矿煤4万吨扩建工程初步设计说明书(中)--大学毕设论文.doc
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1、XXXX煤业有限责任公司XXXX煤矿扩建工程初步设计说明书(中)工程编号: C1009工程规模: 40 kt/a经 理:总工程师:审 核 人:主要编写人:编制单位:XXXX矿山工程勘察设计有限公司 编制日期:XXXX年XX月第五章 矿井通风与安全第一节 概 况一、瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温(一)瓦斯根据重庆市经济委员会文件渝经煤安【2008】140号重庆市经济委员会关于长寿区煤矿2008年度矿井瓦斯等级鉴定结果的批复,属低瓦斯矿井,绝对瓦斯涌出量0.23 m3/min,相对瓦斯涌出量7.00 m3/t。(二)煤尘爆炸性根据重庆市煤炭质量监督检验站检测报告外2005-0395,矿井K7煤层具有煤
2、尘爆炸性。建议矿山尽快补采K8煤层煤样委托相关单位进行煤尘爆炸性鉴定。(三)煤层自燃倾向性根据重庆市煤炭质量监督检验站检测报告外2005-0395,矿井K7煤层煤尘的自燃倾向性等级为级,即不易自燃煤层。建议矿山尽快补采K8煤层煤样委托相关单位进行煤层自燃倾向性鉴定。(四)地温本矿井属浅部开采,无冲击地压现象,属正常地温带,矿井只要按煤矿安全规程规定,保证配风量,不需要配置降温设施。二、煤层瓦斯含量预计及瓦斯涌出量计算根据桐木煤矿的瓦斯等级鉴定,桐木煤矿本次设计矿井按绝对瓦斯涌出量0.23 m3/min,相对瓦斯涌出量7.00 m3/t进行编制。第二节 矿井通风一、矿井通风方式及通风系统(一)通
3、风方式矿井采用明斜井开拓,采用中央并列式通风。通风设施有地面风机房,在回风平硐井口安设防爆风门,并通过引风道与风机相连,井下巷道内设风门、调节风门、测风站等,矿井通风各项设备、设施必需配置齐全。(二)通风系统矿井为明斜井开拓,进风井为一级明斜井(+240 m+330 m),经各区段甩车场或联络石门到各采掘头面。回风井利用原+328 m主平硐作为回风平硐为矿井服务。进风井与回风井之间布置有独立的回风上山。(三)通风线路:1.新鲜风流从一级明斜井井口一级明斜井+240 m运输大巷局扇经风筒至掘进工作面(或回采工作面运输平巷回采工作面)。2.污风风流从采、掘工作面回采工作面区段回风平巷(或掘进工作面
4、所掘巷道)回风石门+240 m+330 m回井上山+328 m回风平硐地面。二、风井数目、位置、服务范围及服务时间(一)进回风井数目(2个):一级明斜井(+240 m+330 m)为矿井进风井,进风井1个;+328 m回风平硐为矿井回风井,回风井1个。(二)进回风井位置:一级明斜井为矿井进风井,其坐标为X=3300745,Y=36420450,Z=+330 m,方位角1163643;+328 m回风平硐为矿井回风井,其坐标为X=3300700,Y=3642430,Z=+328 m,方位角1301550。(三)进回风井功能、服务的水平区域及时间:一级明斜井为矿井的进风、排水、行人和煤炭运输,为全
5、矿井服务,服务年限为矿井服务年限,即5.7a;+328 m回风平硐为矿井开采时的回风井,服务年限为矿井服务年限,即5.7a;矿井在不同时期均有二个安全出口,出口之间的距离均大于30 m,符合煤矿安全规程的规定。三、掘进通风及硐室通风掘进通风方法采用局部通风机通风。通风机的工作方式设计采用压入式通风。根据不同的通风距离和风量的需求,掘进工作面选用FD-5/5.5风机用于掘进工作面通风。设计中对于深度小于6 m,入口宽度大于1.5 m的无瓦斯涌出的硐室采用扩散通风,主要硐室有信号硐室、摘挂钩硐室等。对于深度大于6 m的硐室均设置两个出口。对于要产生有毒有害气体或者有瓦斯涌出的硐室,其中一个出口与进
6、风巷相连引入新鲜风流,另一个出口与回风巷相连将污风引入回风系统。对于不产生有毒有害且无瓦斯涌出的硐室,其硐室的两个出口均可与进风巷相连,通过相关的控风实施保证硐室中有足够的新鲜风流通过,如中央变电所、水泵房等硐室。在条件允许的情况下可一个出口与进风巷相连引入新鲜风流,另一个出口与回风巷相连。四、矿井风量、负压及等积孔根据井下的开拓布署情况,矿井移交生产时,投产3-1区正连煤层S1段回采工作面,矿井达产时为2头2面矿井。通风计算仅考虑矿井最容易和最困难时期的情况。(一)矿井总风量及分配1.按井下同时工作的最多人数计算风量(m3/min)。Q=4NK m3/min式中:4:每人每分钟的供风标准,4
7、 m3/min; :井下同时工作的最多人数,依据设计年产量,取40人; :风量备用系数,中央并列式取1.25。=4NK=4401.25=200 m3/min2.按采煤、掘进、硐室等各处实际需风量计算:Q=(Q采Q掘Q硐Q其它)K漏式中:Q采:采煤工作面实际需风量总和,m3/min; Q掘:掘进工作面需实际需风量总和,m3/min; Q硐:独立通风硐室实际需风量总和,m3/min; Q其它:除采掘硐室外其它需风量总和,m3/min; K漏:通风系统漏风系数,取1.2。(1)采煤工作面需风量计算按瓦斯涌出量计算Q采=100q采KC式中:Q采:采煤工作面需风量,m3/min; q采:采煤工作面绝对瓦
8、斯涌出量,0.29 m3/min;q采=0.29 m3/min T:回采工作面平均日产量,t/d; q:回采工作面相对瓦斯涌出量,m3/t; :回采工作面瓦斯抽放率,; KC:工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,取:2.0。Q采=1000.292=58 m3/min按工作面温度计算Q采=60VCSCKi式中:VC:回采工作面适宜风速,m/s; SC:回采工作面平均有效断面,2.4 m2; Ki:工作面长度系数,取:0.8。Q采=601.22.40.8=149.76 m3/min按炸药使用量计算 Q采=25Aj式中:Q采:采煤工作面需风量,m3/min; Aj:工作面一次爆破所用的最大炸药量,
9、取5.25kg。 Q掘=255.25131.25m3/min按工作人员数量计算Q采=4nc式中:4:每人每分钟应供给的的最低风量,m3/min; nc:采煤工作面同时工作的最多人数,取20人。Q采=420=80 m3/min按风速验算根据煤矿安全规程规定,回采工作面风量应满足: 15ScQ采240ScSc:回采工作面平均有效断面,2.4m2回采工作面:36Q采576根据上述计算得知,按工作面温度计算风量最大,故该矿井单个回采工作面至少需要风量149.76 m3/min,取150m3/min。矿井设计达产时2个回采工作面,1个备用工作面,备用工作面按回采工作面备用风量的50计。因此Q采=150(
10、2+10.5)=375 m3/min(2)掘进工作面风量计算按瓦斯涌出量计算Q掘=100q掘Kd式中:Q掘:掘进工作面需风量,m3/min; q掘:掘进工作面绝对瓦斯涌出量,0.15 m3/min; Kd:掘进工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,取:2.0。Q掘=1000.152.0=30 m3/min按炸药使用量计算 Q掘=25Aj式中:Q掘:掘进工作面需风量,m3/min; Aj:工作面一次爆破所用的最大炸药量,取6kg。 Q掘=25Aj =256=150m3/min。按工作人员数量计算 Q掘=4nj式中: nj:掘进工作面同时工作的最多人数,取10人。 Q掘=410=40m3/min按
11、局部通风机吸入量计算:Q掘=QfIKf=15011.2=180 m3/min(选用FD-5/5.5) e、按风速验算根据煤矿安全规程规定,煤巷、半煤巷掘进面风量应满足: 15SjQ掘240ScSj:掘进工作面巷道过风断面,m2,平均取4.5m2 68Q掘1080根据上述计算得知,按局部通风机吸入量计算风量最大。矿井设计达产时2个掘进工作面。Q掘=1802=360 m3/min(3)硐室需风量计算各个硐室的实际需风量,按经验值选取如下:二级暗斜井绞车房:取60 m3/min;+100 m中央水泵房:取60 m3/min,共计配风120 m3/min。(4)井下其它巷道需风量计算由于井下巷道较多,
12、均需要供风。因此所有的井下其它巷道需风量计算,按采煤、掘进、硐室的总用风量的10%计算。Q其=(Q采+Q掘+Q硐)K漏 =(375+540+120)10 =103.5 m3/min综合上述计算结果:Q=(Q采+Q掘+Q硐+Q其它)K漏Q=(375+540+120+103.5)1.25(详见风量分配表表4-2-1) 1423 m3/min矿井总风量,取24 m3/s。 矿井达产时各工作面的配风量表 表4-2-1 名称数量(个)配风标准(m3/min)配风量(m3/min)备 注回采工作面2150300备用回采工作面17575掘进工作面3180540FD-5/5.5风机各类硐室260120其它10
13、3.5合 计1138.5取矿用通风系数K=1.25,矿井总风量为1423取24 m3/s。根据采掘布署情况和计算结果,矿井总风量将按24 m3/s进行设计。(二)矿井负压计算乡镇煤矿(即小煤矿)因产量不高、通风路线不长、服务年限短,矿井服务年限内通风容易和通风困难时期差距不大。1.计算方法:分别用下列公式计算出区段井巷的摩擦阻力。h摩=aLVQ2/S3,Pa。式中:a:据井巷的支护形式,查表得的磨擦阻力系数; L:井巷长度,m; V:井巷周边长,m; Q:分配给各井巷的风量,m3/s; S:井巷净断面积,m2。2.矿井井巷阻力计算表如下:详见表4-2-2、4-2-3。3.+328 m回风平硐通
14、风困难时期的摩擦阻力求和为:h摩=318.03 Pa考虑适当的局部阻力系数,则通风总阻力为:H摩=1.15h摩=1.15318.03365.73 Pa。4.等积孔计算+328 m回风平硐通风困难时期的等积孔为:A=1.493 m2综合上述计算结果得:+328 m回风平硐通风困难时期的总阻力H摩为365.73 Pa,等积孔为1.493 m2。由于该矿产量不高,通风系统简单。因此该矿通风属中等难易程度,即中等阻力,全矿井属通风容易矿井,即小阻力矿井。68 矿井通风容易时期摩擦阻力计算表 表4-2-2巷道区段序号井巷名称支架种类aLmUmSm2S3(m2)3RQm3/sQ2(m3/s)2HPaVm/
15、s备注1一级明斜井裸巷0.0060 2708.69 4.36 82.88 1.70 24.00 576.00 97.79 5.50 2+240m运输大巷架厢0.0080 608.63 4.30 79.51 0.52 18.00 324.00 16.87 4.19 31-1区轨道上山(+240m+290m)砌碹0.0050 1208.69 4.36 82.90 0.63 18.00 324.00 20.37 4.13 4+290m甩车场裸巷0.0060 308.69 4.36 82.90 0.19 8.00 64.00 1.21 1.83 5K8煤层W1段+290m运输巷架厢0.0080 541
16、8.63 4.30 79.51 4.70 2.50 6.25 2.93 0.58 6111回采工作面单体支柱0.0550 706.44 2.40 13.82 17.95 2.50 6.25 11.22 1.04 7K8煤层W1段+335m回风巷架厢0.0080 5138.63 4.30 79.51 4.45 2.50 6.25 2.78 0.58 8+328m回风平硐裸巷0.0060 1708.69 4.36 82.88 1.07 24.00 576.00 61.57 5.50 9小计(h摩)31.20 214.75 10hj(15hm)32.21 11h(Pa)246.97 矿井通风困难时期
17、摩擦阻力计算表 表4-2-3巷道区段序号井巷名称支架种类aLmUmSm2S3(m2)3RQm3/sQ2(m3/s)2HPaVm/s备注1一级明斜井裸巷0.0060 2708.69 4.36 82.88 1.70 24.00 576.00 97.79 5.50 2+240m运输大巷架厢0.0080 608.63 4.30 79.51 0.52 16.00 256.00 13.33 3.72 3二级暗斜井(+150m+240m)砌碹0.0050 2108.69 4.36 82.90 1.10 15.00 225.00 24.75 3.44 4K8煤层W2段+150m运输巷架厢0.0080 3158
18、.63 4.30 79.51 2.73 2.50 6.25 1.71 0.58 5213回采工作面单体支柱0.0550 706.44 2.40 13.82 17.95 2.50 6.25 11.22 1.04 6K8煤层W2段+200m回风巷架厢0.0080 4508.63 4.30 79.51 3.91 2.50 6.25 2.44 0.58 72-1区回风上山(+200m+240m)含绕道砌碹0.0050 1008.69 4.36 82.88 0.52 15.00 225.00 11.79 3.44 8+250m回风绕道架厢0.0060 1208.59 4.26 77.31 0.80 16
19、.00 256.00 20.47 3.76 91-1区回风上山(+250m+330m)裸巷0.0060 2008.69 4.36 82.88 1.26 16.00 256.00 32.20 3.67 10+335m回风巷架厢0.0050 1358.69 4.36 82.88 0.71 24.00 576.00 40.75 5.50 11+328m回风平硐裸巷0.0060 1708.69 4.36 82.88 1.07 24.00 576.00 61.57 5.50 12小计(h摩)32.27 318.03 13hj(15hm)47.70 14h(Pa)365.73 五、通风设施、防止漏风和降低
20、风阻的措施(一)通风设施为了使风流按规定路线流动和控制各用风地点的风量,在沿风流流动的路线中设有风门、密闭、调节风门、测风站等通风构筑物及设施。(二)防止漏风措施1.风门、调节风门、密闭等构筑物,应设在围岩坚固,地压稳定的地点,尽量减少采空区或附近煤柱裂隙漏风量;降低用风地点的风阻,可减少其邻近漏风量;设置专人负责通风构筑物的检查与维修。2.防止采空区漏风措施:矿井回采作面采用区内后退式开采,为防止采空区漏风,对采过的溜煤眼要及时密闭。(三)降低风阻的措施料石砌碹的巷道周壁要尽可能光滑;棚子支护的巷道,棚子应架设整齐,背板应规则。应尽量避免在主要巷道内长时间停放矿车、堆放材料、器材及其它杂物。
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