矿井通风系统毕业设计案例

目录第1章矿井生产及通风概况………………………………………………………………§1.1矿井煤层煤质及生产概况………………………………………………………§1.2矿井通风安全概况………………………………………………………………第2章矿井通风方式与风机工作方式选择………………………………………………§2.1矿井通风方式的选择依据和原则………………………………………………§2.2矿井主要通风机工作方式选择…………………………………………………第3章矿井通风系统风量计算……………………………………………………………§3.1矿井风量计算原则和规定………………………………………………………§3.2矿井风量计算方法………………………………………………………………第4章矿井通风总阻力计算………………………………………………………………§4.1井巷通风阻力计算………………………………………………………………§4.2矿井通风系统的其它计算………………………………………………………第5章矿井通风设备选择…………………………………………………………………§5.1矿井通风设备选择要求…………………………………………………………§5.2矿井主要通风机选型……………………………………………………………§5.3电动机的选择……………………………………………………………………第6章矿井通风费用概算与安全措施……………………………………………………§6.1吨煤通风费用计算………………………………………………………………§6.2矿井安全生产技术措施…………………………………………………………总结与致谢…………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………………第-1-页共60页第1章矿井生产及通风安全概况§1.1矿井煤层煤质及生产概况1.1.1矿井基本生产概况该矿地处平原地区，地面标高+150m，井田走向长度5km，倾斜方向长度3.3km。井田上界以标高－165m为界，下界以标高－1020m为界，两边以断层为界。井田有两个可开采煤层，为K1和K2，可采储量约为1.08亿吨。根据开采条件、煤炭供求状况及《煤矿安全规程》规定，确定此矿为年产150万吨大型矿井，服务年限为72年。该矿采用立井多水平上下山开拓，因井田走向较短，两翼各布置一个采区。每个采区上山部分和下山部分各分为5个区段回采。每采区各布置一个综采工作面和一个高档普采工作面，工作面长度150m，区段平巷及区段煤柱15m。综采工作面产量为在K1煤层时为1620吨/日，在K2煤层时为1935吨/日，日进6刀，截深0.6m；高档普采工作面产量为在K1煤层时为1080吨/日，在K2煤层时为1290吨/日，日进4刀，截深0.6m，东翼还另布置一个备用的高档普采工作面，综采工作面装备的部分机电设备，如表1－1所示，采区巷道采用集中联合布置。矿井所在平原区域的公路交通发达，路上交通方便。该矿生产的煤炭以陆上运输为主，运输成本较低。表1－1综采工作面部分机电设备一览表序号地点机械设备名称容量（kW）1工作面MLS3－170双滚筒采煤机1702工作面SGW－250型溜子125×23下顺槽S2Q－75型转载机754下顺槽SD－160运输机1505工作面KBY－62矿用支架防爆重光灯0.062×101.1.2矿井井型及开拓方式根据开拓开采设计确定。采用立井多水平上下山开拓，第一水平标高—380m，倾斜长为2825m，服务年限为27年，因走向较短，两翼各布置一个采区。每个采区上山部分和下山部分各分为五个区段回采。每采区各布置一个综采工作面和一个高档普采工作面，工作面长度150m~160m，区段平巷及区段煤柱15m，综采工作面产量为在K1煤层时为1620吨/日，在K2煤层时为1935吨/日，日进6刀，160m截深0.6m，高档普采工作面产量为在K1煤层时为1080吨/日，在K2煤层时为1290吨/日，日进4刀，截深0.6m，东翼还另第-2-页共60页布置一个备用的高档普采工作面，综采工作面装备的部分机电设备如表1－2所示，采区巷道采用集中联合布置。表1-2综采工作面部分机电设备一览表序号地点机械设备名称容量（千瓦）1工作面MLS3-170双滚筒采煤机1702工作面SGW-250型溜子125×23下顺槽S2Q-75型转载机754下顺槽SD-160运输机1505工作面KBY-62矿用支架防爆重光灯0.062×101.1.3煤层煤质概况井田内有两个开采煤层，为K1、K2。在井田范围内，K1煤层的煤层平均厚度为2.40m，块状r=1.25，煤层赋存稳定，煤层倾角为15°。K1煤层直接顶的岩层平均厚度为0.20m，直接顶岩质为沙质泥岩，岩性松软，随采随冒。K1煤层老顶的平均厚度为8.40m，老顶岩质为泥质细砂岩，沙质泥岩互层，赋存稳定并且不易冒落。K1煤层底板的岩层平均厚度为4.20m，底板岩质为灰色砂质泥岩，细砂岩互层，该岩层岩性坚硬。K2煤层的煤层平均厚度为2.80m，块状r=1.28。K2煤层煤质中硬，在井田范围内赋存稳定，煤层倾角为15°。K2煤层直接顶的平均厚度为0.20m，直接顶岩质为泥岩，岩性松软，随采随冒。K2煤层老顶岩层的平均厚度为4.60m，老顶岩质为薄层泥质细砂岩，岩性稳定。K2煤层底板的平均厚度为8.20m，底板岩质为灰白色砂岩，岩性坚硬，其抗压强度为600～900公斤/cm2。含煤岩系各地层厚度、间距及岩性参见综合柱状图表，见表1－2所示。表1－2综合柱状图表柱状厚度（m）岩性描述240.00表土，无流砂8.60砂质页岩8.40泥质细砂岩，沙质泥岩互层，稳定0.20沙质泥岩，松软2.40K1煤层，块状r＝1.25第-3-页共60页4.20灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬7.80灰色砂质泥岩4.80泥岩细砂岩互层4.60薄层泥质细砂岩，稳定0.20泥岩，松软2.80k2煤层煤质中硬r＝1.288.20灰白色砂岩坚硬抗压强度600～900公斤/cm224.86灰色中、细砂岩层互层§1.2矿井通风安全概况1.2.1矿井通风系统基本状况矿井的主、副井位于井田中央，主井为箕斗井提煤用，副井为罐笼井升降人员、材料、矸石，也作为进风井用，并设有梯子间。矿井两翼各布置一个采区，每个采区上山部分和下山部分各分为五个区段回采。每采区各布置一个综采工作面和一个高档普采工作面，东翼还另布置一个备用的高档普采工作面。根据矿井采掘作业计划，确保生产的正常接替，前期东西两翼各采区安排2个独立通风的煤层平巷掘进头，因此共有5个采煤工作面（其中包括备用采煤工作面1个）和2个独立通风的煤层平巷掘进工作面需要供风。此外还有2个火药库、2个绞车房和2个变电所亦需独立通风，共有独立用风地点13处。后期东西两翼各采区安排2个独立通风的煤层平巷掘进头和1个岩石下山掘进头，因此有5个采煤工作面（其中包括备用采煤工作面1个）和2个独立通风的煤层平巷掘进工作面和2个岩石下山掘进工作面需要供风，再加上2个火药库、2个绞车房和2个变电所，共有15个独立用风地点。部分巷道名称、长度、支护形式，断面几何特征参数列入表表1-1部分参数编号井巷名称支护形式断面（m2）周长（m）第-4-页共60页1副井井筒混凝土35.821.902井底车场及主石门锚喷14.210.43井底运输大巷锚喷12.813.64采区下部车场锚喷12.813.65轨道上山锚喷10.112.06运输机上山锚喷9.611.87综采区段进风平巷U型支架9.612.98综采区段回风平巷U型支架9.612.99液压支架工作面7.8011.9510高档普采工作面区段进风平巷钢轨支架9.612.911高档普采面区段回风平巷钢轨支架9.612.912高档普采面液压支柱9.411.013高档普采备用进风平巷钢轨支架9.612.014区段平石门锚喷10.2812.415采区回风石门锚喷10.0812.416风井混凝土12.813.617总回风平巷锚喷9.6211.7018风峒混凝土井内的气象参数按表所列的平均值选取，除综采工作面采用4—6制工作制外，其他均采用3—8制工作。1.2.2瓦斯、煤尘与自然发火情况1）矿井瓦斯全矿井相对CH4涌出量为6.6m³/t。煤层中各采煤工作面的绝对CH4涌出量为2.4m³/min，CH4涌出的不均匀系数为1.4；各煤层平巷掘进工作面的绝对CH4涌出量为1.2m³/min，CH4涌出的不均匀系数为1.25；各岩石下山掘进头的绝对CH4涌出量为1.1m³/min，CH4涌出的不均匀系数为1.15。2）矿井煤尘第-5-页共60页在矿井生产工程中，有众多的生产工艺会产生岩尘和煤尘（例如在钻孔、掘进、落煤、碎煤等生产工艺工程中），或者使之悬浮于矿井空气中（例如煤炭的运输与转载都会使细微煤尘飘浮起来），但是由于在去矿井范围内采取了多种高效实用的防尘及降尘技术，比如在钻孔爆破时使用水袋，采用湿式采煤法以及在煤炭转载处安设降尘洒水喷头等，矿井煤尘灾害并不明显。3）矿井火灾及爆炸危险矿井煤层的发火期为16～18个月；煤尘有较高的爆炸性，爆炸指数为36%。第-6-页共60页第2章矿井通风方式与风机工作方式选择§2.1矿井通风方式的选择依据和原则2.1.1生产矿井通风系统设计的基本任务作为生产矿井设计的一个主要组成部分，其基本任务是：紧密结合矿井开拓、开采和运输等基本情况，来拟定技术可行、安全可靠、经济合理的矿井通风系统方案；计算不同时期的矿井总风量及系统总阻力；选择矿井通风设备。设计时还应遵循当时的矿井设计技术政策、规定和《规程》，并顺应当时的发展趋势。2.1.2矿井通风方式的选择依据、原则1）矿井通风方式选择的主要影响因素矿井总开拓布置；煤层赋存状况；煤层瓦斯含量；煤层自燃倾向性；小窑塌陷漏风情况；地形条件等。2）矿井通风方式选择的选择依据①矿井生产的技术条件及矿井通风基础资料：如矿井瓦斯等级；各煤层瓦斯含量及涌出量；煤尘爆炸性；煤层自然发火倾向性等；②矿井设计生产能力和有效服务年限；③矿井开拓方式、初期采区布置；采掘工作面数量；④矿井各水平标高和服务年限；⑤采煤年进度计划图；各水平、各采区产量分配及接替情况；⑥井巷断面积和支护方式；⑦邻近生产矿井有关经验数据或统计资料。3）矿井通风方式选择的选择原则①每一个矿井必须有完整独立的矿井通风系统；杜绝矿井间的串联通风；②箕斗提升井或装有皮带运输机的井筒不应兼做进风井；③每一个生产水平和每一采区都必须布置单独的回风道，实现分区独立通风；第-7-页共60页④所选择的通风路线对井下工作人员应具有最大的安全性，即：一旦矿井发生事故时，有利于风流控制，便于人员撤退；井下每一水平到上一水平和每个采区，都必须至少布置两个便于行人的安全出口，并同通到地面的安全出口相连接；⑤尽可能使每个采区的设计能力相均衡、阻力相近；避免过多的风量调节；尽量减少通风构筑物设施的数量；尽量避免对角风路；防止风流漏风或风流反向；⑥井下的爆破材料库必须有单独的通风系统；⑦多风机抽出式通风时，为确保风机联合远行时的稳定性，总进风道的断面不宜过小（必要时进行风巷允许风速的验算）；应尽量降低公共风路段的阻力。4）矿井通风方式1.中央式(1)中央并列式。进风井和出风井大致并列在井出的中央，风流出中央的进风井进人井底场，经运输大巷全两翼采区工作面后又返回到井田中央的出风井v排出井外，如图2-1所。图2-1中央并列式通风方式(2)中央分列式(也称中央边界式)。如图2-2所示，进风井大致位于井团的中央，出风井大致位于井EE沿煤层倾斜部边界的中央，风流由井中央的进风井进入矿井，最后由中央边界的出风共排出井外。第-8-页共60页图2-2中央分列式抽出式通风系统2．对角式对角式又可分为两翼对角式和分区对角式两种。两翼对角式是进风位于井田走向的中央．出风井(两个＞位于井田沿倾斜的浅部、沿4L向的两翼边界附近，如图2-3所示。分区对角式是进风井位于井固走向的中央，采第—水平时在每一采区的上部边界开掘一个出风井。第-9-页共60页图2-3两翼对角式