矿井通风煤矿的通风系统.docx
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矿井通风煤矿的通风系统
前言
本设计是针对于邓家庄煤矿的通风系统进行的设计,内容涉及较多,设计时间较短,对于我来说,设计的过程是一个学习的过程,更是一个把所有知识与实践相结合的一个过程。
再此设计过程中,通过查阅资料和在老师的帮助下对全矿有了较为全面的认识和了解,其中以前的矿井开拓设计也为本次设计打下了一个良好的基础。
同时涉及的参考文献较多,由于参考资料层次不齐,难免存在一些错误,还望大家见谅。
根据设计大纲所要求内容,将设计分为五章,内容主要有三部分,第一部分主要是对于邓家庄煤矿的地质条件和水文、煤层情况进行分析,从而合理的对煤田进行划分,内容涉及第一章。
二到四章为设计的第二部分,也是本次设计的核心内容,主要是对矿井的开拓和通风系统进行合理设计,选择合理的通风方式和方法,并计算出容易时期和困难时期的风阻,最后选择出适合的风机和对通风费用进行概算。
第五章介绍了矿用设备的选择。
由于时间紧迫,加之所学知识有限,本设计中难免有错误和不妥之处,欢迎大家批评指正。
2013年12月23号
第一章井田地质条件
本章主要介绍井田的地理概况以及井田煤系地层、开采赋存条件、地质构造及水文地质条件、煤层瓦斯涌出规律等地质概况。
井田概况
1)地理条件
邓家庄煤矿位于市市北偏东约12km处,南距马乐沟矿6km,距原京山铁路开山车站19km,东距杀河发电厂。
行政区域属市市开山区管辖。
本区为一平坦的冲积平原,东南面沿陡河东岸是由奥陶纪石灰岩构成的东北—西南方向起伏伸展的低山丘陵。
从东往西有巍山(+290m)、凤山(+180m)、小梁山(+100m)和菀豆山(+38m),由菀豆山向西南倾没于平原之下。
由巍山向东北低山丘陵接连绵延,地势逐渐增高,直到青龙山标高达。
在井田北约7km为由震旦纪灰岩构成的低山丘陵,东西方向横伏,这两条低山丘陵在井田东面的青龙山一带相汇合。
低山丘陵的伸展方向与地层走向方向一致。
井田内地势平坦,但北部稍高,向南低下,北部地面标高为,南端标高为,倾向陡河。
2)地形地貌
流经本区东南边的陡河,发源于北部山区,上游由二支汇成,东支称管河,发源于丰润县福山寺管泉,西支称泉水河,发源于丰润县赵庄上水路。
二支水流在双桥村北侧汇合,向南流经唐山市区,下游汇集石榴河,向南流入渤海。
河北省水利厅于1965年在双桥村一带修建了陡河水库,水库大坝距井田东端的最近距离为2200m。
陡河及陡河水库虽然距井田区较近,但是因其底下均赋存有百余米的第四纪松散沉积物,而且存在有隔水作用的粘土层,对本矿充水没有直接的影响。
3)气象及条件
邓家庄煤矿气候属半大陆性,夏季炎热多雨,冬季严寒凛烈,气温变化较大。
降水一般集中在七、八、九月份。
气象资料统计:
年降水量最大值为(1987年),最小值为(1997年),平均值为。
最大冻土深度,年降雨量一般520-680mm,年蒸发量1670mm,春冬季节多西北风,夏秋季节多东南风,一般风力3-4级,最大风力6级。
4)矿井其他概况
1995年开始建矿,采用冻结凿井法进行冲积层的凿掘与砌筑,当凿至时(煤5顶板中粗粒砂岩),涌水量达到每小时258m³,由于涌水水源、途径及充水的其它因素不清,1998年对原精查地质报告进行了复审,重新评价了地质资料的成就与不足,1999年停建,2000年进行补充勘探工作,对水文地质情况基本查清。
矿井设计能力为年产180万吨。
矿井开拓方式为中央立井多水平上山方式,第一水平标高为-,以中央石门为主巷,分东翼和西翼,在煤层底板砂岩中各开拓两条大巷,分别为轨道运输巷和皮带运输巷。
采掘方式为大巷盘区和集中上山开采,目前井田共分两个采区,即:
东翼采区、西翼采区。
本矿井为高瓦斯矿井,并有煤尘爆炸危险。
相对涌出量为:
12m³/t,绝对涌出量为28m³/min;二氧化碳相对涌出量为1.5~2.85m³/t,绝对涌出量为4.95~9.24m³/min。
煤尘爆炸指数为38.42%~64.2%。
矿井通风采用中央分列抽出式,由副井进风,回风井回风。
回风水平标高为-140m。
1.2水文和地质条件
井田地理为一向斜,煤系地层为石炭系和二叠系以及其他系组成,所含煤层总共有5层,其中可供开采的煤层有2层,这些煤层上部都覆盖有厚度为100~380m的第四系冲积物。
矿井水文地质
矿井最大涌水量为³/min,一般涌水量为³/min,至1998年底测得其涌水量为³/min。
疏水中心排放的清水通过管路抽到地面供生活用水,其它质量低于清水质量的一些涌水排到-360m水仓通过有效的排水系统将这些涌水排至地面,以方便其灌溉农田,最后途经东翼塌陷坑进行沉淀,然后经过环游后通过后屯大渠将其流入陡河。
邓家庄煤矿的水文地质条件属简单型,有三个含水层,自下而上分别为:
1)奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层(Ⅰ)
2)煤3以上砂岩裂隙承压含水层(Ⅱ)
3)风化带裂隙、孔隙承压含水层(Ⅲ)
其中与矿井生产较密切的为Ⅰ、Ⅱ。
补给关系是:
大气降水→Ⅰ、Ⅱ等各基岩含水层。
矿井主要充水水源有:
含水层水、断层水、老空水。
(1)含水层水
矿井含水层充水水源主要是煤3以上砂岩裂隙承压含水层水,含水层的水可通过岩石裂隙渗透到主大巷和工作面,对矿井正常生产造成一定影响。
(2)断层水
断层水作为充水水源主要是通过断层导通含水层水而形成的。
断层的性质及围岩的破坏程度是断层充水的主要因素。
张性正断层、落差大、围岩破坏严重便形成了良好的断层充水条件。
(3)老空水
由于煤层的开采方法和煤层本身的赋存状态不同,所以工作面回采后随着煤岩层垮落形成许多松散空隙,使工作面涌出的水积存在低洼的老空区内,形成老空水。
在高处的工作面采后形成老空水对相邻低处的工作面产生影响。
矿井充水通道有自然通道和人为因素造成的充水,自然通道主要是岩石的孔隙、裂痕和断层;而人为因素主要是采掘活动,因为采掘活动可使隔水层遭到破坏,产生冒落裂隙,沟通含水层水。
矿井首采的2煤层,其顶板灰白色中粗粒砂岩为一隔水层,挡住了2煤层上方的顶板砂岩裂隙含水层水,由于采掘活动,灰白色中粗粒砂岩经常冒落,使隔水层遭破坏而导致上部含水层水下泄。
矿井地质构造
1)地质构造
邓家庄煤矿井田位于开平向斜的西北侧,南北长约km,东西宽约,北端闭合,南端开放,面积约²。
地质构造简单,向斜角度不大,平均为8°。
只在井田四周有较大断层。
2)煤系地层
(1)地层层组划分
邓家庄煤矿井田位于开平向斜西北侧,煤系地层的形成时代属于石炭纪和二叠纪。
煤系基底地层为中奥陶统马家沟组石灰岩。
本井田与开平煤田其它构造单元的地层特征基本相似。
(2)石炭系上统(C3)
赵各庄组C3,该组是邓家庄煤矿井田当中一个重要的含煤地层,本组含煤地层一般厚度为135m。
本组含煤地层以粉砂岩为主,其次为砂岩,其中各种岩石所占百分比如下所示:
粉砂岩类为38.3%,砂岩类为29.5%,煤层为17.4%,粘土岩为14.8%。
岩相组合主要是泻湖海湾相和泥岩沼泽相相互交替沉积,同时在泻湖海湾相之后出现有湖滨三角洲相。
(3)二叠系下统P1
下界为煤5顶板之泥岩顶面,为整合接触。
上界为矾土质粘土岩之顶板,井田内该层大部分被冲蚀掉。
本统地层一般厚度为,分上下两组,上组称唐家庄组,下组称大苗庄组,其中大苗庄组是重要的含煤地层。
本组一般厚度为,最小厚度为65m。
本组地层以粉砂岩和砂岩为主,粘土岩也较多,岩石大致百分比为:
粉砂岩类占%,砂岩类占%,粘土岩类占%,煤占%。
岩相组合主要是泻湖海湾相、三角洲相及泥炭沼泽相沉积。
在本组顶部出现了大陆河流冲积相沉积。
(4)风化壳
岩石特点:
岩层显著变色,粘土岩和砂岩均变成浅黄色、灰白色或其它杂色;岩石硬度降低,产生风化裂隙,疏松易碎,裂隙中有黄色充填物;岩石矿物发生淋滤分解作用。
在垂直方向上,区内风化壳具有分带性:
上部强风化带和下部弱风化带。
1.3煤层及煤质
概述
井田煤系主要由石炭系上统和二叠系下统地层组成,煤系地层总厚度约150m,共含大小煤层3~5层,煤层总厚度7m,含煤系数为%,其中可采煤层共2层,即煤2、煤5。
煤层的地质结构如图1-1:
图1-1煤层的地质结构
可采煤层厚度、结构及变化
1)煤2:
为矿井的主采煤层,厚度为,平均厚度为。
倾角为7°~9°,平均倾角为8°。
煤层为黑色、条带状构造,玻璃光泽,以亮煤为主,间夹暗色条带,局部含丝炭,偶含黄铁矿膜,半亮~光亮型。
2)煤5:
为矿井的主采煤层,厚度为~m,平均厚度为3m,煤层倾角为0~30°,平均倾角为10°。
煤层为黑色,块状构造,下部为条带状构造,质硬,玻璃光泽~暗淡光泽,半亮~半暗型,含夹石1~2层,最多达3层,为简单结构煤层,其中下部含一层分布极稳定的细砂岩夹矸,灰白色或浅灰色,条带状,致密坚硬,厚度,平均m。
煤层的容重为³。
区内煤层厚度变化较大。
(详见下表1-1)
表1-1煤层地质特征表
地层
煤号
煤层厚度最小—最大平均m
煤层间距最小—最大平均m
夹矸层数
可采
情况
顶底板岩性
顶板
底板
邓家庄煤矿
2
0
稳定
粉砂质
灰泥岩
黑色
泥岩
5
3
1~2
稳定
灰黑色
泥岩
粉砂岩
泥岩
煤层的稳定性和煤质
井田内共有可采煤层两层,煤2、煤5为稳定煤层。
1)煤的化学分析
(1)硫份:
各煤层全硫平均含量为%~%,其中煤5含量低于1%,属低硫煤;煤2含硫量最高为%,平均为%,属富硫煤,其所含硫量分为:
黄铁矿硫占59%,有机硫占36%,硫酸盐硫占%。
(2)磷份:
磷份平均含量最大%,最小%,其中煤5为特低磷煤,煤2为中磷煤。
(3)发热量:
各可采煤层发热量变化范围在之间,各煤层发热量由大至小为:
煤2>煤5。
一般情况是煤层灰分高的发热量低,而煤层灰分低的其发热量高。
2)煤的工业用途评价
井田内各煤层均属气煤类,结焦性能较差,块度小,抗碎性及抗磨性能较差,不适于单独炼焦,可以考虑作配焦用煤;煤的焦油含量较高,属富油煤~高油煤,发热量均在,主要为动力用煤
煤层顶底板
1)煤2
伪顶:
暗灰色泥岩或粉砂岩,厚,随采随落,区内大部分缺失。
直接顶:
灰色粉砂岩,有明显水平层理或波状层理,块状,含有丰富的植物叶片化石,偶见浅褐色结核,厚度变化较大,极不稳定,厚,平均。
老顶:
灰白色中砂岩,夹粉砂岩,厚层状;岩石成分为石英及泥质岩屑,次为暗色燧石,并含有紫红色的矿物细粒;胶结物为高岭土质基底式胶结,占30%,极易风化,遇水澎涨,厚,平均。
底板:
灰黑色泥岩,致密块状,断口呈贝壳状或参差状,含菱铁质结核及黄铁矿散晶体,结核大小不一,扁球状成层状分布,含大量植物根化石,厚~m,平均m。
2)煤5
直接顶:
灰黑色泥岩,块状,致密细腻,贝壳状断口,含菱铁质透镜状结核及黄铁矿聚集体,含海相动物化石(在西翼曾采到完整的动物介壳化石)层厚~,平均。
老顶:
浅灰色~灰白色细砂岩,块状,钙质基底式胶结,成分以石英为主,易风化,厚度不稳定,一般在~之间,平均。
直接底:
灰~灰白色带褐色泥岩或粘土质粉砂岩,泥质胶结,块状构造,含大量植物根化石,厚~,平均。
瓦斯、煤尘及煤的自燃倾向性
根据钻孔煤样和周围矿井生产实际调查分析,本矿煤层平均瓦斯相对涌出量12m³/t,绝对涌出量为25m³/min;二氧化碳相对涌出量为³/t,绝对涌出量为³/min。
煤尘爆炸指数为%。
属高瓦斯矿井。
根据钻孔煤样和周围矿井生产实际调查分析,本矿井煤5煤尘有爆炸危险性外,煤2有自燃倾向性。
本区属地温正常区,地温梯度0.6-2.9℃/hm,恒温带深45m左右。
第二章井田开拓
煤田划分为井田,是井田开拓所要解决的一个主要问题。
本章主要内容为:
进行井田再划分、矿井产能力的核定、设计开拓方式和煤层群开拓方式、阶段大巷井设计、井底车场设计等。
井田再划分
井田边界
矿井井田范围:
井田东西走
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