矿井采区通风毕业设计.doc
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1、双鸭山北方升平矿业有限责任公司三采区通风设计黑龙江省煤炭职业学院前 言双鸭山北方升平矿业有限责任公司(原名升平煤矿)始建于1970年,座落在双鸭山市集贤县境内,东临集贤镇,西靠永富村,南邻同三公路,距离县城福利镇9公里,矿区工业广场占地面积1平方公里, 有矿自建7.5公里的矿区铁路与国铁福前线金沙岗站接轨,有600米矿区公路与同三公路相连通。本矿井位于三江平原西南边缘地带,地势平坦,海拔标高为+80+120米。地表平坦,有岗阜状小丘及碟型微洼地。安邦河流经井田西部边缘,河身弯曲。该河向北消失于松花江漫滩的沼泽中,最大流量494立方米/秒,冬季断流。本矿井处于寒温带,属大陆性气候,冬夏温差大,冬
2、季最低温度达-37,夏季最高温度37,年平均气温5,无霜期一般在100120天。每年的7、8、9三个月是雨季,年降水量一般年份在550 m m左右。矿井设计生产能力54万t/a,矿井可采煤层共有六层,分别为5#、8#、9#、11#、12#、16#、17#煤层,现开采9#、11#煤层。为了保证生产接续的正常发展,需开拓三采区,鉴于矿井生产实际情况,本次主要对该采区做通风系统设计。本设计按着技术上合理、安全上可靠、能力上提高的原则,使矿井的通风系统能力满足三采区开采的要求。一、三采区概况(一)、煤层赋存条件本区煤系地层为中生界下白垩统城子河组与穆棱组。穆棱组含煤3-5层,无可采煤层。本区主要可采煤
3、层均赋存于城子河组。该组缺失下部一、二含煤段,上部的三、四含煤段共含煤30余层,其中可采者七层,由上而下编号为5、8、9、11、12、16、17。其中9层为全区可采,其余各层均为局部可采煤层。5号煤层:主要分布于平原穹隆背斜的西翼,向西南的深部因冲刷变薄或缺失,为局部可采煤层。7号煤层:主要发育于平原穹隆背斜的北翼和东翼,新发向斜及集贤断层北部的西侧,向平原穹隆背斜和深部逐渐变薄,失去工业价值。8号煤层:仅发育于穹隆背斜的西翼,向浅部逐渐变薄为不可采,西南向深部也变薄为不可采或冲刷缺失,冲刷缺失范围基本同5号层。9号煤层:是全区发育最好的煤层,为复合结构煤层,有较高的工业开采价值。11号煤层:
4、发育于平原穹隆背斜的西翼,延断层两侧和永安区的东南。穹隆背斜往东和东南均变薄为不可采。12号煤层:为复合结构煤层,往背斜方向和集贤向斜逐渐变薄为不可采。15号煤层:全区基本为不可采,仅永胜背斜以东发育较好,轴西急剧变薄为不可采。16号煤层:主要分布于平原穹隆背斜的两翼,永胜背斜和新发向斜的东南,向穹隆背斜逐渐变薄为不可采,核部因基底隆起而缺失。新发向斜深部也逐渐变薄为不可采。17号煤层:主要发育于平原穹隆背斜西翼的中部,向浅部和深部均逐渐变薄为不可采,其它地方基本上均不可采。本次准备开发的块段为三采区11#层采区煤层资源,经现场实见三采区11#层左翼采区煤层可采块段煤层厚度为0.7-1.10米
5、,平均为0.85米左右,煤层倾角9度左右。(二)、地质构造双鸭山北方升平矿业有限责任公司处在绥滨集贤坳陷之内。其东侧为北北东向的集贤逆断层;北侧为北东东向的R9正断层;西侧为北东向的北岗逆断层。井田中间为基底隆起,呈现出似“穹隆”构造,岩层向四周倾斜,局部有波状起伏、倾角720。但在南部及西部有一条陡倾角带,倾角在2545之间。在这穹窿区内尚有次一级短轴背向斜存在,但其波幅很小。本井田地质构造比较简单,勘探已经控制的大断层有六条:东部有落差230300m的集贤断层,为井田自然边界;北部有落差110m的R9断层,为井田的自然边界;西南部有落差不到20米的两条断层,均与R9平行;在中部有落差25m
6、的R10断层,东西采区自然境界。井田内由于受集贤断层及R9断层的影响,派生出一组北东向为主及少量北西向的断层,其落差均很小,一般均在2米以下。11#层开采区域构造等级为中等,断层较发育,落差0.51.0米不等,中部有玢岩侵入,破坏了煤层的连续、完整。(三)、开采的技术条件1、瓦斯情况:2010年,经黑龙江省煤炭生产安全管理局审查、批复,双鸭山北方升平矿业有限责任公司为低瓦斯矿井。黑龙江省煤炭生产安全管理局黑煤生产发【2010】443号号文“关于2010年度第一批矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量核准结果的通知”的批复结果,双鸭山北方升平矿业有限责任公司瓦斯绝对涌出量为3.604m3/min,相对涌出
7、量为3.88m3/t;二氧化碳绝对涌出量为4.419m3/min,相对涌出量为4.75m3/t。2010年8月份,瓦斯等级鉴定时,矿井月均日产量为1331t,属低瓦斯矿井。2、煤尘爆炸性及煤层自燃倾向双鸭山北方升平矿业有限责任公司井下可采煤层共有六层,现开采9#、11#煤层。开采煤层2011年经过了黑龙江省煤田地质测试研究中心检验。检验结果为:9#煤层煤燃烧时火焰长度5mm,抑制煤尘爆炸最低加岩粉量为5%,爆炸指数为14.26%,本煤尘具有爆炸危险性,自燃倾向性鉴定为类,为不易自燃煤层。11#煤层煤燃烧时火焰长度5mm,抑制煤尘爆炸最低加岩粉量为5%,爆炸指数为13.05%,煤尘具有爆炸危险性
8、,自燃倾向性鉴定为类,为不易自燃煤层。3、煤层顶、底板煤层顶板以细砂岩为主,含粗粉砂岩,底板为粗粉砂岩。4、地温根据矿井老区资料,该区为地温正常区。二、矿井现有通风概况1、通风方式和通风系统根据矿井的开拓部署,本矿井采用抽出式通风方式,选用中央分列式通风系统。通风系统详见附图。主扇型号为BDII826型轴流式对旋节能主扇两台,电机功率为3552KWh,最大通风能力为10000 m3/min。现矿井总入风量6650 m3/min,总排风量6800 m3/min,矿井有效风量率保持在87%以上。矿井生产采区均实现分区通风,矿井通风系统合理、通风设施完善、可靠。2、井筒数目、作用、服务范围及服务时间
9、本矿井共有五条井筒,即:一主井、二主井、二副井、皮带井入风,北风井回风。由于本井田面积较小,五条井筒将服务于整个井田,服务时间与矿井开采时间相同均为40a。三、三采区风量、风压、等积孔计算三采区风量计算根据煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范的规定,同时参照国有大矿矿井风量的计算方法进行计算。三采区正常生产时共1个采煤工作面,1个备用工作面,4个掘进工作面,各类硐室共5个。(一)、按井下同时工作的最多人数计算Q三采区=4NK=4801.25=400m3/min=6.66 m3/s式中:Q三采区矿井总用风量(m3/min)4每人供风标准(m3/min)N井下同时工作最多人数(80人)K矿井通风系数
10、(取1.25)(二)、按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要的风量的总和计算。Q三采区=(Q采+Q采备+Q掘+Q硐)K矿通式中:Q三采区三采区总进风量(m3/min)Q采采煤工作面需风量之和(m3/min)Q采备备用采煤工作面需风量之和(m3/min)Q掘掘进工作面需风量之和(m3/min)Q硐井下硐室需风量之和(m3/min)K矿通矿井通风系数,取1.251、采煤工作面需要风量(1)、按瓦斯涌出量计算Q采=100qCH4K采通 m3/min式中:qCH4工作面瓦斯绝对涌出量,根据瓦斯鉴定及现场测定资料,11层采煤工作面瓦斯绝对涌出量为0.26 m3/min。K采通工作面瓦斯涌出不均的备用系数。
11、取2即:Q采=100qCH4K采通 =1000.262 =52 m3/min =0.8 m3/s(2)、按工作面温度计算Q采=60VS式中:Q采采煤工作面供风量V回采工作面适宜风速,取0.8 m/sS回采工作面通风断面。Q采=600.8【(3.2+4.4)/21.15】=210m3/min=3.5m3/s (3)、按工作面同时工作最多人数计算Q采=4N=430=120 m3/min=2 m3/s式中:Q采采煤工作面供风量N工作面人数,(取30)(4)、按炸药使用量计算Q采=25A=253=75 m3/min=1.25 m3/s式中:Q采采煤工作面供风量A一次爆破的最大炸药量,(取3kg)(5)
12、、工作面风量的选取由于采煤工作面为双面同时推进,根据上述计算过程,采煤工作面最大风量为210 m3/min,选420 m3/min,即 7.0 m3/s;备用采煤工作面按采煤工作面50%的要求选取,即210 m3/min。(6)、按风速验算15SQ采240S 65.64201048式中:S掘进工作面通风断面,取4.3m2根据以上验算,采煤工作面选取的风量满足要求。2、掘进工作面风量计算(1)、按瓦斯涌出量计算Q掘=100qCH4K掘通式中:qCH4工作面瓦斯绝对涌出量,根据瓦斯鉴定及现场测定资料,掘进工作面瓦斯绝对涌出量为0.4 m3/min。 K掘掘进工作面瓦斯涌出不均衡涌出不均衡系数取1.
13、6Q掘=1000.41.6=64 m3/min =1.06m3/s(2)、按炸药量计算Q掘=25A式中:A一次爆破最大炸药用量,取3.5kg Q掘=253.5=87.5m3/min=1.45 m3/s(3)、按同时工作的最多人数计算Q掘=4N式中:N工作面同时工作的最多人数 8人 Q掘=48=32m3/min=0.5 m3/s(4)、按局部通风机吸风量计算Q掘=QIK=20011.2=240 m3/min=4m3/s式中:Q局部通风机吸风量,采用JBT-52(11kw)的局部通风机,吸入风量取200 m3/minI风机台数,1台K风量备用系数,取1.2(5)、工作面风量的选取根据上述计算过程,
14、取计算结果最大值,Q掘=240 m3/min。(6)、按最高、最低风速验算15SQ掘240S79.52401272式中:S掘进工作面通风断面,取5.3 m2根据以上验算,掘进工作面选取的风量满足要求。(7)、掘进总需风量: Q掘=Q掘4=240 m3/min4=960 m3/min=16 m3/s3、硐室及其他地点需风量三采区需要独立供风的硐室有5个,每个硐室需风量按60 m3/min考虑。Q硐=560=300m3/min5m3/s(三)、三采区实际需要的风量为:Q三采区=(Q采+Q采备+Q掘+Q硐)K矿通=(420+210+960+300)1.25=2362m3/min=39.3m3/s(四
15、)、根据现场实测结果,三采区风压为151mmH2O。(五)、三采区等级孔计算及通风难易程度的评价1、等级孔计算:A=1.21m2 式中:A矿井通风等级孔(m2)Q矿井总入风量(m3/s)H风压(mmH2O)2、通风难易程度评价三采区通风难易程度属中等。四、通风设施、防止漏风和降低通风阻力措施(一)通风设施为保证矿井安全生产,确保矿井各主要用风地点有足够的风量,在井下相应地点设置必要的通风设施。1、反风设施:在井底车场及采区相应的地点设置反风风门,以保证在井下发生火灾时,实现全矿或局部反风。2、永久密闭:对长期不用的巷道及通向采空区的巷道设置密闭。3、临时风门:在掘进头进风巷道内设置临时风门。4
16、、调节风门:为调节各硐室及其他地点的需风量,在其回风巷内设置调节风门。(二)防止漏风措施1、在井底车场,采区的进、回风巷间的联络巷内,以及其他需要的地点,设置两道正反风门。2、及时封闭通向采空区的巷道。3、加强通风设施的管理,并对损坏的设施及时维修。(三)降低通风阻力的措施1、采用光面爆破技术,提高支护质量,降低巷道摩擦阻力系数。2、尽可能减少漏风,提高矿井有效风量率。3、定期进行通风阻力测定,并根据测定结果进行通风系统的改造。五、掘进通风(一)、掘进通风1、掘进通风配备JBT-52(11kw)型局扇通过KFS-1型矿用防静电阻燃胶布风筒向掘进工作面供风,通风机必须设在新鲜风流中,并应采用双线
17、路供电。其供风的地点必须实行风电闭锁,保证停风后切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源。2、防止产生循环风循环风如果不加控制,掘进工作面的瓦斯就不能被稀释,回风流中的瓦斯浓度就会逐渐升高,这是非常危险的。现场检查有无循环风的方法,可用风表测量供给局部通风机安装巷道内的风量是否大于局部通风机的最大吸风量;另外,可以站在局部通风机和掘进巷道口之间靠近风筒一侧用干煤末、粉笔末或小纸屑试看风流流向,如风流流向局部通风机进风口方向时,则说明产生有循环风。3、防止产生循环风的安全措施:(1)、压入式局部通风机和启动装置必须按要求安装。局部通风机距回风口不小于10m。(2)、全风压供给该处的风量必须大于
18、局部通风机的吸风量。(3)、井下风量不足则不能开掘工作面,井下各局部通风机的吸风量之和不能等于或大于矿井主要通风机供给井下的风量,要严格“以风定面”。(4)、矿井主要通风机停运要撤出井下人员、停止作业,更不能在主要通风机停运时在井下运行局部通风机。六、硐室通风设计扩散通风的机电硐室均设在进风巷道,并且硐室深度不超过6m,硐口宽度不小于1.5m。井下爆炸材料库及充电硐室采用独立通风系统供给新鲜风量,排出的乏风经专用回风道由风井排至地面。采区变电所必须有独立的通风系统。七、瓦斯灾害防治(一)、瓦斯灾害因素分析1、瓦斯赋存状况合江煤田集贤勘探区最终地质报告(精查)提出,在本区的精查后期开展了瓦斯采样
19、及分析试验工作,计采取了瓦斯成分煤样(真空罐)6个,瓦斯含量煤样(集气式采煤器)11个。经检测试验提出了第一水平(-300m)沼气含量1.44cm3/克燃,-500m沼气含量2.11 cm3/克燃。2、瓦斯涌出量预测及变化规律分析经分析该三采区的瓦斯涌出量随着开采深度的增加,瓦斯涌出量也会随之增加。为此建议矿井及时进行瓦斯鉴定工作,并根据鉴定结果及时采取针对性安全技术措施,确保安全生产。3、瓦斯灾害治理措施选择三采区必须加强通风系统管理和“一通三防”工作,保证井下各工作地点的有效需风量,井下各通风设施按标准打设,加强机电设备管理,严禁出现失爆设备,杜绝井下明火作业。(二)、防爆措施1、防止瓦斯
20、超限和积聚措施(1)防止掘进巷道瓦斯积聚与瓦斯超限在掘进巷道中最常遇到的瓦斯积聚形式有巷道顶板附近和支架附近空洞的积聚;回风巷矸石带附近积聚;在报废的风巷和采空区联接处积聚;钻孔中和打钻时的孔口附近积聚;防止瓦斯积聚除采用独立通风外,尚需采取以下措施:消除巷道顶板附近和支架附近空洞瓦斯积聚的措施:a、全面地增加风速,在一般瓦斯涌出情况下使顶板处的风速不小于1.0m/s;b、当风速不能满足要求时,在靠瓦斯涌出区段,局部增加风速,采用帆布风幛,靠顶板挂倾斜档板,局部提高风速;c、巷道掘进时,采用光爆,对超挖部分以不燃材料填实,消除空洞。消除报废巷道的瓦斯积聚主要采取及时封闭的措施,需重新启用时必须
21、按有关规定先加强通风,确认瓦斯不超限后才可重新施工。当一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min时,必须进行瓦斯抽放。防止打钻时的瓦斯局部积聚采取以下措施:a、增加打钻巷道的供风量;b、依靠在巷道中安设风幛、倾斜挡板、喷射器等,以局部增加钻孔孔口附近的风速;c、在钻孔中瓦斯涌出量很大时,应在孔口安设专门的密封装置,并把瓦斯引人总回风巷中。掘进工作面局扇必须设置在进风口侧新鲜风流处,防止产生循环风。风筒出风口应随工作面掘进及时移动,确保掘进工作面有足够风量。(2)防止回采工作面瓦斯积聚与瓦斯超限采用独立通风,保证风量及风速符合煤矿安全规程要求;防止其它巷道瓦斯超限 a、己报废巷道、硐室、暂时不
22、用的巷道、硐室或硐室的某一部分,必须及时密闭,并设置警示标志,经常检查密闭效果;b、加强井底煤仓、采区煤仓、溜煤眼上下口的通风,以稀解瓦斯等有害气体,煤仓有多个放煤口时,必须轮换使用,防止放煤口上方瓦斯积聚及积煤自燃引起瓦斯爆炸。(3)其它措施a、加强对通风设备、设施的管理,经常检查维修,保证设备、设施一直处于良好运行状态。b、经常进行各用风地点的风量、风速、瓦斯、煤尘等参数测定,使之符合煤矿安全规程要求。c、矿井通风系统中设置控制风流的风门、风桥、挡风墙、调节风门、风筒、风幛、挡板等设施,保证风路的畅通。d、主要进回风巷道之间的联络巷设置两道联锁的正向风门和两道反向风门,以为矿井及采区工作面
23、返风创造必要条件。e、在回风井井口装设防爆门,以保护主通风机。f、矿井配备足够的安全检测仪器仪表及人员,并装备煤矿综合监控系统和矿井火灾预报束管监测系统,进行人工巡回检测与集中自动连续检测双保险检查。g、主扇分别装备2台,l台工作,l台备用,均采用双回路供电。主扇风机反风风量不小于正常风量的40。h、各主要机电设备硐室均处于新鲜风流中。i、三采区井下爆炸材料库设专用回风道,回风风流直接引入主要回风巷。其硐室及巷道均采用砌碹及锚喷支护,硐室内按规定配备灭火器。j、回采、掘进工作面均设有独立进回风系统,并设有隔爆水棚互相隔离。k、回采、掘进工作面均设有完善的风电闭锁瓦斯断电报警系统。选用的矿井安全
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