李村项目部二期工程通风设计.docx
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李村项目部二期工程通风设计
XX项目部二期工程通风设计
2011年07月
编审人员
设计名称:
山西省煤销集团王家岭煤业有限公司矿建二期井巷工程通风施工组织设计
编
制
姓名
职务
专业职称
签名
日期
宋小军
项目部技术员
技术员
陈前林
项目部技术经理
工程师
姚敬东
工程副科
助理工程师
李忠华
工程副科
工程师
审
查
丁勇
安监副处长
工程师
张庆中
副总
高级工程师
律景田
副总
工程师
戎尚庆
副总
高级工程师
权守国
副处
工程师
郝建斌
总工程师
高级工程师
目录
第一章工程及瓦斯地质概况4
第一节工程概况4
第二节瓦斯地质5
第三节编制依据6
第二章施工方案6
第三章通风系统总体方案7
第一节通风系统方案设计的原则7
第二节通风系统总体方案8
第四章工作面有效风量计算和局扇选型10
第五章矿井监测监控系统15
第一节系统介绍15
第二节系统组成16
第三节系统功能与维护管理16
第六章瓦斯抽采设计17
第七章安全保障措施18
第一节、通风系统管理措施18
第二节、瓦斯排放措施19
第三节、瓦斯管理措施20
第四节、综合防尘措施20
第五节、预防瓦斯事故的安全措施21
第六节、井下防灭火措施22
第七节、预防煤与瓦斯突出措施25
第八节、其他保证措施28
第一章工程及瓦斯地质概况
第一节工程概况
李村矿井设计一期为3.00Mt/a,设计总规模为5.00Mt/a,2011年仍为二期建设。
根据李村煤矿建设管理处2011年工程进度安排,我项目部2011年:
主副井区主要是南翼各集中巷、南翼轨道大巷、南翼进风大巷、南翼辅运大巷、炸药库、上仓带式输运机斜巷、井底煤仓仓底检修斜巷等的工程;风井区主要巷道是南翼2#、3#回风巷。
井下巷道施工所需的提升运输、供电、供排水、压风、通讯、瓦斯监测监控等系统完善、运转正常。
整个矿井通风系统由主、副井进风,通过风井回风。
二期工程特征表见表1。
附图1:
表1井巷工程特征表
序
号
断面名称
煤岩类别
断面
形式
掘进断面(m2)
净宽(㎜)
净高
(㎜)
支护方式
备注
1.
南翼轨道运输大巷
煤
拱形
23.46
5200
4700
锚网梁索喷
2.
南翼辅运大巷
煤
拱形
23.46
5200
4700
锚网梁索喷
图纸未到
3.
南翼集中进风巷(新)
岩
拱形
23.47
5200
4780
锚网梁索喷
4.
南翼2#集中回风巷
岩-煤
拱形
25.46
5400
5000
锚网梁索喷
5.
南翼2#、3#回风巷
岩
拱形
25.87
5400
5000
锚网梁索喷
6.
南翼集中带式输送机巷
岩
拱形
19.42
5000
4150
锚网梁索喷
7.
炸药库
岩
拱形
2.8/7.9
1.450/
3.040
2.025/26.75
锚网喷、混砌
8.
南翼1#集中回风巷
岩
拱形
25.46
5400
5000
锚网梁索喷
9.
南翼上仓
带式输送机巷
岩
拱形
18.77
5400
3750
锚网梁索喷
10.
南翼集中辅运巷
岩
拱形
23.47
5200
4780
锚网梁索喷
11.
井底煤仓
仓底检修斜巷
岩
拱形
11.02
3400
3300
锚网梁喷
12.
南翼进风大巷
岩
拱形
23.42
5200
4700
锚网梁索喷
13.
南翼回风大巷
岩
拱形
25.87
5400
5000
锚网梁索喷
14.
井下爆破材料库开口交岔点
岩
拱形
锚网梁索喷
20.432m
584.09m3
15.
南翼进风大巷1号交岔点
岩
拱形
锚网梁索喷
18.868m
557.7m3
16.
矸石转载站交岔点
岩
拱形
锚网梁索喷
13.831m
484.81m3
第二节瓦斯地质
本井田内主要可采煤层有山西组3号煤层及太原组15号煤层。
3号煤层位于山西组下部,上距K8砂岩23.30-60.83m,平均41.89m。
煤层厚0.80-5.80m,一般厚4.30-5.80m,平均厚4.76m。
含泥岩、炭质泥岩夹矸0-1层,以距底板约0.50m左右的一层较为稳定(厚度0.11-0.50m)。
本煤层层位稳定,结构简单,厚度变异系数为0.24,可采系数为100%,属稳定的全区可采煤层(Ⅰ型)。
煤层顶板为深灰岩泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,局部为砂岩。
底板为黑色泥岩、砂质泥岩,深灰色粉砂岩。
3号煤层甲烷含量为4.88-25.90ml/g.daf,平均10.78ml/g.daf;本井田煤层气赋存具有一定的开采价值,因此在开采3号煤层之前建议对本井田范围内的煤层气进行抽放,以减轻在开采过程中井下瓦斯造成危害,同时加强对煤层气资源的综合开发利用,变害为利。
根据有掘必探,先探后掘的原则,井下所有巷道施工前必须先进行钻探;由矿方做3号煤层瓦斯突出鉴定,施工煤巷时做到先抽后采。
目前矿方井下瓦斯抽放系统已形成,由矿方负责瓦斯抽放,钻探时效果检验由矿方负责。
第三节编制依据
1、山西潞安矿业集团公司李村矿井二期工程施工组织设计(暨2011年度施工组织设计及灾害预防计划);
2、矿方提供的《山西潞安矿业集团公司李村矿井初步设计》;
3、2011版《煤矿安全规程》
第二章施工方案
现在项目部施工所需要的提升运输系统、通风、供电、供风、排水及监控等系统都已形成。
根据2011年施工计划安排,为满足实际施工需要,2011年计划最多布置15个掘进工作面,全部为炮掘工作面。
主要是施工南翼2号回风巷、南翼3号回风巷、井底煤仓仓底检修斜巷、南翼集中辅运巷、南翼集中进风巷(新)、上仓带式输运机斜巷、南翼进风大巷、南翼回风大巷、南翼1#集中回风巷、南翼2号集中回风巷、炸药库等工程。
一、施工队伍的确定:
计划安排七支施工队伍:
队伍1(119):
施工关键路线
①南翼轨道运输大巷——南翼辅运大巷。
②南翼2号集中回风巷(东)——与南翼1号2号集中回风巷措施巷贯通,解决通风问题。
队伍2(116):
施工关键路线
①南翼1号集中回风巷——与东段贯通——南翼1号2号集中回风巷措施巷——南翼2号集中回风巷(东)——与南翼3号回风巷贯通,解决通风问题。
②南翼2号回风巷及1303工作面回风巷。
队伍3(138):
①南翼2#集中回风巷(西)。
队伍4(133):
①南翼集中辅运巷及交岔点。
②主仓掘进及主仓砼浇筑——沉淀池。
队伍5(136):
①井底煤仓仓底检修斜巷。
②配水井、吸水井、配水巷掘进——配水井、吸水井、配水巷砼浇筑——主排水泵房泵基础——副仓砼浇筑、铺轨——管子道铺轨铺底——泵房电缆沟施工——1号采区变电所——1号采区变电所回风巷。
队伍6(137):
①南翼1号集中回风巷AB段——(同时)南翼1号集中回风巷(反掘)—贯通——胶轮车加油硐室。
②南翼1号集中回风巷(西)。
③南翼3号回风巷----与南翼2号集中回风巷(东)贯通——胶轮车检修硐室。
队伍7(145):
①主变电所浇筑、电缆沟及铺轨等工程——南翼上仓带式输送机斜巷。
②南翼进风联络巷——炸药库。
③1号进风石门——南翼集中进风巷(新)——2号进风石门——南翼集中进风巷(新)。
④井下爆破材料库开口交岔点——南翼进风大巷及1号交岔点。
第三章通风系统总体方案
第一节通风系统方案设计的原则
1、缩短独头通风的距离,服务于关键线路,缩短建井工期,尽快形成全负压通风系统。
2、主扇安装在中央风井地面,由矿方根据我方施工要求随时调整矿井风量,我方只负责井下局部通风系统调整,增加系统的可靠性和稳定性。
3、以南翼2#集中回风巷贯通为节点进行通风系统调整。
4、所有工作面局扇均布置两台,一台使用一台备用,双电源自动切换。
5、布置安全监控系统做到瓦斯治理监控有效,安装工业电视系统和人员定位系统提高矿井安全管理可靠性。
第二节通风系统总体方案
通风系统布置总体方案:
根据工程工程量和工程排队计划以2#回风巷贯通为节点,将2011年通风系统分为两个阶段进行布置。
即:
现阶段保持通风系统不变,以3#回风巷贯通为主要施工线路,在2#回风巷贯通后进行下阶段布置;下阶段在3#回风巷贯通同进行同封信系统调整,同时前移局部通风机,进一步优化通风系统,详见阶段描述
一、现阶段通风方案
关键线路:
、主水仓、3#回风巷贯通,
现阶段主要施工:
主水仓、南翼1#集中回风巷、南翼集中进风巷、南翼轨道运输大巷、南翼集中运输巷、南翼轨道运输石门、南翼2#集中回风、风井3#回风巷、风井2#回风巷等工作面。
目前矿井通风系统为三进一回通风即:
1#进风石门、2#进风石门、轨道运输大巷进风,机车充电硐室回风的全风压通风方式。
通风系统做如下布置:
(1)风机布置:
1、2#进风石门风机群4组FBD8.02×45KW风机,供风地点为1#集中回风巷、南翼集中轨道运输巷、南翼集中进风巷(新)、南翼集中回风巷AB段;
2、副井南马安装3组FBD8.02×45kw风机,用于南翼2#集中回风巷、南翼2#集中回风巷反掘面、南翼轨道运输大巷;
3、1#进风石门安装3组FBD8.02×45KW风机,用于1#2#回风联络巷、南翼进风联络巷、南翼进风大巷;
4、将主井南马两组风机前移至风井2#、3#回风巷联络巷风门前,向风井3#回风巷、风井2#回风巷两个工作面供风;
(2)通风设施布置:
1、在风井区2#与3#回风联络巷前砌筑1组风门,作用:
控制风井施工区进风量满足2#回风巷、3#回风巷工作面供风要求。
2、在风井北马距瓦斯泵房东口2m处砌筑1道密闭墙,作用:
防止总进风与总回风风流短路。
详见现阶段通风系统图。
第二阶段通风设计:
关键路线
南翼3#集中回风巷将于10月底贯通,贯通后井下施工的工作面为:
南翼集中进风巷、南翼集中运输巷、上仓带式输送机斜巷、井下爆炸材料库、南翼2#集中回风巷、南翼轨道运输巷、风井2#回风巷等工作面。
通风系统做如下布置:
(1)风机布置:
1、2#进风石门4组FBD8.02×45KW风机不动,继续为1#集中回风巷、南翼集中轨道运输巷、南翼集中进风巷(新)供风;
2、前移副井南马风机至进风石门2号交岔点处,安装4组FBD8.02×45kw风机,用于南翼2#集中回风巷、南翼轨道运输大巷、南翼进风大巷、爆炸材料库;
3、前移1#进风石门风机至1#进风石门与2#进风石门联络巷内10m处,安装3组FBD8.02×45KW风机用于南翼集中轨道运输巷、上仓输送机斜巷;
4、风井区2#与3#回风联络巷前安装2组风机不动,继续向风井2#回风巷供风;
(2)通风设施布置:
1、在2#进风石门风机群后,砌筑1组平衡风门。
2、在1#进风石门风机群后,砌筑1组平衡风门。
3、封堵煤仓下口溜煤眼,在煤仓通道口3m处搭设1道木板密闭。
4、在机车检修斜巷,砌筑1组行人风门。
5、拆除1#进风石门和2#进风石门风门,拆除风井变电所风门。
6、在1#进风石门与南翼轨道运输石门联络巷砌筑1组风门。
详见第二阶段通风系统图。
第四章工作面有效风量计算和局扇选型
一、工作面有效风量
一)、第一阶段工作面有效风量
第一阶段施工最长的独头通风距离是南翼2#集中回风巷,风机安装在副井南风机群,通风线路是:
副井南重车线--轨道运输石门—南翼2#集中回风巷。
下面就依该巷道为依据进行工作面有效风量计算和局扇选型计算(炮掘工作面)。
(1)、按人数计算用风量:
Q效=4N=4×60=240m3/min
Q效—掘进工作面实际需要的风量
N—工作面同时工作的最多人数(交接班时)
(2)、按最低风速计算用风量:
Q效=60vSi
=60×0.3×20
=360m3/min
Q效—掘进工作面实际需要的风量
v—煤巷掘进最低风速,取0.3m/s(由于井下大部分为煤巷,按照矿方定的煤巷最低风速计算)
Si—巷道的掘进断面积
(3)、按炸药消耗量计算用风量:
Q效=7.8{A(SL)2K}1/3/t
=7.8×{20×(25×650)2×0.3}1/3/30
=303m3/min
Q效—爆破后工作面所需风量
t—爆破后井巷通风时间,取30min
A--同时爆破的炸药量20kg(分上下台阶施工法,分次放炮)
S—井巷净横截面积25m2
L—通风长度650m
K—淋水系数取0.3
(4)、按CH4绝对涌出量计算用风量:
Q效=100qk
=100×2.5×1.8
=450m3/min
Q效—掘进工作面实际需要的风量
q—CH4绝对涌出量
K—瓦斯涌出不均衡系数取1.8
通过上述计算可知450m3/min即为工作面有效风量。
局扇的工作风量:
Q工=1.3×Q效
=1.3×450
=585m3/min
二、局扇选型计算
(1)、沿程摩擦风阻
R摩=6.5×α×L/d5
=6.5×0.0025×650/0.85
=32NS2/m8
R摩—摩擦风阻,NS2/m8
α—摩擦阻力系数为0.0025N.S2/m4
L—风筒长度650m
d—风筒直径(Ф800mm风筒)
(2)、接头风阻
R接=n×ξ×r/(2gs2)
=650/33×0.0029×1.2/(2×9.8×0.52)
=0.014NS2/m8
n—风筒接头数33个
ξ—风筒局部阻力系数,取0.0029
r—空气相对密度,取1.2kg/m3
g—重力加速度,取9.8
s—风筒断面积0.5
(3)、出口风阻
R出=0.818r/gd4
=0.818×1.2/9.8×0.84
=0.04NS2/m8
r—空气相对密度,取1.2kg/m3
g—重力加速度,取9.8
s—风筒断直径800mm
(4)弯头局部阻力计算
R弯=n×ξ×r/2×g×S2
R弯=2×0.4×1.2/2×9.8×0.52
R弯=1.18NS2/m8
R弯-风筒弯头风阻N×S2/m8
ξ-弯头局部阻力系数取0.4
n-弯头个数2
r—空气相对密度,取1.2kg/m3
g—重力加速度,取9.8
s—风筒断面积0.5
压入式局部风机风压计算:
H局扇全压=(R摩+R接+R出+R弯)Q2工
=(32+0.014+0.04+1.18)×9.752
=3159pa
H—工作风压,pa
R摩—沿程摩擦风阻,NS2/m8
R接—接头风阻,NS2/m8
R出—出口风阻,NS2/m8
R弯—风筒弯头风阻NS2/m8
Q工—工作面所需风量,m3/s
根据掘进工作面实际需要的风量,地面用两台(一台备用)FBD-NO8.0型压入式局扇,电机功率为2×45KW的风机,局扇风量为467~923m3/min,风压为2008—8057Pa,工作面布置一趟趟Ф800mm阻燃、抗静电胶质风筒,能够满足施工要求。
二)、第二阶段工作面有效风量
第二阶段施工供风距离最长的为上仓带式输送机斜巷。
风机安装轨道运输石门交叉点处,供风距离大约为700m下面就依该巷道为依据进行工作面有效风量计算和局扇选型计算(炮掘工作面)。
(1)、按人数计算用风量:
Q效=4N=4×60=240m3/min
Q效—掘进工作面实际需要的风量
N—工作面同时工作的最多人数(交接班时)
(2)、按最低风速计算用风量:
Q效=60vSi
=60×0.3×20
=360m3/min
Q效—掘进工作面实际需要的风量
v—煤巷掘进最低风速,取0.3m/s(按照矿方规定煤巷最低风速计算)
Si—巷道的掘进断面积
(3)、按炸药消耗量计算用风量:
Q效=7.8{A(SL)2K}1/3/t
=7.8×{20×(23×950)2×0.3}1/3/30
=369m3/min
Q效—爆破后工作面所需风量
t—爆破后井巷通风时间,取30min
A--同时爆破的炸药量20kg(分上下台阶施工法,分次放炮)
S—井巷净横截面积23m2
L—通风长度950m
K—淋水系数取0.3
(4)、按CH4绝对涌出量计算用风量:
Q效=100qk
=100×3×1.8
=540m3/min
Q效—掘进工作面实际需要的风量
q—CH4绝对涌出量
K—瓦斯涌出不均衡系数取1.8
通过上述计算可知540m3/min即为工作面有效风量。
局扇的工作风量:
Q工=1.3×Q效
=1.3×540
=702m3/min
二)、局扇选型计算
(1)、沿程摩擦风阻
R摩=6.5×α×L/d5
=6.5×0.0025×950/0.85
=47NS2/m8
R摩—摩擦风阻,NS2/m8
α—摩擦阻力系数为0.0025N.S2/m4
L—风筒长度950m
d—风筒直径(Ф800mm风筒)
(2)、接头风阻
R接=n×ξ×r/(2gs2)
=950/35×0.0029×1.2/(2×9.8×0.52)
=0.019NS2/m8
n—风筒接头数35个
ξ—风筒局部阻力系数,取0.0029
r—空气相对密度,取1.2kg/m3
g—重力加速度,取9.8
s—风筒断面积0.5
(3)、出口风阻
R出=0.818r/gd4
=0.818×1.2/9.8×0.84
=0.04NS2/m8
r—空气相对密度,取1.2kg/m3
g—重力加速度,取9.8
s—风筒断直径800mm
(4)弯头局部阻力计算
R弯=n×ξ×r/2×g×S2
R弯=2×0.4×1.2/2×9.8×0.52
R弯=1.18NS2/m8
R弯-风筒弯头风阻N×S2/m8
ξ-弯头局部阻力系数取0.4
n-弯头个数2
r—空气相对密度,取1.2kg/m3
g—重力加速度,取9.8
s—风筒断面积0.5
压入式局部风机风压计算:
H局扇全压=(R摩+R接+R出+R弯)Q2工
=(47+0.019+0.04+1.18)×9.752
=4586pa
H—工作风压,pa
R摩—沿程摩擦风阻,NS2/m8
R接—接头风阻,NS2/m8
R出—出口风阻,NS2/m8
R弯—风筒弯头风阻NS2/m8
Q工—工作面所需风量,m3/s
根据掘进工作面实际需要的风量,地面用两台(一台备用)FBD-NO8.0型压入式局扇,电机功率为2×45KW的风机,局扇风量为467~923m3/min,风压为2008—8057Pa,工作面布置一趟趟Ф800mm阻燃、抗静电胶质风筒,能够满足施工要求。
4.建井主扇选型
由矿方提供FBCDZ-10-N33,功率:
2×560KW防爆抽出式对旋轴流主通风机为建井临时主扇,风量范围:
8222-20100m3/s,风压范围:
500-1500Pa,能满足施工要求,因此不考虑永久主扇的参数选型。
第五章矿井监测监控系统
根据《规程》和公司《通防专项》规定所有二期工程都要安装安全检测监控系统。
李村项目部井下现安装KJB92矿井瓦斯监测监控系统。
该系统运行稳定,具备检测监控的各项功能。
第一节系统介绍
KJB92瓦斯监测系统由监测传感器、井下分站、信息传输系统和地面中心站等部分组成。
1、甲烷传感器:
又叫瓦斯探头,由掘进队负责悬挂,通风队负责管理,其甲烷传感器悬挂要求为:
垂直悬挂、距巷顶(顶梁)不得大于300mm,距巷道侧壁不得小于200mm,距迎头小于5m。
2、风速传感器:
实时的监测巷道中的风速变化。
3、开停传感器:
有风机开停传感器、馈电传感器等属于开关量传感器。
实时的传输风机的开停和工作面动力电源的馈送状态。
4、井下分站:
设置在主副井联络巷,距离巷道底板的高度不应小于0.3m,并加垫木和支架牢固固定。
独立的声光报警箱要悬挂在巷道顶板以下300~400mm处,悬挂位置应满足报警声能让需要听到的人听到的要求。
5、信息传输系统:
地面中心站到井下分站之间采用光缆线传输,井下分站到各个信息采集点采用专用的屏蔽传输电缆传输,不能与井下通信电缆合用,与动力电缆的距离不宜小于0.5m。
6、地面中心站:
矿井监测系统中心站应配合2台计算机,1台工作,1台备用,并配有打印机和屏幕显示器。
地面中心站设有专用监控室,执行24小时有专人值班。
第二节系统组成
监控站:
KJF9415台
矿用本安接线盒:
JHH/420台
系统KJB92不间断电源:
KDW92B18台
远程断电控制器:
KDG-5/364台
地面通信接口:
KJC921台
第三节系统功能与维护管理
1、系统有瓦斯超限声光报警和断电/复电控制功能。
2、系统有瓦斯风电闭锁功能。
3、系统有馈电状态监测功能。
4、系统有中心站手动遥控断电/复电功能,断电/复电响应时间不大于系统的巡检周期。
5、系统有异地断电/复电功能。
6、系统有备用电源,供电时间不少于2小时。
7、系统有自检功能,当系统中传感器、分站、主站、传输电缆等设备出现故障时,报警并记录故障时间,故障设备,以及查询及打印。
8、系统有双机备份,并具有手动切换功能。
9、系统有实时存储功能和打印功能。
10、系统有列表显示功能。
11、系统有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。
12、系统有柱装图显示功能,以便直观的反映设备开机率。
13、系统有防雷电功能。
14、监控人员必须24小时值班,每天检查监控设备及电缆,并用光学瓦斯检查仪和便携式瓦斯报警仪与瓦斯传感器进行对照,并记录结果报到监测值班员。
当两者的读数误差大于容许误差时,以数据大者为依据,并在8小时内对两种设备进行调效完毕。
15、经常移动的传感器、断电器、以及电缆必须由专人及时移动,严禁擅自停用。
16、凡经大修的传感器,必须经计量检定合格后方可下井使用。
17、监控和监视系统由通风队主管,机电科和各掘进队配合。
监控室必须有如下的帐卡及报表:
⑴、设备仪表台帐;⑵、监控设备故障登记表;、⑶、检修记录;⑷、巡检记录;⑸、中心站运行日志;⑹、矿井监控日报;⑺、矿井安全监控使用情况月报、季报表。
18、必须绘制监控系统图。
监控技术资料定期保存,对井下事故记录长期保存。
19、根据处通防规定,采用统一显示格式的系统软件,配置稳定性为15以上额传感器元件或传感器等关联设备。
20、严格按照处通防规定煤巷工作面和回风流中瓦斯传感器的报警点设置为0.75%。
断电点设置为0.8%。
详见李村矿井通风监控系统图
第六章瓦斯抽采设计
李村矿井为高瓦斯矿井,根据《李村矿井初步设计》大巷综掘工作面瓦斯涌出量为5.97m3/min,随着矿井煤层埋藏深度的增加和巷道掘进的延伸,瓦斯涌出量将
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