《矿山通风与安全》设计说明书

1、目录第一章祁南矿矿井概况2第二章矿井通风系统5第三章矿井风量计算与分配6一、矿井需风量计算原则6二、矿井需风量计算方法6三、矿井总风量的分配12第四章矿井通风总阻力计算131、 矿井通风总阻力计算的原则132、 矿井通风总阻力计算的方法133、 绘制矿井通风网络图17第五章选择矿井通风设备17一、选择矿井通风设备的基本要求17二、主要通风机的选择18三、选择电动机2123 / 24第一章祁南矿矿井概况一、矿井位置、范围祁南煤矿位于#省#市埇桥区祁县镇境内。北距#市约23km,南距#市约70km。矿井北部以第10勘探线与#矿业集团桃园矿毗邻,东部以F22断层与皖北矿务局祁东煤矿分界,浅部止于二叠

2、系#组10煤层露头；深部以23煤层-800m水平地面投影为界,走向长约10.5km,宽约38.5km,矿井面积约58.1km2。二、交通条件本矿井交通极为方便,京沪铁路从本区东北通过,北距#站约23km,东距芦岭站12.5km;青芦支线从矿井北部通过，矿井铁路运输专用线在宋庄站与青芦铁路接轨；206国道宿州蚌埠段从矿井中部穿过,公路可直通#、#、#、#、#省永城等地。矿井内有淮河支流浍河通过,乘船可进入淮河和洪泽湖。三、地形、地貌特征及水文祁南煤矿处于#平原中部。区内地势平坦,地表自然标高+17.20+23.80m,一般在+22m左右。基岩无出露，均为巨厚新生界松散层覆盖。本矿区属淮河流域,在

3、区内有淮河支流浍河和澥浍新河从矿区流过,通航民船,流量不稳定,随季节影响变化大,常年有水。浍河自西北向东南注入淮河和洪泽湖。历年最高洪水位+24.5m,对矿坑及矿区建设影响不大,矿井内农用灌沟纵横,村庄星罗棋布。地表下潜水较丰富,一般居民生活用水及部分工业用水皆取于此。四、气象本区气候温和，属北温带季风区海洋大陆性气候。气候变化明显，四季分明，冬季寒冷多风，夏季炎热多雨，春秋两季温和。据#市气象局19801998年观测资料，平均气温14.6C,最高气温40.3C,最低气温-12.5C。年平均降雨量756mm,雨量多集中在7、8月份。最大冻土深度0.17m,年平均风速2.2m/s,最大风速20m

4、/s,主导风向为东东北风。无霜期210240天。冻结期一般在12月上旬至次年2月中旬。五、地震宿县矿区位于华北板块东南缘。东有郑庐大断裂，西有#-麻城断裂，北有秦岭纬向构造带，南有五河-#断裂。据历史资料记载,#北部一带，自公元925年以来发生有感地震40余次，其中1960年以来本区发生较大的地震有7次见表1301。根据#省地震局1996年编制出版的#地震烈度区划图查得，本区属4-6级地震区，地震烈度为7度。六、瓦斯各煤层甲烷特征表煤层第一水平第二水平CH4成分%两极值平均点CH4含量cm3/g两极值平均点CH4成分%两极值平均点CH4含量cm3/g两极值平均点3282.3095.6987.3

5、6<6>0.404.492.82<5>81.1097.3291.70<7>3.188.306.51<7>6260.9196.1278.92<4>1.949.676.40<4>7165.1491.8483.72<6>1.997.694.77<6>80.4891.4385.39<4>2.6311.135.65<4>7248.1994.2879.221.869.395.80<8>73.8097.8891.24<11>1.6315.648.03<10&g

6、t;967.5089.7879.01<5>1.144.452.67<3>83.8995.7092.32<5>5.498.207.45<5>1065.2088.7277.18<3>3.033.123.08<2>71.7794.0782.73<8>1.388.283.92<8>从表中可以看出，各煤层瓦斯成份以CH4为主,多数在80%以上,最高达97.88%,由浅部到深部有逐渐增加趋势。次要成分为CO2和N气,由浅至深含量降低,但瓦斯分带情况不明显。根据煤基函字199850号文,确定本矿井为煤与瓦斯突出矿

7、井。32煤的瓦斯涌出量情况从32采区施工的两条煤下山3201轨道巷和3201运输机巷的瓦斯涌出量来看,瓦斯涌出量一般在1.2m3/min左右,最大瓦斯涌出量>3.5m3/min,两条煤下山经常因瓦斯超限而被迫停止施工。由1998年瓦斯等级鉴定资料知,321采面平均瓦斯涌出量为1.302.13m3/min,321超前回风巷和井风巷平均瓦斯涌出量分别为0.490.79m3/min和0.390.41m3/min。经1999年瓦斯等级鉴定结果,322工作面平均瓦斯涌出量为2.032.10m3/min,323机巷平均瓦斯涌出量为0.290.30m3/min。32煤层在采掘过程中，虽常有瓦斯超限现象

8、发生,但未发生过煤与瓦斯突出的动力现象。32煤层的瓦斯赋存情况：第一水平瓦斯含量很低，0.44.49ml/g,平均含量2.82ml/g;第二水平瓦斯含量一般不超过8ml/g,在矿井东部的次级向、背斜附近瓦斯富集,含量>10ml/g。CH4成分大都在80%以上,最高为97.32%。无明显分带性。七、煤尘爆炸性除天然焦外，各煤层挥发分产率>30%,火焰长度大多50400mm，各煤层均有爆炸性危险。试验中一般需要通入5075%的岩粉方能抑制爆炸。八、煤层赋存条件评价32煤层赋存条件评价结构复杂，多数含13层泥岩或岩质泥岩夹研，厚度0.664.54m,平均2.38m,全区可采，为较稳定煤层

9、。第二章矿井通风系统矿井通风系统是矿井进、回风井在井田的布置方式,主要通风机及其工作方法,通风网络和风流控制设施的总称。规程规定：矿井必须有完整的独立通风系统,必须按实际风量核定矿产量。1、矿井采用竖井主要石门开拓,在底板开围岩平巷即水平运输大巷。根据矿井开拓开采设计,采用中央对角式通风。矿井主要进风井为主井和副井,位于井田中央附近。矿井主要通风机采用抽出式通风。全矿井有两个采区同时生产,共有4个采煤工作面,1个备用工作面。为准备采煤有3条煤巷掘进,采用3台局部通风机通风,不与采煤工作面串联,采用放炮落煤的掘进方式。井下火药库实行独立回风。2、主要工作面及火药库通风系统1、采区工作面通风系统：

10、新鲜风流从地面经副井进入井下,经井底车场、主要运输石门和轨道石门、主要运输大巷和轨道大巷、采区下部车场、轨道上山、区段运输平巷、采煤工作面。清洗工作面后,污风经区段回风平巷、回风上山、主要回风巷道、回风石门、回风井排入大气。2火药库通风系统：新鲜风流从地面经副井进入井下,经井底车场、主要轨道石门、火药库、回风石门、主要回风巷道回风井排入大气。3、掘进工作面通风系统：新鲜风流从地面经副井进入井下,经井底车场、主要轨道石门、主要轨道大巷、采区下部车场、轨道上山、经局部通风机至掘进工作面。清洗工作面后,污风流入回风上山、主要回风巷道、回风石门、回风井排入大气。3、矿井通风系统示意图见图纸第三章矿井风

11、量计算与分配一、矿井需风量计算原则矿井需风量应按照"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做多人数计算,每人每分钟供给风量不得少于4m3。(2) 按该用风地点风流中瓦斯、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、矿井需风量计算方法1、按井下同时工作的最多人数计算Q矿=4NK=4X380x1.10=1672m3/min=27.87m3/s式中Q矿矿井总需风量,m3/sN井下同时工作的最多人数,人每人每分钟供风标准。m3

12、/minK矿井通风系数,包括矿井内部漏风和分配不均匀等因素。米用压入式和中央并列式通风时。可取1.201.25;米用中央分列式或混合式通风时，可取1.151.20;采用对角式或区域式通风时可取1.101.15。上述备用系数在矿井产量T>0.9Mt/a时取小值；T<0.90Mt/a时取大值。综合上述K取1.10。2、按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算I、采煤工作面需风量的计算<1>、按瓦斯涌出量计算：Q采二100嶷K瓦=100X3.5X1.4=490m3/min=8.17m3/s式中Q采一采煤工作面需风量，m3/s;Q瓦采煤工作面瓦斯二氧化碳绝对涌出量,3.5m3/mi

13、n；K瓦采煤工作面因瓦斯二氧化碳涌出量不均匀的备用系数即工作面绝对涌出量的最大值与平均值之比。通常,机采工作面可取1.21.6;炮采工作面可取1.42.0;水采工作面可取2.03.0。综合上述K瓦取1.4。<2>、按工作面进风流温度计算采煤工作面进风流气温t=20C对应采煤工作面风速为1.0m/s。采煤工作面的需风量按下式计算：Q采=60qS采K采=60X1.0X6X2=720m3/min=12m3/s式中V采采煤工作面适宜风速,为1.0m/s；S采采煤工作面平均有效断面积,m2,按最大和最小控顶有效断面积的平均值计算,为6m2；K采采煤工作面长度风量系数,由采煤工作面长度决定。采

14、煤工作面长度为200米,所以工作面长度风量系数为2.0；<3>、按工作面同时工作的最多人数计算Q采=4n采=4X38=152m3/min=2.53m3/s式中4每人每分钟应供给的最低风量,m3/minn采采煤工作面同时工作的最多人数；<4>、按风速验算：按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：Q采A60X0.25S采> 90mf/min> 1.5m3/s按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：Q采W60X4s采> 60X4X6<1440m3/minw24m7s综合上述采煤工作面的需风量取12m3/s。备用工作面需风量取3.74m3/s。采煤工作面

15、、备用工作面需风量之和为Q采=4X12+3.74=51.74m3/sn、掘进工作面需风量计算煤巷、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：Q掘=100金K掘=100X1.2X1.9=228m3/min=3.8m3/s式中Q掘掘进工作面实际需风量,m3/minQ瓦掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量,m3/minK掘掘进工作面因瓦斯涌出量不均匀的备用风量系数。即掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量与平均绝对瓦斯涌出量之比。通常,机掘工作面取1.52.0;炮掘工作面取1.82.0。因为这些工作面为炮掘,所以取1.9。2、按掘进工作面同时工作最多人数计算：Q

16、掘=4n掘=4x15=60m3/min=1m3/s式中n掘掘进工作面同时工作的最多人数,人3、按炸药使用量计算：Q掘二25A掘=25X2.4=60m33/min=1m3/s式中25使用1kg炸药的供风量,m3/minA掘掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量,kg4、按局部通风机吸风量计算：Q掘二«IK通=150x1X1.3=195m3/min=3.25m3/s式中Q掘掘井工作面局部通风机额定风量,m3/min。本矿井局部通风机为BKJ66-11No3.6其额定风量为150m3/min,功率为2.5kWI掘进工作面同时运转的局部通风机台数,台；K通一防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，

17、一般取1.2,1.3.本矿取1.35、按风速进行验算：因为这些掘进工作面是按煤巷掘进,所以应满足：60X0.25XS掘WQ屈W60X4XS掘144WQ屈W2304m3/min2.4WQ屈W38.4m3/s综合上述掘进工作面需风量取3.8m3/s。掘进工作面需风量之和为Q掘=3.8X3=11.4m3/s。田、碉室需风量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、井下爆炸材料库通常大型火药库的供风量为100150m7min,中小型为60100m3/min。该矿井为大型火药库取150m3/min即2.5m3/s。2、机电硐室采区绞车房可按经验值90120m3/min给定，本矿井取120m

18、3/min,采区变电所取90m3/min。机电碉事需风量Q几碉=120+90m/min=210m3/min即3.5m3/s.IV、矿井总风量计算：矿井总进风量应按采煤、掘进、独立通风硐室及其他地点实际需风量的总和计算。Q矿=Q采+Q掘+Q碉K=<51.74+11.4+2.5+3.5>X1.15=79.51m3/s式中Q采一采煤工作面、备用工作面需风量之和Q掘一掘进工作面需风量之和Q碉一独立通风碉室需风量之和K一矿井通风系数。K=1.101.15,取K=1.15。三、矿井总风量的分配1、分配原则矿井总风量确定后,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

19、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、洞室数目等分配到各采区,再按一定比例分配到其他用风地点,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,使其符合规程对风速的要求。<1>、其具体方法如下：Q余=Q.-Q掘-Q碉室=79.51-11.4-6=62.11m3/s井下有4个采煤工作面,1个备用工作面,备用工作面的需风量为采煤工作面的一半，所以、采二«/4.5=13.8m31s。2、其

20、风量具体分配见通风系统图。第四章矿井通风总阻力计算一、矿井通风总阻力计算的原则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,必须先绘出两个时期的通风网络图。2、通风容易和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,不能直接确定的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

21、、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矿井通风总阻力是指风流由进风井口止,沿一条通路风流路线各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和，简称矿井总阻力，用hm表示。对于有两台或多台主要通风机工作的矿井,矿井通风阻力应该按每台主要通风机所服务的系统分别计算。通风路线的确定：1、容易时期的最大风阻风路：副井一主要轨道石门一轨道大巷一轨道上山一联络巷一工作面运输平巷一采煤工作面一工作面回风平巷一回风上山一主要回风道一回风石门一回风井2、计算方法：沿矿井通风容易时期通风阻力最大的风路入风井口到风

22、碉之前分别用下式计算各段井巷的摩擦阻力：h摩=吗1、2为S式中：Hf巷道摩擦阻力，Pa.巷道摩擦阻力系数，Ns2/m4L井巷长度,m.Q通过井巷的风量，m3/sU井巷净断面周长，m.S井巷7断面积，S2a值可以从表中查得，或选用相似矿井的实测数据。将各段井巷的摩擦阻力累加后并乘以考虑局部阻力系数即为矿井通风容易时期的井巷通风总阻力。即h阻易二<1.11.15>h摩易,Pa其计算表格如下：其计算表格如下：矿井通风容易时期井巷摩擦阻力计算表序号巷道名称支护形式a/Ns2/m4L/mU/mS/m2S3/m6Q/m3/sQ2/m6/s2h摩/Pa1副井两个罐笼，有梯子间，风井直径D=6.5

23、m0.04565020.4133.236594.420040000652.5512运输大巷23段拱形，专苗喷支护0.00351858321101210073.52545022.53运输大巷34段拱形，专苗喷支护0.003555022.518583280640047.5314运输大巷45段拱形，专苗喷支护0.003550022.518583260360024.3065轨道上山直墙半圆拱形，锚喷支护0.01479017.4818.966815.77603600102.1146工作面运输平巷梯形工字钢架棚,锚杆支护0.012140013.110.41124.861214428.1747工作面回风平巷

24、梯形工字钢架棚,锚杆支护0.01576140013.110.41124.861214437.0028回风石门拱形U型棚0.01412017121728806400105.7789回风人苍拱形，U型棚0.003555014.5814274490810082.84910回风井砌宿支护，风井直径D=5.5m0.0078445017.2723.713312.115022500102.981总阻力1256.811矿井通风困难时期的总风量和总阻力设计已给定为:Q=180m3/s,H=1890Pa.等积孔:矿井通风难易程度分级矿井通风难易程度矿井总风阻Rm/Ns2m-s等积孔A/m2容易<0.3552

25、中等0.3551.42012困难>1.420<1等积孔计算时期风量m3/s风压Pa等积孔m2容易时期79.511256.8112.66困难时期18018904.86根据计算，本矿井在容易和困难时期，其通风难易程度都在中等以上。三、矿井通风网络图见附图第五章选择矿井通风设备一、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个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,应根据矿井分期间及节能情况，分期选择电动机。3、通风机能力应

26、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，叶轮叶片的运转角应逼允许范围小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、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。二、主要通风机的选择1、计算通风机的风量Q1考虑到外部漏风即井口防爆门及主要通风机附近的反风门等处的漏风,主要通风机风量可用下式计算：Qf=KXQ式中：Qf主扇工作风量；m3/SQ矿井所需风量m3/SK一漏风系数。风井无提升任务时取1.1;箕斗井兼作回风井时取1.15；回风井兼作升降人员时取1.2.该矿井回风井无提升任务所以取为1.1。容

27、易时期：Qf=1.10XQ=1.10X79.51=87.461m3/s困难时期：Qf=1.10xQ=1.10X180=198m3/s2、计算通风机的风压H通全或H静因为轴流式通风机提供的大多是静压曲线,本矿选用轴流式通风机，所以只计算H通静。通风机的静压和自然风压都来克服矿井通风总阻力和风硐阻力。H通静士H自=八阻+h碉风碉阻力一般不超过100Pa200Pa,本矿井取150Pa。因为本矿井开采深度在400m以下,所以要考虑自然风压,阻力最大时H自取50Pa,阻力最小时H自取150Pa。取通风机装置各部分阻力h=200Pa.因此对于抽出式通风矿井：轴流式通风机：容易时期H通静小=h阻易+h碉-H自+h=1256.811+150-150+200=1456.811Pa困难时期H通静大二h阻难+%同+H+Ah=1890+150+50+200=2290Pa3、计算通风机的工作风阻因为选择抽出方式所以用静压特性曲线：R通小=H通静小/Q2fR通大=H通静大/Q2f容