矿井通风系统设计方案.docx
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矿井通风系统设计方案
矿井通风系统设计方案
结论..............................................................................................................................35
参考文献......................................................................................................................37
附表1通风容易时期摩擦阻力及风速校核计算表...............................................39
附表2通风困难时期摩擦阻力及风速校核计算表...............................................40
附图1开拓平面图
附图2开拓剖面图
附图3通风平面图
附图4通风系统示意图
附图5矿井2#煤层底板等高线及地质储量计算图
1矿井概述
某矿井是位于某市东北部约4公里处的一座高瓦斯矿井,隶属于某矿务局。
本矿区在地貌上属于华北大平原西侧的一部分,就其成因而言为太行山东麓冲洪积平原的一部分。
区内地势平坦,地表标高介于+53m~+62m之间,自然坡度2.3‰。
公路交通:
其西距京广公路约3.4公里、距规划中的东环路约300米;北距京广公路与京深高速公路联络线(北外环)1.30公里、距规划中的北环路310米;东距东外环2.60公里、距京深高速公路3.60公里;南距某(台)某(县)公路约2.40公里,距牛尾河1.45公里。
该矿井年平均气温13℃左右,年最高气温42℃,年最低气温-22℃;年降雨量300mm~600mm,蒸发量400mm~600mm;常年风向为西北风,风速最大为18m/s;冻土最大厚度为440mm。
2井田地质特征
2.1地质特征
2.1.1煤系地层特征
2.1.2地质构造
该地区在区域构造上位于太行断块中段东部边缘上。
东隔太行山东缘大断裂与冀鲁断块毗邻。
其西部及北缘呈北东45°斜亘着一个升起较高的山太古界赞皇群混合片麻岩组成的隆起。
勘探证实,区内隐伏着几组雁行斜列式断裂,即多字形构造体系。
井田内断裂构造比较发育,以正断层为主。
按其生成时间和产状可分为两组。
一组为燕山期成的走向NW25°,近似走向的正断层;另一组为喜山期生成的走向NE~NEE的近似倾向的正断层。
井田精查勘探阶段探明断层30条。
其中,落差大于100m的6条,即F1、F15、F19、F23、F29、F30;落差大于50m~100m的3条,即F12、F21、F22;落差30~50m的5条,即F24、F27、F44、F1A、F69;落差小于30m的16条。
通过对矿井达产采区地震补充勘探,在达产采区范围(地震补充勘探范围)内查明的断裂构造与基本符合的有10条,即F1、F19、F23、F14、F81、F18、F24、F51、F52、F53;与精查不符合需要重新修改产状的4条,即F21、F22、F49、F50;否定精查报告断层1条,即F69;新发现断层10条,落差均在30m以下。
由于受断层切割,使地层沿NW~SE向形成阶梯形断块,一些主要断层构成了采区的自然边界。
2.2煤层特征
2.2.1地质勘探程度
精查勘探工作对井田内的地质构造形态、主要断层、褶曲已基本查明,并对采区的煤层和构造加密了控制,煤层对比清楚,井下各开采技术条件已查明或基本查明,各级储量比例满足规范要求,并对水文地质特征做了研究论证,勘探成果基本满足了设计要求[1]。
2.2.2煤层
该井田含煤地层为石炭二迭系的本溪组、太原组和山西组,含煤地层总厚217m,含煤16-18层,可采及局部可采煤层七层,由上而下依次顺序为1、2、2下、6、7、8、9号煤层,煤层总厚17.16m。
因深部7、8、9三个煤层受奥陶系灰岩水的影响暂不能开采。
1号煤层平均厚度0.63m,结构简单,赋存不稳定仅局部可采;2号煤层为主采煤层,结构简单、赋存稳定,全井田可采,平均厚度7.30m;2下煤层平均厚度1.23m,6号煤层平均厚度1.58m,该两层煤结构简单,赋存稳定,全井田可采[8]。
2.2.3煤质
2号煤原煤煤的容重为1.34t/m3,为深黑色,玻璃光泽,节理发育,参差状断口,主要由亮煤组成,并夹有镜煤、暗煤条带,属半亮型煤。
具有三低一高的特点,平均灰分11.86%,全硫0.41%,磷0.032%,胶质层平均厚度15.7mm,发热量Q=82.9(cal/g)。
即灰份低,磷份低,硫份低,发热量高的特点,其煤种为气肥煤类,各煤层煤质见表1-1。
表1-1原煤煤质特征
顺序
煤
层
Mad
%
Ad
%
Vdaf
%
Std
%
Pd
%
Qb,daf
J/g
Gr
i
Y
mm
ST
℃
1
1
18.96
40.66
0.50
0.005
33750
16.5
>1450
2
2
11.86
39.35
0.41
0.032
34411
15.7
>1350
3
2下
16.80
38.00
0.40
0.006
33880
15
>1430
4
6
19.22
42.53
3.00
0.004
34549
27
1290
注:
Mad-分析基水分;Ad-干基水分;Vdaf-可燃基挥发分;Std-干基全硫;Pd-干基磷分;
Qb,daf-可燃基弹筒发热量;Y-角质层厚度;ST-灰熔融性软化温度;
3矿井开拓及基本巷道布置
3.1矿井开拓
3.1.1井筒数目及坐标
1)数目:
矿井设有两个井筒,即主井和副井。
2)坐标:
项目
单位
主井
副井
井口坐标
经距(y)
m
8090.000
8140.000
纬距(x)
m
6840.000
6790.000
3.1.2水平划分及水平标高的确定
在确定水平标高时,从大巷布置分析,一水平大巷标高的确定基本不受井下开拓及首采区布置影响;但因地面工业场地所处的环境及条件限制(东侧村庄、西侧高压线路、南侧要求少压煤并保护村间道路、北侧井筒避开井下F23断层),井筒位置的布置范围受到限制,限定了井底车场的位置,故一水平标高将与井底车场所处层位关系密切。
经分析比较,井底车场位于2号煤层顶板砂岩之中﹣760m水平比较适宜,矿井一水平标高﹣760m,深部水平标高初定在﹣1080m水平,考虑到一水平采用大巷两侧上、下山开采时,在﹣920m水平设一中间辅助水平,届时生产单位可根据采区及回采工作面布置适当调整。
矿井深部水平延深采用暗斜井的方式,暗斜井的位置拟设在F22护煤柱边界处。
3.2矿井基本巷道
3.2.1主井、副井、及风井
1)主副井筒断面的特征见表3-1,井筒直径的确定要根据表3-2进行校核。
表3-1各井筒特征表
名称
井口标高
(m)
井筒直径
(m)
井筒净断面
(m2)
井筒支护
井筒装备
主井
+59.500
6.5
33.18
混凝土
箕斗
副井
+59.500
8.0
50.27
混凝土
罐笼
表3-2井筒容许最大风速
井筒名称
容许最大风速(m/s)
无提升设备的风井
15
专为升降物料的井筒
12
升降人员和物料的井筒
8
设非封闭梯子间的井筒
8
修理井筒时
8
2)井筒施工方法:
由于主、副、风井筒均穿过235m有粘土、泥岩、砂层、砾石层所组成的新生界地层,因该层厚度大,含水、砂层较多,故各井筒表土段均采用冻结法施工,基岩段采用普通凿井法施工。
施工前由井筒检查孔验证。
3)井筒支护:
采用整体灌注式,材料采用混凝土,此支护类型整体性好,强度较高,防水性能好,便于机械化,施工方便,劳动强度低。
3.2.2主要开拓巷道布置
1)运输大巷
本设计选用两水平开拓。
布置方式有分层、分组、集中三种,因为本设计只考虑单一煤层,所以无需比较选择,单层布置即可。
巷道断面形状采用半圆拱型,采用混凝土砌碹支护。
输送机(胶带)运输大巷净断面15.8m2,设计掘进断面16.8m2。
图3-1该矿井主井井筒断面布置
图3-2该矿井副井井筒断面布置
2)石门
轨道运输大巷的石门为主要进风石门,形状为半圆拱型,且还有辅助运输系统的主要巷道。
所以净断面为20.73m2(直径2m,半径1.3m),掘进断面21.32m2,支护为锚喷。
图3-3主石门断面
3)轨道大巷
轨道大巷作为全矿井的进风巷,服务年限长,设计与运输大巷平行,同时亦采用岩石大巷掘进,支护方式采用混凝土砌碹方式。
轨道大巷净断面14.0m2,设计掘进断面15.4m2。
图3-4胶带运输大巷
图5-5半圆拱轨道大巷断面
4)采区巷道
①采区轨道上、下山采用混凝土砌碹、外抹灰浆的巷道,掘进断面13.21m2,净断面12.6m2,周长14.2m。
②采区运输(输送机)上、下山采用混凝土砌碹、外抹灰浆的巷道,断面特征见表3-3。
表3-3断面特征表
围岩性质
断面(m2)
掘进尺寸(mm)
锚杆(mm)
净周长(m)
净
掘
宽
高
形式
外漏长度
排列方向
间排距
锚深
煤
14.3
15.6
4200
3600
钢筋砂浆
100
矩形
800
1600
15.6
③顺槽单轨运输巷(进风巷)采用锚梁网支护形式的巷道。
④顺槽刮板输送机巷(回风巷)采用锚梁网支护形式的巷道。
4采煤方法和矿井运输、提升系统
4.1采煤方法和回采工艺
4.1.1采煤方法的确定
根据不同的矿山地质及技术条件,可有不同的采煤系统与采煤工艺相匹配,从而构成多种多样的采煤方法[2]。
结合本设计中煤矿地质条件和技术原因主要对单一煤层走向长壁式采煤方法和煤层倾斜长壁式采煤方法进行比较。
见表4-1:
表4-1采煤方法比较表
采煤方法
推进方向
采空区处理
采煤工艺
适用条件
应用范围
走向长壁
走向
跨落
综普炮
倾角≥12°
43.2%
倾斜长壁
倾斜
跨落
综普炮
倾角<12°
8.7%
由于2号煤层的平均厚度为7.30m,而且赋存条件稳定,煤层平均倾角3°的条件,所以采用倾斜长壁、综合机械化放顶煤(综放)全部垮落采煤法。
矿井的采煤机械化程度达到100%。
4.1.2综采放顶煤采煤法主要参数及工艺
1)工作面主要参数及其确定
(1)工作面走向长度
随着工作面单产的提高,工作面推进速度相应加快,为减少工作面搬家次数,提高工作面连续推进长度,近年来工作面走向长度不断增加,在目前技术条件下,综采放顶煤工作面走向长度以1500~2000m为宜,最短不应小1000m,设计时考虑到工作面的具体条件,确定工作面长度为1700m[3]。
(2)工作面长度
5)回采工作面主要设备见表4-2。
表4-2回采工作面主要设备
序号
设备名称
型号
功率﹙kW﹚
单位
数量
1
采煤机
AM500
375×2
台
1
2
端头支架
ZT14400/23/32
套
2
3
液压支架
ZFP5400—17/35
架
116
4
前运输机
SGZ—830/630S
315×2
部
1
5
后运输机
SGZ—830/630
315×2
部
1
6
转载机
S
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