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八矿毕业设计《》
平煤集团八矿戊二采区通风设计
摘要：
本次毕业设计是收集和查阅中平能化八矿生产图纸和资料，并作了一些改动以后，跟据《河南理工大学毕业设计大纲及指导书》对矿井进行的初步设计。
毕业设计是安全工程专业教学进程中的最后一个环节。
作为对大学生一次综合性的知识技能考查，它主要是考查学生这三年来对基础知识及其专业知识的掌握情况，使学生学会自我思考、自行设计。
在设计过程中，把所学的理论知识与实践经验综合起来应用。
这样达到了对理论知识“温故而知新“的作用，同时也学到了一些实际生产过程中的经验。
设计的过程就是一个不断认识和学习的过程。
在本次设计过程中，认真贯彻《煤矿安全规程》、《采矿工程设计手册》、《煤炭工业矿井设计规范》、《安全通风学》、《井巷工程》、《煤矿矿井采矿设计手册》、《矿山安全与矿山环境保护》以及国家其它发展煤炭工业的方针政策，积极采用切实可行高产高效的先进技术与工艺，力争自己的设计成果达到较高水平。
本设计以《河南理工大学毕业设计大纲及指导书》为依据，严格按照《煤矿安全规程》的要求，采用工程技术语言，对矿井的概况、通风、测风、瓦斯治理等各个生产系统进行了初步设计
由于时间关系和设计者水平有限，设计中失误之处在所难免，敬请审阅老师给予批评指正！
关键词：
中平能化集团，矿井，通风系统，高产高效
Abstract：
Thegraduationdesigniscollectingandconsultzhongpingcanturnthe8thmineproductiondrawingsandmaterial,madesomechangeslater,henanpolytechnieuniversitywithaccordingtotheoutlineandinstructionofgraduationdesignofmineinthepreliminarydesign.
Graduationdesignissafetyengineeringteachingprocessinthelasttache.Asacomprehensiveknowledgeofcollegestudents,itismainlyexaminesskillshelpsstudentsthisthreeyearsbasicknowledgeandprofessionalknowledgeofmasters,causethestudenttolearnthinkingforthemselvesandtheirowndesign.Inthedesignprocess,combinethetheoreticalknowledgeandpracticalexperiencecombinedapplication.Suchreachedtotheoryknowledge"role,meanwhilebenefited"alsolearnedsomepracticalproductionprocessofexperience.
Designprocessisaconstantprocessofunderstandingandlearning.Inthedesignprocess,conscientiouslyimplementthe"coalminesafetyprocedures","miningengineeringdesign'shandbook,thecoalindustryinthedesignofminenorms,"and"securityventilationstudy","project","linxincoalmineminingdesign'shandbook,theminesafetyandmineenvironmentalprotection"andcountryotherdevelopmentpoliciesofcoalindustry,activelyadoptfeasiblehighyieldandhighefficiencyofadvancedtechnologyandcraft,strivetoowndesignresultsachievehigherlevel.
Duetothetimerelationshipanddesigners,designlevelislimitedistheonemistake,pleasereviewtheteachertogiveanimadversioncorrect!
Keywords：
ZhongPingEnergyChemicalGroup,mines,theventilationsystem,highyieldandhighefficiency
1.前言
随着我国煤炭资源的枯竭和煤炭开采过程中困难的增大，每个生产矿井对通风系统的能力的要求也越来越大，各生产矿井在原通风系统的基础上进行改造和优化已经成为摆在工程技术人员面前一个刻不容缓的课题。
当今全国的煤矿企业都面临着开采深度增大，生产水平脱节的问题。
就我所在毕业实习的单位平煤八矿而言这个问题也是迫在眉梢的。
该矿始建于1966年，1981年投产。
随着产量的不断提高，开采深度也越来越深。
矿井通风系统虽然也经历了几次改造和优化，但以远远不能满足矿井生产的需要和要求。
基于这种情况，对矿井通风系统进行分析和优化的方法和内容很有必要进行一些研究和论证，制定出矿井改造和优化的可行性方案，以利于煤矿的安全生产。
众所周知矿井通风系统是由矿井主要通风机装置和井下通风网络组合而成的动态系统。
为保证安全生产和降低生产成本，这个动态系统应保持最佳运行状态。
然而生产矿井的生产布局的不断发展变化必然要对这个动态系统的运行状态产生较大影响，制约矿井的安全生产，同时导致技术经济也不合理。
这种情形在当前我国矿井通风系统中具有一定的普遍性。
因此，矿井通风系统优化工作对提高我国煤矿经济效益、改善煤矿经营状况将具有重要的意义。
良好的矿井通风系统的标志是各矿井主要通风机装置运行状态良好，通风井巷联结形式合理，通风网络内部实行最优化调节。
许多矿井的通风系统由于在安全、技术、经济方面存在着不合理现象，从而导致煤矿经济效益的严重滑坡，有的甚至难以维持矿井的正常生产。
产生这些不合理现象的原因可能是由设计不当引起，或是因通风技术管理不当，生产布局的发展变化、设备老化或是主要通风机通风能力与井巷通过能力不匹配等造成。
而实践证明:
不论是哪方面原因引起的矿井通风系统不合理，只要及时加以改造、优化调整，相应的通风系统就会大大改善，从而有利于安全生产。
通风系统优化对保证矿井的安全生产至关重要。
对设计阶段矿井的通风系统进行优化、生产矿井通风系统质量的正确评估及优化改造，对矿井灾害的预测及其控制，对矿井的安全生产及通风系统的科学管理，均有着重要的意义。
众所周知，井下风量不足会引起瓦斯积聚，工作环境温度升高，缺氧造成人员伤害等问题，而风量过剩也会导致不良的影响，如漏风量大，动力过度消耗，风流发生过度的冷却作用，巷道内矿尘飞扬，激发煤的自燃等。
因此矿井通风设计合理与否对矿井的安全生产及经济效益具有长期而重要的影响。
矿井通风设计是矿井设计的主要内容之一，是反映矿井设计质量和水平的主要因素。
其目的就是供给矿井新鲜风量，以冲淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性气体和粉尘，保证井下风流的质量和数量以符合国家安全卫生标准造成良好的工作环境，防止各种伤害和爆炸事故，保障井下人员身体健康和生命安全，保护国家资源和财产。
矿井通风是各生产环节中最基本的一环，他是依靠通风动力将定量的新鲜空气沿着既定的通风路线不断地输入井下，以满足回采工作面、掘进工作面、机电硐室、火药库以及其他用风地点的需要，同时将用过的污浊空气不断的排出地面。
对保证矿井的生产和安全，有十分重要的作用。
随着矿井的开采规模逐渐扩大，井下的温度逐渐升高，瓦斯含量的不断增加以及煤的自燃特性愈益加剧，合理的解决矿井通风问题就显得特别重要了。
同时，矿井通风对于提高矿工的劳动效率，保证矿工的安全和健康，也是极为重要的。
2.矿井概况及井田地质特征
2.1矿区概况
八矿位于平顶山市区东部，距市区11km，矿井于1966年12月破土动工，1981年2月投产，设计生产能力300万吨/年。
井田工业储量为38839.9万吨，可采储量为26197.53万吨，设计服务年限为65年。
矿井开拓方式为立井两个水平开发全井田，采用走向长壁后退式、顶板全部垮落采煤法。
矿井可采煤层共有三组四层，即：
丁5.6煤层（平均厚度2.0m），戊9.10煤层（平均厚度4.2m），己15煤层（平均厚度3.5m）和己16.17煤层（局部可采）。
煤层倾角西异8°～30°，东翼8°～20°。
矿井按三级瓦斯矿井设计，1989年经重庆煤研所鉴定为煤与瓦斯突出矿井，1997年又经重庆煤研所鉴定为严重煤与瓦斯突出矿井。
到2006年共发生大小煤与瓦斯突出34次，随着矿井采掘延伸，煤与瓦斯突出危险性逐年增加，2009年煤与瓦斯突出采区共有4个，二水平戊一采区，瓦斯含量18～24m3/t，瓦斯压力1.5～2.6MPa，二水平己二采区，瓦斯含量14～26m3/t，瓦斯压力0.74～2.5MPa，戊二下延采区，瓦斯含量14～22m3/t，瓦斯压力1.0～2.2MPa，己三扩大采区，瓦斯含量12～22m3/t，瓦斯压力0.74～2.0MPa。
瓦斯防治工作在矿井生产中的地位越来越重要，也成为制约八矿发展的重要因素之一。
2.2地形地貌
本井田东部和南部为开阔的冲积—洪积平原，冲积层厚度300～400m，地面标高+75～+80m，北部为丘陵及山地，由紫红色石千峰和灰白色平顶山砂岩组成，呈北西—南东走向，标高+200～+399.5m，相对高差130～305m，最大坡度40°，山区沟谷发育，地形复杂，呈西北高东南低的地势。
本矿区地层倾角0~42°，平均15°。
井田煤系地层的基底为寒武系崮山组，平均厚度为200m左右；石炭系上统太原组，厚度62~92m，一般80m左右，为一套砂质泥岩、中细砂岩、泥岩中夹薄煤层及页岩地沉积；二叠系厚度平均约1100m，主要为砂质泥岩、泥岩、中至细粒砂岩和煤层沉积；新生界第三系（N）灰白色泥质灰岩沉积不稳定，仅在南部局部沉积，厚4.4~13.7m；第四系（Q）厚度0~450m，第四系沉积最厚部位在矿井东部，主要为棕黄色，砂质、粉砂质粘土。
煤系地层主要形成于石炭系和二叠系，整套含煤地层成因主要为海陆交互相、海陆过度相、海陆相沉积。
本井田处于李口集向斜的东南翼，总体构造形态呈单斜构造，次级褶曲有郭庄背斜及己一南翼的盆状向斜；大的断层主要有任庄断层、辛店断层、张湾断层及白石沟断层等。
依据地质构造分类：
八矿地质构造类型为Ⅱ类Ⅰ型。
2.3煤层煤质
八矿可采煤层共有三组（丁、戊、己）四层，即：
丁5.6煤层（平均厚度2.0m），戊9.10煤层（平均厚度4.2m），己15煤层（平均厚度3.5m）和己16.17煤层（局部可采）。
煤层倾角西翼8度至30度，东翼8度至20度。
主要煤种为肥煤、1/3焦煤、焦煤，低硫、低磷，灰分15%-36%，发热量为20.1-29.1兆焦/千克，是冶金、电力、化学工业的重要原料和优良动力用煤，畅销湖南、湖北、广东、广西、河南、华东等地。
2.4矿井开拓方式
八矿采用立井多水平采区上下山开拓方式开发，采用走向长壁全部跨落的采煤工艺，主要生产采区在一水平，标高-300m，二水平标高为-580m。
井田工业储量为38839.9万吨，可采储量26197.3万吨，设计服务年限为65年
.4.1采动煤层自燃发火期和煤尘爆炸指数
八矿为自燃发火矿井，三组煤层均具有自燃发火倾向性，其中戊组煤层自燃发火期为4～6个月，丁组和己组煤层无自燃发火史。
随着矿井开采深度的增大，矿井通风阻力越来越大，矿井自然发火危险性也越来越大。
八矿三组煤层均具有煤尘爆炸危险性，煤尘爆炸指数丁、戊、己组分别为（32.63～36.19）％、（31.94～35.06）％、（25.28～31.07）％；
本章附图、附表
图1-1八矿地理位置图
3.井田开拓
3.1.井田边界及储量
八矿位于平顶山煤田东部，井田范围东至沙河；西至平行于20勘探线东500m与十矿、十二矿为界；南部以各煤层露头线为界；其中西南部丁、戊组煤与郊区吕庄矿、兴东矿为界；深部至李口向斜轴。
井田东西走向长度12.5KM，南北倾斜宽3.36KM，井田面积41.42KM2。
设计生产能力及服务年限
矿井于1966年12月破土动工，1981年2月投产，设计生产能力300万吨/年。
井田工业储量为38839.9万吨，可采储量为26197.53万吨，设计服务年限为65年。
3.2.井田开拓
3.a.1影响设计矿井开拓的主要因素分析
影响矿井设计开拓的主要因素地质因素、技术因素和经济因素其中地质因素对开拓方式的选择影响最大。
下面主要介绍对开拓有影响的地质因素：
1、本井田内地质属中等复杂类型，井田范围内有1条大断层。
井田内褶曲构造较发育，煤层起伏变化不大大。
2、煤层瓦斯涌出量大，而且煤尘具有爆炸危险性，为一级自燃发火矿井。
给开采带来了一定困难。
3、煤层赋存较深，最深达到800M。
3.a.2水平标高的确定：
为了有利于整个井下开拓布置采区和初期采区的开采，减少岩石工程量，减少初期投资，缩短建井工期，设计第一水平标高为-300m，第二水平标高为-580。
3.a.3立井方案比较
根据以上地质资料的分析,以及现有的生产开采技术,综合本矿的实际情况,提出以下两种的技术上可行的开拓方案。
图3-1立井两水平（立井延深）
图3-2立井两水平（暗斜井延深）
3.a.4方案比较
分析：
方案一：
两水平延深开拓
优点：
1）以充分利用原有设备和设施；
2）提升系统单一，转运环节少，管理方便；
3）经营费用低；
缺点：
1）原有井筒同时担负生产和延深任务，施工与生产相互干扰；
2）主井接井时技术难度大，矿井将短期停产；
3）延深两个井筒，施工组织复杂；
4）为延深井筒需凿一些临时工程；
5）延深提升长度增加，能力下降，可能需更换提升设备；
方案二：
立井两水平暗斜井延伸开拓
优点：
1）生产与延伸相互不影响；
2）暗斜井的位置，方向，倾角及提升方式均可不受原井筒限制；
缺点：
1）增加了提升，运输环节和设备；
2）通风系统复杂；
3）不便管理；
4）运转环节多；
一般适用于：
1）受地质及水文条件限制，向下延伸井筒不符合；
2）原有提升设备不能满足要求，又没条件更换提升设备；
3）延伸原井筒在技术上经济上不合理；
综合各方面情况，确定第二种方案比第一种方案在技术上难度上太大，不予考虑，重点对第一种方案和第二种方案进行经济比较。
3.a.5方案的经济比较：
经济合理是指所选的方案，吨煤生产能力的基建投资少，特别是初期投资少，特别是初期投资少，劳动生产率高，吨煤生产费用低，矿井建设时间短，投资效益好，投资回收期短，利润高。
计算各方案不同项目包括：
基本建设费用，生产经营费用建井工程量和生产经营工程量。
在经济比较时，作以下说明:
1）两种方案第一水平开拓几乎相同，故只对第二水平开拓（立井延伸和暗斜井延伸）不同项目进行比较。
2）两种方案的各斜井巷布置基本相同，且这些斜井的掘进单价近似相同，即两方案条带斜长下山的巷道掘进费用相同，因此不作比较。
3）立井﹑大巷、石门以及斜巷下山的辅助运输费用均按运输费的20%进行估算。
表3-2基建费用表
方案
项目
方案1
方案2
工程量/m
单价/元每米
费用/万元
工程量/m
单价/元/米
费用/万元
初
期
主井
井筒
470
8294
470
8294
副井
井筒
475
8294
475
8294
井底
车场
360
2399
86.36
360
2399
86.36
运输
大巷
930
2249
209.1
930
2249
209.1
主要
石门
60
2000
12
60
2000
12
后
期
主井
井筒
230
10000
230
820（暗斜井）
4560
373.9
副井
井筒
230
10000
230
820（暗斜井）
4560
373.9
井底
车场
850
3500
297.5
——
3500
——
石门
160
2500
250
——
2500
——
运输
大巷
2600
2983
328.1
1100
2983
328.1
方案
项目
方案2
工程量
工程量
立井二水平提升/万t·km
1.2
0.25
3000
1.2
0.82
3000（暗斜井）
石门运输/万t·km
1.2
0.85
3000
排水/万m3
1000×24×365×25×
1000×24×365×25×
表3-3生产经营工程量
3.2.6确定方案
经过计算，从表中可知：
方案1费用与方案2费用多用了322万元，又考虑到，该矿井田下部有有含水层，暗斜井生产与延伸相互干扰少；系统简单且能力较大，可充分利用原有井筒的能力。
因此，本设计最终确定选用方案2的开拓系统，即立井加暗斜井采区式开拓。
4.井筒特征
井筒断面尺寸，主要是根据提升容器的种类、数量及外形尺寸；井筒装备的类型、规格、最小允许间隙；井筒的用途、管路、电缆、梯子间的平面尺寸来确定。
毕业设计井筒断面，一般是根据本章第二节初步确定的提升机的类型及数量，结合井筒的其它用途，从标准设计断面图中或有关资料中选取。
井筒直径确定后，即可计算井筒的净断面及根据砌壁厚度计算井筒掘进断面，掘进断面应考虑50～100mm壁后充填值。
井筒数目、井筒位置的确定
4.1井筒位置的确定原则
（1）有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少；
（2）有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村；
（3）井田两翼的储量基本平衡；
（4）井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；
（5）工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水的威胁；
（6）工业场地宜少占耕地，少压煤；
（7）水源、电源较进，矿井铁路专用线短，道路布置合理。
4.2井筒位置的确定
考虑以上井筒位置确定原则，并结合矿井实际情况，最终确定主、副井筒位于井田的中上部，有利于减少矿井保护煤柱损失；同时，便于第二水平井筒延深。
风井井口位置的选择应在满足通风条件的前提下，与提升井筒的贯通位置最短，并利用各种煤柱以减少保护煤柱的损失。
本矿井第一水平主要采用中央并列式通风，故将风筒布置在工业广场保护煤柱内，从而减少了煤柱的损失。
4.3井筒个数
风井的个数应根据安全通风要求和经济效益的原则合理确定。
考虑到本设计矿井的地质瓦斯含量较大。
地温较高的实际情况，且南部边界较浅在设计初期，采用中央区对角通风方式，副井主进风，主井进少量风，第一水平回采期间使用，可先建一个采区风井，在准备另一个采区时再建一个风井。
后期可考虑共用主井兼回风。
该设计矿井在服务年限内有四个井筒，主井、副井和两个回风井。
表3-4
井筒名称
主井
副井
井口坐标
X（m）
3738522
3738520
Y（m）
38443447
38443470
Z（m）
+105
+105
用途
提煤
运料、下人、运矸、通风
提升设备
JDG4/55×YB74-316.33
GDG1.5/6/2/2
井筒倾角（°）
90
90
断面形状
圆形
圆形
支护方式
料石
料石
井筒壁厚（mm）
350
400
提升方位角（°）
37
37
井筒深度（m）
445
415
断面积
净（m2）
19.6
33.16
掘（m2）
22.46
37.37
4.4井筒特征的确定
1主井：
主井主要用于提煤。
井筒直径5．0m，采用多绳摩擦式提升煤箕斗进行煤炭提升。
其技术规格：
其型号图号：
JDS－14，同侧装卸式、名义载煤量9吨；有效容积10m
最大终载荷440KN；最大提升高度1300m；箕斗自重11.6吨。
长2400mm，宽1300mm。
设梯子间。
支护材料：
基岩段采用单层砼结构，冻结段采用双层砼结构；井壁厚度：
基岩段350m，冻结段700mm，井筒装备有钢丝绳罐道。
1---梯子间2---罐梁3---钢性罐道4---箕斗
图3-3主井断面示意
2副井
主要用于升降人员、设备、材料及提升矸石等。
并兼作通风、排水，为防止断绳事故设有防坠器。
井筒直径6．5m。
设梯子间。
配罐笼型号：
GDG1/6/2/2K；矿车型号MG1.6-6B,一层面积2.52m2；总面积5.04m2；乘人数28人；乘车辆2辆；罐笼总载重4.37t；罐体自重4.911t；最大终载荷275KN；罐笼长和宽2550×1504mm；钢罐道2300mm。
支护材料：
基岩段采用单层砼结构，冻结段采用双层砼结构；井壁厚度：
基岩段400mm，冻结段800mm。
井筒内装备有钢丝绳罐道、梯子间、电缆线和水管管道。
断面示意图
1---罐笼2---梯子间3---罐梁4---管路电线间5---钢性罐道
图3-4断面示意图
3风井
主要用于矿井回风，兼作安全出口，装备有梯子间和管道电缆等。
井筒直径5.0m。
采用砼砌硐壁，砌硐壁厚度为350mm.断面示意图3-3-2-3
图3-5断面示意图
确定出的净断面，还需进行风速校核，使井筒的最大风速不超过《安全规程》第101条的规定。
校核公式如下：
Ｖ=Ｑ/ＭＳ≤Ｖmax
式中：
Ｖ——通过井筒的风速，m/s；
Ｑ——通过井筒的风量，m３/s；
Ｓ——井筒的净断面积，m2；
Ｍ——井筒的有效断面系数，圆形井为0.8；
Ｖmax——《安全规程》规定的允许最大风速。
副井：
Ｖ=Ｑ/ＭＳ=118.69/0.8×33.1=4.48m３/s≤Ｖmax=8m３/s
风井：
Ｖ=Ｑ/ＭＳ=118.69/0.8×19.62=7.5m３/s≤Ｖmax=8m３/s
4.5井底车场与水平大巷
井底车场上连接矿井主要提升井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称。
它是联系着井筒提升和井下运输的两大生产环节，完成提煤，提矸石，下物料，通风，排水，供电和升降人员等各项工作任务，它是井下运输的枢纽。
井底车场首先保证矿井生产所需要的运输能力，并应满足矿井不断持续增产的需要，其设计要通过能力应大于全矿井生产能力的30%～50%，其次应满足增产的能性，并且尽量减少掘砌工程量。
本矿井属中型矿井，考虑井筒距大巷较远，且与下一水平暗斜井的联系，采用立井刀式环行车场设计。
图3-6井底车场平面图
1——主井2——副井3——煤仓4——水泵房5——中央变电所
4.5.1井巷工程和
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