矿井通风与安全课程设计1文档格式.docx

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全矿井划分为两个水平，第一水平标高－150m，第二水平标高－350m，回风水平标高+45～+50m。

第一水平东西运输大巷布置在煤层的底板岩石中，距煤层30m，通过水平大巷开拓煤层的全部上山采区。

矿井采用走向长壁开采方式。

该矿是高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，为安全起见，用“品”字形布置三条上山。

采用综合机械化放顶煤采煤。

采煤工作面的平均断面积8.1m2，回采工作面温度一般在21°

，回风巷风流中瓦斯（或二氧化碳）的平均绝对涌出量为5.65m3/min，三四班交接时人数最多66人；

掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量3.75m3/min，掘进工作面同时工作的最多人数18人，一次爆破炸药用量4.3kg。

1.2矿井通风系统

1.2.1矿井通风方式

根据前述矿井的地质概况，开拓方式及开采方法，提出本矿井前25年左右的矿井通风系统方案为：

中央边界式、两翼对角式和分区对角式。

表1-1

通风方式

图示

适用条件及优缺点

中央边界式

通风阻力较小，内部漏风较小。

工业广场不受主要通风机噪声的影响及回风风流的污染

风流在井下的流动线路为折返式，风流线路长，阻力较大

适用于煤层倾角较小、埋藏较浅，井田走向长度不大，瓦斯与自然发火比较严重的矿井

两翼对角式

风流在井下的流动线路是直向式，风流线路短，阻力小。

内部漏风少中。

安全出口多，抗灾能力强。

便于风量调节，矿井风压比较稳定。

工业广场不受回风污染和通风机噪声的危害

井筒安全煤柱压煤多，初期投资大，投产较晚

煤层走向大于4km，井型较大，瓦斯与发火严重的矿井；

或低瓦斯矿井，煤层走向较长，产量较大的矿井

分区式

每个采区有独立通风线，互不影响，便于风量调节，安全出口多，抗灾能力强，建井工期短，初期投资少，出煤快

占用设备多，管理分散，矿井反风困难

煤层埋藏浅，或因地表高低起伏大，无法开掘总回风巷

经过上表的粗略的技术比较，考虑到本矿井为高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，和粗略的经济比较，所以综上述考虑采用单翼对角式比较合理。

1.2.2采区通风方式

1、确定采区的通风方式并作技术比较

采区应该有足够的供风量，并按需分配到各个采、掘工作面。

为此采区通风系统就满足以下要求：

⑴一个采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。

⑵采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。

⑶采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区和冒落区。

本矿井各采区设置三条上山即运输机上山、回风上山及轨道上山。

由于本矿井是高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，为了安全起见，用“品”字形布置三条上山。

即轨道上山、运输机上山进风，回风上山回风。

2、采煤工作面通风方式

确定采煤工作面的通风方式并作技术比较：

工作面的回采顺序有前进式和后退式，前进式与后退式相比，回采时不用提前掘出回采巷道，可以边采边掘，但是回采巷道的上、下顺槽的维护费用多。

并且新鲜风流首先通过采空区，漏风严重，且风流会带着采空区涌出的瓦斯进入工作面，容易使瓦斯超限。

考虑到本矿井是高瓦斯矿井，瓦斯涌出量较大，前进式通风更容易引起瓦斯超限，增加通风管理难度，故考虑采用后退式回采顺序。

由于本矿井的准备巷道是三条上山，故采用U型通风，再加上本矿井的煤层倾角16°

，属于中等，并且本矿井瓦斯绝对涌出量为5.65m3/min，属于中等偏上，由于瓦斯比空气轻，为了减少在上隅角产生瓦斯积聚，因此采用上行通风方式。

1.2.3主要通风机工作方法

确定主要通风机的工作方法并做技术比较：

主要通风机的工作方式有抽出式、压入式和压抽混合式

通风方式分为抽出式、压入式和混合式。

采区通风必须满足《煤矿安全规程》的规定。

每一个生产水平和每一个采区，都必须布置回风道，实行分区通风。

回采工作面和掘进工作面都应采用独立通风。

对于煤层倾角大的回采工作面应采用上行通风。

采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区和冒落区。

表1—2

抽出式

是当前常用的通风方式，适应性强，有利于瓦斯管理，适用于矿井走向长，开采面积大的矿井。

井下风流处于负压状态，漏风量小，管理简单。

当有塌陷区或于别的采区沟通时，会把有害气体带到井下，使矿井有效风量减少

压入式

低瓦斯矿的第一水平，矿井地面地形复杂，高差起伏，无法在高山上设置通风机。

总回风巷无法连同或维护困难的条件下。

与抽出的优缺点相反，进风路线漏风大。

管理困难，风阻大，风量调节困难。

井下风流处于正压状态，通风机停止运转时，采空区瓦斯会涌向工作面。

混合式

可产生较大的通风阻力，适应大阻力矿井，但通风管理困难，一般新建矿井和高瓦斯矿井不宜采用。

但是个别用于老井延深或改建的低瓦斯矿井。

抽出式：

主要通风机安设在回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。

当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力提高，比较安全。

压入式：

主要通风机安设在入风井口，在压入式通风机的作用下，整个矿井通风系统处在高于当地大气的正压状态。

在冒落裂隙通达地面时，压入式通风矿井采区的有害气体通过塌陷区向外停止漏出。

当主要通风机运转时，井下风流的压力降低。

采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干通风构筑物，使通风管理难度加大，且漏风严重。

所以，通过比较并且考虑到该矿井为高瓦斯矿井，选择抽出式通风，通风管理较容易，安全可靠性好。

2矿井风量计算及确定

2.1采煤工作面需风量的计算

1、采煤工作面的风量应按下列因素分别计算，取其最大值

ⅰ按瓦斯涌出量计算（《规程2010》第一百三十六条）

（2-1）

其中：

—第i个采煤工作面需要风量,m3/min;

—第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；

—第i个采煤工作面瓦斯涌出不均匀的风量备用系数，它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值和平均值的比值。

生产矿井可以根据各工作面正常生产条件时，至少进行5昼夜的观测，得出5个值，取其最大值。

通常机采工作面取=1.2~1.6；

炮采工作面取=1.4~2.0；

水采工作面取=2.0~3.0。

综合考虑取1.3

ⅱ按工作面进风流温度计算

回采工作面应有良好的气候条件，其气温和风速的关系应符合下表的要求。

　表2-1

回采工作面的空气温度（℃）

回采工作面的风速（m/s）

<

15

0.3—0.5

15—18

0.5—0.8

18—20

0.8—1.0

20—23

1.0—1.5

23—26

1.5—1.8

（2-2）

其中

—第i个采煤工作面的平均风速，按其进风流温度从上表选，m/s；

—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，m2；

—第i个采煤工作面的长度系数，从下表中选择。

　表2-2

采煤工作面的长度/m

采煤工作面的长度风量系数

50

0.8

50—80

0.9

80—120

1.0

120—150

1.1

150—180

1.2

>

180

1.3—1.4

ⅲ按使用炸药量计算

（2-3）

25—每使用1kg炸药的供风量，m3/min；

—第i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。

ⅳ按工作人员人数计算

（2-4）

4—每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；

—第i个采煤工作面同时工作的最多人数，个。

ⅴ按风速进行验算（《规程2010》第一百零一条）

按最低风速验算采煤工作面的最小风量：

按最高风速验算采煤工作面的最大风量：

根据风速验算工作面的风量符合要求。

用以上四种方法对采区每个独立通风的回采工作面进行计算，选择最值作为回采工作面所需风量即904m3/min。

备用工作面亦按上述要求，并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算需风量，且不得低于其回采时需风量的50%。

把这些风量和采区内独立通风的备用工作面所需风量累加起来，就是采区内回采工作面和备用工作面所需的总风量。

即（904+904/2）=1356m3/min

2、掘进工作面需风量计算：

ⅰ按瓦斯涌出量计算

（2-5）

—第i个掘进工作面需要风量，m3/min

—第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；

—第i个掘进工作面瓦斯涌出不均匀和风量备用系数，一般取1.5~2.0。

ⅱ按炸药量计算

（2-6）

—第i个掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。

ⅲ按工作人员数量计算

（2-7）

—第i个掘进工作面同时工作的最多人数。

ⅳ按风速进行验算

按最低风速验算各个岩巷掘进工作面的最小风量：

按最高风速验算各掘进工作面的最小风量：

式中—第i个掘进巷道工作面巷道的净断面积，m2。

根据风速验算掘进工作面的风量符合要求。

用以上几种方法对掘进工作面进行计算，选择最大值作为掘进工作面所需风量即675m3/min

3、硐室所需风量的计算

采区各硐室的风量可按经验值来确定，即采区变电所、绞车房供风量均不低于60m3/min，其他硐室的供风量不低于30m3/min。

又结合本矿为高瓦斯矿的实际情况确定为：

采区绞车房、变电所及火药库供风量为80m3/min，其他硐室的供风量为45m3/min。

4、矿井总风量的计算

矿井的总风量，应按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算：

　Qm=（∑Qwt＋∑Qht＋∑Qrt＋∑Qot）KWZ（2-8）

　式中：

∑Qwt——采煤工作面和备用工作所需风量之和，m3/min。

∑Qht——掘进工作面所需风量之和，m3/min。

∑Qrt――硐室所需风量之和，m3/min。

∑Qot――其他用风地点所需风量之和，为以上工作面所需风量的总和的3％m3/min。

KWZ――采区风量备用系数，包括采区漏风和配风不均匀等因素，该值应从实测和统计中求得，一般取1.15～1.25

∑Qwt=904+904/2=1356m3/min

∑Qht==600m3/min

∑Qrt=80×

3=240m3/min

∑Qot=（1356+600+240）×

3％=65.88m3/min

Q容易=（1356+600+240+65.88）×

1.2=2714m3/min

2.2矿井风量的分配

2.2.1风量的分配的原则和方法

根据实际需要由里往外细致配风，即先定井下各个工作地点所需的有效风量，逆风流方向加上各风路上允许的漏风量，确定各风路上的风量和矿井的总进风量，再加上抽出式主扇井口和附属装置的允许漏风量。

如不考虑因体积膨胀的风量，即得出通过主要通风机的总风量。

所配给的风量必须符合《规程》中相关规定：

关于氧气、沼气、二氧化碳和其他有毒有害气体安全浓度的规定；

关于最高风速和最低风速的规定；

关于采掘工作面和机电硐室最高温度的规定；

关于冷空气预热i的规定，以及关于空气中粉尘