通风与安全课程设计.docx

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通风与安全课程设计

通风与安全

课程设计

设计题目:

通风与安全

助学院校:

河南理工大学

自考助学专业:

采矿工程

姓名:

谢楠

自考助学学号:

040213201286

成绩:

指导教师签名:

河南理工大学成人高等教育

2O14年11月5日

第1章矿井概况

1.1矿区概况

1.1.1地理位置

平顶山市某矿位于河南省平顶山市区东部，东西向长4.5km,南北倾斜宽7.0km,含煤面积31.5km2。

1.1.2地形地貌

沙河之北的伏牛山余脉低山丘陵地带，地势西北高东南低。

自西向东红石山、龙山庙、擂鼓山、落凫山、平顶山、马棚山、焦赞山绵延不断，山脉呈北西走向，组成分区的地表分水岭。

十矿矿井位于平顶山、马棚山之间的山口以南的开阔山前冲积平原上。

井口标高93.79m。

井田最高峰马棚山海拔462.7m。

1.2井田地质特征

1.2.1地层情况

井田内地层出露较差，根据钻孔工程揭露的地层从老到新有寒武系崮山组，上石炭统太原组，二叠系山西组、石盒子组、石千峰组，三叠系刘家沟组和第四系黄土及坡、残积物。

1.2.2地质构造

井田位向斜南南翼中东段，主体构造为向北东倾斜的单斜。

（1）褶曲a.郭庄背斜：

位于北翼进风井--郭庄一线，向西消失于一矿28勘探线附近，东延纵贯，延伸长度6km以上，该背斜轴北距李口向斜轴3.0km。

走向300～310°，与李口向斜基本平行，两翼不对称，南西翼倾角5～8°，北东翼倾角5～27°，在-320m标高附近倾角最大，轴部稍缓。

背斜南东端扬起，北西端倾伏，倾伏角4～6°，脊斜轴稍有起伏，呈鼻状构造。

丁、戊组煤层同产状，己组煤层波状起伏，在轴部常产生小褶皱。

在背斜西北端被原十一矿逆断层切断，断层与褶曲轴交角10～20°。

由于背斜倾伏端和扬起端相对推移，背斜轴线产生了“S”型弯曲。

b.向斜：

位于牛庄～东工人镇一线，规模与郭庄背斜近似，两轴间距0.5～0.6Km，褶曲轴面平行，两翼对称，北东翼倾角5～8°，南西翼倾角5～10°。

轴部宽缓，南东端仰起，北西端倾伏，倾伏角4°，略显起伏，呈箕形构造。

十矿向斜北西段倾伏端在牛庄逆断层南西盘，断层走向与向斜轴交角10～15°。

向斜南东扬起端向斜轴可能被F2逆断层切断，交角10～30°。

向斜倾伏端和扬起端相对推移，轴线产生“S”型弯曲。

（2）断层

a、逆断层：

位于郭庄背斜西段轴部南侧，走向320°左右，断面倾向南西，倾角60～65°，长度3.5km。

南西盘上升，北东盘下降。

断层延伸长度，落差及形变都由浅至深在逐步减小。

逆断层在丁组其西段丁三采区运输机上端实见，落差20m左右；在北翼中区丁组总回风巷，落差15m左右；向东延至23勘探线，该断层西段由戊10-20100风巷实见，落差10m左右；岩层近于直立。

断层中段由戊七采区上山运输巷和戊七总回风巷实际控制，落差近10m；东段在北翼-140主石门和戊五采区东翼也受到控制。

断层向东消失于24勘探线东侧。

其尾部在戊五采区总回风和152车场出现三个落差很小的伴生正断层，原断层尖灭。

b.赵庄逆断层：

位于井田东部赵庄附近，在郭庄背斜东段轴部北侧。

断层长度2.5Km断层走向310～330°，倾向南西，倾角60～65°，南西盘上升，北东盘下降，上盘牵引不显著，煤层平缓，下盘牵引明显。

断层西端及尾部受到控制，在丁组东区总回风，落差20m，向西消失于丁5-6-20010风巷。

在戊组东区上山运输机巷及总回风，落差16m，向西消失于22′勘探线，向东延伸落差加大，进入上徐煤矿落差达30m。

C、牛庄逆断层：

位于井田西部十矿向斜倾伏端轴部北侧。

断层走向320°左右，倾向北东，断面倾角65°左右，煤中倾角30°左右。

断层北东盘上升，南西盘下降。

井田所见长度2km左右，东端消失于24勘探线西侧。

切割丁、戊、己煤层，并且落差由浅至深增大。

该断层在丁四采区反上山轨道所见，落差约20m，在其西部丁三下山轨道上端，落差仅2m；在戊组于戊七轨道下山实见，落差15m左右；在其西的戊四下山进风巷，落差30m左右；在己二采区通排下山巷道，岩层直立甚至发生倒转；在己二采区北部运输巷，在30m范围内呈平行的四条逆断层，累计落差接近60m。

在己二瓦斯专用巷，落差40m以上。

该断层向东于丁二采区、戊五采区和己组六采区逐渐尖灭。

但据丁，戊组证实，向西岩层牵引更加明显，并产生分支断层，个别钻孔己组煤层已发生明显重复。

D、F2逆断层：

位于井田东向斜扬起端南侧，系钻孔所见的推断断层。

断层走向270～300°，倾向北东，推断落差30m，且具有分支断层。

在断层前缘如戊一采区有与断层走向垂直的近南北向若干个小褶曲。

断层向西，在相应部位如戊二采区、戊四采区上部及己二采区上部都有落差8m左右的正断层存在，应是其伴生断层。

第2章矿井通风系统选择

2.1选择矿井主要通风机的工作方法

1、矿井主要通风机的工作方法可分为抽出式、压入式和混合式，其各自的特点如下：

（1）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。

（2）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。

（3）在地面小塌陷区分布较广并和采区相沟通的条件下，用抽出式通风，会把小窑积存的有害气体抽到井下，同时使通过主要通风机的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少；压入式通风则能用一部分回风把小窑塌陷区的有害气体压到地面。

（4）在地面小窑塌陷区严重，开采第一水平和低瓦斯矿井的条件下，采用压入式通风是较合适的，深水平时再过渡到抽出式通风。

2、矿井主要通风机工作方法的确定

目前，抽出式通风仍是主要通风机基本工作方法。

根据本矿井的实际情况，本设计矿井主要通风机采用抽出式通风方法。

2.2选择矿井通风方式

1、通风方式的技术比较：

（1）中央并列式的适用条件：

煤层倾角大、埋藏深，但走向长度不大（井田走向长度小于4km），而且瓦斯、自然发火都不严重的矿井，采用中央并列式是较合理的。

（2）中央分列式的适用条件：

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，采用中央分列式是较合理的。

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通风机噪音的影响。

（3）两翼对角式的适用条件：

（4）

煤层走向长度超过4km，井型较大，煤层上部距地面较浅，瓦斯和自然发火严重的矿井，采用两翼对角式比较适宜。

（4）分区对角式的适用条件：

煤层距地表浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘浅部的总回风巷，在此条件下开掘第一水平时，只能用这种小风井分区通风的布置方式。

（5）混合式的适用条件：

井型大、走向长，为了缩短基建时间，在初期采用中央式通风系统，随着生产的发展，当开采到两翼边界附近时，再建立对角式通风系统。

2、通风方式的确定

根据本矿井的实际情况，结合上述各种矿井通风方式的优缺点，本矿井设计采用中央分列式通风方式。

第3章风量计算及风量分配

3.1矿井需风量计算

对设计矿井的风量，可按两种情况分别计算：

一种是新矿区无邻近矿井通风资料可参考时，矿井需要风量应按设计中井下同时工作的最多人数和按吨煤瓦斯涌出量的不同的吨煤供风量计算，并取其中最大值。

在矿井设计中吨煤瓦斯涌出量的计算，根据在地质勘探时测定煤层瓦斯含量，结合矿井地质条件和开采条件计算出吨煤瓦斯涌出量，再计算矿井需风量。

另一种是依据邻近生产矿井的有关资料，按生产矿井的风量计算方法进行。

其原则是：

矿井的供风量应保证符合矿井安全生产的要求，使风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其它有害气体的浓度以及风速、气温等必须符合《规程》有关规定。

创造良好的劳动环境，以利于生产的发展。

毕业设计是在收集实习矿井资料基础上进行的，故可按此种方法计算矿井风量。

即按生产矿井实际资料，分别计算设计矿井采煤工作面、掘进工作面、硐室等所需风量，得出全矿井需风量，即“由里往外”计算方法。

1、生产工作面、备用工作面

由上章计算结果可知生产工作面所需风量为24.35m3/s，备用工作面所需风量为12.18m3/s，其和为36.53m3/s。

2、掘进工作面所需风量

掘进工作面所需总风量，应按矿井各个需要独立通风的掘进工作面实际需要风量的总和计算，即：

式中：

Qmj——每个煤巷掘进工作面所需要的风量，m3/s；

Qyj——每个岩石掘进工作面（开拓岩巷）所需要的风量，m3/s；

n——需独立通风的煤巷、岩巷数；

K掘备——掘进工作面备用系数，一般取1.20。

本矿井设计掘进工作面为2个，均为煤巷掘进，每个掘进工作面所需风量为7.2m3/s，由公式计算得：

=2×7.2×1.2

=17.28m3/s

3、硐室实际需要风量

硐室实际需要风量应按矿井各个独立通风硐室实际需要风量的总和计算。

式中：

Q火——火药库实际需要风量，按每小时4次换气量计算，即Q火=4V/60=0.07V（m3/s）；

Q火——井下爆炸材料库需要风量，m3/s；

V——井下爆炸材料库的体积，m3，包括联络巷道在内的火药库的空间总体积（m3），一般按经验值给定风量，大型火药库供风100～150m3/min；中小型火药库供风60～100m3/min；

Q充——充电硐室实际需要风量，应按回风流中氢气浓度小于0.5%计算，但不得小于100m3/min，或按经验值给定100～200m3/min；

机电硐室需要风量应根据不同硐室内设备的降温要求进行配风，选取硐室风量，须保证机电硐室温度不超过30℃，其它硐室温度不超过26℃。

Q机——大型机电硐室实际需要风量，应按机电设备运转的发热量计算。

式中：

Wi——机电硐室中运转的机电总功率，kW；

（1-μi）——机电硐室的发热系数，应根据实际考查的结果确定，也可取下列数值，空气压缩机房取0.20～0.23；水泵房取0.02～0.04；

860——1kW/h的热当量数，千卡；

μi——机电设备效率；

Δt——机电硐室进回风流的气温差，℃；

Q采硐——采区绞车房或变电硐室实际需要风量，按经验供给风量60～80m3/min；

Q其它硐——其它硐室所需风量，根据具体情况供风。

按各工作点所计算的风量来考虑漏风及配风不均等因素的影响，因此，在风量分配时，对每条巷道实际供风量应按实际需要风量再乘以矿井通风系数K矿（1.20～1.35），并依此进行风速验算和计算井巷通风阻力。

本矿井设计中央水泵房Wi为600kW，Δt为6℃，由公式计算得：

=2.0m3/s

本矿井设计井下中央水泵房需要风量取120m3/min，即2.0m3/s，中央变电所需要风量取120m3/min，即2.0m3/s，爆炸材料库需要风量取100m3/min，即1.67m3/s，采区绞车房需要风量取80m3/min，即1.33m3/s，采区变电所需要风量取80m3/min，即1.33m3/s，采区水泵房需要风量取80m3/min，即1.33m3/s，由公式计算得：

=2.0+2.0+1.67+1.33+1.33+1.33=9.66m3/s

4、其它井巷实际需要风量

本设计无其它实际需要风量井巷，故不需要考虑其需要风量。

5、矿井总风量

矿井总风量按下式计算

式中：

Qkj——矿井总进风量，m3/s；

∑Qcj——采煤工作面实际需要风量总和，m3/s；

∑Qjj——掘进工作面实际需要风量总和，m3/s；

∑Qdj——独立通风的硐室实际需要风量总和，