某某煤业公司矿井通风设计毕业论文.doc

河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 摘 要 1 新 登 煤 矿 矿 井 通 风 设 计 国投新登郑州煤业矿井通风设计国投新登郑州煤业矿井通风设计 专业名称 专业名称 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 职称 职称 毕业设计 论文 2 摘摘 要要 本设计是对国投新登郑州煤业开采的二 1 煤层所作的矿井通风初步设计 自 然地质条件简单 二 1 煤层平均厚度 5 32m 属厚煤层 煤层赋存基本稳定 埋 藏浅 地质构造简单 矿井瓦斯涌出量小 属瓦斯矿井 煤尘具有爆炸危险性 煤层不易自燃 矿井涌水量较大 设计年产量 0 90Mt a 开拓方式为斜立混合 开拓 采用走向长壁采煤法进行回采 在通风设计计算了矿井需风量和两个时期 的通风阻力 并选择了主要通风机 计算了吨煤通风电费 绘制了通风系统图和 通风网络图 同时得出了几个关于通风设计的结论 本设计充分结合实际情况 积极采用切实可行的先进技术 为整个井田的安全生产奠定了良好的基础 关键词 关键词 矿井通风设计 矿井通风系统 通风阻力 毕业设计 论文 目 录 2 目目 录录 引引 言言 2 2 1 1 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 3 3 1 11 1 井田概况井田概况 3 3 1 1 11 1 1 井田位置及范围井田位置及范围 3 3 1 1 21 1 2 交通位置交通位置 3 3 1 1 31 1 3 地形地势地形地势 3 3 1 1 41 1 4 气候气候 4 4 1 21 2 地质特征地质特征 4 4 1 2 11 2 1 矿区范围内的地层情况矿区范围内的地层情况 4 4 1 2 21 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造井田范围内和附近的主要地质构造 4 4 1 2 31 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征煤层赋存状况及可采煤层特征 4 4 1 2 41 2 4 井田内水文地质情况井田内水文地质情况 5 5 1 2 51 2 5 瓦斯瓦斯 煤尘煤尘 煤的自燃性煤的自燃性 5 5 1 2 61 2 6 煤质及用途煤质及用途 6 6 2 2 井田境界井田境界 储量储量 服务年限服务年限 8 8 2 12 1 井田境界井田境界 8 8 2 22 2 井田储量井田储量 8 8 2 2 12 2 1 矿井工业储量矿井工业储量 8 8 2 2 22 2 2 矿井设计储量矿井设计储量 9 9 2 2 32 2 3 矿井设计可采储量矿井设计可采储量 9 9 2 32 3 矿井年产量及服务年限矿井年产量及服务年限 1010 2 3 12 3 1 矿井工作制度矿井工作制度 1010 2 3 22 3 2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 1010 2 3 32 3 3 矿井服务年限矿井服务年限 1010 3 3 井田开拓井田开拓 1111 3 13 1 概述概述 1111 3 1 13 1 1 矿区内生产矿井的开拓方式概述及评价矿区内生产矿井的开拓方式概述及评价 1111 3 1 23 1 2 影响设计矿井开拓的主要因素分析影响设计矿井开拓的主要因素分析 1111 3 23 2 井田开拓井田开拓 1111 3 2 13 2 1 开采地质条件开采地质条件 1111 3 2 13 2 1 井筒形式 数目 位置及开采水平的确定井筒形式 数目 位置及开采水平的确定 1111 3 33 3 井筒特征井筒特征 1212 3 3 13 3 1 井筒断面尺寸井筒断面尺寸 1212 3 3 23 3 2 井筒装备井筒装备 1313 3 3 33 3 3 井筒断面确定井筒断面确定 1313 毕业设计 论文 目 录 3 3 3 43 3 4 风速校核风速校核 13 3 3 53 3 5 井壁的支护材料及井壁厚度井壁的支护材料及井壁厚度 14 3 3 63 3 6 井筒深度井筒深度 14 3 4 13 4 1 井底车场硐室井底车场硐室 15 4 4 矿井通风设计矿井通风设计 1515 4 14 1 矿井通风系统的选择矿井通风系统的选择 15 4 1 14 1 1 选择矿井通风系统的原则选择矿井通风系统的原则 16 4 1 24 1 2 选择矿井主要通风机的工作方法选择矿井主要通风机的工作方法 18 4 1 34 1 3 选择矿井通风方式选择矿井通风方式 19 4 24 2 风量计算及风量分配风量计算及风量分配 20 4 2 14 2 1 风量计算的标准和原则风量计算的标准和原则 20 4 2 24 2 2 采煤工作面需风量的计算采煤工作面需风量的计算 22 4 2 44 2 4 硐室实际需要风量硐室实际需要风量 25 4 2 54 2 5 其他用风硐室需风量计算其他用风硐室需风量计算 26 4 2 64 2 6 矿井总风量计算矿井总风量计算 26 4 2 74 2 7 风速验算风速验算 27 4 2 84 2 8 风量分配风量分配 29 4 2 94 2 9 规程要求规程要求 29 4 34 3 采区通风设计采区通风设计 31 4 3 14 3 1 采区通风系统的确定采区通风系统的确定 31 4 3 24 3 2 采区进风上山与回风上山的选择采区进风上山与回风上山的选择 32 4 3 34 3 3 回采工作面的通风系统回采工作面的通风系统 33 4 44 4 掘进工作面通风设计掘进工作面通风设计 37 4 4 14 4 1 掘进通风方法掘进通风方法 37 4 4 24 4 2 掘进工作面所需风量及掘进面的设计掘进工作面所需风量及掘进面的设计 38 4 4 34 4 3 掘进通风设备选择掘进通风设备选择 38 4 4 44 4 4 掘进通风技术管理和安全措施掘进通风技术管理和安全措施 40 4 54 5 全矿井通风总阻力的计算全矿井通风总阻力的计算 41 4 5 14 5 1 矿井通风总阻力的计算原则矿井通风总阻力的计算原则 41 4 5 24 5 2 矿井通风总阻力的计算矿井通风总阻力的计算 41 4 5 34 5 3 矿井通风容易时期阻力计算矿井通风容易时期阻力计算 41 4 5 54 5 5 矿井通风困难时期阻力的计算矿井通风困难时期阻力的计算 42 4 5 64 5 6 选择主要通风机选择主要通风机 43 4 5 74 5 7 计算通风机风量计算通风机风量 Q Qf f 43 4 5 84 5 8 确定主要通风机的风压确定主要通风机的风压 43 4 5 94 5 9 初选通风机初选通风机 43 4 5 104 5 10 选择电动机选择电动机 45 4 64 6 概算矿井通风费用概算矿井通风费用 45 4 6 14 6 1 主要通风机的耗电量 主要通风机的耗电量 45 4 6 24 6 2 局部通风机总耗电量为 局部通风机总耗电量为 45 4 6 34 6 3 吨煤的通风电费计算吨煤的通风电费计算 46 4 74 7 矿井反风措施矿井反风措施 46 毕业设计 论文 目 录 4 4 7 14 7 1 矿井反风的目的和意义矿井反风的目的和意义 46 4 7 24 7 2 反风方法及安全可靠性分析反风方法及安全可靠性分析 46 4 7 34 7 3 反风系统反风系统 46 4 7 34 7 3 反风方式 反风系统及措施反风方式 反风系统及措施 46 4 7 44 7 4 矿井通风系统综合分析矿井通风系统综合分析 47 结束语结束语 4848 参考文献参考文献 4949 致谢致谢 5050 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 引 言 2 引 言 矿井通风与安全专业毕业设计是三年函授专科终结考核 在学校教学大纲和 教学方案安排下 我作为一名地测工人通过多年在生产系统多年的工作 在做好 自己本质工作的同时也全面的了解了矿井的各个生产系统环节 再次使所学的知 识和实际工作联系到了一起得到了认可 融汇 领会和加深 以此为基础进行的 毕业设计 本设计是以国投新登郑州煤业有限公司国投新登郑州煤业地质资料为基础 根据指导老师权威的具体要求进行设计的 矿井自然地质条件简单 主采二 1 煤 层 平均厚度 5 32m 属厚煤层 煤层自燃性发火倾向 级 为不易自燃煤层 煤尘具有爆炸危险性 矿井瓦斯含量不高 相对瓦斯涌出量为 5 53m3 t d 为 瓦斯矿井 矿井涌水量较大 正常涌水量 400m3 h 最大涌水量 500m3 h 井田内 除存在小范围薄煤带外 煤层基本稳定 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 1 井田概况及地质特征 3 1 1 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 1 11 1 井田概况井田概况 1 1 11 1 1 井田位置及范围井田位置及范围 矿区地理坐标东经 113 07 38 113 09 39 北纬 34 20 41 34 23 09 矿区面积 8 0487km2 开采深度 由 230m 0m 开采 煤层 二1煤层 采矿许可证编号 41000002204564100000220456 1 1 21 1 2 交通位置交通位置 矿区交通主要为公路 其中省级公路许 昌 洛 阳 许 昌 巩 义 公路从矿区东北斜穿通过 许 昌 巩 义 高速公路即将通车 通过该公路可达登封 洛阳 郑州 许昌等地市 据此还可通达北部的陇海铁路 和连霍高速公路 西部的焦枝铁路 东部的京广铁路和京珠高速公路等 向东经 大冶还可与地方铁路相连 未来连通京广焦枝两线的煤田铁路也将经过本区 矿 区交通位置示意图 1 1 31 1 3 地形地势地形地势 井田位于嵩山南麓箕山东北部 颖阳 卢店隐伏向斜南翼 本区地貌单 元属构造剥蚀地貌中的低山丘陵区 区内地形起伏不平 地势总体西北高 东 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 1 井田概况及地质特征 4 南低 地面高程在 564 30 274 80m之间 相对高差 289 50m 一般海拔在 410m左右 区内地面坡度大 冲沟较发育 有利于大气降水的径流和排泄 本区属淮河流域颖河水系 淮河一级支流 颖河即在本区东北部穿过 据告城水文站资料 颖河在本地最大流量为5130m3 s 最小流量为 0m3 s 区内地面坡度大 冲沟较发育 径流条件好 不存在常年性地表水体 大气降 水多沿冲沟向东北流入颖河 然后向南汇入下游的白沙水库 1 1 41 1 4 气候气候 本区属暖温带半干旱大陆性季风气候区 四季分明 雨量充沛 降雨量 主要受季风影响 秋 冬 春干旱少雨 夏季雨量增多 年降雨量 381 1 1059 6mm 平均606 2mm 年蒸发量 908 1976 2mm 年平均相对湿 度60 70 年平均气温为 9 1 14 6 气温高达 42 44 6 最冷为元月 气温在 18 2 3 3 最大积雪深度 23cm 最大冻土深度 20cm 风向主要 为东南风和西北风 风力在冬春两季最大 最大风速40m s 1 21 2 地质特征地质特征 1 2 11 2 1 矿区范围内的地层情况矿区范围内的地层情况 本区为半裸露区 基岩大面积出露 出露地层为二叠系下石盒子组和上 石盒子组地层 根据地表出露和钻孔揭露情况 地层由老至新依次为寒武系 奥陶系 石炭系 二叠系 第四系 1 2 21 2 2 井田范围内和附近的主要地质构造井田范围内和附近的主要地质构造 该矿井位于登封煤田东南部 颖阳 卢店隐伏向斜南翼 矿区总体构造 形态为走向北东 南西的单斜构造 倾向北西 倾角一般为6 15 矿区 内构造以正断层为主 另有 2条褶皱 走向皆为北东南西 与地层走向一致 规模较大的断层有 卢 F1 郜F2 箕F14 箕F10 箕F11 另有7条小型断层 2条为井下揭露 其中 2条逆断层 5条正断层 褶皱为新峰背斜和南烟庄向 斜 根据 煤 泥炭地质勘探规范 D2 T0215 2002 附录D中第D 1 2 a b 条规定 确定本区构造复杂程度为中等 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 1 井田概况及地质特征 5 1 2 31 2 3 煤层赋存状况及可采煤层特征煤层赋存状况及可采煤层特征 本区含煤地层为石炭系太原组 二叠系山西组 下石盒子组和上石盒子 组 共四个煤组段 含煤地层厚约 425m 共含煤 12层 平均总厚约 11 01m 含煤系数 2 59 其中太原组一 3煤层偶尔可采 山西组二1煤层全 区普遍可采 二 12煤层局部可采 下石盒子组五3煤偶尔可采 其它煤层均不 可采 其中 二 1煤层为本区主要可采煤层和主要研究对象 二1煤层位于山西组下部二 1煤层段内 或位于山西组大占砂岩标志层之 下0 10m 太原组顶部 L9灰岩或菱铁质岩之上 5 10m 煤层埋深 400 500m 煤层底板标高 100 50m 煤厚0 13 93m 一般煤厚 2 6m 煤厚变化较大 局部突然增厚或变薄现象 全区大部可采 煤层结构简单无夹 矸 属较稳定 偏不稳定 型煤层 二1煤层是本区唯一发育较好 全区可采的中厚煤层 其下部的L8石灰 岩和上部的大占砂岩 香炭砂岩 小紫斑泥岩 砂锅窑砂岩及大紫斑泥岩 是 对比二1煤层的良好标志层 加之山西组下部的煤岩组合特征 综合评定二 1 煤层对比可靠 1 2 41 2 4 井田内水文地质情况井田内水文地质情况 本区属登封煤田箕山勘探区的白坪井田 横向上位于颖阳 芦店向斜 汇水盆地南翼的中段 属嵩箕山间向斜构造水文地质单元 西白栗坪 告 城水文地质段 为区域地下水的径流区 区域范围内的含水岩组主要有碳酸盐 类岩溶裂隙含水岩组 碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组和松散层类孔隙含水层 区内矿井生产实践表明 上述各含水层中 对开采二 1煤层有直接充水 作用的主要为石炭系太原组上段岩溶裂隙承压含水层 而太原组下段和下部奥 陶系灰岩岩溶裂隙含水层 由于与开采煤层间有较厚的太原组中段碎屑岩及本 溪组铝土质泥岩相对隔水层的阻隔 一般对开采无大的影响 但在断层影响下 一旦与之沟通 则会造成严重后果 1 2 51 2 5 瓦斯瓦斯 煤尘煤尘 煤的自燃性煤的自燃性 1 瓦斯 根据生产矿井调查资料显示 矿井二 1煤瓦相对涌出量 1 02 5 20m3 t 为低瓦斯矿井 二 1煤瓦斯分析结果表明 二1煤瓦斯成份中 CH4 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 1 井田概况及地质特征 6 为0 84 66 4 平均25 62 N2为25 17 79 31 平均54 02 CO2 为 1 52 39 82 平均20 36 CH4类可燃气体含量为 0 02 2 94ml g daf 平均0 63 ml g daf 根据甲烷成份 80 时所对应的甲烷含量为 4 50ml g daf作为划分瓦斯风化带界线 则核查区位于瓦斯风化带即 CO2 N2带 本区11306孔CH4成分为93 32 含量为 2 01ml g daf 而国投新登郑 州煤业的11706孔CH4成份为90 37 含量为 3 324ml g daf 这是因为位于 背斜轴部且煤层较厚 则 CH4气体易于富集所致 由此可以看出 背斜轴部煤层较厚瓦斯易于富集 故在今后的开采过程 中 应加强瓦斯监测和通风工作 以保证矿井安全生产 2 煤尘 本区二1煤主要呈粉状产出 生产中煤尘较大 根据 白坪井田勘探 精查 地质报告 资料显示 该煤燃焰长 10 15mm 加岩粉 30 55 另 根据国投新登郑州煤业有限公司2004年12月30日送达平煤 集团 公司通风实 验室 所做煤尘爆炸性鉴定报告及煤层自燃倾向等级鉴定报告的结论 该 区二1煤层有煤尘爆炸危险性 因此建议采煤时应注意洒水 通风等除尘安全 措施 以保证安全生产 3 煤的自燃 根据邻区 3 2钻孔取样测试结果 二 1煤原煤样燃点温度为 388 氧化 样燃点温度为 385 还原样燃点温度为 393 氧化样与还原样燃点温度差 较小 T1 3为8 属不易自燃发火煤 另根据 国投新登郑州煤业有限公司 国投新登郑州煤业2004年12月30日送达平煤 集团 公司通风实验室 所做煤 尘爆炸性鉴定报告及煤层自燃倾向等级鉴定报告的结论 煤层自燃等级为 级 属不易自燃煤层 4 地温 据 白坪井田勘探 精查 地质报告 资料显示 二 1煤层煤底温度多 在14 37 56 之间 平均约 19 5 地温梯度 0 22 2 62 100m 平均约 1 23 100m 总体属正常 偏低 地温区 不存在热害问题 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 1 井田概况及地质特征 7 1 2 61 2 6 煤质及用途煤质及用途 二1煤为黑色 金刚光泽 多呈粉状 粒状产出 强度低 宏观煤岩成分 以亮煤为主 暗煤次之 焦炭少量 矿区二 1煤总体应为低水 低中灰 特低硫 低磷 高热值 低挥发分 高熔灰分 低强度 中等结渣 热稳定性极差 易磨 极难选 中高变质程度 之粉状贫煤 可作为电厂煤粉锅炉燃烧等动力用煤或作为民用型煤等 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第 3 章 井田开拓 8 2 2 井田境界井田境界 储量储量 服务年限服务年限 2 12 1 井田境界井田境界 矿区地理坐标东经 113 07 38 113 09 39 北纬 34 20 41 34 23 09 矿区面积 8 0487km2 开采深度 由 230m 0m 开采 煤层 二1煤层 采矿许可证编号 4100000220456 具体范围坐标如下 aX 3806870 Y 38421665 2 X 3806045 Y 38422750 b X 3805000 Y 38422810 4 X 3804773 Y 38422788 c X 3804773 Y 38422305 6 X 3804300 Y 38422120 d X 3804300 Y 38422370 8 X 3804118 Y 38422312 e X 3804020 Y 38422100 10 X 3803855 Y 38422000 f X 3803735 Y 38421930 12 X 3803560 Y 38421874 g X 3803191 Y 38421800 14 X 3803620 Y 38421650 h X 3803200 Y 38421260 16 X 3803000 Y 38421510 i X 3803000 Y 38421600 18 X 3802308 Y 38420900 j X 3803930 Y 38419710 20 X 3804310 Y 38420150 k X 3804950 Y 38420340 22 X 3805690 Y 38419745 l X 3806070 Y 38420500 矿区北部为告成井田 西部深部为白坪井田 南部有阳城煤矿和新峰煤矿 东部浅部为二1煤层露头及若干开采二1 煤的小煤矿 2 22 2 井田储量井田储量 2 2 12 2 1 矿井工业储量矿井工业储量 本区煤厚变化较大 0 16 10m 煤层产状变化也较大 各地控制和查明 研究程度不一 不能简单用统一面积和煤厚等参数来估算储量 采用不同地质点 线划分若干地质块段后再分块总和的地质块段法来估算资源储量更为准确合理 估算公式 n n Q Qi Si cos i Mi Di 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第 3 章 井田开拓 9 i 1 i 1 式中 Q 总的资源储量 104t Qi 第 i 块段资源储量 104t Si 第 i 块段平面积 104m2 i 第 i 块段煤层倾角 Mi 第 i 块段平均纯煤真厚 m D 二1煤层视密度 t m3 矿井工业储量 Q 2766 1123 3889 万 t 2 2 22 2 2 矿井设计储量矿井设计储量 矿井工业储量减去设计计算的断层保护煤柱 井田边界保护煤柱和已有的地 面建筑物 构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量后的储量 计算公式如 下 矿井设计储量 工业储量 永久煤柱损失 永久煤柱包括 井田境界 断层 铁路桥 村庄保护煤柱 永久煤柱的留设 1 断层保护煤柱 本井田内断层少 且落差很小 对开采设计不造成影响 故不留设断层保护 煤柱 2 井田边界保护煤柱的留设 井田边界保护煤柱均留设 30 100m 不等 2 2 32 2 3 矿井设计可采储量矿井设计可采储量 矿井设计储量减去工业场地保护煤柱 井下主要巷道及上 下山保护煤柱后 乘以采区回采率即为矿井设计可采储量 矿井设计可采储量计算公式如下 矿井设计可采储量 矿井设计储量 保护煤柱损失 采区回采率 保护煤柱为 工业场地 风井场地 主要巷道及上 下山保护煤柱 矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱留设 根据本设计开拓方案知 主要运输大巷为岩巷留 30m 保护煤柱 上下山各巷 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 第 3 章 井田开拓 10 道间距留设 30m 两侧各留设 30m 保护煤柱 该矿现保有资源储量 3889 万吨 其中 111b 864 万吨 122b 2432 万吨 333 593 万吨 其设计利用资源储量按基础储量 推断的资源量 可信度系数 计算 333 资源的可信度系数取 0 6 即 111b 122b 333 0 6 计算 结果为 653 8 万吨 可采资源量按设计利用资源储量 可采系数 0 5 计算 结果为 1825 9 万吨 2 32 3 矿井年产量及服务年限矿井年产量及服务年限 2 3 12 3 1 矿井工作制度矿井工作制度 矿井设计年工作日为 300d 每天 3 班作业 其中 2 班生产 1 班准备 每天 皮带净运输时间为 16h 2 3 22 3 2 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 矿井生产能力主要根据矿井地质条件 煤层赋存情况 处理 开采条件 设 备供应以及国家需煤等因素确定 参考 煤矿设计手册 各类井型井田的特征 初步确定矿井设计生产能力为 0 9Mt a 2 3 32 3 3 矿井服务年限矿井服务年限 矿井服务年限按下式计算 T Q A P 式中 T 矿井服务年限 a Q 矿井可采储量 Mt A 矿井生产能力 0 9Mt a P 储量备用系数 取 1 4 则 T 1825 9 1 4 60 22a 故矿井尚可服务 20 年 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 3 井田开拓 11 3 3 井田开拓井田开拓 3 13 1 概述概述 3 1 13 1 1 矿区内生产矿井的开拓方式概述及评价矿区内生产矿井的开拓方式概述及评价 国投新登郑州煤业年设计生产能力 60 万吨 是一个有 50 多年开采历史的老 矿井 矿井于 1952 年破土动工 1989 年改扩建后矿井设计生产能力为 60 万 t a 经历年技术改造后 2005 年核定生产能力为 90 万 t a 实际生产能力可超百 万吨 矿井采用斜立混合开拓 恒底长臂式一次采全高采煤法 轨道巷运输采用 1t 矿车 电瓶车牵引 运输机巷采用强力胶带输送机 3 1 23 1 2 影响设计矿井开拓的主要因素分析影响设计矿井开拓的主要因素分析 由于考虑井田煤层赋存较稳定 埋藏较浅 煤层倾角不大 地质条件简单 开采技术条件相对较好等因素 建设一对中型矿井 但是由于井田范围内煤层产 状较为复杂 煤层局部起伏较大 局部有大面积薄煤带出现 则可能影响矿井的 开拓布置 对于矿井储量级别不高的块段 尚需补充勘探 3 2 井田开拓 3 2 1 开采地质条件 根据地质报告及设计题目要求知 该井田主采煤层为二 1 煤层 煤层倾角平 均为 6 15 平均厚度 5 32m 煤层赋存基本稳定 井田范围断层少 且落差 小 对矿井开拓影响不大 矿井涌水量较大 正常涌水量 400m3 h 最大涌水量 500m3 h 相对瓦斯涌出量 5 53m3 h 绝对瓦斯涌出量 9 86m3 min 为低瓦斯矿井 3 2 13 2 1 井筒形式 数目 位置及开采水平的确定井筒形式 数目 位置及开采水平的确定 井田内划分及开采水平数目及标高 根据煤层赋存状况 煤层倾角平均 6 15 属近水平和缓倾斜煤层 可将 井田直接划分为盘区 分三个水平开采 盘区内划分为若干个区段 每个区段布 置一个采煤工作面 采煤工作面沿煤层倾向推进 采用单一倾向长壁后退式综合 机械化采煤法采煤 全部跨落法管理顶板 回采工作面倾向长度不受规定限制 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 3 井田开拓 12 水平标高的确定 为了有利于整个矿井的开拓布置和首采工作面的投产 减少岩石工程量 减 少初期投资 缩短建井工期 设计第一水平标高为 155m 第二水平标高为 90 第三水平标高为 0 3 2 23 2 2 井筒形式 数目及位置的确定井筒形式 数目及位置的确定 1 形式的选择 该井田内可采煤层埋藏浅 后期开采深度在 0 30m 煤层倾角 12 15 左 右 第一水平决定采用斜井上山开拓方式 这样井筒短 提升速度快 提升能力 大 投资回收期短 2 井筒数目 采用斜井开拓时 一般只开凿一对提升井筒 主 副井 风井的个数应根 据安全生产 通风需要和一井多用的原则合理确定 本矿井为低瓦斯矿井 煤层 赋存较浅 设计采用一对主 副井 盘区边界风井回风的开拓方式 3 井筒位置的选择 井筒位置的选择应首先满足第一水平的开采 缩短贯通距离 减少井巷工程 量 在一般情况下 井筒位置应选择在井田中央或最小货载运点上 选择井筒位 置既要力求做到对井下开采有利 又要注意使地面合理布置 还要有利于井筒的 开掘和维护 3 2 3 2 3 3 主要运输大巷和总回风大巷的布置及与煤层间的联系方法主要运输大巷和总回风大巷的布置及与煤层间的联系方法 1 开采水平大巷的布置 由于该矿煤层倾角小 井底车场距离煤层近 可直接沿煤层走向方向布置运 输大巷 2 开采水平大巷位置的选择 本设计拟将开采水平大巷布置在煤层底板坚硬岩层中 岩石大巷的优点如下 在距煤层一定距离的岩层中掘进 基本上可保证取直且保持一定方向 巷道弯曲 小 有利干运输 巷道维护条件好 煤柱损失量小 安全条件好 3 33 3 井筒特征井筒特征 3 3 13 3 1 井筒断面尺寸井筒断面尺寸 井筒断面的确定依据 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 3 井田开拓 13 主要根据提升容器的种类 数量及外形尺寸 井筒装备的类型 规格 最小 允许间隙 井筒的用途 管路 电缆 梯子间的平面尺寸等确定 本设计矿井年量为 0 9Mt a 选斜井井筒装备如下表 3 3 1 所示 表 3 3 1 斜井井筒装备表 3 3 23 3 2 井筒装备井筒装备 主井 主井负责提煤 并兼作通风 井筒内装备一部强力胶带输送机 布置 排水 压风 洒水 电缆等管线 副井 主要用于矿井升降人员 设备 材料及提升矸石等 并兼作通风 井 筒内装备两辆人车 电缆等管线 3 3 33 3 3 井筒断面确定井筒断面确定 根据井筒断面确定原则 确定井筒净直径如下 主井井筒 4 5m 副井井筒 4 5m 风井井筒 5 0m 3 3 43 3 4 风速校核风速校核 V Q MS Vmax 式中 V 通过井筒的风速 m s Q 通过井筒的风量 m3 s S 井筒的净断面积 m2 M 井筒的有效断面系数 圆形井为 0 8 Vmax 安全规程 规定的允许最大风速 矿井风量可初步按瓦斯相对涌出量计算 矿井生产能力主井副井风井 0 9 Mt a 一部强力胶带输 送机 两辆人车 阶梯梯子间 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 3 井田开拓 14 Q 0 0926qTK 式中 T 矿井设计日产量 3000 t q 瓦斯相对涌出量 5 53m3 t K 备用系数 可取 1 15 Q 0 0926 5 53 3000 1 15 1766 67m3 min 29 45m3 s V Q MS 29 45 0 8 5 53 6 65m s 8m s 经验算 所选井筒直径能够满足规程规定 符合要求 详见井筒断面图图 3 3 1 图 3 3 2 图 3 3 3 3 3 53 3 5 井壁的支护材料及井壁厚度井壁的支护材料及井壁厚度 根据井壁厚度经验数据选择井壁的支护材料为料石砌碹支护 井壁厚度主井 为 400mm 副井为 400mm 风井为混凝土支护厚度 300mm 充填混凝土为 50mm 3 3 63 3 6 井筒深度井筒深度 主井深 592m 副井深 611m 风井深 285m 井筒深度除自井口至开采水平的 井筒长度外 还需要加井窝的深度 井窝深度 主井为皮带溜煤眼装载 井底设置 5m 的水窝 详见表 3 3 2 井 筒特征表 表 3 3 2 井筒特征表 井筒名称主井副井风井 X m 380505838051583803048 Y m 384221433842213238420470 井口 标高 Z m 272 434 264 762 388 25 用 途提煤 进风行人 运输设备 物料及进风回风 提升设备DX 8002JK 2 20 井筒倾角 1611 390 断面形状半圆拱形半圆拱形圆形 支护方式砌碹砌碹混凝土 井壁厚度 mm 400400300 提升方位角 53 53 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 3 井田开拓 15 井筒深度592611285 3 4 13 4 1 井底车场硐室井底车场硐室 1 煤仓 井下煤仓上接上仓皮带巷 下连主井强力皮带 2 中央水泵房及中央变电所 这两个硐室通常联合布置在副井附近 由中央水泵房引出的排水管经管子道 直接通往副井井筒 从井简引入的电线也由此进入中央变电所 水泵房及变电所 各有一条通道与井底车场巷道相连 水泵房及变电所之间设有防火铁门 3 水仓 它由两条独立的巷道织成 其入口应尽量选择在井底车场巷道标高的最低点 为便于水仓的清理 在水仓内铺设轨道并在其入口处设置清仓小绞车 水仓的末 端经吸水小井与水泵房相连 水仓容量应根据矿井正常涌水量计算确定 主要水 仓的有效容积应能容纳 8 小时的正常涌水量 4 等候室 等候室在副井井筒附近应设置等候室 作为工人候跟休息的场所 等候室多 和工具房相邻 以便于工人领取工具 5 其他硐室 其他硐室主要有 等候室 工具室 信号硐室 机修硐室 消防材料库等 3 53 5 采区 采煤工作面的配置采区 采煤工作面的配置 安全规程 规定 突出矿井 高瓦斯矿井 低瓦斯矿井高瓦斯区域的采煤 工作面 不得采用前进式采煤方法 本设计矿井开采单一二1煤层 受煤层走向及起伏的影响 设计中将矿井第 一水平布置在 155m 标高 在第一水平布置一个上山盘区 盘区 作为矿井的 首采盘区 在 90m 标高二水平布置两条集中运输和轨道大巷 0 水平分两翼布 置两个采区上山掘进 条带式布置回采工作面 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 4 矿井通风设计 16 4 4 矿井通风设计矿井通风设计 4 14 1 矿井通风系统的选择矿井通风系统的选择 4 1 14 1 1 选择矿井通风系统的原则选择矿井通风系统的原则 A A 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 B 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 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 4 矿井通风设计 17 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 绝对瓦斯涌出量为 6 2m3 min 相对瓦斯涌出量为 3 2m3 t 煤尘具有爆炸危险性 主采煤层二1煤层为不易自燃煤层 矿井采用斜 井井多水平上下山开拓 走向长臂采煤法 炮采放顶煤采煤工艺 综采斜切环入 式进刀工艺 巷道掘进施工采用炮掘工艺 全矿井通风系统包括 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 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 1 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 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 2 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 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 4 矿井通风设计 18 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 4 4 1 2 1 2 选择矿井主要通风机的工作方法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 1 1 由于国投新登郑州煤业 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 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 4 矿井通风设计 19 表 1 1 三种通风方式的比较 4 4 1 3 1 3 选择矿井通风方式选择矿井通风方式 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 a 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 b 漏风量小 通风管理较简单 c 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 a 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 b 进风线路漏风大 管理困难 c 风阻大 风量调节困难 d 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 e 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 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 4 矿井通风设计 20 选择通风方式主要考虑因素 A 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 B 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 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 国投新登郑州煤业煤层倾角不大 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 31 采区轨道下山 31101 付巷 31101 工作面 31101 机巷 31101 联络 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 4 矿井通风设计 21 巷 31 采区运输机巷 回风石门 风井 地面 主要通风机 4 24 2 风量计算及风量分配风量计算及风量分配 4 2 14 2 1 风量计算的标准和原则风量计算的标准和原则 A 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 4 2 1 1 4 2 1 1 3 表 4 2 1 1 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 河南理工大学成人高等教育毕业设计 论文 4 矿井通风设计 22 表 4 2 1 2 风巷类型比较 类型适用条件及优缺点 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 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 二 回 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 B 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 4 2 24 2 2 采煤工作面需风量的计算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