 然后经北风井排出地面 当矿井正是投产后 矿井两翼分两个采区同时开采时 经主平硐进入的新鲜 风流一部分沿原来的路线到达矿井北翼采煤工作面 然后经北风井排出地面 另 一部分经矿井南翼主输大巷到达南翼投产采区 经采区下部车场上至采区轨道上 山经下顺槽到达采煤工作面 乏风再经上顺槽 采区回风石门到达南翼总回风大 重庆大学本科学生毕业设计 6 矿井通风与安全 2 巷 经南风井排出地面 6 1 5 掘进通风及硐室通风 掘进通风 掘进工作面配备 JBT1 51 2 型局部扇风机 风量 145 245 风压 3 minm 1177 2450Pa 各掘进工作面均设有专用回风巷 讲乏风直接导入回风巷 实现 独立通风 顺槽巷道采用双巷掘进 以减轻局部扇风机的工作难度 硐室通风 井下爆破材料发放硐室 蓄电池电机车充电硐室 利用矿井负压设立单独的 回风系统 实现独立通风 轨道上山绞车房 架空人车机电硐室 中央变电所 消防材料库等硐室 利用矿井负压有足够的新鲜风流通过 以确保生产安全 改 善硐室工作环境 6 2 风量计算与风量分配 6 2 1 按井下同时工作的最多人数计算 4QNK 4 158 1 35 853 2 28 3 minm 其中 矿井总需风量 Q 3 minm 井下同时工作的最多人数 人N 4 每人每分钟供风标准 3 minm 矿井通风系数 包括矿井内部漏风和分配不均匀等因素 此处取 1 35K 6 2 2 按平均日产 1 吨煤每昼夜实际涌出或预计涌出的瓦斯量计算 7 00926 0 KTqQ 瓦 0 0926 27 1 636 1 35 0 7 1508 29 3 minm 其中 Q 矿井总供风量 3 minm 矿井瓦斯相对涌出量 m3 t 瓦 q T 矿井平均日产量 t d K 瓦斯涌出不均衡系数 K 1 35 0 7 矿井瓦斯抽放率 按 30 计算 重庆大学本科学生毕业设计 6 矿井通风与安全 3 6 2 3 按采煤 掘进和独立通风硐室需风量计算 30 QQQQQK 硐掘它 采 其中 采煤工作面实际需风量总和 Q 采 3 minm 掘进工作面实际需风量总和 Q 掘 3 minm 独立通风硐室实际需风量总和 Q 硐 3 minm 除采掘硐室外其它需风量总和 Q 它 3 minm 矿井通风系数 包括矿井内部漏风和分配不均匀等因素 此处取 1 15K 由于矿井煤层瓦斯含量高 工作面瓦斯涌出量大 经计算工作面通风能力满足 要求困难 因此 要求进行瓦斯抽放 要求本煤层瓦斯抽放率达到 30 抽放后 工作面实际需风量为 600 掘进工作面 150 独立回风硐室 120 3 minm 3 minm 其它用风 120 按分别法计算出的矿井总需风量为 1138 5 3 minm 3 minm 3 minm 6 2 4 按规定和需要进行风量分配 通过上述三种计算方法 矿井总风量取其中最大者 因此矿井总风量为 1508 风量分配为 矿井初期工作面 700 掘进工作面 200 3 minm 3 minm 3 minm 独立回风硐室 150 其他用风 150 困难时期需风量为工作面 820 3 minm 3 minm 掘进工作面 260 独立回风硐室 170 其他用风 170 3 minm 3 minm 3 minm 3 minm 6 2 5 风量调节的方法和措施 通风设施 为保证采掘工作面及各用风地点风量 并使风流按规定线路流动 在各巷道 的相应地点设置有风门 调节风窗 密闭墙等通风设施 南 北两回风立井均设 有防爆门 防止漏风和降低风阻的措施 1 矿井建成后 进 回风井之间和主要的进回风巷之间的每个联络巷等地 点要砌筑永久性风墙 要行人和通矿车的巷道安设两道连锁的正向风门和两道反 向风门 以防漏风 2 矿井开拓系统 开采顺序和回风方式有利于防止漏风 本矿井主要进回 风巷道均设在煤层底板的灰岩中 避免了因顶板压力采动影响使煤柱发生裂隙而 漏风 开采顺序为下行式 有利于抑制漏风 提高有效风量率 重庆大学本科学生毕业设计 6 矿井通风与安全 4 3 提高通风构筑物的质量 加强通风构筑物的严密性是防止矿井通风的基 本措施 4 降低风阻 平衡风压是减少漏风的一个重要措施 在井巷施工中 采用 光面爆破 减少巷道表面粗糙度 以降低摩擦风阻 在井巷转弯地点 以斜线或 圆弧形式连接 以减少局部阻力 另外 在生产过程中 从通风系统的安全 经 济性出发 根据实际情况 可酌情考虑安设辅助扇风机降低用风地点的风阻 平 衡风压 6 3 矿井通风阻力计算 6 3 1 确定全矿最大通风阻力和最小通风阻力 摩擦阻力计算公式 31 2 LPQ h 摩3 S 其中 摩擦阻力 h摩aP 摩擦阻力系数 24 s Nm 井巷长度 mL 井巷净断面周长 mP 通过井巷的风量 Q 3 ms 井巷净断面积 S 2 m 经计算 南回风立井 北回风立井通风容易时期和通风困难时期的通风阻力 风量计算结果见表 6 1 表 6 1 风量 通风阻力计算结果表 通风容易时期通风困难时期 回风井 风量 m3 s 通风阻力 Pa 风量 m3 s 通风阻力 Pa 南回风立井22380 0730707 05 北回风立井22377 0730701 98 通风阻力计算见表 6 2 表 6 3 表 6 4 和表 6 5 重庆大学本科学生毕业设计 6 矿井通风 与安全 5 表 6 2 南风井通风容易时期通风阻力计算表 序号巷道名称 断面形 状 支护方式 阻力 系数 a 净周长 m 巷道长 m 净断 S m2 风量 Q m3 s 阻力 h Pa 风速 V m s 1 205m 主平硐半园拱花碹0 00711 511199 02259 822 44 2暗斜井半园拱花碹0 00710 46807 62045 112 63 3南翼运输大巷半园拱裸巷0 00812 03009 9102 971 01 4南翼采区上山半园拱裸巷0 00810 26177 3910 481 23 52 采区下顺槽梯形金属支架0 0208 43004 3840 571 86 62 采区工作面矩形金属支架0 0356 51202 54781 632 75 72 采区上顺槽梯形金属支架0 0208 43004 3840 571 86 8南翼总回风巷半园拱裸巷0 00810 225007 11057 01 41 9南回风立井圆形混凝土0 0049 64807 06105 241 42 10南立井引风道圆形混凝土0 0047 1353 6102 132 78 11小计345 52 12加 10 局部阻力34 55 13合计380 07 重庆大学本科学生毕业设计 6 矿井通风 与安全 6 表 6 3 南风井通风困难时通风阻力计算表 序号巷道名称 断面形 状 支护方式 阻力 系数 a 净周长 m 巷道长 m 净断 S m2 风量 Q m3 s 阻力 h Pa 风速 V m s 1 205m 主平硐半园拱花碹0 00711 511199 030111 213 33 2暗斜井半园拱花碹0 00710 46807 62888 413 68 3南翼运输大巷半园拱裸巷0 00812 03009 9145 821 42 4南翼采区上山半园拱裸巷0 00810 26177 31321 871 78 52 采区下顺槽梯形金属支架0 0208 43004 31176 702 56 62 采区工作面矩形金属支架0 0356 51202 5410166 593 93 72 采区上顺槽梯形金属支架0 0208 43004 31063 392 33 8南翼总回风巷半园拱裸巷0 00810 225007 11396 331 83 9南回风立井圆形混凝土0 0049 64807 06138 851 84 10南立井引风道圆形混凝土0 0047 1353 6133 603 61 11小计642 77 12加 10 局部阻力64 28 13合计707 05 重庆大学本科学生毕业设计 6 矿井通风 与安全 7 表 6 4 北风井通风容易时期通风阻力计算表 序号巷道名称 断面形 状 支护方式 阻力 系数 a 净周长 m 巷道长 m 净断 S m2 风量 Q m3 s 阻力 h Pa 风速 V m s 1 205m 主平硐半园拱花碹0 00711 511199 02259 822 44 2暗斜井半园拱花碹0 00710 46807 62045 112 63 3北翼运输大巷半园拱裸巷0 00812 03009 9102 971 01 4北翼采区上山半园拱裸巷0 00810 26177 3910 481 23 52 采区下顺槽梯形金属支架0 0208 43004 3840 571 86 62 采区工作面矩形金属支架0 0356 51202 54781 632 75 72 采区上顺槽梯形金属支架0 0208 43004 3840 571 86 8北翼总回风巷半园拱裸巷0 00810 225007 11057 01 41 9北回风立井圆形混凝土0 0049 64807 06102 511 42 10北立井引风道圆形混凝土0 0047 1353 6102 132 78 11小计342 79 12加 10 局部阻力34 28 13合计377 07 重庆大学本科学生毕业设计 6 矿井通风 与安全 8 表 6 5 北风井通风困难时期通风阻力计算表 序号巷道名称 断面形 状 支护方式 阻力 系数 a 净周长 m 巷道长 m 净断 S m2 风量 Q m3 s 阻力 h Pa 风速 V m s 1 205m 主平硐半园拱花碹0 00711 511199 030111 213 33 2暗斜井半园拱花碹0 00710 46807 62888 413 68 3北翼运输大巷半园拱裸巷0 00812 03009 9145 821 42 4北翼采区上山半园拱裸巷0 00810 26177 31321 871 78 51 采区下顺槽梯形金属支架0 0208 43004 31176 702 56 61 采区工作面矩形金属支架0 0356 51202 5410166 593 93 71 采区上顺槽梯形金属支架0 0208 43004 31063 392 33 8北翼总回风巷半园拱裸巷0 00810 225007 11396 331 83 9北回风立井圆形混凝土0 0049 62307 06134 241 84 10北立井引风道圆形混凝土0 0047 1353 6133 603 61 11小计638 16 12加 10 局部阻力63 82 13合计701 98 重庆大学本科学生毕业设计 致谢 9 6 3 2 计算矿井通风最容易时期的最大等积孔和最困难时期的最小等 积孔 计算公式 32 h Q A 19 1 其中 A 等积孔 m2 Q 矿井总风量 m3 s H 矿井通风阻力 Pa 等积孔计算结果见表 6 6 表 6 6 等积孔计算结果表 回风井通风容易时期通风困难时期 南回风立井1 34 m21 34 m2 北回风立井1 35 m21 35 m2 以上计算结果显示矿井两翼回风井通风阻力均为中等阻力 通风难易程度均 为中等 6 4 矿井安全 6 4 1 煤与瓦斯突出的预防措施 防止瓦斯突出 可以根据 探 排 引 堵 的方法来防治 探明地质构造 在掘进工作面的前方和两侧打超前钻孔 探明含有大量 瓦斯的断层 断裂和溶洞 以及它们的位置 范围和瓦斯情况 排放 或抽放 瓦斯 如探明的高压瓦斯带范围不大 含量不多时 可 让其自然排放 若范围较大 瓦斯量较多时可将钻孔封堵 接入瓦斯管路进行抽 放 将瓦斯引至回风流 当喷出瓦斯的裂隙范围小和瓦斯量不大时 可用金 属罩或帆布将喷瓦斯的裂隙盖住 然后在罩上接风筒或管子将瓦斯引至回风流 以保证工作面放炮 掘进的安全 封堵裂隙 喷出瓦斯的裂隙较小 瓦斯量较少时 可用黄泥或其他材料 封堵裂隙 防止瓦斯喷出 对于煤与瓦斯突出的防治措施有下列几种 钻孔排放瓦斯 钻孔排放瓦斯是掘进工作面揭煤时的一种措施 从掘进 工作面距煤层 10m 以外 开始向煤层打钻孔 使煤层中的瓦斯从钻孔中自然排放 重庆大学本科学生毕业设计 致谢 10 出来 降低瓦斯压力 达到预防突出的目的 钻孔超前掘进工作面的距离不得小 于 5m 在揭开煤层之前 掘进工作面和煤层之间必须保持一定的岩柱 然后一 次崩开石门的全断面岩柱和煤层全厚 震动性放炮 震动性放炮也是掘进工作面揭煤时防止煤于瓦斯突出的一 种措施 它时在掘进工作面增加炮眼数目 加大装药量 全断面一次爆破 人为 地诱发煤与瓦斯突出 以避免用一般爆破方法容易发生延期性突出 水力冲孔 水力冲孔是在安全岩柱 或煤柱 地保护下向煤层打钻孔 用压力水通过钻杆冲击煤体 边钻边冲 使煤 瓦斯和水一起从钻杆与孔壁之间 流出 从而将煤与瓦斯突出地能量逐步地释放出来 6 4 2 瓦斯爆炸的防治措施 严格执行放炮制度 按规程要求放炮 保证足够的风量 促使通风可靠 坚 持正规瓦斯检查制度 有局部瓦斯积聚要及时处理 矿井生产过程中 要加强通风 保证矿井供风量 用足够的风量把瓦斯浓度 稀释到 国家煤矿安全规程 中规定的浓度以下 当瓦斯浓度超限时 必须及时 进行处理 加强瓦斯检查 准确地掌握矿井空气中的瓦斯含量 利用瓦斯检测成套系统 随时井下通风情况 井下严禁使用明火 各种电气设备应使用防爆型或安全火花型的 对其防爆 性要经常检查 不符合要求的要及时更换 严格管理火区 防止密闭墙漏风 并定期测定火区温度 6 4 3 煤尘爆炸的防治措施 防止煤尘爆炸地措施分为降尘措施 防止引燃措施和隔爆措施 降尘措施 煤层注水 煤层注水是在回采前预先在煤层中打若干钻孔 通过钻孔注入压 力水 使其渗入煤体地内部 增加煤