某年产90万吨矿井通风设计

一．矿井概况井田走向长度8400米，煤层倾角=15。-18。，相对瓦斯涌出量为8m3/t,，绝对瓦斯涌出量为8.3m3/min,煤尘具有爆炸危险性。矿井开拓开采情况如下：1.矿井生产能力与服务年限矿井生产能力为0.9Mt/a，服务年限为46年。2.矿井开拓方式与采区划分矿井采用主井单水平上下山分区式开拓，全矿井共划分为12个采区，上山部分6个，下山部分6个。上山部分服务年限为25年，下山部分服务年限为21年。3.采煤方法采区巷道布置见图。矿井有两个采区同时生产，共有3个采煤工作面，其中两个生产，一个备用。采煤方法为走向长壁普通机械化采煤，工作面长150米，采高2.2米。顶板管理：采用全部垮落法管理顶板，最大控顶距为4.2米，最小控顶距为3.2米，最大班工作人数为26人，作业形式为两采一准。每个采区各有两个煤层掘进工作面，采用打眼放炮破煤。采煤工作面的通风系统采用U型后退式通风系统。其主要优点是结构简单，巷道施工维修量小，工作面漏风小，风流稳定，易于管理等。缺点是在工作面上隅角附近瓦斯易超限。工作面进、回风巷要提前掘进，掘进工作量大。掘进通风采用压入式通风。其优点：是局部通风机和启动装置都位于新鲜风流中，不易引起瓦斯和煤尘爆炸，安全性好，风筒出口风流的有效射程长，排烟能力强，工作面通风时间短，既可用硬质风筒，又可用柔性风筒，适应强。缺点：是污风沿巷道排出，污染范围大，炮烟从掘进巷道排出的速度慢，需要的通风时间长，适用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷和岩巷掘进通风。4.矿井工作制度矿井年工作天数为300天，工作制度为“三八”制作业，井下最大班工作人数为120人。5.井巷尺寸及支护形式和各种技术数据见表。二、拟定通风系统1、矿井通风设计应满足以下要求：（1）将足够的新鲜空气有效地送到井下各工作场所，保证生产和创造良好的工作条件。（2）通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力。（3）发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出。（4）有符合规定的井下安全与环境监测系统或检测措施。（5）系统的基建投资少，营运费用低，综合经济效益好。2、拟定矿井通风系统的基本要求（1）每个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少于30米。新建和改扩建矿井，如果采用中央通风时，还要在井田边界附近设置安全出口，当井田一翼走向较长，矿井发生灾害不能保证人员安全撤出时，必须掘出井田边界附近的出口。井下每一个水平到上一个水平和每个采都必须有2个便于行人的安全出口，并与通达地面的安全出口相连通，通到地面的两个安全出口和两个水平的安全出口都必须有便于行人的设施。（2）风井位置要在洪水水位标高以上（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500米，井口工程地质及井筒施工地质条件简单，占地少，压煤少，交通方便，便于施工。（3）箕斗提升一般不应兼作进风或出风井。如果井上、下装卸装置和井塔有完善的封闭措施，其漏风率不得超过15﹪。并有可靠的防尘措施，箕斗井可以兼作出风井。若井筒中风速不超过6m/s，有可靠的降尘措施，保证粉尘尝试符合工业卫生标准，箕斗井可以兼作进风井。胶带输送机斜井一般不得兼作进风井，如果胶带输送机斜井中的风速不超过4m/s，并有可靠的防尘措施，可以兼作进风井。如果胶带输送机斜井中的风速不超过6m/s，并装有甲烷断电仪，可以兼作回见井。（4）所有矿井都要求采用机械通风，主要通风机必须安装在地面。新建矿井不宜在同一井口选用几台主要通风机联合运转。（5）不宜把两个可以独立通风的矿井合并为一个通风系统；若有几个出风井，则自采区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，条件允许时，要尽量使总进风早分开，总回风晚汇合。（6）采用分区式（多台主要通风机）通风时，为了保证联合运转的稳定性，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、每一翼的回风流都必须严格隔开。（7）尽可能降低通风阻力，尽量采用并联通风，并使主要并联风路的风压接近相等。以避免过多的风量调节，尽可能利用旧巷道通风。（8）尽可能避免设置大量风桥和风门或采用容易引起大量漏风的通风系统。（9）井下爆炸材料库必须有单独的进风流，回风必须引进矿井主要回风道。井下充电硐室必须独立通风。回风风流应引入回风巷。采区变电所必须有独立的通风系统。3、拟定矿井通风系统矿井的主副井布置在井田的中央，通过主石门与东西向的运输大巷相连通。总回风巷布置在井田的上部边界。形成两翼对角式通风系统。矿井通风网络见图。巷道掘进时的局部通风采用压入式通风方式。这种通风方式与抽出式相比较安全且劳动环境好。局部通风机选用JBT-61（14KW）型号。采用两翼对角式通风系统具有以下优点：风流在井下的流动路线为直向式，风流路线短，通风阻力小，矿井内部漏风小，各采区间的风阻比较均衡，便于按需分风，矿井总风压稳定，主要通风机的负载比较稳定，安全出口较多，抗灾能力强，工业广场不爱回风污染和主要通风机的噪声污染危害。通风路线：井筒→车场绕道→主石门→运输大巷→采区下部车场→采区轨道上山（皮轨合一）→工作面运输平巷→工作面→工作面轨道巷（回风巷）→采区回风巷→矿井总回风巷→风井→地面三．计算和分配矿井总分量1.矿井需风量的计算原则矿井需分量应按照“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，再考虑一定的备用风量数后，计算出矿井总风量。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少于4m3。按该用风地点风流中的瓦斯、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。矿井需风量的计算按工作人员数量计算式中4——每人每分钟应供给的最低风量，单位m3/min；——第i个采煤工作面同时工作的最多人数，单位个。2.采煤工作面的需风量计算（1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算式中——第i个采煤工作面需风量，单位；——第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,一般可取1.5～2.0。；——第i个采煤工作面绝对瓦斯涌出量，单位；（3）、按工作面温度计算：表6-2采煤工作面空气温度与风速对应表采煤工作面进风流气温/采煤工作面风速/<150.3~0.515~180.5~0.818~200.8~1.020~231.0~1.523~261.5~1.8采煤工作面应有良好的气候条件。其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算，其气温与风速符合表6-2的要求。（4）按工作人员数量计算式中4——每人每分钟应供给的最低风量，单位；——第i个采煤工作面同时工作的最多人数，单位个。（5）按工作面进风流温度计算式中——第i个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表6－2中选取,；——第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶时有效断面平均值，；——第i个采煤工作面的长度系数，按表6-3取。表6-3采煤工作面长度风量系数表采煤工作面长度工作面长度风量系数<150.850~800.980~1201.0120~1501.1150~1801.2>1801.30~1.403.按风速验算（1）按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量996≧60×0.25（4.2+3.2/2×2.2）=122.1按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量（2）掘进工作面需风量按经验值取120m3/min（3）硐室需风量机电硐室按经验值取60m3/min井下爆炸材料库按经验取50m3/min绞车房按经验值取60m3/min（4）其他巷道需风量计算=〔（969×2.5）+（120×4）+（60×2）+（60×2）+50〕×3%=97.8（6）矿井总风量计算=〔（996×2.5）+（120×4）+（60×2）+（60×2）+50+97.8〕=3693.58四、矿井总风量的分配1分配原则矿井总风量确定后，分配到各用风地的风量，应不得低于计算和需风量，所有巷道都应分配一定的风量。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《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、独立回风硐室按其需风量配给分量，余下风量按采区产量、采掘工作面数目，硐室数量等分配到各采区，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。3分配计算Q硐分别为机电硐室为，火药库为，绞车房为.四、计算矿井通风总阻力通过计算得出H摩=1278pa矿井总局部阻力H阻=H摩×10％=127.8pa矿井总阻力H=H摩+H局=1278+127.8=1405.87pa矿井总风阻R=H/Q2=1405.8/61.562=0.37Ns2/m8矿井总等积孔A=1.19/=1.19/=1.98m2通过计算得出矿井通风难易程度为中等较容易矿井。节点序号巷道名称支护形式ａ×104/N·S2·m-4S/m2U/mL/mR/N·S2·m-81-2副井混凝土碹490D=515.73200.0332-3车场绕道料石碹499.712.15500.00333-4车场绕道料石碹499.712.15700.00464-5主石门料石碹4911.012.93800.00365-6煤层运输大巷料石碹39.211.012.935670.0276-7煤层运输大巷料石碹78.411.010.891350.01537-8(6'-7')采区下部车场锚喷186.917.813.5850.298-9(7'-8')采区轨道上山工字钢186.916.313.55000.219-10(8'-13')采区轨道上山工字钢186.916.313.52690.03310-11(13'-14)下区段回风平巷锚喷186.915.511.4300.7411-12(14'-15')联络巷锚喷005.111.8100.1212-13(15'-16')(20'-21')区段运输平巷工字钢186.915.59.766750.7413-14(16'-17')(21'-22')采煤工作面单体柱铰接梁158采高2.2，最大控顶距4.2最小控顶距3.29.391350.05614-15(17'-18)(22'-24')区段回风平巷工字钢186.915.510.546750.03315-16(18'-24)绕道木支护186.915.110.54500.03316-17(24'-25)区段回风平巷工字钢186.915.510.54300.03317-18(25'-26')运输上山工字钢料石碹186.916.37.310.54150.03318-19(26'-27')运输上山工字钢料石碹186.916.37.310.54150.03319-20(27'-28')矿井总回风巷料石碹39.27.810.8928000.025420-21(28'-29')风巷料石碹490D=412.56920.0299'-11'运输上山工字钢186.916.31190.03311'-12'运输上山工字钢186.916.3100.03312'-25'运输上山工字钢186.916.32800.0335-6'煤层运输大巷料石碹186.9111.07200.033对于抽出式通风矿井，轴流式通风机：东风井：容易时期：困难时期：西风井：容易时期：困难时期：式中、——离心式通风机容易、困难时期通风机的风压，单位Pa；、——轴流式通风机容易、困难时期通风机的风压，单位Pa；——矿井总阻力，单位Pa；——附属装置的阻力，Pa，取=100Pa；——扩散器出口动能损失，Pa,=49Pa；——容易时期自然风压，Pa，=49Pa。五初选通风机根据计算矿井通风两个时期的风机在通风机特性曲线上，东风井初选BDNO.22型轴流式风机。其特性曲线见图6-2。在其风量坐标做Q轴垂线，在风压坐标和做Q轴平行线，分别交于和，此两点为计算所得的通风机的工况点。西风井初选2K—60NO.18型轴流式风机。其特性曲线见图6-3。在其风量坐标做Q轴垂线，在风压坐标和做Q轴平行线，分别交于和，此两点为计算所得的通风机的工况点。6.4.4求通风机的实际工况点因为根据确定的工况点，即设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。（1）、计算通风机的工作风阻东风井风机:0.2835西风井风机:0.32070.7828（2）、确定通风机的实际工况点根据和在通风机特性曲线图中做通风机工作风阻曲线，如图6-2，图6-3上这两条曲线与风压曲线的交于和，这两点即为通风机的实际工况点。实际工况点参数如表6-8，表6-9所示。6.4.5确定通风机的型号和转速初选的通风机进行技术、经济和安全性比较后，确定满足矿井通风要求。因此祁南矿中央风井风机选用BDNO.26型通风机,转速n=740r/min。西风井选用西风井初选2K—60NO.18型轴流式风机主要通风机实际工况点参数工况点风量m3/s静压pa全压KW轴功率KW静压输出功率KW静压效率%扩散器噪声dB1179.732024.62057.9507.1363.971.884.32172.592536.32567.0536.6437.781.685.13146.523359.82301.7586.3492.381.086.3492.994116.91988.7624.6382.861.387.3583.574210.74217.9631.5351.955.783.4664.674279.84284.1655.7276.842.282.9750.494319.04321.6660.2218.133.084.3工况163.862941.32969.0579.0482.083.285.06.4.6电动机的选择通风机输入功效按通风容易时期分别计算、。计算如下：中央风井：六、采区自然灾害的防治及安全措施（一）、一般规定1、所有职工必须熟知煤矿“三大”规程及施工具体要求，必须熟悉工作场所的所有工序及生产系统，避灾路线。2、各岗位工种和专业技术工种必须经过专门培训，经考试合格取得上岗资格证后方可上岗。3、凡入井人员必须携带好自救器，戴好安全帽，所有作业人员必须佩戴防尘口罩。严禁穿化纤类衣服入井，严禁酒后和带烟火入井。4、机械设备噪音超过85分贝时，岗位工必须戴耳塞。4、每班的班长负责工作面的水、火、瓦斯、煤尘、机电、运输、顶板等隐患的监督检查工作，发现问题，及时汇报，并组织处理。5、工作面有下列情况之一者，不得进行施工：1）局部通风机停止运转；2）距工作面20m范围内沼气浓度超过1%；3）没有综合防尘措施；4）工作面安全情况不好，事故隐患未处理；5）工作面空顶距离超过作业规程规定；6）出现冒顶或水灾事故预兆后。6、人力扛物料时，戴手套，重件要多人合作，统一口令，步调一致；单人作业时，扛物不要太重，同时要小心谨慎。7、各工种司机在操作设备时，严禁将身体伸出驾驶室外。8、当班带班队长亲临现场指挥生产，抓好安全管理工作，一旦工作面施工条件、地质情况等发生异常时，立即责令停止一切工作，待探明情况、事故隐患消灭之后，方可继续作业。（二）、工作面“一通三防”安全技术措施（1）局部通风管理１、风筒出口距工作面最大距离不超过5m。２、局部通风机必须指定专人负责管理，保证正常运转。坚决杜绝无计划停风，并制定计划外停电停风的安全技术措施。３、通风机和启动装置，必须安装进风巷道中。４、局部通风机必须装有三专两闭锁装置。5、局扇设施要齐全，吸风口有风罩。局扇必须垫高，离地高度不小于0.3米。6、严禁任何人员随意停风，因检修原因停风机时，必须提前撤出人员，切断电源。恢复通风前必须检查瓦斯，局部通风机及其开关地点附近10m以内风流中的瓦斯浓度不超过0.5%时，方可人工开动局部通风机。7、为确保工作面正常通风，应加强通风设施的管理，风筒吊挂要靠帮、靠顶、平直，逢环必挂；风筒接口严密（手距接口处0.1M感到不漏风）无破口。风筒必须使用双反边法联接，不得落地和漏风