首山一矿的矿井通风安全设计方案Word文件下载.docx

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煤层气含量变化具有以下特点：

（1）随煤化程度增高，生气量及吸附量增加。

（2）褶曲的分布及展布形态决定了井田煤层气的赋存状况。

背斜轴部煤层气含量低，向斜轴部煤层气含量高。

以白石山背斜轴为界，向两翼随埋深增大而增加，其中己16-17煤层最为明显。

同时，背斜轴部逸散条件亦不均一，封闭性好的地段，如4916、4803及5002孔附近，己16-17煤煤层气含量亦明显增大，贫甲烷带明显变窄，戊9-10煤煤层气含量亦明显增高。

同一地段的不同煤层，受逸散条件的影响，煤层气含量变化趋势也不相同，如4514孔己16-17煤封闭性差，煤层气含量低，戊9-10煤封闭性好，煤层气含量则较高。

（3）在沟李封断层下盘及其附近小断层发育区形成明显的煤层气风化带，煤层气含量降低。

（4）己16-17煤层底板岩性与煤层气二者在分布趋势上基本一致，泥岩区煤层气含量高，砂岩区煤层气含量低。

而顶板岩性对煤层气影响则不甚明显。

（5）含水层富水性好的地带，己16-17（二1）煤层含量低。

如沟李封断层及附近小断层集中发育地带，白石山背斜轴部裂隙发育，煤层气含量较低。

2、地温变化预测

井田内地温场的变化受白石山背斜构造的控制及断层和地下水活动的影响，主要表现于白石山背斜轴部的地温梯度明显高于两翼的地温梯度，沟李封断层附近（4311孔）及明显受矿井疏排影响的白石山背斜南翼47～49线一带，出现了局部的低温异常。

预计随着开采深度的增加，地温逐渐升高，对煤层开采的影响越来越大。

另外，在白石山背斜轴附近和断层发育地带，地下热水对开采的影响也不容忽视。

第二节矿井通风

一、通风方式和通风系统

（一）煤层开采技术条件及矿井开拓方式

1、煤层开采技术条件

地质报告初步预测己16-17（二1）及戊9-10（三9-10）煤层为有突出危险煤层；

各煤层煤尘具有爆炸危险性；

根据临近矿井资料，煤层有自然发火倾向；

根据地质报告资料，己16-17煤层底板全部处在二级高温区，戊9-10煤层底板大部处在二级高温区，少部处在一级高温区。

主采煤层己16-17煤层和戊9-10煤层直接顶大部为中厚～厚层状泥岩，砂质泥岩，为Ⅲ类顶板；

直接底板大部为泥岩，砂质泥岩，属松软类底板。

井田构造复杂程度中等偏简单，水文地质类型为简单和简单偏中等类型。

2、矿井开拓方式

矿井采用立井开拓方式，初期布置主、副、风三个井筒，分两个水平上下山开采全井田。

第一水平标高-600m，第二水平标高-760m。

、矿井移交生产时布置戊1、己2两个采区，己2采区布置一个综采工作面和一个瓦斯预抽面，戊1采区布置一个瓦斯预抽面。

（二）通风方式

为缩短通风距离，节省初期投资，矿井初期采用中央分列抽出式通风方式。

（三）通风系统

1、通风系统

根据矿井开拓方式和采区划分，矿井初期投产时布置2个采区（戊9-10和己组煤各1个采区）。

矿井通风方式初期为中央分列抽出式通风。

主、副立井进风，中央回风井回风，后期增加1个深部进风井，1个东回风井和1个西回风井，采用分区式通风。

通风系统详见图2-2-1、图2-2-2及C1424GA-171-1～2。

通风系统中新鲜风流自副立井进入井底车场→-600m水平运输及进风石门→采区运输、轨道上（下）山→回采工作面，乏风流自工作面→采区回风上（下）山→总回风巷→中央回风井排出地面。

本矿井主井为箕斗提升，为减少煤尘污染新鲜风流，主井进风量保证主井风速不低于安全规程要求的最低风速。

主井进风量30m3/s，副井进风量182m3/s，风速＜6m/s。

主副井进风量相差较大，设计在主井底设有双道调节风门保证矿井风流按设计路线稳定运行。

中央回风井安装有ANN-2884/1400N型不停车动叶可调矿用轴流式通风机2台，其中1台工作，1台备用。

2、通风网络

初期：

新鲜风流由地面经主、副立井进风，分别进入井底车场，经由-600m水平轨道运输及进风石门（大巷），至各采区轨道、运输上（下）山至工作面运输顺槽，再至综采工作面，到回风顺槽至回风上（下）山，至总回风大巷，由中

央回风井排至地面。

后期：

新鲜风流由地面经主、副立井经由-600m进风石门和轨道运输石门（大巷）、经己2采区下山进入-760m水平运输大巷，深部进风井直接进入-760m水平运输大巷，至东西两翼各采区轨道、运输上（下）山，至采区各工作面运输顺槽，再到各综采工作面，至各自回风顺槽，至回风上（下）山和回风总石门，由东西两翼回风井排至地面。

参见初、后期通风系统网络图2-2-3、图2-2-4及附图C1424GA-171-3～4。

二、风井数目位置、服务范围及时间

初期3个井筒，即一个中央回风井，两个进风井（主井、副井）。

后期增加1个深部进风井，1个东回风井和1个西回风井。

中央回风井位于白石山背斜轴附近，4916孔南400m处。

上述风井均为为专用风井，部分井筒内装有管道、安装有玻璃钢梯子间。

中央回风井服务于戊1、戊2、己1、己2、己3、己4六个采区，服务年限61.1a。

东、西风井分别用于矿井东、西翼的回风。

深部进风井为矿井第二水平生产服务。

三、采掘工作面通风及硐室通风

矿井达产时共有2个综采面，4个煤巷综合机械化掘进工作面，3个岩巷普通掘进面，有采区绞车房、采区变电所、爆炸材料库、充电硐室、-760m水平的泵房、变电所等硐室需独立通风。

矿井综采工作面采用全负压通风，由工作面运输顺槽进风，工作面回风顺槽回风，工作面通风系统为U型。

每个综采面配有2台SQF-5型矿用塑料气动局部通风机。

矿井的掘进通风采用局部通风机正压通风，局部通风机型号为JBD60-2-№6.5（煤巷综掘工作面）、JBD60-2-№4.5（普掘工作面），每个掘进面配备2台。

掘进工作面在使用局部通风机时，无论工作或交接班，都不准停风。

因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。

恢复通风前，必须检查瓦斯浓度。

局部通风机及其开关地点附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时，方可人工开动局部通风机。

井下爆炸材料库设有单独的通风巷道，新鲜风流通过硐室，其回风流从专用回风巷道进入-600m水平总回风巷。

井下充电硐室和采区的主要机电设备硐室均采用独立通风。

采用通风设施调节风量供风，个别深度不超过6m、入口宽度不小于1.5m且无瓦斯涌出的硐室，采用扩散通风（如躲避硐等），压风自救硐室平时为扩散通风，紧急状态利用压风进行正压通风。

四、井下通风设施及构筑物布置

建立通风系统，除了要有巷道和风机设备以外，还须在井上下适宜的地点，安设必要的通风构筑物，引导、隔断和控制风流，保证风流按照需要，定向、定量地流动。

主要的通风构筑物有：

1、风门

在有人、车通行，但需隔断风流的巷道中，必须安设风门。

根据使用条件不同，风门的建造材料有木板或木材与金属材料混合结构，也有完全用金属材料制成的。

按风门的启动方式，分为普通风门和自动风门；

按风门的用途，分为常闭、常开两种风门，安设在上（下）山及顺槽入口附近，当采区和工作面发生火灾进行反风时将常开风门关闭，并相应打开有关常闭风门。

为防止漏风，设置风门时应注意下列事项：

①安设风门地点的选择，要求前后5m内支护完好，无空帮空顶。

②门垛四周均要掏槽，槽深在煤中不小于0.3m，在岩石中不小于0.2m；

门垛厚不小于0.45m。

门垛上的电缆和管道封堵严密。

如有水沟，要在水沟中设小门。

木门板厚不小于30mm。

门板要错口接缝。

③风门应迎风开启，使门扇与门框紧密贴合，门扇与门框接触处应做成沿口，并设衬垫。

④风门要求设两道以上，在有机车运输通过处，两道风门间距离应大于一列车长度。

⑤进、回风井之间和主要进、回风巷之间，需要使用的联络巷中，必须安设两道联锁正向和两道反向的风门，防止在反风时风流短路。

⑥倾斜运输巷中，不应设置风门。

如果必须设置风门，应安设自动风门或设专人管理，并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车碰坏风门的安全措施。

2、挡风墙

在不允许风流通过，也不需要行人行车的巷道，应设置挡风墙，将风流截断。

按挡风墙的结构及服务年限不同，分为临时性挡风墙和永久性挡风墙。

永久风墙用实心混凝土块或砖块砌成，砂浆抹缝，在进风巷一侧墙面抹上砂浆，主要在大巷和上（下）山进、回风巷之间的横贯中。

临时风墙用空心混凝土块或砖块砌成，不需砂浆抹缝，但要在进风流一侧墙面抹上砂浆，临时风墙也可用塑料苯板喷化学凝胶制成，主要设在综采工作面进风和回风顺槽之间的横贯和综掘工作面巷道中。

进、回风井之间和主要进、回风巷之间的联络巷中，必须砌筑永久挡风墙。

工作面及采区采完后，应修筑永久风墙，予以封闭。

3、风桥

在进、回风巷道交叉地点，为了避免风流短路，应设置风桥，使进、回风隔开。

当均为进风巷的胶带巷和辅助运输巷相交时，也要设置风桥，但此时为运输所要求。

本矿井通风设计无风桥。

实际生产时如要设置风桥应符合以下要求：

风桥上方巷道采用锚喷或锚网喷、锚索联合支护，下方巷道两侧墙为混凝土浇筑，其顶部为配有工字钢梁的混凝土板，为防止漏风，在混凝土板上方填0.5～1.0m的黄土。

对于服务时间不长的风桥，风桥上方巷道仅作回风使用，则其下方的巷道两壁可用空心混凝土块砌成，壁面抹砂浆，顶部覆盖经防腐处理后的波纹薄钢板。

风桥前后支护应加固。

其通风阻力应不大于147Pa。

4、调节风门

木制、用于调节通过巷道的风流大小，安设在独立通风硐室的回风通道，大巷、采区上（下）山端头等需要调节风流的巷道中。

5、风帘

采用不燃性材料制作。

主要设在综掘工作面有关巷道，用于疏导风流。

控制风流的风门、调节风门等设施的质量标准和管理制度，由集团公司统一制定。

其布置位置见通风系统示意图C1424GA-171-1～2。

五、安全逃生途径

（一）矿井安全出口设置及保证措施

根据《煤矿安全规程》（2006版）的规定，每个生产矿井必须至少有2个能行人的通达地面的安全出口；

采用中央式通风系统的矿井，设计应规定井筒边界附近的安全出口；

井下每一个水平至上一水平和各个采区都必须至少有2个便于行人的的安全出口，并与通达地面的安全出口相连接。

矿井达产时共设有2个安全出口，其中在工业场地副立井设有梯子间，作为一个安全出口，中央回风井装备梯子间作为矿井的第二个安全出口。

井下共有两条大巷（初期）、每个采区设有三条上（下）山，均能保证在进、回风巷道内与安全出口相连。

后期东、西两翼回风井可作为边界安全出口。

当井下发生事故时，人员可以通过多种途径顺利到达地面。

为了保证安全出口设施的畅通、可靠，应经常清理、维护。

井下工作人员必须熟悉通往安全出口的路线，井巷交岔点，必须设置路标，标明所在地点，指明通往安全出口方向。

（二）井下避灾路线

1、避火灾路线

当发生火灾时，井下人员应逆风流方向逃跑自救，具体避灾路线如下：

回采工作面——工作面运输巷——采区阶段运输石门——采区中车场——轨道上（下）山——采区运输石门——各水平运输大巷——各水平车场——副井井筒——地面。

当机电硐室或掘进工作面发生火灾时，应迅速撤入安全的进风巷，并由进风巷撤至井口。

2、避水灾路线

当发生水灾时，井下人员应从高处向安全出口撒退，具体避水灾路线如下：

回采工作面——工作面回风巷——采区中车场——回风上（下）山——采区回风石门——回风大巷（或上水平运输大巷）——相近风井（或副井）——地面。

3、避瓦斯突出灾害路线

当发生瓦斯突出灾害时，井下人员应逆风流方向逃跑自救，具体避灾路线同避火灾路线。

矿井生产中应根据开拓开采变化情况，针对不同的灾害地点和灾害类型随时调整避灾路线，并充分利用井下设置的压风自救系统和避难硐室等设施。

详见图2-2-5和附图C1471GA-200-1。

六、通风设备及反风

1、矿井前后期风量，最大、最小负压和通风设备选型

本矿井主采煤层有煤与瓦斯突出危险，根据矿井的开拓布置，通风方式采用中央分列抽出式。

主、副井进风，中央回风井回风。

（1）设计依据

a、矿井所需风量

矿井通风容易期所需风量QK易：

212m３/s

矿井通风困难期所需风量QK难：

269m３/s

b、矿井所需负压

通风容易期Hmin：

1761Pa；

通风困难期Hmax：

3040Pa。

c、通风机布置

通风机布置在中央回风井工业广场内，回风井出口处。

（2）通风设备选型

根据矿井所需的风量、负压及矿井开拓布置，考虑设施漏风和各种阻力损失后，通风机的计算风量和负压分别为：

Q易＝KLQK易＝1.05×

212=222.6（m3/s）

Q难＝KLQK难＝1.05×

269=282.5（m3/s）

HS易＝Hmin+Δh±

hz＝1761+200=19619（Pa）

HS难＝Hmax+Δh±

hz＝3040+250=3290（Pa）

根据通风机应达到的风量和负压，经计算，本矿井通风设备选用ANN-2884/1400N型不停车动叶可调矿用轴流式通风机2台，其中1台工作，1台备用。

每台通风机配用6极990r/min，10kV，1250kW电动机1台。

通风机房的电源引自风井变电所，以双回路电缆供电，其中一回工作，一回备用。

（3）通风机运行工况

通风机运行特性曲线见图2-2-6。

1、通风容易时期：

风量Q1=222.6m3/s

负压H1=1961Pa

叶片角度α1=38°

效率η1=81.5％

计算轴功率N1=535.6（kW）＜1250kW

2、通风困难时期：

风量Q2=282.5m3/s

负压H2=3290Pa

叶片角度α2=48°

效率η2=86.5％

计算轴功率N2=1075（kW）＜1250kW

通风机达到最大设计负压和风量时，叶片角度α2=48°

＜55°

（风机最大叶片角度），风机具有足够的富裕能力。

（4）通风机电动机的校验

a、起动时容量

由于本矿通风机离风井变电所较近，电动机采用全压直接起动，其容量能够满足风机正常起动要求。

b、反风时的容量

通风机的反风特性曲线见图2-2-7。

根据ANN-2884/1400N型风机反风特性曲线和本矿井通风阻力曲线，通风容易时期：

通风网络阻力方程为H1=0.0396Q12，风机运行时的叶片角度为38°

，其反风时的工况为：

风量Q反1=90m3/s；

负压H反1=321Pa；

效率η反1=14％；

计算轴功率N反1=206.4kW＜1250kW。

通风困难时期：

通风网络阻力方程为H2=0.041225Q22，风机运行时的叶片角度为48°

，反风时的工况为：

风量Q反2=115m3/s；

负压H反2=545Pa；

效率η反2=15.5％；

计算轴功率N反2=404.5kW＜1250kW。

通风机所配电动机容量能够满足各个时期通风系统反风要求。

2、通风机设置及要求

本矿井采用机械式通风，主通风机布置在地面中央风井广场内，回风井出口处。

在中央风井井口处设置密闭门，使外部漏风率小于5%。

主通风安装了2台ANN-2884/1400N型矿用轴流式通风机，其中1台工作，1台备用。

通风机房的电源引自中央风井地面变电所，以双回路电缆供电，其中1回工作，1回备用，能保证通风机连续运转，且备用通风机能在10min内开动。

初期通风机装在中央风井回风口，在中央风井井口安装防爆门，并按规程要求每6个月检查维修1次。

设置专用通风机房，通风机房内安装水柱计，配有风机参数（风量、负压、温度、电流、电压）测试仪及打印机等，实时监控通风机的运行状况，以保证设备安全运行。

此外通风机房内安有直通调度室的电话，挂有返风操作系统图。

新风机投入使用前进行一次通风机性能测定和试运转工作，以后每5年至少进行一次通风机性能测定。

通风机的运转设置专职司机负责。

3、反风方式、反风系统及设施

通风系统通过手动、电动两用百叶风门的开闭，配合风机反转进行全矿井反风。

反风设施能在10min内改变巷道中的风流方向。

风流方向改变后，通风机各个时期反风供风量均大于40%的正常风量。

同时，为了提高矿井的抗灾能力，设计在采区、工作面布置了局部反风系统，即在主要通风机保持正常运行条件下，通过迅速调整预设的反风风门开关状态，实现采区内部巷道或采煤工作面风流反向，以实现局部反风。

每季度至少要检查一次反风设施，每年应进行一次反风演习。

矿井通风系统有较大变化时，应进行一次反风演习。

七、矿井风量、负压及等积孔

（一）风量

根据《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005）规定，矿井达产时总风量应按采煤、备用、掘进、硐室及其它地点实际需要风量总和计算。

Q矿井＝（∑Q采十∑Q备十∑Q掘十∑Q硐十∑Q其它）×

K矿通，m3/s

式中：

∑Q采——采煤工作面实际需要风量的总和，m3/s；

∑Q备——备用工作面实际需要风量的总和，m3/s；

∑Q掘——掘进工作面实际需要风量的总和，m3/s；

∑Q硐——独立通风硐室实际需要风量的总和，m3/s；

∑Q其它——矿井除了采煤、掘进和独立通风硐室地点外的其它井巷需要进行通风的风量总和，m3/s。

K矿通——矿井通风系数，取1.2。

1、采煤工作面需风量

矿井达产时己煤层、戊煤层各布置一个采煤工作面。

①按瓦斯涌出量计算：

Q采＝100×

q瓦采×

K采通，m3/min

Q采——采煤工作面实际需要的风量，m3/min；

q瓦采——抽采后采煤工作面的瓦斯绝对涌出量，己煤工作面8.15m3/min，戊煤工作面6.72m3/min；

K采通——采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1.3；

经计算己煤回采工作面需风量1059.5m3/min，戊煤工作面需风量873.6m3/min。

②按工作面温度计算

Q采＝60×

V采×

S采，m3/min

V采——采煤工作面风速，当机采长壁工作面温度在23～26℃之间时，工作面风速应在1.5～2.0m/s之间；

S采——采煤工作面的平均断面积，14.0m2；

2.0×

14.0=1680m3/min

③按人数计算实际需风量：

Q采＝4×

N，m3/min

N——工作面同时工作的最多人数

Q采=4×

35=140m3/min

④按风速进行验算：

15×

S采≤Q采≤240×

S采

S采——采煤工作面的平均断面积，14㎡

210≤Q采≤3360

根据以上计算，设计矿井达产时己、戊煤综采工作面配风量1680m3/min，即28m3/s。

2、备用（瓦斯抽采）工作面所需风量

备用（瓦斯抽采）工作面需风量按采煤工作面配风量的50％进行配风，矿井达产时己煤层、戊煤层各布置一个备用（瓦斯抽采）工作面。

Q备=Q采×

50％

经计算，设计矿井达产时己、戊煤备用（瓦斯抽采）工作面配风量840m3/min，即14m3/s。

3、掘进工作面所需风量

Q掘=100q瓦掘×

K掘通，m3/min

Q掘——掘进工作面实际需要的风量，m3/min；

q瓦掘——掘进工作面的瓦斯绝对涌出量，抽采后己煤1.66m3/min，戊煤1.36m3/min；

K掘通——掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数，取K=1.5。

经计算，己煤掘进工作面需风量249m3/min，戊煤工作面需风量204m3/min。

②按掘进工作面（岩巷）一次爆破的炸药量计算

Q掘=25×

A

A——掘进工作面一次爆破的最大炸药量，经计算取8.5kg。

则Q掘=25×

8.5=212.5m3/min

③按人数计算掘进工作面实际需要的风量：

Q掘=4×

N——掘进工作面同时工作的最多人数，取12人。

则Q掘=4×

12=48m3/min

S煤掘≤Q煤掘≤240×

S煤掘

S煤掘——煤巷掘进工作面的断面积，17.2m2。

258m3/min≤Q煤掘≤4128m3/min

综合考虑，取本矿井掘进工作面按480m3/min配风，即8m3/s。

4、硐室实际需风量

根据《规程》要求和本地区邻近生产矿井的实际配风情况，矿井硐室的实际需风量如下：

（1）变电所配风：

2m3/s

（2）绞车房配风：

（3）井下爆炸材料库：

4m3/s

（4）井下电机车充电硐室：

8m3/s

（5）井下移动瓦斯抽采泵站：

（6）其他：

5、矿井总风量

经以上计算，结合本矿井实际，矿井达产时井下各用风点的配风量如下：

（1）戊组煤首采区各用风点配风

综采工作面：

28m3/s

备用（瓦斯抽采）工作面：

14m3/s

掘进工作面（3个）：

采区提升机房：

采区变电所（2个）：

采区移动瓦斯抽采泵站：

（2）己组煤首采区各用风点配风

掘进工作面（4个）：

（3）井下硐室配风

井下爆炸材料库：

井下电机车充电硐室：

（4）其他用风点配风

其他用风点配风量按采煤、备用、掘进、硐室用风量总和的5％计算，约为8m3/s。

（5）矿井总风量

根据以上各用风点配风量的计算，达产时全矿井总风量为：

Q矿井＝（28×

2+14×

2+8×

7+8×

2+12+8）×

1.2≈212m3/s

（二）自然风压

自然风 

压计算公式：

Hn——矿井自然风压，Pa；