煤矿矿井通风与安全设计1Word下载.docx
- 文档编号:19248684
- 上传时间:2023-01-04
- 格式:DOCX
- 页数:47
- 大小:284.42KB
煤矿矿井通风与安全设计1Word下载.docx
《煤矿矿井通风与安全设计1Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《煤矿矿井通风与安全设计1Word下载.docx(47页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
xxx矿交通方便,矿井铁路专用线,从xxx矿务局安阳城集配站接轨,可以通过新焦铁路,直达全国各大城市,公路交通也方便,邻近矿井冯营矿、演马庄矿。
3)地形与河流
井田范围内,地形平坦。
井田北缘有xxx,高出地面约70米。
地表覆盖有第四纪黄土。
地面有受雨水冲刷的深沟及农田灌溉渠数条,沟深1-2米。
深沟平时干枯,夏季雨后有短暂时间流水。
有一河床,平时干枯,雨季有时有洪水,洪水百年一遇,洪水最高峰350立方米/秒的流量,在主井口洪水位正93.1米,洪水三年一遇,洪水最高峰450立方米/秒的流量,在主井口洪水位正93.25米。
4)气象
根据xxx市气象资料,xxx市属半大陆性气候,最高气温43.2度,最低气温-16.9度,每年7、8、9月为雨季,年最大降雨量为908.7毫米,正常风速为40米/秒。
2.1.2地质特征
1)地质构造
本井田位于太行山余脉之南坡,呈单斜构造,岩层倾斜方向东南,倾角13.5度-16度。
井田范围内基岩均被厚度80-210米的第四纪黄土及砾石层所覆盖,井田无褶皱现象出现,皆为正断层,曾多沿走向方向发展,只有方庄断层、北碑村断层,以倾斜方向北30度出现。
见表2-1。
表2-1主要地质构造
序号
名称
断层性质
断层面走向
断层面倾向
倾角(度)
落差(米)
水平断距(米)
位置及范围
1
马坊泉断层
正
北45~55度东
北西
70
32~160
7000
井田下部
2
方庄断层与北碑村断层
北30度东
相反
60
100~130
10000
井田东部
大煤属于中灰分低硫分优质无烟煤,主要用作民用燃料和制造合成氨的造气原料,也能作为高炉喷吹和燃烧铁矿石的燃料,还能用于制造各种碳素材料,如炭电极,活性碳等。
表2-2煤的工业分析
煤层名称
原煤工业分析(%)最小-最大/平均
水分
灰分
硫分
挥发分
发热量
大煤
0.16-2.92
7.16-52.19
0.29-1.43
6.36-20.96
8212-8489
平均
1.11
18.20
0.45
8.92
8352
2)水文地质
以煤层位置和层次将含水层划分为两部分:
顶板水和底板水。
大煤以上统称为顶板水,包括冲积层、基研风化带和砂岩等含水层:
大煤以下统称为底板水,包括第八层灰岩,第二灰岩和奥陶系灰岩等含水层。
地下水总流向从西北向东南,水力坡度为0.3%,水位标高一般为+90米左右。
顶板水根据地质报告为40m3/min,顶板水为10m3/min,矿井正常涌水量为50m3/min。
矿井最大涌水量为120m3/min。
煤层特征见表2-2。
表2-3煤层特征表
煤层厚度
倾向
倾角/°
围岩性质
煤牌号
硬度
容重t/m
煤层结构及稳定性
最小-最大
顶板
底板
0.98-8.13
5.15
东南
13.5-16
砂质页岩
页岩和砂质页岩
03
3-4
1.48
稳定简单
3)瓦斯煤尘
xxx矿瓦斯,根据大煤采样规定,和演马庄矿实测计算结果,应属超级瓦斯区,并有煤和瓦斯突出危险。
煤尘无自燃和爆炸性危险。
相对瓦斯涌出量为11.43立方米/吨。
2.2矿井储量、年产量及服务年限
2.2.1井田界限
xxx井田范围,西以十一勘探线为界,东至被碑村断层为界,被到大煤隐伏露头,南达西仓上断层为界。
井田走向4.2-5.3km,倾斜宽度为3-4.2km,井田面积为17.50km。
xxx井田内,有可采煤层两层,即大煤和小煤,但由于小煤分布不均匀,只是局部可采,因而xxx井田内,基本上属于单一煤层开采。
2.2.2井田储量
表2-4矿井工业储量汇总表
工业储量(万吨)
备注
A
B
A+B
C
A+B+C
3211.487
991.657
4203.144
7545.645
11748.789
表2-5矿井可采储量汇总表
开采水平
工业储量
矿井设计储量(万吨)
矿井可采储量(万吨)
永久煤柱损失
设计储量
设计煤柱损失
可采
储量
断层煤柱
境界煤柱
构筑物煤柱
其它煤柱
工业场地煤柱
井下巷道煤柱
其他煤柱
Ⅰ
3570
57
175
152
3186
318
246
2622
Ⅱ
8179
498
229
481
6742
635
592
500
5015
合计
11749
555
404
381
9928
953
838
7637
2.2.3矿井年产量及服务年限
1)矿井工作制度
矿井设计年工作日为330天,每天三班工作制,净提升时间为16小时。
2)矿井设计生产能力[1]
根据井田的煤层赋存条件、可采储量和矿井的境界范围,矿井设计为中型煤矿,年产90万吨,日产能力达到2795吨。
3)矿井服务年限
矿井服务年限根据下式计算:
式中:
T--矿井设计服务年限,a;
ZK--矿井可采储量,Mt;
A--矿井设计年产量,Mt/a;
K--储量备用系数,K=1.3~1.5
第一水平的工业储量为2622万吨,按年产量为90万吨,储备系数为1.4计算,第一水平服务年限为21年。
2.3井田开拓
2.3.1概述开拓方案
井田范围内,地表平坦,煤层埋藏深度较大,加之冲积层厚度达80~216米,有流沙层,含水性大,无平峒及斜井开拓的可能,故本井田选用竖井开拓。
矿井主付井井口及工业广场,布置在xxx南,大陆村东北侧。
通风系统类型为两翼对角式,两风井位于井田浅部边界的两翼[2]。
矿井底车场及第一水平,设于-225米标高,井底车场设于大煤顶板岩层内,东西运输大巷设于岩层内,上部净岩柱不少于18米。
第一水平布置两个采区,东翼、西翼各一个采区,矿井投产时两个采区同时投产,一个综采工作面,一个炮采工作面,互相交替开采[3]。
第二水平在井田下部,设于-450米水平,第一水平与第二水平之间,用水平石门及集中下山联系。
2.3.2井筒
井筒特征见表2-6。
2.3.3井底车场及硐室
1)车场形式的选择
井底车场根据运轨,提升,排水改变后的实际情况,确定为环行立式车场。
车场及峒室全部开凿于顶板岩石中,车场中副井底轨面标高为-225米。
经计算,
表2-6井筒特征
井筒名称
主井
副井
西风井
东风井
井口坐标
X(m)
3909101.214
3909938
3908700
3910785
Y(m)
446285.807
446296
444850
446125
Z(m)
+93.5
+93.3
+94.7
+100.9
用途
提煤
混合
回风
提升设备
箕斗
罐笼
(有梯子间)
井筒倾角/°
90
断面形状
圆形
支护方式
混凝土
井筒壁厚/mm
提升方位角/°
119°
30′
井塔
----
井筒深度/m
318.3
125.6
127.7
断面积
净/m2
28.27
12.56
掘/m2
38.48
19.63
井底车场的通过能力是富裕的。
2)井底车场的硐室
车场内设有:
井下泵房变电所硐室及通道,井底车场水仓,主排水泵硐室,管子道、等候室、信号室、推车机硐室、井下炸药库及通道、消防器材库、电机车库及修理间硐室、以及井底水窝潜水泵硐室和清理水仓绞车房等硐室。
由于矿井的井架、井筒、巷道、井底、井底车场及运输大巷,均由混凝土及钢材等不易燃材料构成,而且井底车场的火药库、泵房、变电所均设有防火栅栏两用门,因此,在井筒、井底车场设防火门意义就不大了。
井底车场两翼设有32kg/㎝水闸门,一旦发生突水,排水能力不足时,可迅速关闭水闸门,保护泵房、变电所及井底车场所有硐室。
由于本矿设计的管子道与罐笼垂直相交,在发生事故时,无法增援和外运排水设施,所以,管子道内不铺设轨道。
为解决这一问题,在井底车场两翼,分别设有水闸门,在排水能力不足时,关闭水闸门,由副井增援或外运排水设施的。
所以,井底车场不设防火硐室及密闭门,管子道内不铺设轨道。
水仓分内水仓、外水仓,容量为9000m3。
均布置于井底车场附近的顶板岩石中。
水仓用人工方式清理。
井底煤仓的型式、容量及清理运煤方式:
井地煤仓为直径6m的圆筒煤仓,容量464吨,煤由漏斗进入箕斗经主井提至地面。
井底车场的支护方式及支撑材料:
由于巷道密度大,地质条件复杂,小断层多,岩石松软破碎,除在岩石好的情况下采用锚喷支护外,一般均为混凝土。
井下炸药库为壁槽式,容量1960kg,位于井底车场副井绕道左侧,有条进风道,新鲜风流经炸药库后,回风经回风巷,进入专用回风巷。
见图2-2。
图2-2井底车场平面图
2.3.4开采顺序及采煤工作面的配置
1)开采顺序
在井田范围内,采区范围的区段开采顺序为下行式,即先采上区段,后采下区段。
区段内煤层采用分层下行开采,先采上分层,后采下分层。
2)采煤工作面的配置
为实现高产高效,低成本、低坑耗,符合一矿一井一面或两面的发展趋势,降低开拓及生产巷道掘进率,简化生产系统,使矿井朝高度集中、简单可靠的方向发展,设计矿井一个综采工作面和一个炮采工作面。
采区走向长2500米,一个综采工作面(或者一个炮采工作面)和两个煤巷掘进工作面。
综机工作面采用MLSS3-170型调高双滚筒采煤机。
该机生产能力为0-780吨/小时,采高使用于1.6-3.0米,截深为0.6米,牵引速度为0-9.3米/分,该机构造简单,操作方便,性能良好,生产能力大、外型小,除尘系统可靠等优点,为此综采工作面采用MLSS3-170型机组为理想的采煤机。
由于MLSS3-170型采煤机本身带有弧型挡煤板所以工作面可以实现机械化装煤,不需要专门的装煤设备。
炮采工作面采用单体液压支柱,正悬臂齐梁直线柱布置,控顶距为2.4-3.2米,即最小控顶距三排支柱,最大控顶距为四排支柱,每推进一排放一次顶,采用刮板输送机将煤运出。
2.4采煤准备
2.4.1采煤方法
xxx井田,依据地质报告提供的依据,大煤为该井主要可采煤层,分布稳定,结构简单,为中灰,低硫,高强度无烟煤。
煤厚0.92-8.13米,平均厚度为5.15米。
大煤直接顶板为粉砂岩,厚0-30米,一般厚度5米左右。
属于2-3级顶板。
大煤底版为粉砂岩,局部具有砂岩矽质结核,大煤距九层灰岩10米左右,煤层倾角13.5°
-16°
。
根据煤炭工业设计规范和该井田煤层赋存条件,决定采用走向长壁,倾斜分层,下行垮落采煤法进行回采。
2.4.2采区巷道布置及生产系统[4]
矿井采区上山设计为三条:
轨道上山、胶带运输机上山和回风上山。
由于水文地质条件复杂,均布置在顶板岩层内,距煤层六米。
基本呈水平布置。
中间为运输巷,两边或者是轨道巷或者是回风巷。
见图2-3。
图2-3采区上山布置示意图
工作面顺槽,均以分层回采分层掘进布置。
在顺槽运输巷与上山运输巷联接处,布置集中运输大巷。
1)工作面支架和顶板管理方式
(1)综采工作面:
为了适应综采工作面顶板管理需要,选择适用的液压支架,结合xxx矿顶板岩性及我局现有生产矿井顶板破碎,易于冒落、控顶距离小,周期来压不明显等特点,我们决定选用ZY-3型国产液压支架进行支护。
由于这种支架架设后将工作面与老空区完全隔开了,因而在顶板管理方式上仍属于陷落法进行管理[8]。
(2)炮采工作面:
和综采工作面一样在单体液压支柱上面铺设金属人工假顶,全部垮落式分层开采法管理顶板。
2)采煤工作面的循环数、年进度及工作面长度
综采工作面日循环数为5,日进度为0.6×
5=3.0米,年进度为3.0×
330=990米,工作面倾向长度为160米。
Q综日=工作面长度×
采高×
日进尺×
比重×
回采率
=160×
2.8×
3×
1.48×
0.93=1850t
Q综年=1850×
330=61.05万吨
炮采工作面日循环数为3,日进度为0.8×
3=2.4米,年进度分别为:
2.4×
330=792米,工作面长度为100米。
Q炮日=工作面长度×
=100×
0.95=945t
Q炮年=945×
330=31.18万吨
采煤工作面日产量=Q综日+Q炮日=1850+945=2795t
采煤工作面年产量=Q综年+Q炮年=61.05+31.18=92.23万吨
3)巷道支护形式,掘进工作面个数,采掘比例关系
巷道断面尺寸的确定是以所通过的机器最大外型尺寸,通风量大小来决定的,综采工作面上顺槽除通过运料车外设有大型设备,因而选用2.4×
2.4矿用工字钢支架进行巷道支护。
下顺槽由于除要装有SZQ-75型转载机外,还需要可供移动的变电站用轻便轨道,因而选用3.6米长梁×
2.6米长柱的矿用工字钢支架,进行支护。
炮采工作面上顺槽用2.2×
2.2矿用工字钢支架,下顺槽用2.4×
2.4矿用工字钢支架。
掘进工作面:
全井配有四个煤巷掘进工作面,11采区、12采区各两个,采掘比例为大致为1:
2。
第一水平中期,为了接替顺利,在二水平增加两个岩巷掘进工作面。
4)采煤工作面煤炭运输工艺流程
(1)回采工作面:
工作面(刮板运输机)-顺槽(胶带或刮板运输机)-集中巷(胶带运输机)-上山(胶带运输机)-大巷(胶带运输)-主井胶带运输巷-箕斗-地面受煤仓。
(2)掘进工作面:
工作面(仓式列车)-集中运输巷-胶带运输机上山-胶带运输大巷-主井底斜胶带运输巷-箕斗-地面受煤仓。
2.5矿井运输、提升及排水
2.5.1矿井运输
东西两翼分别开皮带运输巷和单轨运输巷,因两翼运输任务基本相同,经技术经济比较,分别采用SPJ-型800型皮带机运输。
矸石、材料设备、掘进煤及杂煤等,仍采用蓄电池电机车运输。
但机车台数为3台,2台运转,1台检修。
机车运输为单轨巷道,巷道坡度4‰,矸石运往副井,提升至地面排至矸石山。
2.5.2提升设备
主副井为一对立井,井筒直径为6m,主井井口锁口标高+93.5m,井底轨面标高-224.5m,井架箕斗卸装标高+106.44m,井底箕斗座标高-209.5m。
井筒深度318m。
提升高度315.49m,采用一对8m3(6吨)箕斗提煤,并采用静水压拉紧装置密封钢丝绳罐道。
副井井口锁口标高+93.3m,井底轨面标高-225m,井筒深度和提升高度318.3m,采用一对一吨双车单层多绳提升罐笼,绳尾为74×
18-130型扁钢丝绳。
并采用球扁钢固定灌道。
1)主井提升
主井装备一对8m3(6吨)箕斗,专供提煤用。
提升设备选用一台ZJK-3.5×
1.7/15.5提升机,其规格如下:
卷筒数量:
2个
卷筒直径:
3500㎜
卷筒宽度:
1700㎜
钢丝绳最大静张力:
17000㎏
钢丝绳最大静张力差:
11500㎏
减速比:
1:
15.5
配用YR143-39-12型电动机,电压为6KV,容量为630KW,转速为491转/分。
选用TKD-1286型交流传动控制设备,带动力制动。
提升绳采用6×
19+1-37-170-I-ST型钢绳,直径37㎜,重量4.6㎏/m。
最大绳速5.8m/s,年提升能力144MT为设计年产量的160%。
提升信号采用声光双重信号,转发直发两种方式。
2)副井提升设备
副井装备一对一吨双车单层多绳提升罐笼,专供提升人员、物料和矸石。
提升设备采用JKD-1.85×
4型多绳轮绞车,其减速比为8.8,最大绳速5.8m/s,配备ZD2-152-18型直流电机,其容量为400瓦,电压440伏,转速为500转/分。
附全套电动发电机组的电控设备。
所采用的一吨矿车单层双车多绳罐笼,其平面规格为4500×
1400毫米,并采用等重尾绳平衡系统,主绳采用三角股钢丝绳,其规格为:
620+1-21-170-特-Z(S)-T-b-乙左右捻向各两条,重量1.87公斤/米,尾绳采用扁钢丝绳两条,规格为:
74×
18-130型。
钢丝绳对衬垫的摩擦系数采用0.2,围抱角180度,罐笼自重约5吨。
提升高度318.3米,计算结果如下:
最大静张力:
12320<16140公斤
最大静张力差:
3672<3680公斤
衬垫压力:
15.2<20公斤/平方公分
静防滑安全系数:
1.97>1.75
动防滑安全系数:
1.5>1.25
防滑允许加速度:
0.95>0.5公尺/秒
防滑允许减速度:
4.4>0.7
紧急制动力:
3.26>3
2.5.3排水设备
根据地质报告,预计矿井正常涌水量50立方米/分,以及比邻矿井演马庄突水情况,经研究确定矿井最大涌水量为120吨/分。
鉴于该矿水量较大,在万一突水时能在水中运转的潜水泵较为适宜,但在付井底的安装有困难,因此,研究决定普通卧泵和潜水泵混合排水方式排水比较合理。
1)潜水泵3台,一台使用,一台备用,一台检修。
安于主井底水窝,每台泵配一趟φ419毫米管路直接排出地面。
潜水泵规格:
水量20吨/分1200吨/时
扬程:
360米
容量:
1600瓦
2)卧泵15台,8台适用,5台备用,2台检修。
安于主泵房内,配备6趟φ419毫米管路,经管子道由副井排出地面。
卧泵规格:
水量:
7吨/分420吨/时
电动机:
JSQ158-4680瓦6000伏
3矿井通风设计
3.1通风系统选择
xxx井田大煤属优质无烟煤,煤层赋存稳定,倾角13.5度~16度,煤厚平均5.15米,冲积层较厚,属于煤与瓦斯突出矿井,采区相对瓦斯涌出量为11.43m3/t,煤尘无爆炸性,煤层无自然发火期,设计年产量90万吨。
由于矿井服务年限较长,考虑到通风及设备选型,矿井所需风量和风压的变化等因素,分为两期进行设计[5]。
第一水平为前期,走向长5000米,倾向长1000米。
第二水平为后期,考虑到开采深度及通风路线长度的增加,原定再上一个风井,为混合式通风,以满足通风需要。
3.1.1主要通风机的工作方法
抽出式主要通风机使井下风流处于负压状态,当一旦主要通风机因故停止运转时,井下的风流压力提高,有可能使采空区瓦斯涌出量减少,比较安全;
压入式主要通风机使井下风流处于正压状态,当主要通风机停转时,风流压力降低,有可能使采空区瓦斯涌出量增加。
采用压入式通风时,须使矿井总进风路线上设置若干构筑物,使通风管理工作比较困难,漏风较大。
根据本矿的实际情况,瓦斯含量大,易突出,是不宜采用压入式通风的。
因此,确定通风机工作方法为抽出式通风。
3.1.2通风系统选择
根据矿井瓦斯涌出量,矿井设计生产能力,煤层赋存条件等因素,考虑两种可行方案,分别是中央边界式和两翼对角式。
中央边界式的适用条件是:
煤层倾角较小、埋藏较浅、走向长度不大,而且瓦斯、自然发火比较严重的矿井,采用中央边界式是较合理的。
它与中央并列式相比,安全性要好,通风阻力较小,内部漏风小,这对于瓦斯、自然发火的管理工作是较有利的,且工业广场没有主要
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 煤矿 矿井 通风 安全 设计