14采矿矿井通风与安全课程设计.pptx

1、,1.1 设计依据,1.1.1矿井概况,矿井位于平原地区，井田长 7200 米，双翼开采，每翼长 3600 米。设计年产量 60 万吨，矿井第一水平服务年限为 23 年。矿井采用竖井主要石门开拓，在煤层底板开围岩平巷，已拟定采用两翼对角式通风，两区中央上部边界开回风井，每个采区共有上层工作面 2 个，下层工作面 2 个，工作日产量均为 500吨，全矿同时有 4 个工作面生产即能满足要求。备用工作面 2 个。井下同时工作的最多人数为 380 人。该矿为单一煤层，煤层厚 4m，倾角 25，低瓦斯矿,井，相对瓦斯涌出量为 3.06m3/t，煤尘有爆炸危险性。,1.1.2井巷尺寸及支护情况,井巷尺寸及

2、支护情况表,序号,区段,井巷名称,断面形式圆,支护方式砌碹,长度（m）240,净断面（m2）19.6,备注,1,主井副井,d=5m 两个罐笼d=5m 两个罐笼,1-2,23456,16-17,圆,砌碹混凝土混凝土混凝土锚喷支护,240100,19.69.59.57.07.0,2-2 主要运输石门,三心拱三心拱三心拱梯形,2-33-4,主要运输石门主要运输巷运输机上山,100,450/3150135,4-55-5,光面爆破凹凸度150,7,运输机上山运输机顺槽联络眼,梯形梯形,锚喷支护木支架木支架木支架金属支架木支架木支架木支架钢棚,13537030,7.04.84,光面爆破凹凸度150d=22

3、cm=2d=18cm=4d=22cm=2采高 2m 机组采煤d=22cm=2d=18cm=4d=22cm=2,8,5-66-7,9,梯形,1011121314151617,7-8,上分层顺槽回采工作面上分层顺槽联络眼,梯形,80,4.84.54.54.54.57.06.27.1,8-9,切眼梯形梯形,13580,9-1010-1111-1212-1313-1414-15,梯形,30,回风顺槽回风石门主要回风道回风井,梯形,35030,梯形,三心拱圆,混凝土砌碹,2700/070,壁面抹浆,d=3m,2.1矿井及采区通风系统,1,2.1.1矿井通风系统的基本要求,一般情况下矿井通风系统，都要符合

4、投产较快、出煤较多、安全可靠、技术经济标合理等总原则。具体地说要适应以下基本要求：1）每个矿井，特别是地震区、多雷区的矿井至少要有两个通地面的安全出口，个出口之间距离不得小于 30m；,2）进风井口，要有利于防洪，不受粉尘、污风炼焦气体矸石燃烧气体等有毒气体的侵入；,3）采用多台分区主扇通风时，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；各分区主扇的回风流中央主扇和每一翼的主扇的回风流都必须严格隔开；,4）所有矿井都要采用机械通风主扇和分区扇必须安装在地面；5）北方矿井，井口要有供暖设备；6）总回风巷不得作为主要人行道；,7）工业广场不允许受扇风机噪音的干扰；8

5、）装有皮带机的井筒不允许兼作回风井；,9）装有箕斗的井筒不允许兼作进风井；,10）可以独立通风的矿井，采区尽可能独立通风；11）通风系统要为防瓦斯、火、水、尘及降温创造条件；通风系统要有利于深水平延伸或后期通风系统的发展变化；,12）要注意降低通风费用。,2.1.2矿井通风类型的确定,一般情况下，矿井主要有五种通风类型（图中主扇工作方法暂且按抽出式）：中央并列式（图 21）、中央分列式（图 22）、两翼对角式（图 23）、分区对角式（图 24）和混合式通风。,2,4,I I,5,1,5,3,2,1I,2,4,3,图 2-1 中央并列式,3,图 2-2,中央边界式,4,I,5,4,5,4,I I

6、,5,1,2,4,3,3,2,1,I,图 2-3,两翼对角式,5,1,2,3,图 2-4,分区抽出式,6,表 11项目,矿井通风方式对比表,适用条件,优缺点,类型,布置：进、回风井布置在一个工业广场内；,使用：a.罐笼或串车提煤的中小型井 主井进风，副井回风。b.箕斗或胶带运煤的大中型井 副井 进 风，主 井 回 风c.在井田上部边界设安全出口。,两 井 相 距 中 小 型 井 3050m，大 型 井60150m,中央并列式,优点:工业广场集中，管理方便；保护井筒煤柱少。,缺点：通风线路长，风阻大，漏风多。适用：井田尺寸、能力不很大、低瓦斯矿井，矿井投产早期。,布置：主、副井位于井田中央，风井

7、设在井田中央上部边界。风井深度小。,中央分列式,煤层倾角较小，埋藏,与并列式相比，这种方式较安全，,较浅，走向长度不大而瓦 建井期两井深部延伸，通风不困难，风斯和自燃发火较严重的矿 流不折返，阻力小，内部漏风小，有利,井,于防火。工业广场没有噪音和污风的污染，回风井系统设备防尘管理比较方便。,由于风流路线较短，阻力和漏风小，所以各采区风阻表较稳定；矿井总风压稳定，工业广场不受污染，比中央分列式安全性更好；但它的初期投资较大，管理相对分散，发生事故时反风较困难。,两翼对角式,适用于走向长度大于,4Km，井田面积大，产量高，煤 层 距 地 表 浅，瓦斯、自 燃 发 火 严 重 的 矿井。,适 用

8、于 煤 层 距 地 表浅，因 地 表 高 低 起 伏 较大，无法开掘浅部总回风,分区对角式,各分区有独立的通风线路，互相不,巷，而 且 表 土 层 没 有 沙 影响而且通风阻力小，建井工期短，安层，便于开掘小风井。另 全生产好，分区风井多，占场地多，通外，煤层走向长，多煤层 风机管理分散。开采，高温矿井也可以采,用这种方式。,结合本矿的地质条件：本矿虽然属低瓦斯矿井，但煤层有自燃发火倾向，煤尘有爆炸危险性，但为了减少初期投资成本，前期采用中央并列式通风，当井田开采到后期通风有困难时可以再设一个风井以解决通风问题。,2.1.3采煤工作面通风类型的确定,适用于本设计的采煤工作面通风类型有 U、Z、

9、Y和双 Z等形式（以后退式为例，见图 15）。这几种通风类型的粗略比较见表 93。,7,Z形,U形Y形,双Z形,图 25,回采工作面通风类型,表 13类型,回采工作面通风类型比较表优点,缺点在工作面上隅角附近容易积存沼,U形Z形,采空区漏风少,气，影响工作面的安全生产。,在采空区上部维护一条回风巷，工作面回风流经回风巷时，采空区的漏风可将其中的沼气排至回风道，工作面比较安全。,采空区漏风大，需要维护一条巷道，巷道维护费用高。,对回采工作面的瓦斯和气候条件没有,增加一条进风巷，能有效地解 改善；要求工作面的上顺槽沿采区一翼全,长预先掘好，且在回采期间始终维护；同决回风流的瓦斯浓度过高和积存问时，

10、还需要在采区边界开一条为相邻两个,Y形双 Z,题。,采区共用的回风上山，故采区巷道的掘进和维护费用较大。,对于瓦斯涌出量大和采用综采,中间巷道开掘在煤体中，并且在,机组的回采工作面，能有效解决产 回采期间始终维护，故掘进和维护费量严重受通风限制的问题。用较大。,形,由于本设计矿井为低瓦斯矿井，瓦斯涌出量很小，且 U形通风漏风量少，易于通风管理。结合设计带区回采工作面推进方向，确定回采工作面的通风类型为 U型后退式通风。,3.1 矿井风量计算与分配,8,3.1.1矿井所需总风量的计算,1)按井下同时工作的最多人数计算矿井总风量,Qk=4NK，m,3,/min,（21）,式中 4以人数为计算单位的

11、供风标准，即按井下每人 4m3/min的规,定风量来计算矿井总风量；,N井下同时工作的最多人数，因设计矿井为高产高效矿井，井下同时工作的人数不会超过 900人，取 N=900；,K矿井风量备用系数，取 K=1.35。,则,Qk=4NK,=49001.35,=4860 m3/min,2)按实际需要计算矿井所需总风量Q=（Q+Q+Q+Q）Kl,（22）Q 回采工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min；ai,k,ai,bi,ci,di,式中,Q 各掘进工作面所需风量之和，m3/min；bi,Q 各硐室所需风量之和，m3/min；ci,Q 除上述各用风地点外，其它巷道所需风量之和 m3/min；d

12、i,K 矿井风量备用系数，取 K=1.15。l l,3.1.2掘进工作面所需风量的计算,按沼气（或二氧化碳）涌出量计算,Q=100q K，mbi,3,/min,（29）,bi,gbi,式中 Q 第 i个掘进工作面实际需要风量，mbi,3,/min；,qgbi该掘进工作面回风流中沼气（或二氧化碳）的平均绝对涌出量，m/min；,3,K 该 掘 进 工 作 面 的 瓦 斯 涌 出 不 均 衡 系 数，一 般 可 取bi,1.52.0。根据现场实测数据及生产经验，取 qgbi=1 m3/min，Kai=2.0。,则,Q=100q Kbi gbi bi,=10012,9,=200 m3/min,按局扇

13、的吸风量计算,Q=Q I，mi,3,/min,（210）,bi,fi,式中 Q 第 i个掘进工作面局扇的吸风量，根据第五章所选掘进通fi,风局扇，Q=225 m3/min；fi,I 该掘进工作面同时运转的局扇台数，I=1。i i,则,Q=Q I=2251=225 m3/min,bi,fi,i,按人数计算Q=4N，m,3,/min,（211）,bi,bi,式中 4以人数为计算单位的供风标准，即每人每分钟供给 4 m3的规,定风量；,Nbi第 i个掘进工作面同时工作的最多人数，根据现场生产实,际，取 N=40人。ai,则 Q=4N=440=160 m3/min,bi,bi,按炸药量计算,Q=25A

14、，mbi bi,3,/min,（212）,式中,25以炸药量为计算单位的供风标准m,3,/（minkg），即为,每公斤炸药爆破后，需要供给的风量；,Abi第 i个掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。,对于轨道大巷，根据第四章所选断面，参照井巷工程关于炸药用量的规定，取一次爆破使用的最大炸药量为 9.6 kg。,则,Q=25A=259.6=240 m3/minbi bi,按风速进行验算,每个岩巷掘进工作面的风量为：,Q 0.1560S，mbi bi,3,/min,（2,13）,每个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的风量为：Q 0.2560S，m/min,3,（2,bi,bi,10,14）,式中根据

15、第四章所选巷道断面，轨道大巷掘进断面积为 16.6m掘进断面积为 16.32m对于岩巷，Q 0.1560S,Sbi第 i个掘进巷道断面积，m2。,2,，分带煤层斜巷,2,。,bi,bi,=0.156016.6=149.4 m/min对于煤巷，Q 0.2560S,3,bi,bi,=0.256016.32,=244.8 m,3/min,综上，前述 4项所计算风量均不满足煤巷的风速要求，因此采用加大局扇功率即加大局扇风量的办法，改用 2*15KW系列局扇，取其吸风量 350m3/min作为每个掘进工作面所需风量。,通风容易时期，共有两个煤层斜巷需要独立通风，,则,Qbi=3504=1400m通风困难

16、时期，亦有两个煤层斜巷需要独立通风，Qbi=350=1400m/min3.1.3硐室所需风量根据现场生产经验，各个需要独立通风的硐室所需风量为：炸药库 180 m/min，带区变电所 120 m/min。则各硐室所需风量为：,3/min,则,3,3,3,Q=180+120=300 m3/minci,3.1.4回采工作面所需风量的计算,按沼气（或二氧化碳）涌出量计算,根据规程规定，按照回采工作面回风巷风流中沼气（或二氧化碳）的,浓度不得超过 1%的要求计算，则回采工作面所需风量为：,Q=100q K，ai gai ai,m3/min,（23）式中 Q 第 i个回采工作面实际需要风量，mai,3,/min；,qgai该回采工作面回风巷风流中沼气（或二氧化碳）的平均绝对涌出量，m/min；,3,K 该回采工作面的瓦斯涌出不均衡系数，K=2.0。ai ai,11,根据现场实测数据：矿井瓦斯平均相对涌出量为 0.666m3/t，CO 平均相对2,涌出量为 2.139m,3,/t。按二氧化碳的涌出量计算，2400000 2.319=12.8833m/min3,可得 qgai=,300 24 60,